Tutkimus: Telakka-ydinvoima Suomessa

Think Atom julkaisi Suomen Ekomodernistit ry:n teettämän tutkimuksen, Shipyard Nuclear in Finland. Julkaisuseminaari pidettiin Helsingin keskuskirjasto Oodissa 6.6.2022.

Pari otetta selvityksen avainlöydöksistä:

Suomen kolme suurinta telakkaa kykenisivät valmistamaan 1–4 keskikokoista kelluvaa ydinvoimalaa vuodessa, kukin. Jos puolet Turun, Helsingin ja Rauman telakoiden kapasiteetista käytettäisiin tähän, karkeasti 1–2 GWe verran uutta ydinvoimakapasiteettia voisi valmistua niiltä vuosittain. Näitä voisi tukea Mäntyluodon telakka Porissa, jolla on sekä tarvittavaa osaamista että sertifikaatteja myös ydinlaatuisten painekomponenttien valmistamiseen. Tahti vastaisi karkeasti yhden Olkiluoto 3 -kokoisen (1,6 GWe) reaktorin valmistumista joka vuosi. Tämä on täsmälleen sellainen vauhdinmuutos, jota yhteiskunnan syvä dekarbonisaatio vaaditussa aikataulussa tarvitsee.

Ja..

Potentiaali pääomakustannusten madaltamiseen on merkittävä, arviolta jopa 50 % paikalleen rakentamiseen verrattuna ja jopa 75 % verrattuna viimeaikaisiin FOAK-hankkeisiin Euroopassa ja Yhdysvalloissa.

Seminaarin avauspuheen piti Kirsty Gogan Lucid Catalystistä. Hän kertoo laajemminkin energian-, polttoaineen- ja kemikaalituotantolaitosten telakkavalmistuksen mahdollisuuksista maailmalla.

Toisena puhujana kuultiin selvityksen tekijän, Rauli Partasen tiivistelmä selvityksen sisällöstä ja lopputuloksista.

Loput seminaarivideot ilmestyvät Suomen Ekomodernistit ry:n Youtube-kanavan soittolistalle Shipyard Nuclear in Finland alkaneen viikon aikana.

Linkki tutkimusraporttiin: https://thinkatomnet.files.wordpress.com/2022/06/shipyard_report_web.pdf

Fennovoima täyttää 15 vuotta!

Fennovoima perustettiin 6.6.2007 – tasan 15 vuotta sitten. Tarkoituksena oli rakentaa ydinvoimala Pyhäjoelle, Hanhikiven niemelle. Aluksi yhtenä suurosakkaana oli myös saksalainen energiajätti E.ON. Vaihtoehdot laitostoimittajiksi olivat Toshiba ja Areva. Vuonna 2012 E.ON vetäytyi hankkeesta. Seuraavana vuonna laitostoimittajaksi valikoituikin venäläinen Rosatom, jonka suomalaiselle tytäryhtiölle RAOS Voima Oy:lle siirtyi kolmasosa Fennovoiman omistuksesta. Samana vuonna hyväksyttiin eduskunnassa täydentävä periaatepäätös laitostoimittajan vaihtumisen johdosta.

Kuva 1. Fennovoiman perustamisen jälkeen maailmalla rakennetut ydinvoimalat.

Heti 2015 alkoivat valmistelevat työt laitosalueella, vaikka laitoksen suunnitelmat saati niiden hyväksynnät STUK:issa eivät olleet vielä valmiita.

2016 turbiinitoimittajaksi valikoitui GE Steam Power Systems (Entinen Alstom Arabelle) Turbiinin valmistus aloitettiin ja roottorien takeet valmistuivat Japanissa 2020, josta ne kuljetettiin 2021 koneistettaviksi Ranskaan.

24.2.2022 Venäjä aloitti sodan Ukrainaa vastaan. Muu maailma reagoi nopeilla ja massiivisilla talouspakotteilla Venäjää vastaan. Keskustelu Fennovoiman tulevaisuudesta alkoi lähes välittömästi.

23.3.2022 Maaliskuussa elinkeinoministeri Mika Lintilä ilmoitti, että rakentamisluvan myöntäminen Fennovoiman ydinvoimalahankkeelle on ”täysin mahdotonta” nykytilanteessa.

2.5.2022 Fennovoima ilmoitti purkaneensa Rosatomin kanssa tehdyn sopimuksen vedoten toimittajan merkittäviin viivästyksiin sekä kyvyttömyyteen hankkeessa. Tiedotteessa mainitaan myös Ukrainan sodan pahentaneen hankkeen riskejä.

Nyt Fennovoiman täyttäessä 15 vuotta, ollaan palattu lähtöruutuun. Käynnissä oleva projektia ei ole, ja periaatepäätöskin on kumoutunut.

Mitä seuraavaksi

Fennovoima ei ole ilmoittanut jatkoaikeistaan mitään. Yhtiöllä on Pyhäjoella pitkälle valmisteltu, ydinvoimala-alueeksi kaavoitettu alue, jonka hylkääminen tuntuisi hullulta ja johtaisi kaiken jo investoidun rahan menettämiseen.

Kuva 2. Havainnekuva BWRX-300 pienydinvoimalaista. Teho 300 MW.

Oma ajatukseni on, että koska sähkön tarve tulevaisuudessa kuitenkin lisääntyy paljon, Pyhäjoen projektia pitäisi jatkaa toisen laitostoimittajan kanssa. Olkoonkin, että Olkiluoto 3 meni aikataulun osalta niin päin seiniä kuin olla ja voi, se on nyt valmis ja toinen samanlainen laitos voidaan rakentaa varmasti puolessa siitä ajasta, mikä OL3:een kului, ellei nopeamminkin. Kaikki suunnitelmat ovat jo valmiina ja STUK on ne kertaalleen hyväksynyt. Osa laitoksen suunnittelusta on tosin uudistettu, joten ihan suoraan hyväksyntään tätäkään tuskin saisi, mutta todennäköisesti kuitenkin nopeammin kuin muut laitosvaihtoehdot.

Toinen mielenkiintoinen mahdollisuus voisi olla useampi pieni SMR-laitos. Esimerkiksi 300 MW:n GE Hitachin BWRX-300 on jo lähes valmiiksi suunniteltu. Se perustuu aiemmin yhdysvalloissa lisensoituun 1520 megawattiseen ESBWR-laitokseen, josta monet BWRX-300:n osat on otettu suoraan tai pienennettynä.

BWRX-300 on herättänyt runsaasti kiinnostusta maailmalla, mm. Kanadassa, Puolassa, Tsekeissä, Virossa ja Ruotsissa.

Kanadaan on suunnitteilla neljän BWRX-300 -yksikön kompleksi yhteisteholtaan 1200 MW, jonka hinnaksi arvioidaan 4,8 miljardia dollaria. Tämä alittaa selvästi Hanhikivi 1:n hinta-arvion. Etuja neljällä 300 MW yksiköllä vertattuna yhteen yli tuhannen megawatin yksikköön on useita.

  • Rahoituksen löytäminen pienelle yksikölle on helpompaa kuin isolle.
  • Kun ensimmäinen yksikkö valmistuu, se alkaa tuottaa kassavirtaa, jolla voidaan rahoittaa seuraavan yksikön rakentamista.
  • Useampi pienempi yksikkö voidaan huoltaa yksi kerrallaan, eikä tuotantoa koskaan tarvitse keskeyttää kokonaan.
  • Kaikki yksiköt tuskin koskaan ajautuvat häiriöön samanaikaisesti. Tämä helpottaa huomattavasti kantaverkon hallintaa, josta yhden ison yksikön putoamiseen varautuminen ei ole ihan yksinkertaista.
  • Kaiken kaikkiaan, pienemmän projektin riskit ovat pienempi ja helpommin hallittavia.

Jostain syystä Suomeen on ajautunut näitä epäonnisia ydinvoimalahankkeita. Fennovoiman olemassa olon aikana maailmaan on rakennettu 56 kpl uutta ydinvoimalaa (Kuva 1.). Nykyiset suuret laitosratkaisut ovat kalliita, eikä yksityisen rahan löytyminen niihin näin pienessä maassa ole helppoa. Hiilettömän ja säästä riippumattoman energian tuotannon lisääminen on kuitenkin niin tärkeää ja valtakunnallisesti merkittävä, että tässä poikkeuksellisessa tilanteessa valtion pitäisi ehkä tulla avuksi Fennovoiman jatkumisen turvaamiseksi. Ei välttämättä taloudellisesti, vaan takaamalla mahdollisimman nopean ja viivytyksettömän poliittisen käsittelyn tarvittaville lupahakemuksille.

Alla olevalla videolla Christer Dahlgren GE Hitachilta esittelee BWRX-300 laitoksen. Video on kolmen vuoden takaa ja suunnitelmat ovat sittemmin edenneet ja joiltain osin hieman muuttuneet.

Peter Lund ja väärät väittämät

Fennovoiman hanke meni odotetusti nurin. Valitettava tapaus, koska sääriippumatonta hiiletöntä sähköä ja muuta energiaa tarvitaan tähän maahan paljon lisää. Kansanedustaja Heikki Vestman kertoi kannattavansa hankkeen toteuttamista länsimaisella pienydinvoimalla.

Toimitusvarma ja kohtuuhintainen sähkö tulee turvata, kun piuhat ja putket Venäjään katkotaan. On oikein, että Fennovoima irtaantuu Venäjän valtiollisesta Rosatomista. Pyhäjoen ydinvoimalle on kuitenkin tarve. Todennäköisesti nopein ja joustavin tapa pystyttää tilalle länsimainen ydinvoimala on tehdä se usealla SMR-yksilöllä, Vestman sanoo.

Ilahduttavaa nähdä poliitikoilta tällaisia järkeviä kannanottoja energia-asioissa!

Tähän kohteeseen soveltuisi erinomaisesti esimerkiksi GE Hitachi BWRX-300, sähköteholtaan 300 MW:n kiehutusvesireaktoriin perustuva modulaarinen pienydinvoimala, eli SMR (=Small Modular Reactor). BWRX:n suunnittelun perustana on käytetty jo aiemmin suunniteltua ja Yhdysvaltain ydinturvallisuusviranomaisen NRC:n sertifioimaa 1520 MWe ESBWR-laitosta. Monet BWRX:n komponentit ovat sellaisenaan tai pienemmäksi skaalattuna lainattu suoraan ESBWR:stä. Esimerkiksi polttoaineniput ovat muuten samanlaisia, mutta lyhyempiä.

Kuva 1. GE Hitachi BWRX-300, havainnekuva.

Laitoksen turvallisuus perustuu luonnonvoimiin, joiden ylläpitämiseen ei tarvita sähköä, eikä mitään aktiivisia laitteita. Reaktorin päällä sijaitseva vesiallas riittää hätäjäähdytykseen viikon ajaksi, jonka jälkeen siihen on tuotava lisää vettä, ihan vaan tankkiautoilla, tai vaikka ämpäreillä, jos ämpäreitä ja kantajia löytyy riittävästi. Mikään ei sinänsä estä rakentamasta allasta suuremmaksikin, mutta tuon on ajateltu olevan riittävän iso.

Tiistaina 3.5.2022 Ilta-Sanomat julkaisi artikkelin, jossa haastateltavana oli Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professori Peter Lund. Lundin kommenteissa oli useita räikeitä asiavirheitä, joista muutkin ovat ehtineet huomauttamaan. Asia antsaitsee tulla perusteellisesti ruodituksi, joten päätin katkaista blogitauon ja kirjoittaa.

Virheet alkavat artikkelin ingressistä:

Pienydinvoimalat eivät ole turvallisia, eikä niillä voi korvata Fennovoima-hanketta, sanoo Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professori Peter Lund.

En tiedä, onko tuo suoraan Lundin sanoma lause, vai onko se toimittajan päättelyä Lundin lausunnoista. Toistaiseksi tarjolla olevat pienydinvoimalat toimivat samalla periaatteella kuin isot voimalat, joten ne ovat lähtökohtaisesti yhtä turvallisia kuin isot laitokset. Käytännössä vaadittu turvallisuustaso voidaan pienessä reaktorissa saavuttaa helpommin kuin isossa. Reaktori on turvallinen käyttää silloin, kun se on oikein suunniteltu ja valmistettu, ja kun sen jäähdytys kaikissa tilanteissa on varmistettu. Isoissa laitoksissa jäähdytettävät tehot ovat suuria, pienissä pieniä, jolloin jäähdytys on helpompi varmistaa esimeriksi painovoimaan perustuvalla luonnonkierrolla ja altaassa valmiiksi olevan veden haihtumisella. Monet, ellei useimmat pienreaktorisuunnitelmat, käyttävät passiivista hätäjäähdytystä, jossa ei tarvita yhtään liikkuvaa osaa, eikä sähköä, eikä mitään toimenpiteitä käyttöhenkilökunnalta.

Toinen ingressin lause, ”eikä niillä voi korvata Fennovoima-hanketta” ei teknisesi ottaen myöskään pidä paikkaansa. Fennovoiman kaavaileman yhden 1200 MWe tilalle tarvittaisiin 4 kpl 300 MWe laitosta. Alkupääoman tarve on oleellisesti pienempi, koska rakentamisen voisi aloittaa yhdestä yksiköstä, joka valmistuttuaan alkaa tuottaa kassavirtaa seuraavan yksikön rahoittamiseksi. En ole talousasiantuntija, mutta kaupunkilaisjärjellä ajatellen tämän olisi taloudellisesti jopa helpompi toteuttaa kuin yksi iso yksikkö. Ontario Power Generation julkisti viime vuoden lopussa pyrkivänsä rakentamaan neljä BWRX-300 -yksikköä. Hinnaksi on arvioitu 4000 $/KW, jolloin yhden laitoksen hinta olisi vähän yli miljardi euroa. Neljä yksikköä yhteensä reilu neljä miljardia, mikä näyttäisi alittavan Fennovoiman viimeisimmän kustannusarvion.

Pienydinvoimasta luodaan mielikuvaa, että se on turvallista ja helppoa, voidaan rakentaa keskustaan parissa kolmessa vuodessa, mutta sanon katinkontit. Ydinvoimaa on vaikea rakentaa. Ja kyllä minä siitä nyt jotain tiedän, kun olen ydinenergia-alan diplomi-insinööri.

Jätän sanomatta mielipiteeni oman kannanottonsa pönkittämisestä oppiarvoaan korostamalla. Arvatenkin jokaisella on tästä oma mielipiteensä. Argumentointivirheenä lienee kyse lähinnä auktoriteettiin vetoaminen, vaikka kyseessä onkin oma (oletettu) auktoriteetti.

Luonnollisesti pienydinvoima on turvallista, koska suurydinvoimakin on. Muistin virkistämiseksi tämä kaavio, jossa on eri energiamuotoja vertailtu ilmastopäästöjen ja aiheutuneiden kuolemantapausten näkökulmasta.

Kuva 2. Eri energiamuotojen päästöt ja aiheutetut kuolemantapaukset.

Ydinvoima on molemmilla mittareilla täysin verrattavissa esim. tuulivoimaan, joka kuitenkin tuntuu olevan professorin suosiossa.

Ydinvoima ei ole teknisesti erityisen vaikeaa rakentaa. Yksin Ranskassa valmistui kiivaimman rakentamisen aikaan kolme uutta laitosta vuodessa.

Kuva 3. Ranskan ydinvoimaloiden rakentamisajat.

Tähän rakennusnopeuteen päästiin valmistamalla useita laitoksia samoilla piirustuksilla. Samaa sarjavalmistuksen metodia on tarkoitus käyttää pienydinvoiman kohdalla valmistamalla mahdollisimman täydellisiä moduuleita tehdasolosuhteissa. Monet teollisuuden tuotteet, esimerkiksi tavalliset liikennelentokoneet, ovat teknisesti vähintään yhtä ”vaikeita”, elleivät ”vaikeampia” rakentaa kuin ydinvoimalat.

Lundin mukaan pienydinreaktorit ovat vielä kehitysvaiheessa, eivätkä ne ole vielä kaupallisesti kypsää teknologiaa.

Edellä mainitulla Kanadan hankkeella on jo ihan vakaa tavoite rakentaa ensimmäinen yksikkö ennen vuotta 2028. Olemme aivan kaupallisen kypsyyden kynnyksellä. Kiinnostusta samaa laitostyyppiä kohtaa on ainakin Virossa, Ruotsissa ja Puolassa. Itse pidän jokseenkin varmana, että juuri tätä laitostyyppiä tullaan rakentamaan useita kappaleita eri puolille maailmaa.

Pienreaktoreiden edullisuutta selittää myös se, että suunnitelmien mukaan niissä ei tarvittaisi yhtä laajoja turvajärjestelmiä kuin nykyisissä isoissa ydinvoimaloissa.

Kuten ylempänä todettiin, pienen reaktorin riittävä jäähdytys on toteutettavissa pienemmillä, jopa pelkästään luonnonvoimiin perustuvilla järjestelmillä. Jos asiaa haluaa verrata johonkin arkipäiväiseen ilmiöön, niin ajatellaanpa mitä eroa on nuotiolla ja juhannuskokolla. Toisen voi sammuttaa ämpärillisellä vettä, toiseen tarvitaan paloauto. Kynttilän voi sammuttaa puhaltamalla, vaikka kyse on edelleen samasta kemiallisesta palamisreaktiosta. Koolla on väliä.

Muun muassa ydinvoimaloiden turvallisuutta säätelevät lait ovat kuitenkin pienreaktorien rakentamisen tiellä. Kansanedustajat ovatkin vaatineet lakien muuttamista, jotta pienydinvoimaloiden rakentaminen voidaan käynnistää.

Tämä pitää paikkansa sikäli, että vaikka laki ei ole pienreaktorien rakentamisen esteenä, niin siltä edellytetään aivan samaa, yhtä laajaa ja samat kriteerit täyttävää luvitusprosessia ja periaatepäätöstä kuin isoiltakin. Käytännössä tämä muodostaa toimijoille niin ison riskin ja suuret kulut, että vain harvat tahot ovat valmiita ne hyväksymään. Ydinenergialaki kaipaa pikaista päivitystä, jotta pienydinvoimaprojekteja saadaan käyntiin ja tekniikan mahdollisuuksia päästään höydyntämään. Toivottavaa olisi saada jonkinlainen, mielellään kansainvälinen tyyppihyväksymiskäytäntö, jossa yhdessä maassa sertifioitua laitosta ei tarvitse erikseen sertifioida muualla, vaan niitä voidaan rakentaa kaikkialla. Tällainen käytäntö on esim. ilmailussa, jossa yhdessä maassa kansainvälisen käytännön mukaisesti hyväksytty lentokone on lennettävissä missä päin Maapalloa tahansa.

Lund sanoo nähneensä pienydinvoimaloiden suunnitelmia jo opiskeluaikanaan, eikä luota pienreaktoreiden kehittäjien vakuutuksiin niiden turvallisuudesta.

Ei kehittäjien vakuutuksiin pidäkään luottaa, vaan turvallisuus on kyettävä osoittamaan saman suunnittelu- ja mallinnuskäytännön mukaisesti kuin isojen laitosten kohdalla tehdään.

Osoittaa minusta tietämättömyyttä, kun turvajärjestelyjä väitetään idioottivarmoiksi, ja ettei jäähdyttämiseen esimerkiksi tarvita aktiivisia pumppuja. Hätätilanteessa, kun pitää saada hirveästi lämpöä pois reaktorista, niin se vaatii kovat pumppujärjestelmät. Se ei onnistu luonnonkierrolla.

Jäähdytyskierto voidaan toteuttaa luonnonkierrolla tai pakkokierrolla. Isojen laitosten tehot ovat niin isoja, että luonnonkierron teho ei riitä. Silloin tarvitaan pumppuja. Pienen reaktorin kohdalla tehotkin ovat pienempiä, jolloin luonnonkierto riittää hyvin. Hyvä esimerkki tästä on NuScale Powerin SMR, joka perustuu painevesireaktoriin. Siinä ei ole pääkiertopumppuja lainkaan, vaan reaktorin täysi lämpöteho 250 MWt siirtyy sydämestä ensiöpiirin veteen ja edelleen höyrystimiin luonnonkierrolla. Sammutetun reaktorin jälkilämpöteho on n. 7% täydestä tehosta, joten on ihan selvä, että sekin teho saadaan siirrettyä sydämestä lämpönieluna toimivaan vesialtaaseen ilman pumppuja. Tämän on todennut myös NRC, joka on jo hyväksynyt NuScalen ilman pumppuja toteutetun reaktorin jäähdytysjärjestemän riittäväksi ja toimivaksi, jopa ilman varmennettua sähkönsyöttöä. Video havainnollistaa, miten tämä toimii.

Lund muistuttaa, että esimerkiksi yhdysvaltalaisen NRC-ydinvoimaviranomaisen mukaan pienreaktoreihin liittyy vielä merkittäviä turvallisuuskysymyksiä.

Jokainen suunnitelma on tietenkin omanlaisensa, mutta nämä kaksi pisimmällä olevaa suunnitelmaa, BWRX-300 ja NuScale tulevat selvimään NCR:n vaatimuksista. Mihin Lund tässä väitteessään mahtaa viitata, ei käy tekstistä ilmi.

Pienydinvoimaloissa on riisuttu reaktori, sillä niissä on vähemmän turvalaitteita. Viranomainen on huomauttanut, etteivät ne läpäise vaatimuksia, Lund sanoo.

Toinen väite, joka ei perustu yhtään mihinkään. Vai löytyykö tälle lähdettä? Se, miksi vähemmän turvalaitteita riittää pienemmille reaktoreille, käytiin jo tuolla aiemmin tekstissä läpi.

RIISUTUT pienydinreaktorit eivät Lundin mukaan välttämättä edes jäisi pieniksi. Yksi alalla toimivista yrityksistä on Rolls-Royce, jonka kehittämä reaktori on Loviisan luokkaa.

– Eli tullaan takaisin isompaan kokoluokkaan. Tällöin turvanormit pitää ottaa huomioon, Lund sanoo.

Turvanormit pitää aina ottaa huomioon, ei reaktorin koko siihen vaikuta. Turvanormit pitää ottaa huomioon ihan kaikessa muussakin teollisessa toiminnassa. Mitä väliä sillä reaktorin koollakaan lopulta on, jos vaaditut normit pystytään täyttämään yksinkertaisella, sarjatuotantona tehtaassa valmistettavalla laitteistolla? SMR:n tavoitteena on hyödyntää tehtaassa tapahtuvan sarjavalmistuksen tehokkuutta. Rolls-Roycen suunnitelmissa on 470 MWe laitos, jota itse kutsuvat SMR:ksi, vaikka SMR:n ylärajana pidetäänkin 300 MWe. Monille asiakkaille tuo on varmasti juuri sopiva kokoluokka. Rolls-Royce on aiemmin suunnitellut ja valmistanut kaikki kuninkaallisen laivaston sukellusveneiden reaktorit, joten osaamista ja kokemusta kyllä löytyy.

Ajatushan oli se, että kokoa pienentämällä kustannukset alenisivat, mutta näyttää siltä että siten kustannukset vain kasvavat.

Jälleen tyhjä väite. Se on totta, että vielä emme tiedä mihin SMR:n kustannukset tarkalleen asettuvat, mutta yksikkökustannus on joka tapauksessa isoja laitoksia pienempi, ja rahoituskulut ja riskit sen myötä myös pienempiä.

Pienydinreaktoreita on jo käytössä esimerkiksi joissakin ydinsukellusveneissä ja lentotukialuksissa. Niistä ei Lundin mukaan kuitenkaan ole malliksi kaupalliseen energiatuotantoon.

– Sotilaallisissa ratkaisuissahan hinnalla ei ole väliä. Turvallisuudestakaan emme täysin tiedä, vaikka jotain tietoja venäläisten onnettomuuksista onkin saatu, Lund sanoo.

Selvitin jokunen vuosi sitten kaikki julkisista lähteistä löytyvät marine-reaktorit, joita on 50-luvulta lähtien käytetty sukellusveneissä, lentotukialuksissa, jäänmurtajissa ja onpa muutama kauppalaivakin rakennettu. Näitä pieniä reaktoreita on rakennettu yli 800 kpl, eli enemmän kuin isoja! Ne eivät oleellisesti eroa siviilikäyttöön suunnitelluista SMR:stä. Yli 800 kpl on minusta enemmän kuin vain ”joissain ydinsukellusveneissä…”.

En ihmettelisi lainkaan, jos valtio lähtisi tukemaan hanketta, sillä Suomen ilmastopolitiikka perustuu vahvasti Fennovoiman toteutumiseen.

Oma mielipiteeni asiasta on, että valtion pitäisi tulla asiassa Fennovoimaa vastaa niin, että yhdessä selvitettäisiin, millä tavalla hanketta voitaisiin laitostoimittajaa vaihtamalla jatkaa. Valtion rahaa hankkeessa ei ole ollut, eikä sitä välttämättä tarvittaisi nytkään. Ymmärrän täysin, jos osakkaita hirvittää lähteä uudelleen hakemaan periaatepäätöstä ja tekemään koko sitä massiivista prosessia, mikä on jo kahteen kertaan tehty. Osa osakkaista jättäytyy varmasti pois koko hankkeesta, osaa hanke edelleen kiinnostaa, ja siksi tässä olisi todella herkullinen paikka tuollaiselle pienelle, 300 MWe yksikölle. Sen valmistuttua nähtäisiin sitten, kuinka paljon muita kiinnostuneita tahoja löytyy rahoittamaan toista yksikköä, ja montako niitä lopulta rakentusi. Aivan varmasti investorien haaliminen ensimmäiselle 300 MWe yksikölle on helpompaa kuin mitä se oli 1200 MWe yksikölle.

Valtion rooli tässä olisi edistää hanketta siten, että tarvittavat luvitukset, poliittiset käsittelyt yms. sujuisivat mahdollisimman kitkatta ja nopeasti. Se olisi koko Suomen etu. Nykyisessä tilanteessa on entistä tärkeämpää varmistaa sekä energiatuotannon omavaraisuus, että päästöjen vähentäminen, ja siihen tarvitsemme runsaasti uutta hiiletöntä energiantuotantoa.

Median olisi todella syytä katsoa peiliin ja löytää joku luotettavampi haastateltava kuin Peter Lund, joka saa suhteettoman paljon medianäkyvyyttä, vaikka hänen lausuntonsa on enemmän tai vähemmän puuta ja heinää.

Ensimmäinen SMR voidaan rakentaa vuoteen 2026 mennessä…

…jos halutaan. Mistäkö tiedän? Koska se on tehty ennenkin. Aloitetaanpa alusta.

Otto Hahn ja Fritz Strassmann havaitsivat vuonna 1939, että uraanin pommittaminen neutroneilla tuottaa bariumia. Tämän perusteella Lise Meitner ja Otto Frisch esittivät samana vuonna, että uraaniydin halkeaa kahteen lähes yhtä suureen osaan. Täysin uusi ilmiö, uraaniatomin fissio, oli näin keksitty.

Kuva 1. Chicago Pile-1.

Ilmiön mahdollisuudet ymmärrettiin varsin nopeasti tämän jälkeen. Enrico Fermi teki kuuluisan Chicago Pile-1 -kokeensa vuonna 1942. Kokeessa todistettiin, että hallittu fissio on mahdollista aikaansaada. Seuraavana vuonna rakennettiin Chicago Pile-2 ja -3.

Ensimmäinen sähköä tuottanut reaktori, Experimental Breeder Reactor I, rakennettiin Idahoon 1951. Se oli nopea hyötöreaktori, joka tuotti sähköä neljään 200 watin lamppuun. Ei paljon, mutta se todisti, että tekniikalla voidaan tuottaa sähköä. EBR-I:n tärkeämpi saavutus oli kuitenkin todistaa oikeaksi teoria, jonka mukaan hyötöreaktori on mahdollista rakentaa ja saada toimimaan.

Ensimmäinen käytännön sovellus, ydinsukellusvene Nautilus, laskettiin vesille 1954. Alus jatkoi palveluskäytössä aina vuoteen 1980, jonka jälkeen se museoitiin.

Kuva 2. Nautilus.

Vuonna 1953 Yhdysvaltain laivaston ydinsukellusveneprojektin vetäjää, amiraali Hyman Rickoveria pyydettiin rakentamaan yksi sukellusveneen koneisto kuivalle maalle. Potkurikoneiston tilalle luonnollisesti asennettiin sähköä tuottava turbogenerattori. Syntyi yksi maailman ensimmäisistä ydinvoimaloista, Shippingport Atomic Power Station. Laitoksen rakentaminen kesti 32 kuukautta ja se aloitti toimintansa 1957. Laitos suljettiin vuonna 1982 ja on sittemmin jo purettu maan tasalle ja alue on vapautettu muuhun käyttöön ilman rajoituksia. Näin todistettiin samalla, että voimala on mahdollista purkaa. Shippingportissa demottiin myös toriumin käyttäminen polttoaineena.

Tässä oli lyhyesti kuvattuna Yhdysvalloissa toteutunut kehityspolku. Samaan aikaan kehitystä tapahtui Neuvostoliitossa, jossa ensimmäinen voimala, vain viiden megawatin Obninsk kytkettiin ensimmäisen karran verkkoon jo vuonna 1954. Isossa Britanniassa Calder Hall vihittiin käyttöön 1956.

Yhdysvaltain kehityspolku:

1939 – fissio keksitään
1942 – ensimmäinen koereaktori, Chicago Pile-1 rakennetaan
1951 – ensimmäinen sähköä tuottanut reaktori, EBR-I rakennetaan
1953 – Shippingport tilataan
1954 – ensimmäinen käytännön sovellus, sukellusvene Nautilus lasketaan vesille
1957 – Shippingport valmistuu

Näiden lomassa muualla:

1954 – Obninsk Neuvostoliitossa, Moskovan lähellä valmistuu
1956 – Calder Hall Isossa Britanniassa vihitään käyttöön

Yhdisvalloissa oli myös Borax-testisarja jossa valmistettiin muutamia kiehutusvesilailaitoksia pääasiassa testikäyttöön. Sarjan kolmas versio vuonna 1955 tuotti jonkin aikaa pari megawattia sähköä paikalliseen sähköverkkoon.

Opitaan historiasta

Kuva 3. Shippingportin voimalan paineastian asennus 1956.

Itse ilmiön keksimisestä ensimmäiseen käytännön sovellukseen, sukellusvene Nautilukseen, kului siis aikaa vain 15 vuotta. Shippingportin laitos tilattiin vuonna 1953 ja se valmistui neljä vuotta myöhemmin.

Shippingportin voimala perustui alun perin sukellusveneen voimalähteeksi kehitettyyn painevesireaktoriin, joka yhä nykyäänkin on eniten käytetty tekniikka. Aikaa laitoksen tilauksesta käyttöönottoon tarvittiin neljä vuotta.

Shippingportin koko oli nykymittapuun mukaan pieni, vain 60 megawattia sähköä, mutta se oli juuri samaa kokoluokkaa kuin nykyiset suunnitteluasteella olevat SMR-voimalat.

Verrattuna 50-luvun suunnittelu- ja valmistustekniikkaan, meillä on nykyään käytettävissä erittäin kehittyneet CAD-ohjelmistot ja kaikki tarvittavat muut mallinnusmenetelmät ja tehokkaat tietokoneet, joilla vastaavan laitoksen suunnittelu onnistuu nopeammin kuin silloin. Sekä materiaali- että valmistustekniikka ovat kehittynyeet huimasti, ja monia tarvittavia osia, kuten polttoaine-elementtejä moiseen laitokseen saa ”valmiina kaupasta”. Mitään perussuunnittelua ei enää tarvita. Periaatteessa riittää, että päätetään millainen laitos halutaan rakentaa, suunnitellaan se, ja sen jälkeen rakennetaan.

Amiraali Ricover 50-luvulla tarvitsi siihen neljä vuotta aikaa. Jos nyt päätämme rakentaa vaikkapa jonkin kaupungin kaukolämmitykseen kytkettävän, pelkkää lämpöä tuottavan fissiosovelluksen, se on teknisesti aivan hyvin tehtävissä neljässä tai viidessä vuodessa. Puheet siitä, että SMR-tekniikka olisi käytettävissä lämmityksen CO2-päästöjen vähentämiseen vasta hiilikiellon jälkeen joskus 2030-luvulla, ovat kerta kaikkiaan potaskaa. Niin voi kyllä ollakin, jos tähän mahdollisuuteen ei uskota ja tyydytään vain puuhastelemaan jotakin ja katsomaan mitä muut tekevät.

Jos sen sijaan päätetään, että kaikkinainen polttaminen kaupunkiemme lämmittämisessä lopetetaan mahdollisimman nopeasti, ensimmäinen SMR-lämpölaitos saadaan valmiiksi ja toimimaan noin viidessä vuodessa. Se voidaan tehdä, koska se tehtiin jo yli 60 vuotta sitten.

Suomalaiset hankkeet

Kuva 4. VTT:n kaukolämpö-SMR vuonna 2021.

Tekniikka osataan Suomessa. Meneillään on kaksikin hanketta lämpölaitoksen suunnittelemiseksi.

Varsinkin VTT:n konseptin mukaisen laitoksen koko rakentaminen voidaan tehdä Suomessa. LUT on vähän eksoottisempi. Kanava-tyyppinen reaktori on valmistattava zirkoniumista, eikä siihen löydy valmiiksi osaamista Suomesta. Täysin vastaavaa ei itse asiassa ole tehty missään aiemmin, vaikkakin rakenne muistutaa jonkin verran kanadalaista CANDU:a. Sen sijaan VTT on periaatteessa aivan samanlainen kuin maailman kaikki muutkin kevytvesilaitokset, pienemmällä paineella ja lämpötilalla vain, mikä tekee rakenteesta huomattavasti kevyemmän ja yksinkertaisemman.

Polttoainetta meillä ei valmisteta, eikä tarvetta siihen ei olekaan, koska valmistajia maailmalla on useita ja polttoaineen tarve on hyvin vähäinen. Esimerkiksi VTT:n moduulin lämpötehoksi on kaavailtu 50 MW, mikä on vain noin 1% (yksi prosentti!) Olkiluoto 3:n lämpötehosta. Polttoaineen tarve on lähes suorassa suhteessa tehoon, samoin kuin monet muutkin suunnitteluun vaikuttavat lähtökohdat.

Suomalaisen säästä riippumattoman ja polttoon perustumattoman kaukolämpölaitoksen rakentaminen on vain ja ainoastaan tahdosta kiinni. Teknisesti se voidaan toteuttaa helposti tämän vuosikymmenen puolella, koska vastaava on tehty ennenkin. Meillä on jo julistettu ilmastohätätila, joten nyt olisi aika toimia sen mukaisesti. Siis NYT, eikä vasta 30-luvulla.

Tänään ilmastohörhöjen hömppäseminaari – #ilmastosi2020

Tätä kuvaa on minulle esitetty muutamankin kerran keskusteluissa, joissa ihmisperäisen ilmastonmuutoksen todenperäisyyttä on yritetty kiistää. Katsokaamme tarkemmin, mistä kuvassa on kysymys.

Kuva 1.

Kuvan mukaan siis vain yksi GISS-mittaussarja osoittaa lämpenevää vuosina 2015-2019 muiden osoittaessa viilenevää. Noh, katsotaan ensin, onko kuva totta. Ladataan datat ja tehdään oma kuva.

Kuva 2.

Siltähän tuo näyttää. Ainoa, mikä tuossa kasvaa on sarja no. 11: Mantereet 2m korkeudella – GISS – https://data.giss.nasa.gov/gistemp/tabledata_v3/GLB.Ts.txt. Huomataan kuitenkin, että lineaarisen trendin alku- ja loppupisteen välillä on eroa vain n. 0,15 °C.

Mitähän tapahtuu, jos tarkasteluväliä muutetaan. Katsotaan vaikka vuosia 2014-2018.

Kuva 3.

Nyt vain kaksi mittaussarjaa, 9 ja 16, näyttävät viilenevää, loput lämpenevää. Vuosina 2012-2016 kaikki 16 sarjaa näyttävät lämpenevää.

Kuva 4.

Vuosina 2010-2014, kahdeksan aikasarjaa näyttää viilenevää, toiset kahdeksan lämpenevää.

Kuva 5.

Kuvista 2-5 voidaan päätellä, että viiden vuoden trendistä ei voida päätellä juuri mitään. Tarkasteluväliä vaihtamalla, saadaan ihan millaisia tuloksia halutaan. Merkittävänä ilmastotrendinä pidetään yleisesti 30 vuoden aikajaksoa. Otetaan siis seuraavaksi 30 vuotta tähän samaan tarkasteluun, vuodet 1989-2019.

Kuva 6.

Kaikki sarjat näyttävät tällä aikavälillä selkeästi lämpenevää. Katsotaan sama vielä vuosikeskiarvoina.

Kuva 7.

Kaikki mittaussarjat seuraavat kutakunkin samanlaista trendiä ja kaikkien suunta on ylöspäin. Se miksi sarjat eivät ole yhteneviä, johtuu useastakin asiasta. Ensinnäkin, ne edustavat eri alueiden mittauksia, kuten artikkelin lopussa olevasta lähdeluettelosta nähdään. On omat sarjat ylemmälle troposfäärille, alemmalle troposfäärille, globaalille pintamittauksille, mantereille, sekä merenpinnalle. Eri sarjat käyttävät eri mittausasemia ja eri mittausmenetelmiä. Kaikki sarjat ilmaisevat anomaliaa, eli poikkemaa jostain vertailujaksosta, joka on erilainen eri sarjoille. Lisäksi datan käsittelyssä voi olla eroja, jotka tuottavat vähän erilaisia tuloksia. Tämä ns. adjusointi on välttämätöntä, koska ajan saatossa mm. mittausasemien sijanti, mittalaitteet sekä lämpötilojen vuorokautiset kirjausajankohdat ovat muuttuneet. Adjusoinneista voi lukea täältä.

Kuva 1. ei näin ollen kerro yhtään mitään ilmaston tilasta, muutoksesta, muutoksen suunnasta tai ylipäätään mistään muustakaan.

Miksi tästä pitää kirjoittaa juuri nyt? Koska tänään on se päivä, jolloin kaikki Suomen ilmastohörhöt kokoontuvat omaan tieteenvastaiseen hömppä-seminaariinsa Helsingin messukeskukseen. Siellä he vahvistavat omia harhaluulojaan ja poistuvat tilaisuudesta tyhmempinä kuin sinne saapuessa. Seminaarin puhujalista ei tietenkään pidä sisällään ainoatakaan meteorologia tai muuta varsinaista ilmastotutkijaa, sellaista, joka ymmärtäisi ilmakehässä säähän ja ilmastoon vaikuttavia ilmiöitä sekä ihmisperäisten kasvihuonekaasujen vaikutusta niihin. Ei myöskään aerosolifyysikkoa, jotka tutkivat aerosolien käyttäytymistä ilmakehässä ja niiden vaikutusta ilmastoon. Eikä voikaan olla, koska Suomesta ei löytyne sellista ao. tutkijaa, joka kiistäisi ihmisperäisen ilmastonmuutoksen ja sen vakavuuden. Ei, vaihtoehtoista totuutta levittämään pitää puhujat kaivaa esiin jostain muualta, ja ainahan niitä löytyy, aiheeseen kuin aiheeseen.

Ei tämä ole ainoa hörhö-seminaari, ei edes Suomessa. Rajatiedon messut on jo vakiinnuttanut asemansa Suomalaisessa huuhaa-skenessä. Litteeään Maahan uskovat hengenheimolaiset ovat järjestäneet jo ainakin kaksi konferenssia, viimeisimmän vuonna 2019.  Ongelmaksi on muodostumassa myös Suomessa etenkin Pohjanmaalla kannatusta saanut rokotevastaisuus. Lapset jätetään rokottamatta, jolloin vanhat jo kertaalleen voitetut lastentaudit alkavat uudelleen levitä. Facebook on tietenkin oikea runsaudensarvi. Sieltä löytyy ryhmiä esim. evoluution vastustajille sekä uusimpana villityksenä 5G-salaliittoteoreetikoille. 5G-verkkoja vastustettiin jo ennen koronaa, mutta nyt on myös esitetty, että 5G aiheuttaa koronaa. Tai että sen tarkoitus nimenomaan on sairastuttaa ihmiset.

Nämä tieteenvastaiset ilmastokerhot menevät hienosti samaan kategoriaan kaikkien muiden huuhaa-uskomusten kanssa. Osa niistä on vaarattomia, osa vaarallisia, ja eittämättä tieteenvastaisten näkemysten levittäminen ilmastonmuutoksesta on yksi kaikkein vaarallisimpia meidän aikamme harhaoppeja, koska sillä on suora vaikutus ilmastonmuutoksen vastaisiin toimiin ja niiden prioriteettiin politiikassa.

Kuva 1. on esimerkki siitä, joskus taitavastikin tuotetusta materiaalista, jolla tätä harhaoppia levitetään. Tämä nimenomainen esimerkki on suhteellisen työläs tuottaa, niin työläs, että harva viitsii sen itse tehdä ja tutkia tarkemmin, mitä data oikeastaan kertoo ja mitä ei. Kuva 1. ei sano suoraan mitään, mutta antaa ymmärtää ja saatteena keskusteluissa on paljon muutakin tarinaa, jolla lukijat yritetään saada uskomaan humpuukiin. Osa materiaalista on tuotettu oman vankkumattoman harkauskon puitteissa, mutta osa on varmuudella tehty ihan tahallaan siten, että tekijä valehtelee  johtaakseen tietoisesti herkkäuskoisia harhaan. Uskon ja väitän, että kuva 1. on nimenomaan tahallista harhaanjohtamista, valehtelua. Kuva tekijä on yksi seminaarin puhujista.

Kuva 8.

#ilmastosi2020

Datalähteet:

  1. Ylempi troposfääri – UAH- https://www.nsstc.uah.edu/data/msu/v6.0/tmt/uahncdc_mt_6.0.txt
  2. Ylempi troposfääri – RSS – http://data.remss.com/msu/monthly_time_series/RSS_Monthly_MSU_AMSU_Channel_TTT_Anomalies_Land_and_Ocean_v04_0.txt
  3. Ylempi troposfääri – NOAA – ftp://ftp.star.nesdis.noaa.gov/pub/smcd/emb/mscat/data/MSU_AMSU_v3.0/Monthly_Atmospheric_Layer_Mean_Temperature/Global_Mean_Anomaly_Time_Series/NESDIS-STAR_TCDR_TMT_Merged_MSU2_AMSUA5_Monthly_S197811-E201911_V3.0_Regional_Means_Anomaly.txt
  4. Alempi troposfääri – UAH – https://www.nsstc.uah.edu/data/msu/v6.0/tlt/uahncdc_lt_6.0.txt
  5. Alempi troposfääri – RSS- http://data.remss.com/msu/monthly_time_series/RSS_Monthly_MSU_AMSU_Channel_TLT_Anomalies_Land_and_Ocean_v04_0.txt
  6. Globaali pinta – GISS – https://data.giss.nasa.gov/gistemp/tabledata_v3/GLB.Ts+dSST.txt
  7. Globaali pinta – Berkeley Earth – http://berkeleyearth.lbl.gov/auto/Global/Land_and_Ocean_complete.txt
  8. Globaali pinta – NOAA – https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/land_ocean/p12/12/1880-2019.csv
  9. Globaali pinta – Hadley Centre – https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/HadCRUT4-gl.dat
  10. Globaali pinta – York – http://www-users.york.ac.uk/~kdc3/papers/coverage2013/had4_krig_v2_0_0.txt
  11. Mantereet 2m korkeudella – GISS – https://data.giss.nasa.gov/gistemp/tabledata_v3/GLB.Ts.txt
  12. Mantereet 2m korkeudella – Berkeley Earth – http://berkeleyearth.lbl.gov/auto/Global/Complete_TAVG_complete.txt
  13. Mantereet 2m korkeudella – NOAA – https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/land/all/12/1880-2019.csv
  14. Mantereet 2m korkeudella – Hadley Centre – https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/CRUTEM4-gl.dat
  15. Merenpinta – NOAA – https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/ocean/p12/12/1880-2017.csv
  16. Merenpinta – Hadley Centre – https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/HadSST3-gl.dat

Olkiluoto ja 50 muuta

Olkiluoto 3:n pitkäksi venähtänyttä rakennusprojektia käytetään tämän tästä esimerkkinä siitä, miten hidasta ja kallista ydinvoimalan rakentaminen on. Kukaan ei kuulemma tiedä, kauanko se kestää ja mitä se maksaa. Mutta Suomi ei ole koko maailma, eikä Olkiluoto ainoa lajissaan. Katsotaan siis mitä muualla tapahtuu.

Maailmalla on jo valmistunut 50 muuta ydinvoimalaa, joiden rakentaminen on aloitettu Olkiluoto 3:n aloittamisen jälkeen. Ne ovat:

  1. BELOYARSK-4 – RUSSIA – 820 MW
  2. CHANGJIANG-1 – CHINA – 601 MW
  3. CHANGJIANG-2 – CHINA – 601 MW
  4. CHASNUPP-2 – PAKISTAN – 300 MW
  5. CHASNUPP-3 – PAKISTAN – 315 MW
  6. CHASNUPP-4 – PAKISTAN – 313 MW
  7. FANGCHENGGANG-1 – CHINA – 1000 MW
  8. FANGCHENGGANG-2 – CHINA – 1000 MW
  9. FANGJIASHAN-1 – CHINA – 1012 MW
  10. FANGJIASHAN-2 – CHINA – 1012 MW
  11. FUQING-1 – CHINA – 1000 MW
  12. FUQING-2 – CHINA – 1000 MW
  13. FUQING-3 – CHINA – 1000 MW
  14. FUQING-4 – CHINA – 1000 MW
  15. HAIYANG-1 – CHINA – 1170 MW
  16. HAIYANG-2 – CHINA – 1170 MW
  17. HONGYANHE-1 – CHINA – 1061 MW
  18. HONGYANHE-2 – CHINA – 1061 MW
  19. HONGYANHE-3 – CHINA – 1061 MW
  20. HONGYANHE-4 – CHINA – 1061 MW
  21. LENINGRAD 2-1 – RUSSIA – 1101 MW
  22. LING AO-3 – CHINA – 1007 MW
  23. LING AO-4 – CHINA – 1007 MW
  24. NINGDE-1 – CHINA – 1018 MW
  25. NINGDE-2 – CHINA – 1018 MW
  26. NINGDE-3 – CHINA – 1018 MW
  27. NINGDE-4 – CHINA – 1018 MW
  28. NOVOVORONEZH 2-1 – RUSSIA – 1100 MW
  29. NOVOVORONEZH 2-2 – RUSSIA – 1101 MW
  30. QINSHAN 2-3 – CHINA – 619 MW
  31. QINSHAN 2-4 – CHINA – 619 MW
  32. ROSTOV-3 – RUSSIA – 950 MW
  33. ROSTOV-4 – RUSSIA – 979 MW
  34. SANMEN-1 – CHINA – 1157 MW
  35. SANMEN-2 – CHINA – 1157 MW
  36. SHIN-KORI-1 – KOREA – 996 MW
  37. SHIN-KORI-2 – KOREA – 996 MW
  38. SHIN-KORI-3 – KOREA – 1416 MW
  39. SHIN-KORI-4 – KOREA – 1418 MW
  40. SHIN-WOLSONG-1 – KOREA – 997 MW
  41. SHIN-WOLSONG-2 – KOREA – 993 MW
  42. TAISHAN-1 – CHINA – 1660 MW
  43. TIANWAN-3 – CHINA – 1045 MW
  44. TIANWAN-4 – CHINA – 1045 MW
  45. YANGJIANG-1 – CHINA – 1000 MW
  46. YANGJIANG-2 – CHINA – 1000 MW
  47. YANGJIANG-3 – CHINA – 1000 MW
  48. YANGJIANG-4 – CHINA – 1000 MW
  49. YANGJIANG-5 – CHINA – 1000 MW
  50. YANGJIANG-6 – CHINA – 1000 MW

Niiden yhteisteho on 48 993 MW ja keskimääräinen rakentamisaika on ollut kuusi vuotta ja viisi kuukautta. Olkiluoto 3:lla se tulee olemaan yli kuusitoista vuotta. Laitosten rakentamisajat näkyvät tässä kaaviossa, rakentamistöiden alkamisesta siihen hetkeen kun ne on otettu kaupalliseen käyttöön.

Kaavion värien selitykset:

  • Punainen – aika rakentamisen aloituksesta ensimmäiseen reaktorin kriittisyyteen
  • Keltainen – aika ensimmäisestä kriittisyydestä ensimmäiseen verkkoon tahdistamiseen
  • Vihreä – aika ensimmäisestä verkkoon tahdistamisesta kaupallisen käytön alkuun

Kiinassa on rakennettu kaksi OL3:a vastaavaa Arevan EPR-laitosta. Taishan-1 rakennustyöt aloitettiin lokakuussa 2008, Taishan-2 huhtikuussa 2009. Taishan-1 on jo kaupallisessa käytössä, rakentaminen kesti yhdeksän vuotta. Taishan-2 on tahdistettiin verkkoon ensimmäisen kerran 23.6.2019, mutta syystä tai toisesta se ei ole vielä kaupallisessa käytössä.

Monia laitoksia maailmalla on rakennettu alle viidessä vuodessa. Ennätys lienee Japanin HAMAOKA-4 , jonka rakentaminen kesti kolme vuotta ja kahdeksan kuukautta. Kyseessä on 1092 MW:n kiehutusvesilaitos.

Olkiluoto 3:n käyttäminen todistamaan ydinvoiman rakentamisen hitautta on näin ollen samanlaista kirsikanpoimintaa kuin ilmastoskeptikoiden yritykset todistaa lämpenemisen päättyneen vetoamalla muutaman vuoden viilenevään trendiin pidemmän aikavälin trendin ollessa kiistatta lämpenevä.

Rakenteilla olevia laitoksia

Toinen kaavio näyttää kaikki rakenteilla olevat laitokset.

Nähdään, että Olkiluoto 3 ei kuitenkaan ole tällä hetkellä pisimpään rakenteilla ollut laitos, vaan se on vasta kahdeksannella sijalla. Kauemmin rakenteilla ovat olleet:

  1. KHMELNITSKI-3 – UKRAINE – 1035 MW
  2. KHMELNITSKI-4 – UKRAINE – 1035 MW
  3. LUNGMEN 1 – TAIWAN, CHINA – 1300 MW
  4. LUNGMEN 2 – TAIWAN, CHINA – 1300 MW
  5. MOCHOVCE-3 – SLOVAKIA – 440 MW
  6. MOCHOVCE-4 – SLOVAKIA – 440 MW
  7. PFBR – INDIA – 470 MW

Syitä näiden hankkeiden viivästymisiin voi käydä lukemassa esim. Wikipedia-artikkeleista linkkien takaa. Intian PBRE – Prototype Fast Breeder Reactor, on Intian omaa suunnittelua oleva hyötöreaktorin prototyyppi.

Katsotaan vielä erikseen kaikkien kuvassa 1. olevien laitosten rakentamisajat vuosissa.

Näyttää siltä, että rakennusaika on joko selvästi alle kuusi, tai sitten selvästi yli kuusi vuotta. Kiinan kauimmin kestäneet projektit ovat kaksi EPR:ää sekä muutama AP-1000, mikä on siksi mielenkiintoista, että AP-1000 on suunniteltu nopeasti rakennettavaksi, minimoimalla laitteiden lukumäärää ja koostamalla se mahdollisimman valmiiksi rakennetuista moduuleista.

Kiinan omaa suunnittelua olevat laitokset rakentuvat kaikki noin viidessä vuodessa, mitä voitaneen pitää realistisena tavoitteena mille tahansa järkevästi suunnitellulle isolle ydinvoimallalle.

Aiemmat tämän sarjan artikkelit:

  1. Olkiluoto ja 10 muuta
  2. Olkiluoto ja 22 muuta

Mitä minä sanoin?

Uniperin uuden 1000 MW Datteln 4 -hiilivoimalan käynnistäminen on herättänyt laajaa vastustusta. Tavallaan ymmärrettävää, mutta tilannehan ei ole mitenkään yllättävä. Sen kerran kun pääsee sanomaan ”mitä minä sanoin”, täytyy se tehdä: Mitä minä sanoin? Vuonna 2014 kirjoitin otsikolla

Saksan energiavallankumous mahdottoman edessä

jonka pääsanoma oli, että Saksa on typerällä energiapolitiikalla sitonut itsensä fossiilisiin polttoaineisiin hamaan tulevaisuuteen. Dattelnin käynnistämisen aiheuttamasta kohusta päätelleen, tätä syy-seuraus-suhdetta ei vieläkään ymmärretä.

Ei ymmärretä sitä, että energiateollisuudessa kvartaali on 25 vuotta. Tämän päivän tapahtumiin vaikuttavat päätökset on tehty vuosia tai jopa vuosikymmeniä sitten. Sitä saa mitä tilaa, sitä niittää mitä kylvää, niin makaa kuin petaa – asiaa ilmaisevia kansanviisauksia on riittämiin, mutta käytännössä, tässä Saksan energiapolitiikan tapauksessa asiaa ei ymmärretä alkuunkaan.

  1. Fortumin tytäryhtiö Uniper avasi kiistellyn hiilivoimalansa Saksassa
  2. Greenpeace: Fortum avaamassa lauantaina kiistellyn hiilivoimalan Saksassa
  3. Greta Thunberg kritisoi Suomen hallitusta: ”Tämä on epäonnistuminen”

Suomalainen kaukolämpöreaktori vuonna 2028?

VTT yllätti eilen ja julkaisi tiedotteen, jonka mukaan se käynnisti kaukolämmön tuotantoon tarkoitetun pienydinreaktorin kehitystyön. Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto on vastaavasta puhunut jo aiemmin.  Minkälainen laite on kyseessä, sitä emme vielä tiedä, mutta haluan tässä artikkelissa esittää yhden skenaarion siitä, millainen se voi olla, ja miksi sellaisen voi sijoittaa kaupunkialueelle, lähelle kaukolämmön kuluttajia.

Vaikka erilaisia reaktoritekniikoita on tulossa perinteisen kevytvesireaktorin lisäksi muitakin, on kevytvesitekniikka edelleen toistaiseksi ainoa, jota käyttämällä ydinkaukolämpölaitos voidaan rakentaa vaikka heti. Mitään perustutkimusta ei tarvita, ei tutkimista sopivien materiaalien löytymiseksi yms. koska kaikki osataan ja tiedetään jo vuosikymmenien kokemuksella.

Jos tarvitaan lämpöä, reaktorin ei tarvitse tuottaa höyryä, ja jos ei tarvita yli sadan asteen lämpötilaa, ei tarvita myöskään painetta, joten ei tarvita paineastiaakaan. Mahdollisia rakenteita on kaksi: perinteinen paineastia, mutta hyvin pienellä paineella, sekä allas. Oma suosikkini on allas, ja syy selviää tästä artikkelista.

Kuva 1. Allasreaktorin periaate.

Yritetään ensin hahmottaa mittasuhteita. Vertailukohdaksi otetaan tietenkin surullisen kuuluisa Olkiluoto 3. Sen sähköteho on 1600 MW ja sen reaktori tuottaa 4300 MW lämpötehon. Tästä tehosta 4300-1600=2700 MW päätyy lauhdutushäviönä mereen. Reaktori tuottaa siis vuodessa 34 terawattituntia (TWh) lämpöenergiaa. Koska Helsingin kaukolämmityksessä käytetään vuodessa n. 7 TWh, lämmittäisi Olkiluoto 3:n tuottamalla lämpömäärällä viisi Helsinkiä!

Alla olevasta kuvasta voidaan hahmottaa, mistä pienessä kaukolämpöreaktorissa pohjimmiltaan on kysymys.

Kuva 2. Olkiluoto 3 EPR verrattuna pieneen kaukolämpöreaktoriin.

Taustalla on Olkiluoto 3. Kuvasta on helppo ymmärtää, miten suuri ja monimutkainen laitos se on. Me otamme siitä pelkän reaktorisydämen. Sen, mikä on reaktoripaineastian sisällä, ja siirrämme sen avonaiseen vesialtaaseen, nuoli 1. Sen jälkeen pienenämme sitä sata kertaa pienemmäksi, nuoli 2. Päädymme n. 50 megawatin lämpötehoon. Teho voi olla periaatteessa mitä vain välillä 20…200 MW, oleellista kuitenkin, että se on enintään vain muutaman prosentin OL3:n tehosta. Mitään muita härveleitä emme esikuvasta tarvitse.

Reaktorin lämpötilaa voidaan jopa nostaa hieman yli sadan asteen rakentamalla niin syvä allas, että sen pohjalla on riittävästi hydrostaattista painetta estämään veden kiehuminen. Vesi eristää toimivan reaktorin tuottaman säteilyn niin hyvin, että altaassa voi sen puolesta turvallisesti vaikka uida. Allas on myös helppo mitoittaa niin suureksi, että siinä oleva vesi riittää jäähdyttämään reaktorin kaikissa mahdollisissa häiriötilanteissa. Jäähdytykseen ei tarvita minkäänlaista automatiikkaa, pumppuja, venttiileitä, tai edes sähköä, koska vesi on siinä altaassa jo valmiiksi ja se pystyy sitomaan kaiken reaktorin sulkemisen jälkeen tuottaman jälkilämpötehon.

Ihan pelkkä sydän ja allas eivät sentään riitä. Tarvitsemme lisäksi muutaman pumpun, vähän putkistoa ja lämmönsiirtimiä, sekä lentokoneen törmäyksen kestävän kaasutiiviin rakennuksen ympärille. Lopullinen kokonaisuus voisi näyttää suunnilleen samalta, mikä tässä Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston hahmotelmassa kaukolämpöreaktoriksi.

Kuva 3. LUT-konseptireaktori.

Sijoittamalla laitos maan alle, se saadaan suojatuksi lentokoneen törmäykseltä ja muulta ulkoiselta väkivallalta. Tässä julkaisussa

Design of SES-10 Nuclear Reactor for District Heating

on esitetty hahmotelma 10 MW kaukolämpölaitoksesta, allasreaktorilla toteutettuna. Julkaisu on Sveitsistä vuodelta 1991. Nämä eivät siis ole uusia ideoita.

Näitä allas-tyyppisiä reaktoreita on rakennettu satoja kappaleita tutkimuskäyttöön. Se on tutkimusreaktorin yleisin rakenne, koska avoimeen altaaseen on helppo sijoittaa erilaisia tutkimusvälineitä. Polttoainetta voidaan helposti vaihtaa, sydämeen voidaan asettaa koekappaleita säteilytettäväksi, niissä voidaan helposti valmistaa lääketieteessä tarvittavia radioaktiivisia isotooppeja, jne. Sellainen reaktori on Suomessakin, Otaniemessä Espoossa. Nyt jo käytöstä poistettu Triga-tutkimusreaktori otettiin käyttöön vuonna 1962 ja se on siitä asti sijainnut keskellä kaupunkirakennetta. Se on toki pieni, vain 250 kW, mutta laitteena periaatteessa hyvin samanlainen kuin nyt suunnitelmissa olevat kaukolämpöreaktorit.

Maailmalla näitä tutkimusreaktoreita on satoja ja useimmat niistä sijaitsevat yliopistojen yhteydessä asutuksen keskellä. Tässä kuva Alankomaissa sijaitsevasta Delft-yliopiston tutkimusreaktorista.

Kuva 4. Delftin yliopiston koereaktori.

Kuten nähdään, allas on päältä avoin, pohjalla on sinisenä hohtava reaktorisydän. Sen teho on 2 MW ja se sijaitsee keskellä asutusta, Haagin ja Rotterdamin kaupunkien välissä.

Kuva 5. Delftin yliopostin reaktorin sijainti.

Toisena esimerkkinä MIT Nuclear Research Reactor, Massachusettsin teknillisen yliopiston koereaktori. Se sijaitsee Cambridgessä, Massachusettsissa, aivan kaupunkirakenteen keskellä, vain kolmen kilometrin päässä Bostonin keskustasta.

Kuva 6. MIT kuuden megawatin koereaktorin sijainti.

Tästä reaktorista löytyy myös erittäin hyvä ja mielenkiintoinen esittelyvideo, jossa pääsemme katsomaan laitoksen sisään.

Tämän reaktorin teho on 6 MW. Se on pienempi kuin kaukolämmitykseen kaavaillut koot, mutta tehon kasvattaminen esimerkiksi nelinkertaiseksi olisi jo 24 MW, mikä on hyvin moneen kaukolämpöverkkoon täysin riittävä koko. Isompiin verkkoihin niitä voisi asentaa useampia. Tai sitten kokoluokka voisi olla n. 100 MW, jolloin esimerkiksi Hanasaaren lämpötehon korvaamiseksi riittäisi neljä reaktoria.

Vastaavia esimerkkejä löytyy vaikka kuinka paljon. Tutkimusreaktoreita on rakennettu useita satoja eri puolille maailmaa.

Suosikkini fossiilittoman kaukolämmön tuotantoon on siis allasreaktorilla toteutettu, maan alle rakennettu, miehittämätön, kauko-ohjattu, kotimaassa suunniteltu ja valmistettu ydinlämpölaitos. Se on yksinkertainen ja suhteellisen edullinen rakentaa. Vastaavista on kokemuksia vuosikymmenien ajalta ja niitä on jo nyt sijoitettu suurkaupunkien alueille asutuksen keskelle. Voimme soveltaa samaa tekniikkaa lämmitykseen kuin aiemmin on käytetty tutkimustarkoituksessa, sen kummemmasta tästä ei ole kysymys. Kaikki tietämys ja osaaminen on jo olemassa, täytyy vain laatia suunnitelma, joka täyttää asetetut vaatimukset ja rakentaa se laadukkaasti. Kun rakennamme laitosta, jonka teho on vain muutaman prosentin perinteisen, suuren ydinvoimalan tehosta, se on teknisenä haasteenakin vain murto-osan aiemmista projekteista.

Kuinka paljon sitten tarvitaan aikaa tällaisen suunnitteluun ja rakentamiseen? Ydinvoimala perustuu uraanin fissioon. Tämä ilmiö löydettiin vasta vuonna 1938 ja sitä selittävä teoria esitettiin vuotta myöhemmin. Ensimmäiset ydinreaktoriin perustuvat käytännön sovellukset, Obninskin ydinvoimala Neuvostoliitossa ja sukellusvene Nautilus Yhdysvalloissa, aloittivat molemmat toimintansa 1954. Aikaa laboratoriosta valmiiseen sovellukseen tarvittiin 16 vuotta, mikä on todella lyhyt aika minkä takansa tekniikan kohdalla itse ilmiön keksimisestä käytännön sovellukseen. Nyt meillä on tekniikasta yli 60 vuoden kokemus, yli 2000 toiminutta reaktoria on rakennettu ja 52 on rakenteilla, meille pitäisi hyvin riittää puolet tuosta edellä mainitusta kuudestatoista vuodesta. Jos nyt päätämme tuollaisen suunnitella ja rakentaa, se on toiminnassa kahdeksan vuoden kuluttua. Teknistä estettä tälle aikataululle ei ole.

Tammikuu 2020 oli ennätyslämmin Kaisaniemessä

Ilmatieteenlaitoksen avoimesta datasta voimme havaita, että kuluvan vuoden tammikuu on Kaisaniemen mittausasemalla ollut ennätyslämmin. Kaisaniemen mittausdataa on ladattavissa vuodesta 1882 lähtien. Tammikuun keskilämpötila vuonna 2020 oli kolme astetta. Kuvassa 1. on mittausdataa kymmenen minuutin välein.

Kuva 1.

Lämpimintä, 8,2 astetta, oli 21.1. klo 7:40.

Kylmintä, -4,2 astetta, oli 5.1. klo 15:10.

Verrattuna muihin tammikuihin, tämä oli lämpimin selvällä erolla muihin.

Kuva 2.

Punainen viiva on 30 vuoden liukuva keskiarvo. Siitä nähdään, miten tammikuut ovat lämmenneet noin 2,5 astetta viimeisen sadan vuoden aikana.

Tammikuun keskilämpötila on ollut plussan puolella vain viisi kertaa aiemmin.

Kuva 3.

Lämmin talvi näkyy luonnossa monella tavalla. Erikoisen lämpimässä tammikuussa on mm. havaittu punkkeja, lepän kukintoja ja leskenlehtiä. Näitä omituisia talvi-ilmiöitä tulemme jatkossa näkemään yhä useammin, koska ilmaston lämpeneminen tulee jatkumaan suunnilleen sillä trendillä, mikä kuvassa 2. näkyy punaisella viivalla.

Ensi vuoden tammikuun lämpötila voi taas olla reilusti pakkasen puolella, sitä emme vielä tiedä, mutta keskimäärin pitkällä aikavälillä lämpötilat ovat nousussa. Joulukuun lämpötilan nousutrendi on myös ollut selvä. Päättynyt vuosikymmen oli ensimmäinen, jolloin joulukuun keskilämpötila Kaisaniemessä oli plussan puolella.