Kuuluuko ydinvoima historiaan?

Ydinvoimaa sanotaan usein vanhanaikaiseksi, vaikka se on itse asiassa käyttämistämme energiamuodoista uusin – keksitty vasta 70 vuotta sitten. Aurinkokennokin on suunnilleen saman ikäinen, mutta esimerkiksi tuulivoima on keksitty lähes kolmetuhatta vuotta sitten, biomassan polttamisesta puhumattakaan. Ydinvoiman jälkeen ei ole keksitty yhtään uutta energian lähdettä.

Amiraali Hyman Ricover

Sähköä tuottava ydinvoimala kehittyi nykyiseen muotoonsa 60-luvulla. Niissä yleisimmin käytetty kevytvesireaktori kehitettiin alun perin Yhdysvaltain laivaston sukellusveneisiin. Tähän tarkoitukseen niitä on yksin USA:ssa rakennettu yli kaksisataa kappaletta. Idean isänä oli laivaston silloinen amiraali Hyman G. Rickover, jonka johdolla valmistui ensimmäinen ydinsukellusvene Nautilus vuonna 1954.

Ydinenergiasta kiinnostuttiin nopeasti myös siviilipuolella, ja niinpä USA:n ensimmäinen siviiliydinvoimala Shippingport valmistui vuonna 1958. Projektin konsulttina toimi niin ikään amiraali Rickover, ja hän toi sotilaspuolella testatun teknologian siviilipuolelle, vähän suurempaan kokoon skaalattuna. Ratkaisu todettiin hyväksi. Ydinvoimalat yleistyivät nopeasti, kokoa kasvatettiin, ja ne ovatkin osoittautuneet varmatoimisiksi ja turvallisiksi laitteiksi. Yksikään kevytvesireaktorilaitos ei ole ”poksahtanut”. Vaikka kaksi kolmasosaa Harrisburgin reaktorin sydämestä suli, kukaan ei kuollut eikä loukkaantunut onnettomuudessa. Siihen oli osattu varautua.

Ydinsukellusvene Nautilus.

Näennäisestä tehokkuudestaan huolimatta kevytvesireaktori on tavattoman tehoton laite. Se hyödyntää louhitusta uraanista vain alle prosentin, loput jäävät jätteeksi. Lyhyt teoreettinen tarkastelu asian ymmärtämiseksi on tarpeen, mutta tämä ei ole vaikeaa. Luonnossa esiintyvästä uraanista 0,7 prosenttia on isotooppia 235 lopun 99,3 prosentin ollessa isotooppia 238. Näistä vain edellinen – U-235 – kelpaa kevytvesireaktorin polttoaineeksi. U-235 halkeaa kun siihen osuu neutroni. U-238 ei halkea, mutta voi muuttaa muotoaan. Siitä tulee muutamien välivaiheiden kautta plutonium-239, joka sitten halkeaa samoin kuin U-235. Kevytvesireaktorissa plutoniumia muodostuu selvästi vähemmän kuin uraania halkeaa, joten käytännössä kaikki U-238 päätyy jätteeksi johon päätyy myös reaktorissa muodostunutta plutoniumia.

Jätteet ovatkin ydinvoiman ongelma. Niissä on uraanin ja plutoniumin halkeamisen tuloksena syntyneitä kevyempiä alkuaineita, sekä plutoniumia. Jäte on radioaktiivista ja on sen vuoksi eristettävä ympäristöstä tuhansiksi vuosiksi. Halkeamistuotteiden puoliintumisaika on muutamasta tunnista muutamiin kymmeniin vuosiin, joten ne lakkaavat säteilemästä muutamassa sadassa vuodessa. Plutoniumin puoliintumisaika on 24000 vuotta, ja se on syynä pitkälle, jopa sadantuhannen vuoden loppusijoitusvaatimuksille.

Shippingport voimala.

Kevytvesireaktori on vanhanaikainen. Käytössä on ydinvoiman kolmas sukupolvi, neljäs on tulossa, ja se mullistaa ydinenergian mahdollisuudet täysin. Oikeastaan tämä sukupolviluokitus on vähän hassu, koska neljännen sukupolven teknologia kehitettiin samoihin aikoihin kevytvesitekniikan aikana. Sukellusveneratkaisu ehti ensimmäisenä valmiiksi, valtasi markkinat, ja nyt ollaan tässä.

Joka tapauksessa, neljäs sukupolvi on tulossa. Niissäkin toiminta perustuu U-235 tai Pu-239 halkeamiseen, mutta erilaisen neutronisäteilyn ansiosta U-238 ytimiä muuttuu Pu-239:si yhtä paljon tai enemmän kuin U-235 ytimiä halkeaa. Nopea reaktori pystyy näin olleen muuttamaan energiaksi, ei vain 1 %, vaan 100 % louhitusta, polttoaineeksi jalostetusta uraanista. Kun se on kerran saatu U-235:n avulla toimimaan, polttoainetäydennyksesi riittää tavallinen luonnonuraani. Tuhannen megawatin voimala tarvitsee polttoainetäydennykseksi tonnin uraania vuodessa. Tässä ei ole pilkkuvirhettä, siis yksi tonni, tuhat kiloa, tuhannen megawatin voimalaan vuodessa. Määrä mahtuu yhteen muuttolaatikkoon. Kaikki Suomessa vuoden aikana käytettävä sähkö voitaisiin tuottaa noin kymmenellä uraanitonnilla. Jos lämpöäkin hyödynnettäisiin, riittäisi määrä tuottamaan myös kaiken Suomessa käytetyn kaukolämmön.

IFR-tyyppinen GE S-SPRIM -voimala.

Entä jäte? Koska kaikki uraani muuttuu nopeassa reaktorissa plutoniumiksi ja halkeaa, jätteessä on vain hajoamistuotteita, jotka siis lakkaavat säteilemästä muutamassa sadassa vuodessa. Sellaisen loppusijoituksen järjestäminen ei voi enää pitää ongelmana.

Eikä tässä vielä kaikki. Nykyisten kevytvesireaktorien jäte voidaan käyttää nopeiden reaktorien polttoaineena, onhan uraanista tähän mennessä käytetty vasta 1 prosentti. Lopputuloksena muodostuu jätettä, jonka radioaktiivisuus häviää muutamassa sadassa vuodessa. Ydinjäteongelma myös nykyisten jätteiden osalta on näin ratkaistu.

Sanotaan, että uraani loppuu muutamassa kymmenessä vuodessa. Opimme juuri, että ydinvoiman neljäs sukupolvi vähentää uraanin kulutuksen sadasosaan ja kevytvesireaktoreiden jätteet voidaan käyttää polttoaineena (kuten myös alkuaine toriumia, jota on maankuoressa kolme kertaa enemmän kuin uraania, mutta se on toinen tarina). Varovaisenkin arvion mukaan ydinvoimalla voitaisiin tuottaa kaikki ihmiskunnan tarvitsema energia tuhansien vuosien ajan, ilman hiilidioksidipäästöjä, pitkäikäistä jätettä tai riskiä ydinaseiden leviämisestä. Ydinvoima tuskin yksinään ratkaisee ilmastonmuutosta, mutta ilman ydinvoimaa, sen ratkaiseminen voi olla mahdoton tehtävä.

Kuulostaako ydinvoima vieläkin vanhanaikaiselta?

(Julkaistu aiemmin Ydinreaktioita -blogissa.)

18 thoughts on “Kuuluuko ydinvoima historiaan?

  1. Sama kiinnostaisi, missä vaiheessa ollaan näiden neljännen sukupolven reaktoreiden kaupallistamisessa?

    Tykkää

  2. Täydellisenä järjestelmänä IFR-tyyppinen jätteitä jälleenkäsittelevä laitos olisi ollut kaupallisesti saatavilla suunnilleen tänä vuonna, jos Clintonin hallinto ei olisi vetänyt siltä mattoa alta vuonna 1994. Ensi vuonna aloitettaneen tähän perustuvan SPRISM-prototyyppireaktorin rakennustyö. Kaupallisesti näitä joutunee odottelemaan vielä kymmenisen vuotta.

    Vähän vähemmän täydellisenä järjestelmänä venäläiset BN-350 ja BN-600 ovat jauhaneet verkkoon sähköä jo vuodesta 1972. BN-600:lla on ilmeisesti venäläisten reaktoreiden ennätys häiriöiden vähyydessä: tämän 600 MW tehoisen voimalaitoksen saatavuus on ollut 72-80 %. Kun reaktori on ollut säännönmukaisesti toiminnassa vuodesta 1980, sillä lienee tähän mennessä jauhettu noin neljä terawattituntia sähköä, mistä jokunen elektroni lienee riittänyt Suomeenkin saakka. Ei hullummin yhdeltä koereaktorilta, eikä ihme, että Kiina tilasi äskettäin kaksi tähän perustuvaa mutta vähän tehokkaampaa ja yksinkertaisempaa BN-800-reaktoria. Eli kaupanhyllytavaraa olisi tämmöinen jo.

    http://www.insc.anl.gov/cgi-bin/sql_interface?view=rx_model&qvar=id&qval=12

    Suomessakin näille olisi varmaan markkinat, mutta kun ydinvoimakeskustelussa puhutaan vain siitä, kuinka monta uutta reaktoria saa asentaa eikä siitä, kuinka paljon sähköä ydinvoimalla saisi tuottaa (tai kuinka paljon jätteitä se saisi tuottaa), niin voimayhtiöt hankkivat sitten suurimpia reaktoreita mitä rahalla saa. Tässähän ei ole juuri mitään järkeä, mieltä tahi määrää. Luotan kuitenkin, että järjen valo välkkyypi joskus vielä tämän nykyjärjestelyn läpi, sillä noissa pienemmissä modulaarisissa reaktoreissa olisi paljonkin itua monesta hyvästä syystä.

    Tykkää

  3. Korhosen vastaus sisältää oleellisimman.

    Reaktori voidaan rakentaa vaikka heti. IFR:n yhteyteen suunniteltu käytetyn polttoaineen käsittelymenetelmä, PYROPROCESS-prosessi on testattu vasta laboratoriossa. Se on siinä määrin keskeinen osa uutta ydinteklologiaa, että se tarvitaan jotta systeemi olisi ”täydellinen”. PYROPROCESS-menetelmä on se, joka mahdollistaa käytetyn polttoaineen käsittelyn voimalan alueella eliminoiden kuljetustarpeet, ja tekee pommimateriaalin valmistamisen käytännössä mahdottomaksi.

    Nykyisin käytössä oleva PUREX-prosessi soveltuu kyllä myös käytettäväksi. Esim. Ranska käyttää sitä käytetyn polttoaineen käsittelyssä. Jos siihen tyydytään, neljännen sukupolven ydinvoimaan voidaan siirtyä nopeamminkin. Se ei tosin ole kovin hyvä ratkaisu. PUREXilla voi valmistaa pommikelpoista plutoniumia, mitä ei maailmaan kaivata yhtään lisää.

    Lähihistoriassa tunnetaan kaksi teknologiahanketta, joissa asetetut päämäärät on saavutettu hyvin nopeasti, kustannuksista välittämättä. Ne ovat ensimmäisen atomipommin tuottanut Manhattan-projekti, sekä ihmisen kuuhun vienyt Apollo-projekti. Jos vastaavanlainen hanke käynnistettäisiin 4G ydinvoiman kaupallistamiseksi, se olisi todennäköisesti markkinoilla kymmenen vuoden kuluessa. Tämä on vain valistunut arvaukseni, mutta käsittääkseni silti varsin realistinen arvio.

    Öljyhuippu on mahdllisesti jo ohitettu, muut fossiiliset kallistuvat koko ajan, ilmastonmuutoksen torjunta vaatii päästövähennyksiä, mutta energiankulutus jatkaa kasvuaan. Seuraava energiakriisi voi olla hyvinkin lähellä. En yllättyisi, jos lähitulevaisuudessa joudutaan ajolähtötilanteeseen koko energiantuotannossa. Nykyisellä tiellä ei ole tulevaisuutta. Y4G (=ydinvoiman neljäs sukupolvi) omaa näillä näkymin suurimman potentiaalin fossiilisten korvaamiseksi, ja on lisäksi kustannustehokas voittaen kaikki uusiutuvat molemmilla mittareilla. Keskeneräisenä teknologiaa ei kuitenkaan tulisi ottaa käyttöön, koska riskit täytyy olla hallinnassa. Ajolähtötilannetta en siksi pidä toivoa.

    Tykkää

  4. Kiina voisi olla maa, jolla on resurssit ja muut mahdollisuudet toteuttaa seuraava teknologian suurhanke ja kehittää uusi ydinvoimateknologia valmiiksi.

    Tykkää

  5. Kiinan resurssit tosiaan ovat melkeinpä rajattomat, ja yhteiskuntajärjestelmä sellainen, että valituskierrokset eivät ole hidaste kuten esim. meillä tuulivoimarakentamisessa. Venäjällä on osaamista ja yhteistyötä Kiinan kanssa. Intia on myös mielenkiintoinen tapaus, jossa kaupallisen mittakaavan nopea reaktori valmistumassa muutaman vuoden sisään.

    Kiina on maa, joka tulee kärsimään ilmastonmuutoksen seurauksista paljon, ja he tietävät sen. Motiivit päästöjen vähentämiseksi ovat olemassa, mutta talous kasvaa nopeasti ja tyydyttää kasvavan energiannälkänsä pääasiassa hiilellä, koska sille ei toistaiseksi ole muuta vaihtoehtoa. Tähän tarvitaan välttämättä joku hiiltä kestävämpi ratkaisu. Jos Kiina ei voi käskyttämällä pakottaa kulutusta ja päästöjä alenemaan, lienee selvää, että se ei tule onnistumaan muuallakaan. Tarvitaan kilpailukykyinen ja potentiaalinen vaihtoehto hiilelle.

    Tykkää

  6. Erittäin mielenkiintoista. Asian ympärillä vallitsee kuitenkin suuri hiljaisuus. Ei ole näkynyt aiheesta juttua muualla kuin täällä ja Ydinreaktoita blogissa. Tuntuu myös oudolta, etteivät energiayhtiöt ole tähän hanakasti tarttumassa. Onko tässä tekniikassa sittenkin jotain epäilyttävää?

    Kiinan varaan lasketaan nykyään jo paljon ihan kuin kyseessä olis kaikkivoipa luonnonvoima. Unohtuuko tässä Kiinan todellinen ongelma, joka tekee sittä epävakaan? Kiinailainen korttitalo voi sortua piankin.

    Tykkää

  7. Timo K: Tee testi. Kysele ihmisistä, sekä ydinvoiman kannattajilta, ja etenkin vastustajulta, tietävätkö he tästä asiasta mitään. Väitän, ettäs suurin osa ei ole kuullutkaan. Energiayhtiöiden tarkoituksena on tehdä rahaa, ja se on nykyisilläkin mahdollisuuksilla onnistunut. IFR-projekti keskeytettiin poliittisin perustein, ja yksi intressiryhmä päätöksen takana oli maakaasuteollisuus. Se, samoin kuin hiiliteollisuus, näkee ydinteknologiassa pahimman vastustajansa ja tulee sen takia tekemään kaikkensa, jotta asian ympärillä vallitseva suuri hiljaisuus jatkuisi.

    Kiinasta tuli tänään mielenkiintoinen uutinen:

    http://www.ydinreaktioita.fi/uutiskommentti/kiinalaiset-saavuttaneet-lapimurron-ydinpolttoaineen-jalleenkasittelyssa

    Timo Y: Kiitos. Blogisi on todellinen löytö! Katsokaahan muutkin: http://kauas.asentopaikka.fi/

    Tykkää

  8. Olen vähän kysellytkin🙂 Asia on perehtymättömälle vaikea ja paljon ns. asiantuntijasanastoa sisältävä, minkä vuoksi moni karttaa aihetta tai ainakin epäilee sen luotettavuutta.

    Tykkää

  9. GE Hitachi väläytti Suomen olevan kiinnostava paikka ydinvoimakeskukselle. Se on kai nähtävä markkinointitäkynä, joka haihtuu, jos ei laitostilausta tule Suomesta.

    Innostutaan kuitenkin jo vähän: Japsit ovat kehittäneet suunnitelmia pienikokoisista sulasuolareaktoreista (Fuji-MSR-reaktori, 10 -200 MW), joilla ei ole tavallisten reaktoreiden jäteongelmaa. Se toimii paineettomassa tilassa ja korkeassa lämpötilassa ja voisi siis olla taloudellinen, turvallinen ja tehokas pytty mm. hiilettömän lämmön ja sähkön yhteistuotannossa (korvaa hiilikattiloita). Investoidaan valtion tuella pilottilaitos Suomeen ja lähdetään mukaan maailman luokan yhtiön kanssa kehittämään nousevaa jättibisnestä! Tekninen kilpajuoksu on jo meneillään ja etenevä ilmastomuutos luo markkinat tämänkaltaisille uusille reaktoreille. Ydinvoiman historia taitaa olla vasta alkamassa.

    Tykkää

  10. Asia onkin vaikea, mistä käsittääkseni suurin osa vastustuksesta johtuu. Miten vaikean asian voisi selittää yksinkertaisesti? Olen yrittänyt, mutta se voi silti olla vaikeaa. Pitäisi lähteä aivan perusteista liikkeelle.

    Huomaatko mitään yhtäläisyyttä ilmastoskeptismin kanssa?

    Rolf H:
    Eduskuntajan juuri kesällä äänesti ydinvoiman yhä vahvemmin osaksi Suomen tulevaa energiahistoriaa.🙂

    Tykkää

  11. Fissiovoimaloiden vaihtoehtoiset tekniikan ovatkin mielenkiintoinen asia. Minäkään en ole näistä ollut tietoinen.

    Erittäin rohkaisevaa kulla, että kehitys kehittyy.

    Tykkää

  12. KL: ”Eduskuntahan juuri kesällä äänesti ydinvoiman yhä vahvemmin osaksi Suomen tulevaa energiahistoriaa”

    En kyllä tiedä mitä ydinvoimaalalla jo tutkitaan ja kehitetään Suomessa, jotain ilmeisesti tehdään – onhan GEN4FIN niminen porukka olemassa. Eduskunnan kanta ydinvoiman asemasta tukee selvitystyötä siitä miten Suomesta voisi tulla merkittäviä tekijöitä uuden ydinvoiman tulevilla laitosmarkkinoilla. Uskon, että kahden laitoksen rakentamisesta (OL3: lisäksi) saadaan insinööriosaamista, jota voi hyödyntää kaupallisesti, mutta osallistuminen uusien ydinvoimaprosessien kehitystyöhön voisi johtaa jonkinlaiseen nokiailmiöön, jota tilaisuutta ei saisi päästää käsistämme.

    Tykkää

  13. Ydinvoima revisited. http://www.uusisuomi.fi/raha/108082-mullistava-uraani-idea-–-miksei-suomessa

    Itse näkisin, että jäteongelma on niin keskeinen asia ydinvoimassa, että jätteitä kierrättävät laitokset tulisi tehdä ainoiksi mahdollisiksi. Siis vanhanaikaiset kierrättämättömät reaktorit kiellettäisiin, ja heti.

    Tuossa tulee se pointsi, uudentyyppisiä laitoksia ei tule käyttöön, jos niiden rakentaminen on kalliimpaa kuin vanhanmallisten.

    Tykkää

  14. Tosiasiallisesti jäteongelma ei ole vielä pitkään aikaan mitenkään keskeinen. Siitä on julkisuudessa ja erinäisissä järjestöissä tekemällä tehty ”keskeinen” ongelma, mutta tällä keskeisyydellä ei valitettavasti ole ainakaan tieteellisiä perusteita.

    En ole vielä ainoaltakaan ydinvoiman vastustajalta saanut minkäänlaista selvitystä, miksi lasitetuista, hyvin kapseloiduista, radionuklideja tehokkaasti sitovaan saveen peitetyistä ja syvälle haudatuista jätteistä tulisi olla huolissaan, kun kerran Oklon luonnonreaktorin noin 250 000 vuoden aikana syntynyt jätekasa levisi 2 500 000 000 vuoden aikana enintään joitain kymmeniä metrejä. Tämä siitä huolimatta, että ”reaktorin” (hyvin rikas uraanimalmiesiintymä) läpi virtasi koko ajan pohjavettä, ja se oli välillä alle kymmenen metrin syvyydessä maanpinnasta.

    Oklo ei edes ole ainoa argumentti tässä asiassa, mutta yksi valaisevimpia. Lisäksi tietysti pitäisi ottaa huomioon vaihtoehtojen vaikutukset, mutta se taitaisi mennä jo liian hapokkaaksi tietyille tahoille.

    Täälläpä yksi tutkimus, jonka mukaan ydinvoima kannattaisi kolminkertaistaa ja silti ”kerran läpi” olisi kannattavin tapa toimia vielä vuoteen 2050 saakka:

    http://web.mit.edu/nuclearpower/

    Uskon, että nopeita reaktoreita kannattaisi kyllä kehitellä mahdollisimman nopeasti, mutta realismia on, että niitä ei ole laajassa käytössä ennen vuotta 2030. Voisi olla, jos IFR:ää ei olisi torpattu, mutta tehty mikä tehty.

    Olen muuten tässä lukemassa entisen ydinvoiman vannoutuneen vastustajan Gwyneth Cravensin kirjoittamaa mainiota ja kansantajuista mutta silti tukevasti lähdeviitoitettua kirjaa ”Power to save the world: the truth about nuclear energy.” Ehdottoman suositeltavaa luettavaa, harmi ettei tätä ole ilmeisesti kukaan suomentanut.

    Pitänee tuottaa tiivistelmiä mielenkiintoisista aiheista, kuten vaikka siitä, että Tshernobylin pahiten saastuneilla ekskluusioalueilla asuva saa vuotuista säteilyannosta suomalaiseen verrattuna noin yhden kolmasosan… tai kuinka Ukrainassa ehdittiin säätää laki, jonka mukaan kaikki laskeuma-alueella sattuneet kuolemantapaukset piti merkitä onnettomuudesta johtuneiksi, koska ”miten me muuten saisimme kansainvälistä apua,” eräskin viranomainen kirjassa kertoo.

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s