Innovaatiot yhä kuolemanlaaksossa

Pienten ydinreaktoreiden takkuinen tie

28.10.2022, kello 13:07

Teksti Heikki Jaakkola | Kuva Scanstockphoto

Pienistä ydinreaktoreista on jo pitkään haettu ratkaisua tulevaisuuden sähkön ja lämmön tuotantoon. Tie siviilikäyttöön on ollut takkuinen — teknisten ja taloudellisten haasteiden ohella ala kaipaa lainsäädännön päivittämistä. Silti reaktoreiden kehittely kiinnostaa monia valmistajia.

Pienten ydinreaktoreiden (SMR) teho on 50–300 megawattia. Vaikka monet valmistajat kehittelevät pienikokoisia ydinreaktoreita ja tarjolla on useita erityyppisiä reaktoreita, ei SMR-reaktoreita voi vielä ostaa kaupan hyllyltä. Pienten reaktoreiden kaupallinen läpimurto odottaa yhä toteutumistaan.

Selitystä alan hitaasti tapahtuneeseen kehitykseen on etsitty säätelystä ja lainsäädännöstä. Ydinvoimaan liittyvä regulaatio on kehitetty isoja laitoksia varten — lainsäädäntä ei edes tunnista SMR-sektorin tarpeita. Käytössä oleva viranomaissäätely tekee pienvoimalaitosprojekteista raskaita ja kalliita. Siksi pienten ydinreaktoreiden markkinatkaan eivät kehity.

Työ- ja elinkeinoministeriön (TEM) yli-insinööri Jorma Aurela uskoo kuitenkin, että solmun aukaiseminen on mahdollista. Suomessa TEM vastaa ydinvoimarakentamisen lainsäädännöllisestä ohjauksesta. Aurelan mielesta pallo on nyt alan yrityksillä.

Aurela toteaa, että Suomessa on valmisteilla ydinenergialain kokonaisuudistus. Lisäksi myös Suomessa on vireillä SMR-tutkimusta. Pienten ydinreaktoreiden kohtalon Suomessakin ratkaisee kuitenkin se kehitys, mitä suurten maiden suurissa yrityksissä tapahtuu.

— Vain suurilla yrityksillä on edellytykset tuoda markkinoille teollisena sarjatuotantona valmistettavia SMR-reaktoreita, joilla tuotettu energia voisi olla kaupallisesti kilpailukykyistä. Tämän jälkeen eri maiden säteilyturvaviranomaiset ja lainsäätäjät voivat laatia laitosten käyttöä ohjaavat pelisäännöt.

Aurela huomauttaa, että kehitystä ei polkaise käyttöön lainsäädäntö, vaan tuote johon lainsäädännöllinen ohjaus reagoi.

— Ohjauksessa voidaan joutua reagoimaan myös kokonaan uusiin toimintamalleihin ydinvoima-alalla.

Pienreaktori voitaisiin toimittaa käyttöpaikalleen suljettuna säiliönä, joka sisältää myös laitoksen polttoaineen. Kun polttoaine on käytetty, reaktori ja tämän sisältämä käytetty ydinpolttoaine jäteaineineen palautetaan reaktorin valmistajalle.

Korkea-aktiivisen jätteen loppusijoituksen järjestäminen jäisi reaktorin valmistajalle, joka olisikin parempi osoite kuin reaktorin valmistajan ehkä hyvinkin heterogeeninen asiakasjoukko.

— Pienellä ydinreaktorilla voi tuottaa energiaa yhteisöille, yrityksille, teollisuuslaitoksille tai vaikka laivoille. Käyttäjäkunta voi olla hyvin erityyppistä ja kirjavaa eikä heillä välttämättä ole edellytyksiä ottaa vastuuta ydinjätteen loppusijoituksesta.

Aurelan mukaan mallin toteuttaminen edellyttää lainsäädännön päivittämistä Suomessa. Esimerkiksi käytetyn ydinpolttoaineen vienti Suomesta on toistaiseksi kiellettyä.

— Toivon suomalaisen lainsäädännön kehittämisen vastaavan kansainvälisessä ympäristössä tapahtuvaan kehitykseen.

Suomessa SMR -reaktoreista on toivottu apua erityisesti kaukolämmön tuotantoon.

Versioita kaikista reaktorityypeistä

Maailmalla on jo esitelty monenlaisia SMR-konsepteja. Esimerkkejä löytyy kaikista reaktorityypeistä. SMR voi olla perinteinen kevyt- tai raskasvesireaktori, jolloin reaktori edustaa samaa tekniikka kuin valtaosa maailmalla toimivista isoista ydinvoimalaitoksista. Ydintä ympäröivä vesi toimii niissä neutronien hidastajana ja lämmönsiirtäjänä.

Kokeellisempaa teknistä ratkaisua edustavat nestemäisellä metallilla jäähdytetyt reaktorit, jotka hyödyntävät nopeasti liikkuvia neutroneja. Paljon mielenkiintoa on herättänyt kuulakekoreaktori, jossa pieniksi partikkeleiksi pilkottu fissiili aine kapseloidaan ja ”leivotaan” grafiittipallojen sisään.

Aurela veikkaa perinteisen kevytvesitekniikan vievän kisassa voiton.

— Uskon, että markkinat avaava SMR-ratkaisu löytyy kevytvesitekniikasta.

Aurelalla ei ole selitystä siihen, miksi SMR-hankkeiden aikataulut ovat pettäneet kerta toisensa jälkeen. Hän ei silti heittäisi vielä pyyhettä kehään.

— Katsoisin vielä viitisen vuotta, mitä alalla tapahtuu. Jos tämän jälkeenkään ei tapahdu mitään, suuntaisin katseeni jonnekin muualle.

Ala edelleen kuolemanlaaksossa

Pienten reaktoreiden kehitystä pitkään seurannut VTT:n SMR-asiantuntija Ville Tulkki kuvailee alan olevan edelleen siinä ”kuolemanlaaksossa”, minkä ylitse innovaatioiden on kuljettava ennen arkikäyttöön päätymistään. Toteutuksen haasteet, voimien loppuminen tai huono tuuri on hyydyttänyt monta hyvääkin ideaa.

Ainakin kuulakekoreaktori oli Kiinassa aivan maaliviivan tuntumassa jo nelisen vuotta sitten. Tulkin mukaan varmaa tietoa kiinalaisten kokemuksista ja tämänhetkisestä tilanteesta ei ole.

— Tietoa saadaan Kiinasta vain tipoittain, jos tietoa ylipäätään tulee eikä avointa dataa ole tarjolla. Mitään läpimurtouutisia ei kuitenkaan ole kuultu.

Myös Puolassa odotukset olivat korkealla nelisen vuotta sitten. Tilanne on sielläkin Tulkin mukaan ”vähän jämähtänyt”.

Puolassa investoitiin 13 miljoonaa euroa japanilaiseen konseptiin perustuvan kaasujäähdytteisen pienreaktorin kehittelyyn. Isossa kuvassa pelimerkit pannaan kuitenkin nyt järeisiin laitoshankkeisiin, joiden voimalla Puola pyristelee irti kivihiilen käytöstä.

— Puola tarvitsee nyt paljon rahaa isoihin perusydinvoimalaitoksiin, jotka vastaavat kovaan poliittiseen vaatimukseen irrottautua hiilen käytöstä.

Takavuosina myös Saudi-Arabia oli kiinnostunut kaikenkokoisista ydinreaktoreista. Pöhinä kuitenkin hyytyi täysin — ilmeisesti kansainvälisen vastatuulen takia. Saudien innostuksen taustalla nähtiin pyrkimys oman ydinaseen kehittelyyn, koska tällaista havitteli myös arkkivihollinen Iran.

Aidalla seisojia paljon

Maailman ehkä tunnetuin SMR-projekti on USA:n Idahoon rakennettava NuScale -reaktori. Sitä toteuttamassa on paikallisten energiayhtiöiden konsortio. Hankkeen maaliviiva on kuitenkin siirtynyt vuoteen jo 2029.

Tavoitteena on rakentaa teholtaan 400 megawatin laitos, johon konsortion resurssit eivät kuitenkaan riitä. Alkuperäinen omistajaryhmä ei ole onnistunut laajentumaan toivotulla tavalla, minkä vuoksi noin puolet laitoksen tuotantokapasiteetista on yhä vailla omistajaa.

USA:n viranomaisten lisensiointikäsittelyssä itse reaktori on jo saanut tyyppihyväksynnän, mutta laitoksella ei ole vielä rakennuslupaa.

— Aidalla seisojia on kuitenkin paljon. Jos hanke varmentuisi, mukaan ilmaantuisi uusia toimijoita, Tulkki toteaa.

Tulkin mukaan moni istuu aidalla sen vuoksi, koska hankkeessa on jo kohdattu kehittelytyön työläys myös käytännössä.

USA:n pienreaktoripelissä on paljon muitakin yrittäjiä ja projekteja. Tulkki kertoo, että mukaan on ilmaantunut myös Hitachi omalla kiehutusvesireaktorillaan.

— Hitachi on tehnyt paljon korkean profiilin sopimuksia sekä USA:han että Kanadaan ja voi mennä omalla mallillaan ohi monesta aiemmin liikkeelle lähteneestä kilpailijasta.

— Toistaiseksi ollaan edelleen odottavalla kannalla.

Iso-Britanniassa ja Ranskassa on kuitenkin sitouduttu satojen miljoonien eurojen panostuksiin kotimaisten pienreaktoreiden kehittämiseksi. Samalla USA:ssa ydinteknologian kansainvälisen myynnin edistäminen on noussut kansalliselle agendalle.

— Lopullista voittajaa on vielä vaikea ennustaa, mutta panokset nousevat koko ajan.

#ydinvoima