Ydinvoimarakentaminen saattaa kokea tuntuvan muutoksen lähivuosina, kun markkinoille tulee tarjolle moduuleista koottavia pienreaktoreita. Uutta olisi se, että pienreaktoreita rakennettaisiin sarjatuotantona tehtaissa. Reaktori ja muut isot laitoskomponentit rahdattaisiin rekalla työmaalle asennusvalmiina.
Teknologian tutkimuskeskus VTT:n erikoistutkija Ville Tulkki sanoo, että sarjatuotanto voisi nopeuttaa huomattavasti ydinvoimalan rakentamista nykyiseen verrattuna. Tulkin mukaan toimitusketjusta voitaisiin hioa tehokas ja laadunvalvonta olisi helpompaa sisätiloissa kuin työmaalla.
Tulkki johtaa VTT:llä projektia, jossa tutkitaan, mihin kaikkeen pienreaktorit soveltuvat. Ydinturvallisuuspalveluita myyvä VTT kerää samalla tietoa kehittyneistä pienreaktoreista erilaisia analyysejä varten.
Ketterälle ydinvoimarakentamiselle voisi kuvitella löytyvän kysyntää. Viime vuosina länsimaissa jättikokoiset reaktorihankkeet, kuten Olkiluoto 3 Suomessa ja Flamanville 3 Ranskassa, ovat ajautuneet vakaviin vaikeuksiin aikataulujen paukkuessa ja kustannusten paisuessa.
– Pienreaktorissa investointi on paljon nykyistä pienempi. Infrastruktuuria voidaan rakentaa pala palalta sen sijaan, että ostetaan vain yksi iso yksikkö kerralla ja investoidaan siihen paljon rahaa, Tulkki kuvailee.
Suuret ydinvoimalat maksavat 8–10 miljardia euroa. Pienreaktorin hinta voisi olla tästä noin kymmenesosan.
Mitään täysin mullistavaa modulaarisissa pienreaktoreissa ei teknologian näkökulmasta ole. Energia tuotettaisiin perinteiseen tapaan fissioreaktiolla, eli kaappaamalla talteen uraaniytimien halkaisemisesta syntyvää lämpöenergiaa.
Esimerkiksi Yhdysvalloissa, Kanadassa ja Kiinassa on kehitteillä useita erilaisia reaktorityyppejä. Perinteisten vesijäähdytteisten reaktoreiden ohella työn alla on esimerkiksi kaasu- ja metallijäähdytteisiä reaktoreita.
Teollisuuden prosessilämmön päästöt tähtäimessä
Tyypillisen pienreaktorin teho olisi 10–300 megawatin (MW) luokkaa, kun esimerkiksi Olkiluoto 3:n sähköteho on 1600 MW. Tulkki sanoo, että sähköntuotannossa menetettäisiin mittakaavaetua, mutta toisaalta saavutettaisiin joustavuutta.
Hänen mukaansa pienreaktoreiden tärkeimpiä käyttökohteita voisivat olla, sähköntuotannon ohella, erityisesti teollisuuden prosessilämmön tuotanto.
Monella teollisuuden alalla, kuten kemianteollisuudessa ja terästeollisuudessa, tarvitaan useiden satojen asteiden lämpötiloja. Tällainen kuumuus tuotetaan tätä nykyä pitkälti fossiililla polttoaineilla. Teollisuus hotkii noin kolmanneksen maailman energiasta, joten prosessilämpö on merkittävä ilmastonmuutosta kiihdyttävien hiilidioksidipäästöjen lähde.
– Fossiilisille polttoaineille ei ole oikeastaan löydetty vielä kunnolla korvaajaa (prosessilämmön tuotannossa). Pienreaktorit ovat yksi hyvin lupaava mahdollisuus sekä teollisuuteen että kaikkeen muuhunkin lämmönkäyttöön, vaikkapa kaukolämpöön, Tulkki sanoo.
Lämmöntuotannon ohella pienreaktoreiden tuottamaa sähköä voitaisiin käyttää esimerkiksi teollisuudelle tärkeään vedyn tuotantoon sekä suolan poistoon merivedestä maissa, joissa on pulaa makeasta juomavedestä.
Pienreaktori käyttöön pian Kiinassa
Pisimmällä kehittyneiden pienreaktoreiden käyttöönotossa lienee tällä haavaa Kiina. Shandongin maakunnassa, Weihain kaupungissa rakennetaan paraikaa korkean lämpötilan kaasujäähdytteistä kuulakeko-reaktoria. World Nuclear News -verkkopalvelun mukaan kahdesta reaktorista koostuva yksikkö on määrä ottaa käyttöön jo tämän vuoden aikana.
– Tarkoitus olisi korvata suoraan hiilivoimaloiden hiilikattiloita plug-in-menetelmällä. Eli sen sijaan, että poltetaan hiiltä, lämpö (höyryturbiiniin) tuodaan reaktoreista. Silloin voidaan käyttää samaa laitosinfrastruktuuria. Tällä tavoin voidaan korvata hiilivoimaa hyvin nopeasti, Tulkki sanoo.
Länsimaisista toimijoista liikkeellä on esimerkiksi kanadalainen Terrestrial Energy, joka aikoo tuoda IMSR:ksi ristityn sulasuolareaktorin markkinoille 2020-luvulla Kanadassa.
Helsingissä alan seminaarissa torstaina vieraillut Terrestrial Energyn lakiasiainjohtaja Louis Plowden-Wardlaw kertoo, että ensimmäinen IMSR-reaktori tuottaa sähköä 2020-luvun loppupuolella.
– Arvioimme, että teknologiallamme voidaan tuottaa sähköä hintaan 42 euroa megawattitunnilta. Tämä toki riippuu laitospaikasta ja lainsäädännöstä. Olennaista on se, että hinta on kilpailukykyinen fossiilisia polttoaineita vastaan, Plowden-Wardlaw sanoo.
Plowden-Wardlawin mukaan suurin kaupallinen potentiaali uuden sukupolven pienreaktoreille on kehittyvissä talouksissa, joissa valtava määrä ihmisiä pitäisi saada nostettua köyhyydestä ilman hiilidioksidipäästöjen tuntuvaa kasvua.
Tiellä vielä monta mutkaa
Plowden-Wardlaw sanoo, että isoimmat esteet pienreaktoreiden yleistymisen tiellä liittyvät reaktoreiden lupaprosesseihin ja poliittiseen hyväksyttävyyteen. Esimerkiksi Fukushiman ydinturma lisäsi ymmärrettävästi ydinvoiman vastustusta maailmalla.
VTT:n Ville Tulkki painottaa, että kaikki modernit ydinvoimalat ovat hyvin turvallisia. Hänen mukaan pienreaktoreiden turvallisuus on helpommin todennettavissa kuin nykyisten suurlaitosten kohdalla.
– Niiden lämpökuormat ovat selvästi pienemmät, joten on helpompi osoittaa niiden turvallisuus ilman ihmisen aktiivisia toimenpiteitä.
Toinen keskeinen kysymys on, mitä tehdään korkea-aktiiviselle käytetylle polttoaineelle. Pienreaktorit kun tuottavat lähtökohtaisesti ydinjätettä siinä missä isotkin laitokset.
– Reaktorityypistä riippuen niin kutsutut termiset reaktorit tuottavat pitkäaikaista jätettä suunnilleen saman verran kuin nykyisetkin. Niin sanotuilla hyötöreaktoreilla voidaan käytännössä polttaa pitkäaikainen jäte pois tai tuottaa uutta polttoainetta, riippuen miten niitä käytetään.
Pienreaktoreiden lukuisista eduista huolimatta Tulkkikin painottaa, etteivät niiden tulo markkinoille ole vielä läpihuutojuttu.
– Ne edustavat uutta ajattelua, joka vaatisi epämukavuusalueelle menoa niin vanhaan tottuneilta ydinvoima-ammattilaisilta kuin myös mahdollisten uusien sovellusten käyttäjiltä esimerkiksi prosessiteollisuudessa tai kaukolämmössä. Päättäjien ja tavallisten ihmisten pitäisi ajatella ydinvoimaa uudella tavalla.
Suomessa pienreaktorit noussevat puheenaiheeksi viimeistään ensi vuosikymmenellä kun Fortumin Loviisan kaksi reaktoria tulevat käyttöikänsä päähän. Fortumilla on meneillään tutkimus- ja kehityshanke, jossa seurataan juuri modulaaristen pienreaktoreiden kehitystä.