Kelluvat ydinvoimalat

Viime perjantaina Yle uutisoi:

Pietarin kelluva ydinvoimala kuljetetaan Suomenlahdella ilman radioaktiivista ainetta

MH-1a, maailman ensimmäinen kelluva yinvoimala vuodelta 1967

Artikkelissa sanotaan, että ”Akademik Lomonosov on maailman ensimmäinen kelluva ydinvoimala”. Se ei tarkalleen ottaen pidä paikkaansa, koska ensimmäinen kelluva ydinvoimala käynnistettiin jo 1967 Yhdysvalloissa. MH-1A oli Liberty-laivan runkoon rakennettu 10 MWe voimala. Se hinattiin Panaman kanavavyöhykkeelle, jossa se tuotti sähköä ja puhdasta vettä alueelle vuosina 1968-1975. Voimalassa oli yksi reaktori, joka käytti 4…7% väkevöityä uraania.

Artikkelissa sanotaan myös: ”…merioikeus ei vielä tunne kelluvan ydinvoimalaitoksen käsitettä.” Tämä on tavallaan hämmentävää, koska jokainen ydinkäyttöinen sukellusvene ja pinta-alus on teknisesti ottaen kelluva ydinvoimala. Kartoitin pikaisesti, kuinka paljon niitä itse asiassa onkaan rakennettu.

  • Sukellusveneitä: 533 kpl
  • Risteilijöitä: 13 kpl
  • Lentotukialuksia: 13 kpl
  • Jäänmurtajia: 8 kpl
  • Rahtialuksia: 4 kpl

Reaktoreita aluksissa on yksi tai kaksi kappaletta, koko laivastossa yhteensä 838 kpl. Tehot vaihtelevat n. 30 megawatista 300 megawattiin termistä tehoa. Kaikista aluksista ei ole teholukemia saatavilla, mutta niistä joista on, saadaan yhteenlasketuksi akselitehoksi 18000 MW. Reaktoreiden yhteenlaskettu lämpöteho lähentelee näin olleen sataa tuhatta megawattia. Suurin osa rakennetuista aluksista ei tosin enää ole käytössä.

Huomataan kuitenkin, että ”kelluvia ydinvoimaloita” on rakennettu lukumääräisesti selvästi enemmän kuin siviiliydinvoimaloita. Nämä voimalat ovat osoittautuneet hyvin luotettaviksi, eikä yhtään ympäristökatastrofiksi eskaloitunutta onnettomuutta ole raportoitu. Joitakin haaksirikkoutuneita ydinsukellusveneitä makaa meren pohjassa, eikä niistä ole havaittu haittaa alueen luonnolle. Öljyllä toimivat tai öljyä kuljettavat siviilialukset ovat sen sijaan aiheuttaneet öljyvuodoillaan huomattavia ympäristövahinkoja.

Idea ydinkäyttöisistä siviilialuksista nousee aika-ajoin keskusteluihin, koska öljylle laivojen energianlähteenä kaivataan saasteetonta korvaajaa. On esitetty, että suuret konttialukset mannertenvälisessä liikenteessä voisivat kulkea ydinvoimalla, koska ne ovat joka tapauksessa suurimman osan ajasta kaukana asutuksesta.

Suuret risteilijät kuluttavat energiaa keskikokoisen kaupungin verran, ja ydinvoimalla niiden päästöt saataisiin nollattua.

Akademik Lomonosov on proomuun rakennettu, kaksi KLT-40 -marinereaktoria sisältävä voimala, jonka sähköteho on 70 MW. Se on rakennettu Pietarissa, mutta hinataan ladattavaksi ja koekäytettäväksi Murmanskiin. Lopullinen käyttöpaikka tulee olemaan Viljutšinskin kaupunki Venäjän kaukoidässä.  Myös Kiina on aloittamassa kelluvien ydinvoimaloiden rakentamisen.

Kaksi Venäjällä käytössä olevista ydinkäyttöisistä jäänmurtajista, Taimyr ja Vaigatš, on rakennettu Helsingin Hietalahden telakalla. Reaktorit asennettiin Pietarissa, silloisessa Leningradissa. Alusten reaktoritekniika on sama kuin nyt valmistuvassa kelluvassa voimalassa. Ainakin kaksi kertaa Venäjä on siirtänyt ydinjäänmurtajan Murmanskista Suomenlahdelle. Vuonna 2011 Vaygach ja vuotta myöhemmin 50 Let Pobedy kävivät avustamassa kauppa-aluksia vaikessa jääolosuhteissa.

Luettelo ydinkäyttöisistä aluksista

Greenpeacen tilasto todistaa – ydinvoiman rakentaminen on nopeaa

Viime viikolla katselimme tutkielmaa, joka osoitti Greenpeacen ydinvoima-argumentit huonoiksi. Ehkä vähän yllättäen todisteita tämän havainnon tueksi ei tarvitse hakea kaukaa, koska sellainen löytyi äskettäin järjestön omasta dokumentista.

Yksi hyvin usein käytetty argumentti on, että ydinvoiman rakentaminen on niin hidasta ja kallista, ettei sillä saavuteta riittävän nopeita päästövähennyksiä. Esimerkkejä tämän argumentin käytöstä löytyy runsaasti.

Usein kysyttyä ydinvoimasta

Tuulivoimalan rakentaminen kuitenkin kestää vuoden siinä missä ydinvoimalaa pystytetään lähes vuosikymmenen ajan.

Energiankäytön tehostaminen ja erilaiset uusiutuvat energianlähteet ovat merkittävästi nopeampia ja riskittömämpiä keinoja vähentää päästöjä globaalisti.

Miksi Fortumin uudelle ydinreaktorille ei pidä myöntää lupaa?

Päästövähennyksiä myös tarvitaan heti, ei vasta kymmenen vuoden kuluttua. Ydinvoimalan rakentaminen on kuitenkin hyvin hidasta työtä, joka pitkittyy helposti kuten mm. Olkiluoto 3:n rakennusongelmat osoittavat.

Ydinvoimalle ei tarvitse antaa pikkusormea

Ydinvoiman rakentaminen on niin hidasta ja kallista, ettei sillä voida estää ilmastopäästöjä riittävän paljon ja riittävän nopeasti.

Viisi syytä, miksi Fennovoimalle ei pidä myöntää uutta lupaa

Uusiutuvan energian kapasiteettia on nopeampi rakentaa kuin uutta ydinvoimaa.

En ole koskaan nähnyt väitettä perusteltavan muulla kuin Olkiluoto 3 -projektin epäonnistumisella. Olkiluoto ei kuitenkaan ole kattava otos koko alasta, joten tällainen väite on kirsikanpoimintaa. Muualla maailmassa voimaloita on valmistunut jo yli 20, sellaisia, joiden rakentaminen aloitettiin OL3:n jälkeen. Keskimääräinen rakentamisaika on ollut viisi ja puoli vuotta. Siihen päästään, jos suunnitelmat ovat kunnossa ennen kuin aletaan rakentaa, ja kun projektit ovat hyvin johdettuja. Tekniikka ei aseta rajoituksia. Ennätys lienee Japanin Kashiwazakin–Kariwan yksikkö 6, jonka rakentaminen kesti kolme vuotta ja neljä kuukautta.

Äskettäin Greenpeace julkaisi tällaisen paperin.

Key energy numbers from China’s 2015 Statistical Communique

Pääasiana siinä on tilasto Kiinan CO2-päästöistä, jotka näyttävän kääntyneen laskuun. Hyvä uutinen, mikäli pitää paikkansa. Muut uutiset kyllä tukevat tätä tietoa, joten kuka ties se pitää paikkansa.

Maailman suurin hiiliteollisuus vaikeuksissa: 1,8 miljoonalle työntekijälle potkut

Tuossa samaisessa Greenpeacen paperissa nähdään myös muutokset Kiinan energiantuotannossa vuonna 2015.

Kuva 1. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon kasvu 2015. Lähde: Greenpeace.

Kuva 1. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon kasvu 2015. Lähde: Greenpeace.

Päästöttömistä eniten on kasvanut vesivoima, 54 TWh. Toiseksi eniten, oho, ydinvoima, 38 TWh. Se on kasvanut enemmän kuin tuuli- ja aurinkosähkö yhteensä. Alussa siteerattujen Greenpeacen kannanottojen perusteella tämän ei pitänyt olla mahdollista.

Katsotaanpa BP:n mainion energiatilaston avulla, miten tähän on tultu. BP:n tilasto päättyy vuoteen 2014, joten otetaan vuoden 2015 luvut Greenpeacen paperista. Katsotaan ensin, mitä ovat eri päästöttömän sähkön osuudet Kiinassa vuonna 2015.

Kuva 2. Kiinan päästötön sähköntuotanto 2015.

Kuva 2. Kiinan päästötön sähköntuotanto 2015.

Vesivoima on täysin eri kymmenluvuilla, 74 %. Tuuli- ja ydinvoima ovat liki tasoissa 11..12 %, ja aurinko vähäisin, 3 %.

Katsotaan seuraavaksi, kuinka paljon eri päästöttömät ovat vuosittain kasvaneet. BP:n tilasto alkaa vuodesta 1965.

Kuva 3. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu.

Kuva 3. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu.

Jälleen vesivoima erottuu selvästi muista, joten jätetään se tarkastelusta pois, ja katsotaan aikaa vuodesta 2000 vuoteen 2015.

Kuva 3. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu ilman vesivoimaa.

Kuva 4. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu ilman vesivoimaa.

Tuulivoima lähtee kunnolla kasvuun vuonna 2006, kasvu jatkuu nopeana vuoteen 2013, jonka jälkeen se on tasoittunut. Ydinvoimaa on rakennettu jo ennen tuulivoimaa, ja sen aikana. Vuonna 2014 kaikki kasvavat suunnilleen yhtä paljon, ja 2015 ydinvoima ylittää kaikki muut. Se saavutti melkein tuulivoiman huippuvuoden 2013. Ydinvoiman lisäys oli 38 TWh, mikä on vähän enemmän kuin tuuli ja aurinko yhteensä.

Kiinassa on rakenteilla 24 ydinvoimalaa. Jos niiden keskimääräinen rakentamisaika on vuotta, teho 1000 MW, kapasiteettikerroin 0,9 ja jos Kiina ylläpitää tätä rakentamistahtia, voidaan vuosittaisen lisäyksen arvioida olevan suunnilleen 34 TWh. Kuten tilastoista nähdään, se ei tarkoita, etteivätkö muutkin päästöttömät voisi jatkaa ja vielä lisätäkin kasvuaan. Kiinassa on niin paljon helposti säädettävää vesivoimaa, joten tuuli- ja aurinkovoiman lisäämien eivät aiheuta mitään säädettävyysongelmia vielä pitkään aikaan. Kaikki päästötön energiantuotanto on pois fossiilisista.

Katsotaan vielä, miten päästöttömien vuosituotannot ovat kehittyneet 90-luvun alusta viime vuoteen.

Kuva 5. Kiinan päästötön kumulatiivinen sähköntuotanto, lman vesivoimaa.

Kuva 5. Kiinan vuosittainen päästötön sähköntuotanto, lman vesivoimaa.

Ydinvoimalla oli pitkä etumatka, mutta tuuli ohitti sen 2011 tai 2012. Nyt ydinvoiman vauhti on kasvanut samalla kun tuulivoiman hidastunut, joten järjestys voi lähivuosina jälleen muuttua. Auringon kasvunopeus ei ole muutamaan viime vuoteen muuttunut, eikä ole lähelläkään muita.

Nyt voi lukea nuo alussa viitatut GP:n väittämät uudelleen ja miettiä, miltä ne näyttävät vallitsevassa todellisuudessa.

Pro gradu -tutkielma osoittaa Greenpeacen ydinvoima-argumentit huonoiksi ja asenteellisiksi

Pertti Suomela Tampereen ylipistosta on tutkinut kahdessa energiaskenaariossa esitettyjä argumentteja ydinvoimasta. Tutkittavat skenaariot ovat Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n raportti World Energy Outlook 2014, sekä Greenpeace Internationalin raportti Energy Revolution. Suomela käy seikkaperäisesti läpi tieteelliset metodit, joita hän argumenttien tarkastelussa käyttää. IEA:n raportista hän on valinnut 12, Greenpeagen raportista 14 argumenttia, joihin soveltaa valitsemiaan metodeja.

Lopputulokset ovat sen kaltaisia kuin voi odottaakin. IEA:n argumentit ovat hyviä, kaikki väitteet hyvin perusteltuja sekä asenteellisuutta vain yhdessä argumentissa. Greenpeacen argumentit sen sijaan olivat vahvasti asenteellisia, huonosti perusteltuja tai perustelu puuttui kokonaan, argumentti sisälsi kehäpäätelmän jne.

Lopussa Suomela toteaa:

Olin kovin yllättynyt, kun huomasin, kuinka kovin huonoa argumentaatiota paljastui Greenpeace:n energiaskenaariosta ja kuinka he näin ovat jättäneet käyttämättä mahdollisuuden hankkia vasta-asiantuntijuutta ydinvoima-asioissa. Tämä löydökseni on sinällään mielenkiintoinen ja siitä tuli mieleeni joitain alustavia päätelmiä ja arveluita, jotka voisivat toimia jatkotutkimusten kipinöinä.

Tämän tyyppisiä tutkimuksia olen pitkään odottanut. Hyvä jos tästä vielä syntyy jatkotutkimuksia. Näiden energiaskenaarioiden julkaiseminen sisältää vastuun niiden oikeellisuudesta. Myös asiaa tuntemattomien lukijoiden on voitava luottaa siihen, että skenaario on edes tehty oikein, oli sen lopputulema mikä tahansa. Greenpeacen skenaariot ovat enemmänkin pamfletteja, joita ei tämän tutkimuksen perusteella voi ottaa vakavasti. Valistuneet lukijat ovat voineet todeta jo muutenkin sen minkä tämä tutkimus vahvistaa: Greenpeacen ydinvoima-argumentit eivät kestä kriittistä tarkastelua. Jos ne ovat pielessä, todennäköisesti moni muukin argumentti tässä skenaariossa on pielessä.

En ole koskaan nähnyt Greenpeacen esittävän mitään positiivista asiaa ydinvoimasta, enkä mitään negatiivista asiaa uusiutuvasta energiasta. Uskallan tältä pohjalta väittää, että vastaavanlainen tarkastelu Greenpeacen skenaarion sisältämistä uusiutuvaa energiaa koskevista argumenteista paljastaisi ne yhtälailla huonoiksi, perustelemattomiksi ja asenteellisiksi. Tärkein tuntuu joka tapauksessa unohtuvan kokonaan, eli ydinvoiman päästövähennyspotentiaali.

Greenpeace on sitten ilmeisesti päättänyt ryhtyä argumentoimaan voimakkaasti ja analyysini mukaan virheellisesti ydinvoiman päästövähennyspotentiaalia vastaan. Pidän tätä lopputulosta kovin kiusallisena ottaen huomioon, että Greenpeace on ympäristöjärjestö ja että ilmastonmuutos on yksi merkittävimmistä ympäristöongelmista. Tämä on omiaan vähentämään Greenpeace:n energiaskenaarion uskottavuutta merkittävästi. IEA taas argumentoi neutraalisti ja hyvin.

Suomelan yli satasivuinen tutkielma on vapaasti luettavissa täällä:

http://urn.fi/URN:NBN:fi:uta-201512042484

Ydinvoima avaruustekniikassa

Tämä ei varsinaisesti ole tämän blogin ominta aihetta, mutta pidän asiaa huomioimisen arvoisena, joten kommentoin paria uutista ja aihetta yleisesti.

JIMO500x303

Taitelijan näkemys fission voimalla kulkevasta Nasan Jupiter Icy Moons Orbiter -luotaimesta.

Ensimmäisessä Venäjä ilmoittaa kehittävänsä fissioon perustuvaa propulsiota avaruusalusten käyttöön.

Russia wants to builds atomic engine for exploring deep space

Käytännössä siis rakettimoottoria, jolla voidaan operoida pitkillä avaruuslennoilla. Kiertoradalle noustaisiin edelleen kemiallisilla rakettimoottoreilla, mutta pidemmillä planeettojen välisillä lennoilla kemialliset moottorit ovat auttamatta tehottomia vähänkin isompien hyötykuormien kuljettamiseen. Tarvittavat energiamäärät ovat yksinkertaisesti niin isoja. Ydinvoiman käyttö alusten voimanlähteenä on aivan välttämätöntä, mikäli mielimme jonain päivänä toden teolla matkata muille taivaankappaleille.

Tämä aihe ei ole uusi. Yhdysvalloissa vastaavaa kehitystyötä tehtiin 1950-1970 -luvulla, mutta haudattiin sittemmin. Tunnetuin hanke oli NERVA.

Ioni-moottorien käyttöönoton jälkeen kiinnostus ydinvoimaan heräsi uudelleen. Ioni-moottorin impulssi ajoainekiloa kohti on yli kymmenkertainen kemialliseen moottoriin verrattuna. Energialähteenä niissä on toistaiseksi käytetty aurinkopaneelien tuottamaa sähköä. Se rajoittaa käytettävissä olevaa sähkötehoa, kuten myös tehtävien etäisyyttä Auringosta, koska aurinkopaneeleista saatava teho vähenee nopeasti etäännyttäessä Auringosta. Projekti Prometheus käynnistettiin vuonna 2003, mutta lopetettiin jo 2005. Sen tarkoituksena oli kehittää fissiolla toimiva ionimoottori Jupiterin kuita tutkimaan lähetettävään luotaimeen Jupiter Icy Moons Orbiter. Nyt vastaavia hankkeita on siis meneillään Venäjällä, jonka ydinenergiaosaaminen on kiistatta vähintään yhtä vahvaa kuin Yhdysvalloilla.

Toinen uutinen koskee maata uhkaavien asteroidien torjuntaa.

Nuclear warheads could save Earth from asteroids

Niitä osuu Maahan ehkä kerran sadassatuhannessa tai miljoonassa vuodessa, ihmisen aikakäsityksen mukaan siis äärimmäisen harvoin, mutta tuhovaikutus voi olla täysimittaista ydinsotaakin suurempi. Wikipediassa tätä uhkaa on luonnehdittu näin:

100 metrin läpimittainen kappale aiheuttaa törmätessään merkittävää maanosan laajuista tuhoa ja 10 km:n läpimittainen kappale koko maapallon elämään kohdistuvan joukkosukupuuton. Suuria törmäyksiä sattuu vähintään 100 000 – 2 miljoonan vuoden välein ja jättiläismäisiä muutaman kymmenen miljoonan vuoden välein. Näin ollen maan radan lähelle tulevat asteroidit ovat merkittävä uhka.

Mahdollisuuksia näiden taivaankappaleiden torjumiseen on tutkittu pitkään, mutta vielä toistaiseksi meillä ei ole mitään mahdollisuutta vaikuttaa asiaan, vaikka havaitsisimme lähestyvän vaaran. Ydinräjähteet voivat olla yksi mahdollisuus näiden uhkien torjumiseksi. Venäjällä tehtävä tutkimus on osa EU:n rahoittamaa NEOShield-hanketta.

Nämä kaksi uutista osoittavat, että ydinteknologialla on tärkeää käyttöä muuallakin kuin perinteisissä maanpäällisissä kohteissa. Toistaiseksi ainoat kohteet, joissa sitä on Maan ulkopuolella käytetty, ovat useissa avaruusluotaimissa käytetyt RTG-ydinparistot sekä radioisotooppiin perustuvat lämmittimet. Apollo-13 hyötykuormassa ollut tutkimuslaitteisto sisälsi RTG-pariston. Se oli tarkoitus jättää Kuuhun, mutta koska tehtävä epäonnistui, makaa kyseinen plutoniumia sisältävä paristo nyt Tyynen Valtameren pohjassa.

Ydinparisto tuottaa muutaman kymmenen tai sadan watin tehoa jopa usean vuosikymmenen ajan, ollen siten ainoa käyttökelpoinen energianlähde Aurinkokunnan ulko-osien tukimusta varten. Se voi olla välttämätön jopa Kuussa, jossa kaksi viikkoa kestävä yö estää aurinkopaneelien keskeytyksettömän käytön. Neuvostoliitossa niitä käytettiin mm. majakoiden sähköistämiseen.

RTG-paristoon tarvittava Plutonium-isotooppi 238 oli Nasalta jo loppumassa, mutta sen tutoantoa ollaan vihdoin aloittamassa uudelleen.

Sekä USA että Neuvostoliitto ovat lennättäneet myös varsinaisia ydinreaktoreita omassa avaruusohjelmassaan. Osa niistä on käytön päättymisen jälkeen parkkeerattu niin korkealle kiertoradalle, että ne pysyvät siellä tuhansia vuosia, osa on syöksynyt hallitsemattomasti Maahan, yksi Kanadan maaperälle, loput tiettävästi mereen. Ympäristövaikutuksia näistä ei ole raportoitu. Radioaktiivisen materiaalin määrä niissä on kaikissa ollut suhteellisen vähäinen.

Fissioteknologialla on paljon annettavaa ihmiskunnalle. Sen avulla voidaan tuottaa energiaa Maassa pienimällä mahdollisella ekologisella jalanjäljellä. Sen avulla voidaan tutkia avaruutta, ja joskus tulevaisuudessa matkustaa sinne, perustaa siirtokuntia. Tätä teknistä kehitystä ei pidä vaikeuttaa. Kuka sanoikaan, että Maapallo on ihmiskunnan kehto, mutta ei kukaan pysy kehdossaan koko ikäänsä.

Keskuspuisto lämmittäisi Helsingin kolme viikkoa

Helsinki haluaa eroon fossiilienergiasta. Yli 90% Helsingin rakennuksista lämpiää kaukolämmöllä, jota vuonna 2014 käytettiin 6900 GWh. Siitä 91% tuotettiin yhteistuotannolla kaupungin omissa voimalaitoksissa kivihiilellä ja maakaasulla. Jos tämä fossiilikaukolämpö korvattaisiin puuta polttamalla, kuinka paljon puuta tarvittaisiin?

Kuva 1. Helsingin keskuspuisto, metsää xx km2.

Kuva 1. Helsingin keskuspuisto, metsää 700 hehtaaria.

Aloitetaan selvittämällä, kuinka monta kuutiometriä puuta on yhdellä hehtaarilla täysi-ikästä metsää. Tästä ei löytynyt oikein hyviä lähteitä.

Tässä Metlan paperissa sanotaan:

Metsämaalla kasvavan puuston keskitilavuus on nykyisin 113 kuutiometriin hehtaarilla, kun se vielä 1970-luvun alkupuolella jäi 75 kuutiometriin.

Useissa nettikeskusteluista mainitaan tätä selvästi korkeampi arvoja, tosin aina ei selviä, tarkoitetaanko kiinto-, pino- vai mitä kuutiometrejä.

Tästä paperista löytyy taulukko, josta voidaan silmämääräisesti päätellä käypäiseksi keskiarvoksi 250 kuutiota hehtaarille. Käytetään sitä.

Yhdessä kuutiossa puuta on 2 MWh energiaa. Hehtaari metsää sisältää siten 500 MWh energiaa.

Helsingin kaukolämmön vuosikulutuksesta voidaan laskea, että kaukolämmityksen yhteistuotantolämmön keskiteho on 700 MW. Näin ollen hehtaari metsää palaisi neljässäkymmenessä minuutissa.

Helsingin keskuspuiston metsäpinta-ala on 700 hehtaaria. Energiaa siinä on 350.000 megawattituntia. Se riittäisi Helsingin lämmittämiseen 500 tunniksi, 21 vuorokaudeksi, eli kolmeksi viikoksi – keskimäärin. Talvipakkasilla ehkä viikoksi.

Samalla laskentatavalla koko vuoden lämmitystarpeeseen tarvittaisiin metsä, jonka pinta-ala on 125 neliökilometriä. Se on 60% Helsingin maapinta-alasta.

Kuva 2. 125 neliökilometriä.

Kuva 2. 125 neliökilometriä.

Jos metsän kasvu täyteen mittaansa kestää 80 vuotta, pinta-alaa tarvittaisiin yhteensä 10.000 neliökilometriä, jotta tarvittavan sadon voi kerätä joka vuosi. Tämän kokoisen neliön muotoisen metsän sivun pituus on sata kilometriä. Tietenkin metsämaalta voi saada paremman sadon harvennushakkuilla, valikoiduilla puulajeilla ja kasvatusmenetelmillä, mutta tämän artikkelin tarkoitus on hahmottaa mittasuhteita, ei hakea absoluuttista tarkkuutta.

Kuva 3. Kaksi sinkkiämpäriä.

Kuva 3. Kaksi sinkkiämpäriä.

Metsän polttamisen sijasta Helsinki voidaan lämmittää polttamalla uraania. Jos tuotetaan pelkkää lämpöä hyötöreaktorilla, uraania kuluu 300 kilogrammaa vuodessa. Määrä mahtuu kuvan 3. kahteen ämpäriin.

Tässä vähän mittakaavaa Helsingin ilmastotalkoisiin.

Olkiluoto ja 22 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 22 muuta ydinvoimalaa, joiden rakentaminen on aloitettu Olkiluoto 3:n aloittamisen jälkeen. Ne ovat:

  1. CHASNUPP 2 – Pakistan – 300 MW
  2. FANGJIASHAN-1 – Kiina – 1000 MW
  3. FANGJIASHAN-2 – Kiina – 1000 MW
  4. FUQING-1 – Kiina – 1000 MW
  5. FUQING-2 – Kiina – 1000 MW
  6. HONGYANHE 1 – Kiina – 1000 MW
  7. HONGYANHE 2 – Kiina – 1061 MW
  8. HONGYANHE 3 – Kiina – 1000 MW
  9. LING AO 3 – Kiina – 1007 MW
  10. LING AO 4 – Kiina – 1007 MW
  11. NINGDE 1 – Kiina – 1018 MW
  12. NINGDE 2 – Kiina – 1018 MW
  13. NINGDE 3 – Kiina – 1018 MW
  14. QINSHAN 2-3 – Kiina – 610 MW
  15. QINSHAN 2-4 – Kiina – 610 MW
  16. ROSTOV-3 – Venäjä – 1011 MW
  17. SHIN-KORI-1 – Etelä-Korea – 950 MW
  18. SHIN-KORI-2 – Etelä-Korea – 950 MW
  19. SHIN-WOLSONG-1 – Etelä-Korea – 950 MW
  20. SHIN-WOLSONG-2 – Etelä-Korea – 950 MW
  21. YANGJIANG-1 – Kiina – 1021 MW
  22. YANGJIANG-2 – Kiina – 1000 MW

Niiden yhteisteho on 20481 MW ja keskimääräinen rakentamisaika on ollut viisi ja puoli vuotta. Olkiluoto 3:lla se tulee olemaan yli kaksitoista vuotta. Laitosten rakentamisajat näkyvät tässä kaaviossa, rakentamistöiden alkamisesta siihen hetkeen kun ne on otettu kaupalliseen käyttöön.

Kuva

Kiinassa rakennetaan kahta OL3:a vastaavaa Arevan EPR-laitosta. Taishan-1 rakennustyöt aloitettiin lokakuussa 2008, Taishan-2 huhtikuussa 2009. Ne ovat pari vuotta aikataulustaan jäljessä. Taishan-1 on määrä ottaa käyttöön tänä vuonna, Taishan-2 ensi vuonna. Rakentamisajaksi näissä muodostuu noin seitsemän vuotta. Monia laitoksia maailmalla on rakennettu alle viidessä vuodessa. Ennätys lienee Japanin Kashiwazakin–Kariwan yksikkö 6, jonka rakentaminen kesti kolme vuotta ja neljä kuukautta. Kyseessä on 1315 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.

Kiinan lähitulevaisuus

Seuraava kaavio kuvaa Kiinan tilannetta.

Kuva 2. Kiinan voimalaprojektit. Vihreät valmistuneet, punaiset rakenteilla.

Kuva 2. Kiinan voimalaprojektit. Vihreät valmistuneet, punaiset rakenteilla.

Kiina on rakentanut ydinvoimaa vaiheittain. Ensimmäinen vaihe, ”first wave”, käsitti kolme voimalaa, toinen kahdeksan, meneillään oleva neljäs vaihe kolmekymmentä, joista puolet on vielä rakenteilla. Kaikkien rakennusprojektien pituus tähän saakka on ollut 4,3 ja 6,9 vuoden välillä. Fukushima keskeytti uusien projektien aloitukset kahdeksi vuodeksi, sekä pidensi hieman rakennusaikaa turvallisuusmääräysten tiukennuttua. Yksin Kiinassa ehtii vielä valmistua useita laitoksia ennen kuin Olkiluoto 3 valmistuu. Vuosien 2015…2030 välillä Kiinassa on suunniteltu rakennettavan 101 uutta voimalaa.

  1. Nej, det kan vi inte: Kinas kärnkraft
  2. Nuclear Power in China
  3. TABLE-China power consumption rises 3.8 pct in 2014
  4. New nuclear projects expecting approval by year end in China
  5. Electricity generation by fuel – China
  6. Olkiluoto ja kymmenen muuta

 

Modulaarinen 25 MWe ydinvoimala rakenteilla Argentiinassa

Ydinvoima elää voimakasta murroskautta. Valtamedia ei alan kehityksestä kovin paljon kerro, ja länsimaissa vallalla oleva mielipide on sen kaltainen, että ydinvoima on vanhanaikaista ja kannattamatonta, eikä sillä ole tulevaisuutta. Ydinvoima on kuitenkin saanut aivan uuden motiivin, ja se on ilmastonmuutoksen torjunta. Fossiiliset polttoaineet on korvattava päästöttömillä vaihtoehdoilla, ja koska uusiutuva energia ei tähän tehtävään yksin kykene, ydinvoimaa tarvitaan jatkossakin.

CAREM

Kuva 1. CAREM

Tekniikan kehityksestä kiinnostuneet ovat alan järjestöjen oman tiedotuksen, sekä onneksi runsaslukuisten ja korkeatasoisten, blogien varassa. Tietoja joutuu etsimään, mutta niitä kyllä löytää, jos tietää mitä ja mistä etsiä. Ydinenergia on nyt ja tulevaisuudessa tärkeä osa energiantuotantoamme, halusimmepa sitä tai emme.

Yksi paljon puhuttu tulevaisuuden ydinenergiaratkaisu voi olla pieni, modulaarinen voimala, joka rakennetaan valmiiksi moduuleiksi tehtaassa ja kuljetetaan asennuspaikalle, jossa moduulit liitetään yhteen valmiiksi voimalaksi. Aiempi artikkeli tästä aiheesta:

Ydinvoiman paluu juurilleen

Tällä metodilla voimaloiden rakennusaika voidaan minimoida. Betonirakenteet on toki edelleen rakennettava paikan päällä.

Näistä voimalatyypeistä käytetään nimitystä SMR, joka on lyhenne sanoista Small modular reactor, pieni modulaarinen reaktori. SMR-suunnitelmia on lähes kaikilla ydinvoimavaltioilla, kaikkiaan yli kolmekymmentä erilaista. Pari ehkä tunnetuinta ovat jo rakenteilla oleva Venäjän KLT-40 -sukellusvenereaktoriin perustuva, proomuun rakennettu voimala, sekä yhdysvaltalainen NuScale, jossa 45 MW:n moduuleista voidaan rakentaa 45..540 MW:n voimalakokonaisuuksia. NuScale prototyypin rakentaminen alkanee lähivuosina.

Kaikessa hiljaisuudessa Argentiinassa aloitettiin viime vuonna oman CAREM-reaktorin rakentaminen. Se on modulaarinen painevesireaktori, jonka sähköteho on 25 MW.

Esittelyvideo.

Reaktoripaineastia pitää sisällään sydämen, paineistimen ja höyrystimet, eikä siinä ole kiertopumppuja lainkaan, vaan se toimii luonnonkierrolla. Ratkaisun edut nähdään alla olevasta kuvasta, jossa vasemmalla on perinteinen (EPR) rakenne erillisine paineistimineen, höyrystimineen ja pääkiertopumppuineen, oikealla on CAREM.

Kuva 2. Vasemmalla perinteisen, oikealla integroidun painevesireaktorin primääripiiri.

Kuva 2. Vasemmalla perinteisen, oikealla integroidun painevesireaktorin primääripiiri.

Integroimalla kaikki tarvittavat komponentit reaktoripaineastian sisään, rakenteesta tulee huomattavasti kompaktimpi, ja asennuspaikalla tehtävien asennustöiden ja hitsaussaumojen määrä minimoituu. Minimaalinen määrä ulkopuolista putkistoa minimoi myös putkistovaurioiden ja vuotojen riskit.

Ensimmäisen rakennettavan prototyypin sähköteho on 25 MW. Reaktori on tarkoitus ladata vuonna 2017. Piirustuspöydällä on jo isompi 100 tai 200 MWe malli, sekä suurin 300 MWe, joka pienemmistä versioista poiketen on varustettu pääkiertopumpuilla, koska tehotiheyden kasvaessa luonnonkierto ei enää riitä lämmön siirtämiseen. Muilta osin 300 MWe mallin rakenne on samaan tapaan integroitu.

Pienin muutoksin tällainen laitos voitaisiin rakentaa ilman turbiinia pelkästään kaukolämmön tuotantoon. Pieni koko mahdollistaa nopean rakennusajan, sekä soveltuvuuden kaiken kokoisiin kaukolämpöverkkoihin. Rakanteilla olevan CAREMin lämpöteho on 100 MW. Suunnitteilla olevan suuremman 100 sähkömegawatin (MWe) reaktorin lämpöteho (MWt) olisi n. 300 MW, tai vähän yli. Kolme sellaista voisi korvata kaiken hiilikaukolämmön Helsingissä, täysin ilman päästöjä. Muita päästöttömiä lämmönlähteitä tähän tarkoitukseen ei ole olemassa.

  1. CAREM
  2. List of small nuclear reactor designs
  3. Construction of CAREM underway
  4. Argentina pours nuclear grade concrete for CAREM, a 25 MWe SMR
  5. Argentina carries torch for SMR construction
  6. CAREM – An Innovative, Small PWR
  7. CAREM: AN INNOVATIVE-INTEGRATED PWR
  8. Small Nuclear Power Reactors
  9. List of small nuclear reactor designs
  10. STATUS OF SMALL AND MEDIUM SIZED REACTOR DESIGNS