Kaksi uutta ydinvoimaratkaisua lähellä kaupallistamista

Ydinvoimasta kannattaa puhua, koska sen pontentiaali päästöjen vähentämisessä on aivan liian suuri, jotta se voitaisiin jättää huomioon ottamatta energia- ja ilmastokriisin ratkaisemisessa. Ydinvoimaa on opittu pitämään liian kalliina, vaarallisena, ja hitaana rakentaa, jotta siitä olisi mitään hyötyä. Osittain väitteet pitävät paikansa, osittain eivät. Ydinvoima on väärin käytettynä vaarallista, oikein käytettynä ei. Tämä pätee moneen muuhunkin teolliseen toimintaan. Ydinvoima on kallista rakentaa, mutta halpa käyttää. Investoinnit ovat kalliita, ja alkavat tuottaa selvästi hitaammin kuin useimmat uusiutuvan energian investoinnit. Siksi vapaa raha hakeutuu helpommin uusiutuvaan energiaan, vaikka ydinvoiman potentiaali on käytännössä niitä suurempi monistakin syistä.

kuva

Kuva 1. ThorCon reaktorilaitos on kokonaan maanpinnan alapuolella.

Nykyisin eniten käytetty ydinvoimalatyyppi perustuu painevesireaktoriin (PWR=Pressurized Water Reactor), joka alun perin kehitettiin sukellusveneen voimanlähteeksi. Se toimii hyvin, sen käytöstä on pitkä kokemus, ja se tuottaa tällä hetkellä vesivoiman jälkeen eniten päästötöntä sähköä maailmassa, ja neljä kertaa enemmän kuin tuuli- ja aurinkovoima yhteensä. Koska ydinvoiman turvallisuutta on haluttu parantaa, muodostuu suurin osa uuden PWR-voimalan kustannuksista erilaisista suojarakenteista ja – järjestelmistä, joilla on kaksi tarkoitusta: estää sydämen ylikuumeneminen ja sulaminen, sekä estää radioaktiivisten aineiden päästy ympäristöön, mikäli sydän kaikesta huolimatta sulaisi. PWR ei kuitenkaan ole ainoa vaihtoehto ydinenergian hyödyntämiseksi. Muista vaihtoehdoista on blogissa kirjoitettu ennenkin, esim. seuraavissa artikkeleissa:

Sulasuolareaktori – energiaa toriumista

IFR – menetetty mahdollisuus, vai tulevaisuuden pelastaja?

Vaikka ydinvoimaa sanotaan vanhanaikaiseksi, se on käyttämistämme energiamuodoista uusin, ja ainoa, joka keksittiin 1900-luvulla. Kaikki muut on keksitty 1800-luvulla tai paljon ennen sitä. Alalla on kaikessa hiljaisuudessa tapahtumassa lähivuosina paljon. Kiina on päättänyt kaupallistaa sulasuolareaktorin (MSR=Molten Salt Reactor) kymmenessä vuodessa, koska hiilivoiman aiheuttamat ilmasaasteet ovat toden teolla alkaneet riivaamaan kansalaisia. Seuraavassa esittelemme kaksi hanketta Kiinan ulkopuolelta, joissa tavoitteena on tuoda MSR markkinoille lähimmän kymmenen vuoden kuluessa. Kanadalaiset Terrestrial Energyn suunnitelman nimi on Integral Molten Salt Reactor (IMSR). Se on kuvan mukainen, vähän kuplavolkkaria isompi moduuli, joka pitää sisällään kaikki aktiiviset osat.

teksti

Kuva 2. Terrestial Energy, Integtal Molten Salt Reactor (IMSR), vasemmalla 25 MWe ja 300 MWe mallit.

Kuvassa vasemmalla on pienin lämpöteholtaan 60 MW, toisena 650 MW malli. Kaiksi oikeanpuoleista ovat saman teholuokan painevesireaktoreita. Terrestial Energy tekee yhteistyötä Oak Ride Laboratoryn kanssa. Toinen yrittäjä on yhdysvaltalainen Martingale Inc, jonka suunnitelma kantaa nimeä ThorCon Power. Ratkaisuna on samankaltainen moduulirakenne kuin kilpailijalla. Teknisesti nämä ovat hyvin lähellä toisiaan, joten niiden erillinen esittely ei ole tarpeen. Molemmat perustuvat nestemäisen polttoaineen käyttöön. Tämä tekniikka kehitettiin ja testattiin Oak Ride Laboratoryssä kahdella toimivalla reaktorilla vuodesta 1946 vuoteen 1973, jolloin projekti keskeytettiin poliittisin perustein. Tästä enemmän artikkelissa Sulasuolareaktori – katsaus historiaan Nesteenä on suola, johon polttoaineena käytetty uraani on liuotettu. Neste toimii paitsi polttoaineena, myös jäähdytteenä, jolla reaktorin tuottama lämpö siirretään ja otetaan talteen. Tällä ratkaisulla on useita etuja. Itse asiassa kevytvesireaktorin ”isänä” tunnettu fyysikko Alwin Weinberg piti MSR:ää siviilikäyttöön PWR:ää parempana vaihtoehtona, mutta tämä kannanotto jäi aikanaan vaille sitä huomiota, minkä se olisi ansainnut. Tekniikan edut ovat huomattavat: Suurin kevytvesireaktorin riski, sydämen sulaminen, on eliminoitu täysin, koska polttoaine on jo sulassa muodossa. Nestemäinen polttoaine myös eliminoi tarpeen valmistaa polttoainesauvoja, mikä alentaa kustannuksia. Suolan sulamislämpötila on useita satoja asteita, ja kiehumispiste vielä huomattavasti tätäkin korkeampi. Reaktoria ei sen takia tarvitse paineistaa, se voi toimia ilmakehän paineessa. Reaktoria ei tarvitse rakentaa paineastiaksi, jonka seinämän vahvuus PWR:ssä voi olla parikymmentä senttimetriä. Tällainen paineastia on vaikea, hidas ja kallis valmistaa. MSR:n astia voidaan valmistaa parin sentin vahvuisesta teräksestä. Tällä hetkellä maailmassa on vain muutamia terästehtaita, jotka ylipäätään kykenevät valmistamaan PWR:n paineastian. MSR eliminoi tämän ongelman kokonaan. Koska rakenteissa ei ole paksuseinämäisiä teräsosia, MSR on tunteeton nopeille tehonmuutoksille. Sen tehoa voidaan säätää nopeasti, yhtä nopeasti kuin kaasuturbiinia, jollaiseen yhdistettynä se olisi käyttökelpoinen esim. tuuli- ja aurinkovoiman säädössä. Yksi kevytvesireaktorin tehonmuutosnopeutta rajoittava tekijä on ksenonin muodostuminen polttoainsauvoihin. Ksenon absorboi neutroneja, joten se voi tietyissä tilanteissa pysäyttää reaktorin kokonaan. Koska ksenon on kaasu, se poistuu helposti suolaliuoksesta, eikä käyttöä estävää ksenon-myrkytystä voi tapahtua. Koska reaktorissa ei ole painetta, eikä vettä, höyryräjähdys ei ole mahdollinen. Tämä eliminoi massiivisen, paineenkestävän suojarakennuksen tarpeen. PWR:ssä voi tietyissä onnettomuustilanteissa muodostua tulenarkaa vetyä. Näin kävi Fukushimassa, jonka seurauksena reaktorihallin yläosat räjähtivät. MSR:ssä ei voi muodostua vetyä, eli tämä riski eliminoituu kokonaan. MSR on passiivisesti turvallinen. Itse fissioreaktio voi tapahtua vain grafiittisydämen sisällä tietyssä lämpötilassa. Jos sydän lämpenee liiaksi, suolan lämpölaajeneminen ajaa osan suolasta ja polttoaineesta sydämen ulkopuolelle, jolloin jäljelle jäävä fissiilin polttoaineen määrä ei enää kykene ylläpitämään fissiota, vaan reaktio hidastuu itsestään. Säätösauvoja MSR:ssa on vain muutama, eikä niitä normaalisti tarvita tehon säätämiseen. Reaktorin pohjassa on kiinteästä suolasta muodostettu tulppa (alla olevassa kuvassa harmaalla). Se pidetään kiinteänä jäähdyttämällä sitä. Jos omakäyttösähkö laitokselta häviää, pysähtyy myös suolatulpan jäähdytys, jolloin se sulaa, ja reaktorissa oleva suola valuu alla olevaan varastosäiliöön. Se on rakennettu niin, että radioaktiivisen hajoamisen muodostama ns. jälkilämpö poistuu ympäristöön itsestään, ilman mitään aktiivisia jäähdytysjärjestelmiä, jotka tarvitsisivat sähköä tai muuta ulkopuolista toimenpidettä. Tämä ominaisuus eliminoi täysin PWR:n moninkertaisten ja kalliiden hätäjäähdytysjärjestelmien tarpeen.

loop_fdt_20141207

Kuva 3. Martingale Inc (ThorCon Power). Itse reaktori on kuvassa oranssi. Alhaalla vihreällä on säilö, johon polttoainesuola häiriötilanteessa tyhjennetään.

Näiden kahden ominaisuuden takia MSR on passiivisesti turvallinen. Käyttöhenkilökunnan ei tarvitse tehdään mitään, eikä mitään aktiivisia, sähkönsyötöstä riippuvaisia järjestelmiä tarvita. Turvajärjestelmää ei voi edes kytkeä pois päältä, koska turvallisuus perustuu suolatulpan sulamiseen ja painovoimaan, joka on aina ”päällä”. Käyttöhenkilökunta voi lähteä vaikka kotiinsa, ja laitos ajaa häiriön sattuessa itsensä turvalliseen tilaan ja jää siihen. Maanjäristyksen kestävä suolasuolareaktori olisi Fukushimassa ainoastaan pysähtynyt. Se olisi voitu käynnistää uudelleen heti kun tsunamin aiheuttamat muut sotkut olisi siivottu pois tieltä. Nämä molemmat reaktorimoduulit voidaan rakentaa tehtaassa sarjatuotantona. Martingale Inc:n strategiana on suunnitella, tuotteistaa ja tyyppihyväksyttää yksi ainoa 250 MWe:n kokoinen moduuli. Erikokoisia voimaloita voidaan rakentaa yhdistämällä näitä moduuleita. Esim. tuhannen megawatin laitokseen asennetaan neljä moduulia. Terrestrial Energyn suunnitelmissa on kehittää useampia kokovaihtoehtoja, joista pienin olisi lämpöteholtaan 80 MW. Sähköä siitä saisi n. 30 MW. Martingale Inc käyttää esimerkkinä Korealaista telakkaa, joka rakentaa sata laivaa vuodessa. Reaktorimoduulin materiaalit ja rakenne ovat sellaisia, että telakka voisi valmistaa niitä siinä missä laivamoduulejakin. Yksi suuri telakka kykenisi vuodessa valmistamaan reaktorimoduulit sataan tuhannen megawatin voimalaan. Voimala on täysin moduulirakenteinen. Moduulit rakennetaan sarjatuotantona ja kootaan paikan päällä. Alla oleva animaatio havainnostaa moduulirakentamisen.

shall_demo_20141113

Kuva 4. ThorCon moduulirakentaminen.

Yhteen tuhannen megawatin PowerCon Energy voimalan reaktorilaitokseen tarvitaan 17000 tonnia terästä. Vastaavan tehoisen tuulivoima-installaatioon (kapasiteettikertoimella 33 %) terästä tarvitaan 24-kertainen määrä, n. 400.000 tonnia. MSR voi toimia hyvin korkeassa lämpötilassa, selvästi korkeammassa kuin vesijäähdytteiset reaktorit. Niiden yhteydessä voidaan käyttää samoja höyryturbiinikoneistoja kuin hiilivoimaloissa. Niitä maailmassa on paljon jo valmiina. MSR voisi suoraan korvata hiilivoimalan kattilan ja muuttaa laitoksen nollapäästöiseksi voimalaksi. Molemmat yritykset ovat laskeneet, että tällä teknologialla sähköä voidaan tuottaa halvemmalla kuin tällä hetkellä halvimmalla, eli kivihiilellä. ThorCon Powerin sivuilta löytyvät tarkat kustannuslaskelmat, joiden mukaan reaktorilaitos olisi halvempi rakentaa kuin hiilivoimalan kattila. Tämä yhdessä hiiltä halvemman polttoaineen kanssa, tekisi sähkön hinnaksi 27,50 €/MWh, verrattuna hiilen hintaan 50 €/MWh. Hinnassa on otettu huomioon laitosten rakentaminen, käyttö, polttoaineet oletetulla 32 vuoden eliniällä ja 10 % diskonttauskorolla. Jos tässä esitetyt suunnitelmat hyödynnetään maailman päästöjen vähennyksessä ja rakennettaisiin 39 kpl tuhannen megawatin MSR-voimalaa vuodessa, ne voisivat korvata hiilivoimalat 40 vuodessa.

kuva

Kuva 3. Rakentamalla kolme ThorCon 250 MWe moduulia viikossa, hiilivoimalat voidaan korvata 40 vuodessa.

Kivihiili sähkön tuotannossa aiheuttaa yli 25 % kaikista energian tuotannon CO2-päästöistä. Hiilen voi syrjäyttää markkinoilta tehokkaimmin tuomalla tilalle vielä halvemman vaihtoehdon, jota toistaiseksi ei ole. MSR:n hyvä säädettävyys tekee siitä vaihtoehdon myös maakaasulle. MSR:n korkeaa lämpötilaa voidaan hyödyntää myös muuhun kuin sähkön tuotantoon. Sillä voidaan esimerkiksi valmistaa vedestä vetyä, joka voidaan edelleen muuntaa hiilivedyksi, ja näin korvata öljyä polttoaineena tai kemian teollisuuden raaka-aineena. Riittävän edullista lämmönlähdettä tähän tarkoitukseen ei kemian teollisuudella toistaiseksi ole käytettävissä. MSR:n polttoainetalous on vähän parempi kuin PWR:n. Martingale Inc ilmoittaa, että yksi 1000 MW:n laitos tarvitsee 208 tonnia luonnonuraania vuodessa, kun vastaavan tehoinen PWR tarvitsee 250 tonnia. Suolaan liuotetun polttoaineen jälleenkäsittely on helpompaa kuin PWR:n oksidipolttoaineen. Jälleenkäsittelyllä MSR:n uraaninkulutus voidaan puolittaa. Martingale Inc:n suunnitelmissa on käyttää toriumia uraanin seassa, joka vähentää uraanin kulutusta. MSR voi teoriassa hyötää kaiken käyttämänsä polttoaineen toriumista, mutta näissä molemmissa suunnitelmissa se mahdollisuus on jätetty pois, koska tekniikka siihen ei ole valmis. Näissä kummassakaan ei ole mitään sellaista uutta tekniikkaa, mitä ei olisi jo testattu. Siksi ne voivat olla valmiita ja kaupallisessa käytössä lähimmän kymmenen vuoden kuluessa. Tämä tekniikka on lupaava, että se tulee jossain muodossa käyttöön ennemmin tai myöhemmin. Kun se on käytössä, voidaan sitovia ja merkittäviä ilmastosopimuksiakin saada aikaiseksi, koska hiilelle on realistinen vaihtoehto tarjolla. Vielä toistaiseksi hiilen käyttö kasvaa joka vuosi enemmän kuin tuuli- ja aurinkosähköä tuotetaan.

  1. Molten Salt Reactors: The Future of Green Energy?
  2. Terrestrial Energy
  3. ThorCon Power
  4. Integral Molten Salt Reactor targeting blueprint stage in late 2016
  5. Eri energiamuotojen toteutuneita päästövähennyksiä
  6. Terrestrial Energy Announces Strategic Collaboration with University of Tennessee
Mainokset

Ydinjäteongelman ratkaisu, sekä 1600 vuotta ydinsähköä ilman uraanikaivoksia


nuclear-power-smileUutisen mukaan
Namibiassa avataan uusi uraanikaivos. Sen on tarkoitus tuottaa 5770 tonnia uraania vuodesta 2017 alkaen. Kaivoksen kokonaisvarannon arvioidaan olevan 140000 tonnia, ja toiminta-ajan vähintään 20 vuotta.

Nykyään energiantuotantoon käytettävät ydinvoimalat käyttävät polttoaineena uraanin isotooppia U-235, jota luonnon uraanissa on vain 0,7 % lopun 99,3 %:n ollessa isotooppia U-238.

Hyötöreaktori pystyy jalostamaan energiaksi myös isotoopin U-238. Sen takia ne pystyvät hyödyntämään maasta louhitun uraanin n. 200 kertaa tehokkaammin kuin nykyiset voimalat.

1000 MWe:n hyötöreaktori toimii vuoden yhdellä tonnilla uraania. Sinä aikana sen tuottaa 8 TWh sähköä. Maailman sähkönkulutus vuodessa on 22 000 TWh.

Kun jaamme tämän luvun kahdeksalla, saamme tulokseksi 2750. Toisin sanoen, kaiken maailmassa kulutetun sähkön tuottamiseen tarvitaan 2750 kpl 1000 MWe:n hyötöreaktoria, ja niille tarvitaan yhteensä 2750 tonnia uraania polttoaineeksi.

Namibiaan avattavan kaivoksen vuosituotto 5770 tonnia riittäisi tuottamaan kaiken sähkön koko maailmassa kahden vuoden ajan. Kaivoksen arvioitu varanto 140000 tonnia riittäisi nykyisellä sähkönkulutuksella viideksikymmeneksi vuodeksi.

Uraaniin tuotanto maailmassa on n. 60000 tonnia vuodessa. Yhden vuoden tuotannolla voitaisiin sähköistää koko maailma kahdenkymmenen vuoden ajan hyötöreaktoreilla.

Maailmassa on valmiiksi olemassa 1,5 miljoonaa tonnia köyhdytettyä uraania, josta on jo erotettu isotooppi U-235 energiantuotantoa varten. Jäljelle jääneelle köyhdytetylle uraanille ei ole mitään käyttöä. 1,5 miljoonaa tonnia voisi sähköistää maailman yli viiden sadan vuoden ajaksi. Tämä siis, vaikka uutta uraania ei louhittaisi lainkaan.

Maailmassa on korkea-aktiivista ydinjätettä, eli kertaalleen käytettyä ydinpolttoainetta 270000 tonnia. Jäte soveltuu hyötöreaktorin polttoaineeksi, koska siitä on käytetty vasta isotooppi U-235 ja tallella on lähes kaikki U-238. Tällä jätemäärällä voitaisiin sähköistää koko maailma sadan vuoden ajan.

Uraani ei ole loppumassa, mutta nykyisin käytössä oleva reaktoritekniikka on vanhanaikainen. Se oli alunperinkin suunniteltu sukellusveneiden voimanlähteeksi, ei siviilikäyttöön sähköntuotantoa varten. Tähän tarkoitukseen on olemassa tehokkaampia menetelmiä.

Nykyiset ydinjätteet on loppusijoitettava kymmeniksi tuhansiksi vuosiksi niissä olevan plutoniumin takia. Hyötöreaktorin jäte ei sisällä plutoniumia. Se sisältää vain fissiotuotteita, joiden puoliintumisaika on noin 30 vuotta. Fissiotuotteet muuttuvat näin ollen vaarattomiksi kolmessa sadassa vuodessa. Tuhansien vuosien loppusijoitusaikaa ei tarvita, joten ydinjäteongelma lakkaa olemasta.

Hyötöreaktoritekniikka on yhtä vanha kuin ydinvoimakin. Hyötöreaktoria kehitettiin samaan aikaan kevytvesireaktorin kanssa, mutta siviilikäyttöön valituksi tuli kevytvesitekniikka, koska siitä oli jo valmis sukellusvenesovellus olemassa, josta se kopioitiin ja skaalattiin suuremmaksi.

Menestyksekkäitä hyötöreaktorin kehitysprojekteja on ollut useampia, joista tunnetuin lienee Integral Fast Reactor (IFR). Uraanin lisäksi alkuaine torium soveltuu hyötöreaktorin polttoaineeksi. Toriumia syntyy monien kaivosten sivutuotteena, eikä sille ole mitään käyttöä, vaan se tyypillisesti haudataan kaivoksen maastoon. Tällaisia valmiita varastoja arvioidaan maailmassa olevan lähes 2,8 miljoonaa tonnia. Sillä määrällä voisi sähköistää koko maailman 1000 vuoden ajan.

Paras tekniikka toriumin käyttämäseksi on sulasuolareaktori, jota jo kevytvesireaktorin kehityksestä Yhdysvalloissa vastannut fyysikko Alvin Weinberg piti parempana tekniikkana siviilipuolen sähköntuotantoon. Tekniikka eliminoi kaikki keskeiset ydinvoiman ongelmat, kuten uraanin riittävyyden, sydämen ylikuumenemisen ja sulamisen mahdollisuuden sekä jätteen loppusijoituksen. Samalla loppuisi merkittävä osa ilmastonmuutosta aiheuttavista hiilidioksidipäästöistä, koska hiiltä ja kaasua ei enää tarvittaisi sähköntuotantoon.

Yhteenvetona, hyötöreaktoreilla voidaan ratkaista ydinjäteongelma, ja sen lisäksi tuottaa kaikki maailman sähkö ilman uuden uraanin tai toriumin louhimista seuraavasti:

  • Valmiiksi louhittu uraani: 500 vuotta
  • Valmiiksi louhittu torium: 1000 vuotta
  • Ydinjätteet: 100 vuotta
  • Yhteensä: 1600 vuotta

Aiheeseen liittyviä kirjoituksia:

  1. IFR – menetetty mahdollisuus, vai tulevaisuuden pelastaja?
  2. Kuuluuko ydinvoima historiaan?
  3. ”Ydinvoimassa vielä paljon kehitettävää”
  4. Sulasuolareaktori – energiaa toriumista
  5. Sulasuolareaktori – katsaus historiaan
  6. Kiina panostaa torium-voimalaan

 

Kiina panostaa torium-voimalaan

Energiaa elinäksi

Energiaa elinäksi

Kiina on aikaistanut viidellätoista vuodella toriumia polttoaineena käytävän sulasuolareaktorin kaupallistamiseen tähtäävää kehitystyötään. Tämä ehtymättömän ja saasteettoman energialähteen ilman jäteongelmaa tarjoava reaktoritekniikka on määrä olla käytössä kymmenen vuoden kuluttua.

Lähihistoria tuntee kaksi tiede- ja teknologiaprojektia, joille ei löydy vertaista: Manhattan-projekti ja Apollo-ohjelma. Yhteistä niille on mm. seuraavat asiat:

  • Lähtökohtana ”pakottava” tarve tehdä jotain, mitä ei ole aikaisemmin tehty, mutta jonka tiedettiin olevan mahdollista.
  • Kansakunnan parhaat voimavarat käytettävissä.
  • ”Rajattomasti” rahaa käytettävissä.
  • Määrätietoisesti johdettu ja aikataulutettu projekti.

Manhattan-projektin ajavana voimana toimi sota. Yhdysvallat halusi atomipommin ensimmäisenä, ja Manhattan-projekti tuotti sellaisen kuudessa ja puolessa vuodessa. Pommin mielekkyydestä voidaan olla monta mieltä, mutta sen voidaan myös katsoa lopettaneen toisen maailmansodan. Joku muu olisi sellaisen tehnyt joskus joka tapauksessa.

Apollo-ohjelma vei ihmisen Kuuhun kahdeksassa vuodessa. Kilpajuoksu Kuuhun oli yksi osa kylmän sodan asetelmaa. Yhdysvallat oli nolosti hävinnyt Neuvostoliitolle kilpajuoksun avaruuteen, joten se päätti mennä ensimmäisenä Kuuhun, ja onnistui siinä.

Olen monesti ajatellut, että ilmasto-, ja siihen läheisesti liittyvä energia-ongelma voisi olla sellainen, jossa ennen pitkää joudutaan samanlaiseen pakkotilanteeseen, että em. projektien kaltainen, ihmiskunnan parhaan osaamisen hyödyntävä, rajattomat resurssit omaava projekti voi olla lopulta ainoa ratkaisu.

Fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen ei tällä hetkellä ole olemassa valmiiksi tuotteistettua teknologiaa. Uusiutuvan energian alueella ei sellaista ole, eikä todennäköisesti tulekaan. Potentiaalia teoriassa on, mutta käytännössä EROEI uusiutuvien hyödyntämisessä lähestyy nollaa kauan ennen riittävän volyymin saavuttamista.

Nykyisenkaltainen ydinvoimakaan ei ole lopullinen ratkaisu. Fuusio saattaa joskus onnistua, mutta se on auttamatta liian kaukana tulevaisuudessa. Näyttää myös siltä, että vaikka fuusion polttoaine olisikin halpaa, teknologia sen hyödyntämiseen tulee olemaan hyvin kallista.

Fission potentiaalista ei ole vielä hyödynnetty kuin puolisen prosenttia. Erittäin lupaavia teknologiahankkeita lähimenneisyydessä on ollut, mutta ne on keskeytetty milloin mistäkin syystä. Näistä voi lukea lisää aikaisemmista kirjoituksista:

Kiinassa ollaan vihdoin herätty saasteongelmaan. Kiinan suurkaupunkien ilma on toisinaan niin paksua, ettei siellä tahdo eteensä nähdä. Syynä on mm. tehtaiden, liikenteen ja hiilivoimaloiden päästöt. Vaikka Kiinassa on enemmän tuulivoimaa kuin missään muualla, siitä ei ole päästöongelman ratkaisuksi.

Kiinassa on jo pitkään ollut kiinnostusta ydinenergian kehittämiseen. Maassa on 21 tavallista reaktoria toiminnassa ja 28 uutta rakenteilla. Tavoite on 60 GW ydinvoimaa vuoteen 2020 ja 150 GW vuoteen 2030 mennessä.  Kiina on ostanut Venäjältä kaksi BN-800 -hyötöreaktoria. Myös sulasuolareaktoria Kiinassa on tutkittu. Käynnissä on ollut projekti, jonka tarkoituksena on tuotteistaa toriumia polttoaineena käyttävä sulasuolareaktori seuraavan 25 vuoden aikana. Nyt, lähinnä saasteongelman takia, Kiinan hallinto on siirtänyt määräaikaa 15 vuodella taaksepäin. Teknologian halutaan olevan valmista 10 vuoden kuluttua.

Tämä alkaa muistuttaa läheisesti edellä mainittuja suuria projekteja. Kiinalla on osaamista ja resursseja. Kiinan hallintojärjestelmä ei kaikilta osin ole yksittäisen ihmisen kannalta paras mahdollinen, mutta toisaalta se kykenee tekemään suuria muutoksia nopeasti, johon länsimainen demokratia ei pysty. Jos Kiina onnistuu torium-reaktorin rakentamisessa ja tuotteistuksessa, tulee sillä olemaan paitsi puhdas ja ehtymätön energianlähde, myös ratkaiseva taloudellinen etulyöntiasema muuhun maailmaan verrattuna. Halpa, ulkomaailmasta riippumaton ja ehtymätön energianlähde on ja tulee olemaan sellainen valttikortti, jolla maailman markkinoilla pärjääminen on varmistettu.

Mielenkiintoista nähdä, aikooko sulasuolareaktorin kotimaa Yhdysvallat katsella vierestä mitä Kiina tekee, vai herätäänkö siellä ajoissa tajuamaan, että onnistuessaan Kiina jättää yhdysvallat taakseen kaikilla talouden mittareilla. Nähdäänkö eräänlainen Kuu-kilpailun toisinto? Vielä toistaiseksi Yhdysvallat on tarjonnut Kiinalle apuaan torium-voimalan kehittämisessä, mutta voiko se olla lähtemättä mukaan tähän kilpailuun? Liuskekaasu on yhdysvalloissa nyt niin halpaa, että siellä ei oikein kannata investoida mihinkään muuhun energiaan, mutta kaasua ei riitä loputtomiin, sen ymmärtävät kaikki.

Tyypillinen suuri lentokonetehdas kykenee valmistamaan yhden 200 miljoonaan euroa maksavan lentokoneen päivässä. Sulasuolareaktori on niin yksinkertainen laite, että sellaisen valmistaminen sarjatuotantona lentokoneiden tapaan on mahdollista. Jos esimerkiksi joka päivä valmistuisi yksi 100 MW:n torium-voimala, koko maailman kivihiilen käytöstä päästäisiin eroon seuraavan 40 vuoden kuluessa. Reaktori on toisaalta mahdollista rakentaa hyvin suureksi, suurammaksi kuin nykyiset ydinvoimalat, joten tämä aika voisi mahdollisesti olla lyhyempikin. Ongelmaksi muodostuu uraani-233 –isotoopin saatavuus, joka rajoittaa näiden, suhteellisen pienellä hyötösuhteella toimivien voimaloiden määrän kasvattamista. Tähänkin on ratkaisuvaihtoehtoja olemassa.

Koska länsimaat keskittyvät ydinvoimaloiden korvaamiseen näennäisesti uusiutuvilla, käytännössä hiilellä ja kaasulla, voimme ainakin toivottaa onnea kiinalaisten projektille. Sulasuolareaktoria on kokeiltu jo 50-luvulla hyvällä menestyksellä, joten jos projekti saa rauhassa jatkua ilman keskeytyksiä, onnistuminen on vain ajan kysymys.

Kuvassa oleva torium-pallo voi tuottaa yhden ihmisen koko elinaikanaan käyttämän kaiken energia, ilman päästöjä. Syntynyt korkea-aktiivinen jäte muuttuu vaarattomaksi kolmessa sadassa vuodessa.

  1. Chinese scientists urged to develop new thorium nuclear reactors by 2024
  2. China working on uranium-free nuclear plants in attempt to combat smog
  3. The Molten Salt Reactor Race: Will America Join the Race?
  4. IAEA: Ydinvoima Kiinassa
  5. Wikipedia: Nuclear power in China
  6. Thorium: a safer nuclear power
  7. Stronger case now for thorium as a cleaner, safer nuclear fuel

Moni energiateknologia on jo valmista

Tässä yksi esimerkki siitä, miten monet energiatekniikat ovat jo kehityksensä huipulla, tai hyvin lähellä sitä:

Ilmalämpöpumppu ei tästä juuri parane

Tekninen kehitys ja sovellusten tehokkuus ovat saavuttaneet pisteen, jossa ne ovat jo niin hyvä kuin ylipäätään on mahdollista. Esimerkkejä on monia muitakin, kuten vesivoimala, hiilivoimala, ja ylipäätään useimmat energiatekniikan sovellukset, koska ne ovat jo niin vanhoja ja siksi ”valmiita”. Lähes kaikki energiatekniikan suuret keksinnöt on tehty jo ennen 1900-luvun alkua. Valmiit teknologiat eivät enää muutu merkittävästi paremmiksi, vaikka niihin syydettäisiin miten paljon rahaa hyvänsä.

Valaistus on ledien ansiosta kohta kehitetty valmiiksi, koska valo on energiaa eikä sitä voi määräänsä vähemmällä energialla tuottaa. Vaikuttaa siltä, että tuulivoimala ainakin nykymuodossaan lähestyy myös tätä huippua, jonka jälkeen merkittävää tehokkuuden paranemista tai kustannustason laskua ei ole enää odotettavissa.

Ennen kuin kukaan sanoo ydinvoimasta samaa, todetaan, että nykyinen reaktoritekniikka varmaan valmista onkin, mutta muutamia lupaavia tekniikoita on vielä käytännön tasolla täysin tuotteistamatta ja kokeilematta. Siksi on virheellistä kutsua ydinvoimaa vanhanaikaiseksi. Sitä voi päinvastoin perustellusti pitää potentiaalisimpana kaikista vaihtoehdoista. Polttoainetta riittää tuhansiksi vuosiksi, jäteongelmaan on ratkaisu ja ydinvoiman EROEI voi uusilla tekniikoilla olla ylivoimaisesti paras kaikista energiamuodoista. Ydinvoima on myös uusin kaikista käytössä olevista energiamuodoista, keksitty vasta 1930-luvulla.

Energiamuotojen EROEI-lukuja. Weißbach et. al. 2013.

Energiamuotojen EROEI-lukuja. Weißbach et. al. 2013.

Aurinkopaneeleissa on vielä paljon kehitettävää, mutta niiden tueksi tarvitaan sähkön varastointia, jossa ei ole mitään mullistuksia näköpiirissä. Sama pätee tietysti tuulivoimaan. Sähkön varastointia on tutkittu paljon ja perusteellisesti, laihoin tuloksin. Ei oikein ole edes mitään kehitettävää, koska sopivaa, riittävän tehokasta ja potentiaalista fysikaalista tai kemiallista ilmiötä sähkön varastoimiseksi ei tiedetä olevan olemassa.

  1. EROEI
  2. GETTING TO ZERO: Is renewable energy economically viable?
  3. Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating power plants
  4. Kuuluuko ydinvoima historiaan?
  5. IFR – menetetty mahdollisuus, vai tulevaisuuden pelastaja?
  6. Sulasuolareaktori – energiaa toriumista
  7. Ydinvoiman historia

 

Sulasuolareaktori – energiaa toriumista

Tässä artikkelissa kerrotaan ydinvoimatekniikasta, joka tarjoaa lähes ehtymättömän ja päästöttömän energialähteen, sekä ratkaisun ydinjäteongelmaan. Tekniikan avulla voidaan muuntaa myös nykyiset ydinjätteet huomattavasti helpommin hävitettävään muotoon samalla kun niistä saadaan vielä paljon energiaa talteen. Polttoainetta tämä tekniikkaa kuluttaa vain noin sadasosan nykyisiin ydinvoimaloihin verrattuna, eikä polttoaine ei ole uraani, vaan kolme kertaa yleisempi alkuaine torium. Laskennallisesti koko maailman energiantarve voitaisiin tyydyttää alle kymmenellä tuhannella tonnilla toriumia vuodessa.

Teksti on yritetty kirjoittaa mahdollisimman helppotajuiseksi. Vaikeita termejä on linkitetty selittäviin lähteisiin.

Nykyiset ydinvoimalat toimivat poikkeuksetta uraanilla, tarkemmin sanottuna uraani-isotoopilla 235, (isotooppi?) joka neutronipommituksessa halkeaa vapauttaen lämpöenergiaa. Uraani-isotooppi 238 ei halkea, mutta muuttuu neutronisäteilyssä muutamien välivaiheiden kautta plutonium-isotoopiksi 239, joka uraani-235 tavoin halkeaa. Uraani-238 ei siis ole fissiili, eli halkeava. Uraani-238 on sen sijaan fertiili, mikä tarkoittaa, että se voidaan neutronisäteilyn avulla muuttaa fissiiliksi plutonium-239:ksi. Alkuaineen muuttumista toiseksi alkuaineeksi sanotaan transmutaatioksi, ja kun sitä tehdään ydinreaktorissa, puhutaan hyötämisestä. Uraani-238 voidaan siis hyötää plutonium-239:ksi, ja sillä tavalla käyttää polttoaineena.

Hyötäminen on englanniksi breed, (synnyttää, lisääntyä, kasvattaa), mikä sanana kuvastaa paremmin mistä tässä on kysymys.

Käytössä olevat kevytvesireaktorit toimivat ns. hitailla neutroneilla. Niissä käytetään vettä neutronien hidastamiseksi, ja niitä kutsutaankin hitaiksi, tai termisikisi reaktoreiksi. Ne hyötävät U-238:aa plutoniumiksi jonkin verran, mutta varsinaiset hyötöreaktorit ovat nopeita reaktoreita. Niissä ei ole hidastinta, ja nimensä mukaisesti ne toimivat nopeilla reaktoreilla. Esim. aiemmin käsitelty IFR on nopea reaktori. Ne voivat tuottaa enemmän polttoainetta kuin kuluttavat.

Torium on kolme kertaa uraania yleisempi alkuaine. Se on uraani-238 tavoin fertiili, eli se voidaan neutronisäteilyssä hyötää, jolloin siitä tulee fissiili uraani-233. Toisin kuin uraani-238, toriumia voidaan hyötää myös hitaissa reaktoreissa. Sitä on suunniteltu käytettäväksi lisänä nykyisissäkin kevytvesireaktoreissa, sekä Kanadalaisissa raskasvesireaktoreissa.

Toriumin käyttöön soveltuu hyvin ns. sulasuolareaktori, jonka mielenkiintoista historiaa käsiteltiin edellisessä artikkelissa. Seuraavaksi keskitytään tekniikkaan ja sen suomiin mahdollisuuksiin.

Sulasuolareaktori, MSR (Molten Salt Reactor) tai LTFR (Liquid Torium Fluoride Reactor) eroaa täysin muista reaktoreista. Sen polttoaine on nestemäisessä muodossa, suolaseoksena, esim. LiF-BeF2-ThF4-UF4. Suola toimii myös jäähdytteenä.

MSR on hidas reaktori. Hidastimena toimii grafiittisydän, jonka läpi suola kierrätetään. Ydinreaktiot tapahtuvat hitaiden neutronien alueella grafiittisydämessä. Lämmennyt suola johdetaan lämmönvaihtimeen jossa lämpöenergia otetaan talteen ja muutetaan sähköksi perinteisellä höyryturbinilla. Kuvassa 1 nähdään MSR-laitoksen periaatekaavio.

Kuva 1.

MSR:n korkea toimintalämpötila, jopa yli 700˚C mahdollistaa myös kaasuturbiinin käyttämisen lämpövoimakoneena. Energiantuotannossa käytettäisiin työaineena heliumia ja hermeettistä kaasuturbiinia suljetulla kierrolla. Tämä teknisesti hyvin vaativa ja kallis turbiinikoneisto tuottaisi höyryturbiinia paremman hyötysuhteen, mutta MSR:n ensimmäiset sovellukset tultaneen näkemään perinteisellä, edullisella höyryturbiinilla toteutettuna.

Koska suolan kiehumispiste ylittää reaktorin käyttölämpötilan, reaktori toimii ilmakehän paineessa, eikä raskasta ja kallista paineastiaa tarvita. Laitoksen aktiivisella alueella ei voi tapahtua höyryräjähdyksiä.

Suola ei missään olosuhteissa syty palamaan, eikä reaktorin polttoaine voi sulaa koska se on jo sulassa muodossa.

Reaktori koostuu kevytrakenteisesta säiliöstä, jonka sisällä on grafiittisydän ja yksinkertainen säätösauvakoneisto. Kuvassa 2 nähdään MSRE koereaktorin grafiittisydän ja reaktorisäilö, jossa sydän sijaitsee.

Kuva 2.

Säiliön pohjassa on kiinteällä suolalla tukittu aukko. Suolatulppa pidetään kiinteänä jäähdyttämällä sitä. Jos sähköenergian saanti katkeaa ja suolatulpan jäähdytys pysähtyy, tai reaktori muusta syystä ylikuumenee, suolatulppa sulaa ja reaktorin sisältö valuu putkea pitkin alapuolella olevaan varastosäiliöön. Reaktori pysähtyy itsestään, koska fissiota ei voi tapahtua grafiittisydämen ulkopuolella. Varastosäiliö on passiivisesti jäähdytetty, eikä se voi ylikuumentua jälkilämmöstä.

MSR omaa voimakkaan negatiivisen lämpötilakertoimen, joka tarkoittaa sitä, että sen teho pienenee lämpötilan noustessa. Ilmiö johtuu suolan lämpölaajenemisesta. Mitä kuumempaa suola on, sen vähemmän sitä mahtuu grafiittisydämeen ja sen vähemmän fissiota tapahtuu. Reaktorin teho säätyy itsestään sen mukaan, paljonko tehoa siitä otetaan ulos. Säätösauvoja ei tehonsäätöön välttämättä tarvita lainkaan. (Yhden lähteen mukaan kokonaislämpötilakerroin olisi positiivinen)

Koska polttoaine on suolaliuoksessa, polttoainesauvoja ei tarvitse valmistaa. Reaktorin yhteydessä on suolaliuoksen käsittelylaitteisto, jossa fissiotuotteet erotetaan, aktinoidit palautetaan ja tuoretta toriumia lisätään kiertoon. Reaktoria ei tarvitse pysäyttää polttoaineen latausta varten. Useita muitakin mahdollisia polttoainekiertoja on tutkittu. Esimerkiksi nykyisten ydinvoimaloiden korkea-aktiiviset jätteet voitaisiin tässä järjestelmässä käsitellä siten, että loppusijoitukseen menevän jätteen määrä vähenee muutamaan sadasosaan nykyisestä, ja loppusijoitusajan tarve vähenee kymmenistä tuhansista vuosista noin kolmeensataan vuoteen.

MSR:n polttoaineenkulutus vastaa IFR:n kulutusta, ollen n. 1000 kg vuodessa 1000 MW:n laitosta kohti. Kuvan 3 kahdensadan litran tynnyriin mahtuisi 1000 MW toriumvoimalan kahden vuoden polttoaineet.

Kuva 3.

IFR:n tavoin MSR:n käytetty polttoaine sisältää pääasiassa fissiotuotteita, ei pitkäikäisiä aktinoideja. Jätteen radioaktiivisuus vähenee luonnonuraanin tasolle n. 300 vuodessa. Tätä pidempää loppusijoitusta ei tarvita.

Kuvassa 4 on verrattu torium-voimalan polttoainekiertoa käytössä olevien ydinvoimaloiden polttoainekiertoon.

Kuva 4.

Nykyinen voimala:

  • tarvitsee 250 tonnia luonnonuraania kaivoksesta
  • rikastuksessa saadaan 35 tonnia rikastettua polttoainetta, josta valmistetaan polttoainesauvoja
  • rikastuksessa jää yli 215 tonnia köyhdytettyä uraania
  • polttoaine ladataan reaktoriin, jossa U-235 palaa, osa U-238:sta muuttuu Pu-239:ksi josta osa palaa ja osaa jää käytettyyn polttoaineeseen
  • käytettyä polttoainetta, eli korkea-aktiivista jätettä syntyy 35 tonnia
  • jäte sisältää 33,4 tonnia U-238, 300 kg U-235, 300 kg plutoniumia, 1000 kg fissiotuotteita

MSR-toriumvoimala:

  • tarvitsee yhden tonnin toriumia kaivoksesta
  • rikastusta ei tarvita
  • torium syötetään reaktorin suolakiertoon
  • käytettyä polttoainetta, eli korkea-aktiivista jätettä syntyy yksi tonni
  • jäte sisältää fissiotuotteita
  • 83% fissiotuotteista muuttuu vaarattomiksi kymmenessä vuodessa
  • loput 17% fissiotuotteista muuttuu vaarattomiksi 300 vuodessa, tämän pidempää loppusijoitusta ei tarvita
  • jätteessä on plutoniumia n. 30 grammaa

Käytetyn polttoaineen plutonium ei sovellu pommin valmistamiseen, koska se ei ole riittävän puhdasta.

MSR voidaan rakentaa hyvin monen kokoiseksi, alle megawatin kokoisesta aina tuhansiin megawatteihin asti. Sen mekaaninen rakenne on erittäin yksinkertainen. Periaatteessa mikä hyvänsä levyrakenteita valmistava, erikoisterästen muokkaamisen ja hitsaamisen taitava konepaja pystyisi niitä valmistamaan. Se soveltuu erinomaisesti sarjatuotantoon, jolloin hintaa saadaan pudotettua. Koska reaktori on paineeton, suojarakennuksen ei tarvitse olla yhtä massiivinen kuin nykyisissä laitoksissa. Onkin esitetty arvioita, että MSR-laitoksen rakentamiskustannukset voisivat olla nykyisiä ydinvoimaloita alhaisemmat ja rakentamisaika lyhyempi.

MSR toimii korkeammassa lämpötilassa kuin IFR, jopa yli 700˚C. Näin ollen sillä voidaan suoraan korvata myös ylikriittisten hiilivoimaloiden kattilat ja hyödyntää jo olemassa oleva turbiinikoneisto, sähköverkko ja muu infrastruktuuri. Tämä saattaisi olla kaikkein tehokkain tapa lopettaa suurimman yksittäisen CO2-lähteen, kivihiilen polttaminen.

Korkea lämpötila tekee myös sähkön ja lämmön yhteistuotannon edulliseksi.

Koska torium ei ole fissiili, MSR-reaktoria ei voi käynnistää pelkällä toriumilla, vaan se tarvitsee alkulataukseen riittävän määrän fissiiliä uraani-235, uraani-233 tai plutonium-239 -isotooppia.

Kuten IFR, tämäkään tekniikka ei ole valmis kaupallistettavaksi. Kiina ilmoitti tammikuun lopussa käynnistävänsä MSR-reaktorin kehityshankkeen. Lähempänä toteutumista on Japanin 10 MWe:n demonstraatiolaitos miniFUJI, jota seuraisi 200 MWe:n FUJI.

Kuva 5. Japanin suunnitelma, 200 MWe:n FUJI MSR-toriumvoimala.

FUJIn on ennakoitu tuottavan sähköä 30% nykyisiä ydinvoimaloita halvemmalla tarjoten siten kaupallisen kilpailijan myös suurimmalle hiilidioksidilähteelle, kivihiilelle.

(Tekstiä editoitu 28.2.2011, sisältöön ei muutoksia.)

Lähteet:

  1. Wikipedia: Molten salt reactor
  2. Energy from Thorium
  3. The Nuclear Green Revolution
  4. ThoriumMSR
  5. LFTRs to Power the Planet
  6. Thorium Energy
  7. MOLTEN-SALT REACTORS—HISTORY, STATUS, AND POTENTIAL
  8. PHYSICAL PROPERTIES OF MOLTEN-SALT REACTOR FUEL, COOLANT, AND FLUSH SALTS
  9. Molten Fluorides as Power Reactor Fuels
  10. MOLTEN-SALT REACTORS
  11. Molten Salt Reactor (MSR) – sulasuolojen ominaisuudet
  12. Molten Salt Reactors and Possible Scenarios for Future Nuclear Power Deployment
  13. China enters race to develop nuclear energy from thorium

Sulasuolareaktori – katsaus historiaan

Olen aikaisemmin kirjoittanut IFR-ydinvoimakonseptista, joka on yksi varteenotettava vaihtoehto fossiilienergialle tulevaisuudessa. IFR käyttää polttoaineena uraania kuten nykyisetkin ydinvoimalat, mutta käyttää sen sata kertaa nykyistä tehokkaammin. Uraanin riittävyys ei aseta esteitä vaikka kaiken ihmiskunnan tarvitseman energian tuottamiseksi tällä tekniikalla tuhansia vuosia eteenpäin.

IFR ja uraani eivät ole ainoat vaihtoehdot. Torium, alkuaine numero 90, kelpaa myös ydinpolttoaineeksi. Toriumia on maankuoressa kolme kertaa enemmän kuin uraania. Toriumin käyttöön soveltuu hyvin ns. sulasuolareaktori, josta käytetään lyhennettä MSR sanoista Molten Salt Reactor. Se on tekniikkana ilmeisesti vielä huonommin tunnettu kuin IFR:n kaltaiset nopeat reaktorit, eikä ole harvinaista, että täyden uran palvelleet ydinvoimainsinöörit eivät ole kuulleetkaan siitä.

Suolasulareaktorin historia alkaa Yhdysvalloista 1940-luvulta, jolloin sitä suunniteltiin lentokoneen voimanlähteeksi. Kehitystyö tehtiin Oak Ridge National Laboratoryssa vuosina 1946-1961. Ensimmäinen pieni koereaktori oli toiminnassa marraskuussa 1954. Se tuotti yhteensä 96 megawattituntia 221 käyttötunnin aikana, saavutti 2,5 MWt:n tehon ja 860˚C lämpötilan, mikä riittää mainiosti lentokoneen kaasuturbiinille. [4]

Kuva 1.

Kuvassa 1 nähdään hahmotelma lentokoneen ydinvoimamoottorista. Sen sijaan, että kaasuturbiinissa kokoon puristettu ilma lämmitetään kerosiinia polttamalla, se lämmitetään ydinreaktorista saatavalla lämmöllä. Radioaktiivinen polttoaine on suljetussa kierrossa eikä sitä vapaudu moottorista ilmakehään. Moottorista tulee vain kuumaa ilmaa. Onnettomuustilanteessa riski radioaktiiviselle päästölle on luonnollisestikin suuri.

Yksi B-36 pommikone (Kuva 2.) varustettiin toimivalla reaktorilla ja sillä tehtiin 47 koelentoa vuosina 1955-1957. Kone lensi omilla moottoreillaan, ei siis reaktorin voimalla. Tarkoituksena oli aluksi ainoastaan testata, miten reaktoria voidaan käyttää lentokoneessa. Kone oli varustettu 12 tonnia painavalla lyijysuojauksella miehistön suojaamiseksi säteilyltä. [2]

Kuva 2.

Kylmän sodan aikaan suurvalloilla oli tapana partioida pommikoneilla Pohjoisnavan yllä valmiina nopeasti hyökkäämään vihollisen kimppuun. Ydinvoimalla toimiva lentokone olisi voinut pysytellä ilmassa viikkoja yhteen menoon ja lentää ilman välitankkauksia minne tahansa Maapallolla. Sitten keksittiin mannertenväliset ohjukset ja tämä suunnitelma kävi tarpeettomaksi.

Reaktorin kehitystyö kuitenkin jatkui. Alettiin tutkia sen soveltuvuutta siviilikäyttöön. Kymmenen megawatin koereaktorin suunnittelu aloitettiin vuonna 1960. Rakentaminen aloitettiin 1½ vuotta myöhemmin ja reaktori (Kuva 3.) käynnistettiin kesäkuussa 1965. Laskuvirheen takia se toimi vain 8 megawatin teholla, mutta sillä ei ollut kehitystyön kannalta merkitystä. Polttoaineena oli aluksi uraani-235, joka myöhemmin vaihdettiin uraani-233:ksi, ja plutonium-239:kin kokeiltiin.

Kuva 3.

Reaktorin toiminta päättyi joulukuussa 1969 lupaavin tuloksin. Suunnitelmissa oli rakentaa uusi, kertyneiden kokemusten perusteella parannettu koereaktori, mutta tammikuussa 1973 projekti määrättiin lopetettavaksi. Vuotta myöhemmin se kuitenkin käynnistettiin uudelleen, kunnes se 1976 päättyi lopullisesti ”säästösyistä”, sekä joihinkin vuonna 1971 havaittuihin teknisiin ongelmiin vedoten, jotka kuitenkin oli sittemmin jo ratkaistu. [1]

Suolasulareaktorilla ei ollut käyttöä pommimateriaalin valmistuksessa, joten puolustusvoimia se ei lentokonesuunnitelman hautaamisen jälkeen kiinnostanut.

Kehitystyö ei päättynyt kokonaan vuoteen 1976, vaan on jatkunut eri puolilla maailmaa. Yhtään uutta koereaktoria ei ole rakennettu, mutta kehitystyötä on tehty ”paperilla” sekä reaktorin, että polttoaineenkäsittelyn ja vaihtoehtoisten polttoainekiertojen ympärillä.

Kuluvan vuoden tammikuun lopussa Kiina ilmoitti ryhtyvänsä suolasulareaktorin kehitystyöhön. Projektin kestoksi on suunniteltu 20 vuotta. Koska ensimmäinen toimiva suolasulareaktori rakennettiin vain muutamassa vuodessa, ja koska Kiinalla on todennäköisesti tehdyn kehitystyön tulokset hallussaan, on hyvin mahdollista, että Kiina pystyy kaupallistamaan tämän tekniikan huomattavasti 20 vuotta lyhyemmässä ajassa. Silloin Kiinalla olisi käytössä ylivoimaisen edullinen, ehtymätön ja päästötön energiamuoto. Ydinvoiman synnyinmaa Yhdysvallat on pahasti putoamassa tämän kehityksen kelkasta. Myös Japanissa on suunnitelmia MSR:n kaupallistamiseksi.

Euroopassakin olisi osaamista MSR:n kehitystyöhön, ja jonkin verran työtä tehdäänkin ainakin Tsekeissä, Italiassa ja ehkä vähän yllättäen Norjassa, jolla on runsaita toriumesiintymiä. Suunnitelmia on myös vastustettu, etenkin Ranskassa, koska Ranskan ydinvoimateollisuudella on vielä myyntituloja saamatta nykyisistä G3+ laitoksistaan, joihin mm. Olkiluoto 3:n EPR kuuluu.

Katso myös artikkeli Sulasuolareaktori – energiaa toriumista, jossa perehdymme suolasulareaktorin tekniikkaan ja mahdollisuuksiin tulevaisuuden energianlähteenä.

Lähteitä:

  1. The Molten Salt Reactor Adventure
  2. Nuclear Powered Aircraft
  3. Aircraft Nuclear Propulsion
  4. The Aircraft Reactor Experiment-Operation
  5. Molten-Salt Reactor Experiment
  6. A Brief History of the Fluid Fuel Reactor