Modulaaristen pienreaktorien (SMR) nykytila ja tulevaisuuden näkymät energiantuotannossa
Tuomisto, Joel (2022)
2022
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-08-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202208236659
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202208236659
Tiivistelmä
Tässä työssä perehdytään siviilikäyttöisten pienreaktorien toimintaperiaatteisiin ja käyttökohteisiin sekä pienreaktoritekniikan tulevaisuuden tarpeiden ja haasteiden arviointiin. Työssä perehdytään myös nykyteknologiaan ja esitellään ydinvoimalaitoksien uusia passiivisia turvallisuusratkaisuja. Arvioinnin kohteena ovat myös ydinvoiman lähitulevaisuuksien käyttöskenaariot, jotka arvioivat pienydinvoiman kasvupotentiaalin mahdollisuuksia maailmalla.
Maailmalla on kehitteillä yli 80 toisistaan eroavaa pienreaktorityyppiä. Tässä kandidaatintyössä esitellyt reaktorityypit ovat siis vain osa reaktorivalikoimasta. Työssä esiteltyjä reaktorityyppejä ovat argentiinalainen CAREM, yhdysvaltalainen NuScale, venäläinen KLT-40S, kiinalainen HTR-PM, suomalainen LDR-50 sekä eteläkorea - saudi arabialainen SMART. Tarkastelussa keskitytään reaktorikonseptien ominaispiirteisiin, niiden keskinäisiin eroavaisuuksiin ja kehityksen nykytilaan.
Suurin este pienreaktorien käyttöönotossa ei ole puuttuva teknologia, vaan soveltuvan lainsäädännön ja regulaatiotekijöiden puute kohdemaassa. Nykyiset lait ja asetukset on laadittu etäällä asutuskeskuksista sijaitseville suurille ydinvoimaloille, joten lainsäädäntö on puutteellista käsiteltäessä aivan uudenlaisia ydintekniikan sovelluksia ja uusia sijoituskohteita. Reaktoritoimittajat eivät voi aloittaa yksityiskohtaista hankesuunnittelua ennen kuin nämä ongelmat ovat ratkenneet.
Uuden teknologian käyttöönotto vaatii toimenpiteitä kaikilta yhteiskunnan osa-alueilta. Teollisuuspoliittinen tukeminen ilmastonmuutoksen kannalta kriittisiin energiaratkaisuihin nähdään kestävänä ratkaisuna. Uusiutuvien tuuli- ja aurinkovoiman osuus sähköntuotannossa tulee lähivuosina kasvamaan, mutta niiden sääriippuvuus luo omat haasteensa energiajärjestelmän sähkötaseen ylläpitämiselle.
Joustavana tuotantomuotona pienydinvoima on erinomainen vaihtoehto täydentämään tuuli- ja aurinkovoimaan perustavaa tuotantokokonaisuutta, se on vähäpäästöinen ja skaalautuva ratkaisu sekä sopii sähköverkon perustuotannoksi. Yhdistettynä vedyntuotantoon ja korkean lämpötilan lämpövarastoihin saadaan pienreaktoreista myös kustannustehokas tapa lisätä puhdasta tuotantokapasiteettia.
Maailmalla on kehitteillä yli 80 toisistaan eroavaa pienreaktorityyppiä. Tässä kandidaatintyössä esitellyt reaktorityypit ovat siis vain osa reaktorivalikoimasta. Työssä esiteltyjä reaktorityyppejä ovat argentiinalainen CAREM, yhdysvaltalainen NuScale, venäläinen KLT-40S, kiinalainen HTR-PM, suomalainen LDR-50 sekä eteläkorea - saudi arabialainen SMART. Tarkastelussa keskitytään reaktorikonseptien ominaispiirteisiin, niiden keskinäisiin eroavaisuuksiin ja kehityksen nykytilaan.
Suurin este pienreaktorien käyttöönotossa ei ole puuttuva teknologia, vaan soveltuvan lainsäädännön ja regulaatiotekijöiden puute kohdemaassa. Nykyiset lait ja asetukset on laadittu etäällä asutuskeskuksista sijaitseville suurille ydinvoimaloille, joten lainsäädäntö on puutteellista käsiteltäessä aivan uudenlaisia ydintekniikan sovelluksia ja uusia sijoituskohteita. Reaktoritoimittajat eivät voi aloittaa yksityiskohtaista hankesuunnittelua ennen kuin nämä ongelmat ovat ratkenneet.
Uuden teknologian käyttöönotto vaatii toimenpiteitä kaikilta yhteiskunnan osa-alueilta. Teollisuuspoliittinen tukeminen ilmastonmuutoksen kannalta kriittisiin energiaratkaisuihin nähdään kestävänä ratkaisuna. Uusiutuvien tuuli- ja aurinkovoiman osuus sähköntuotannossa tulee lähivuosina kasvamaan, mutta niiden sääriippuvuus luo omat haasteensa energiajärjestelmän sähkötaseen ylläpitämiselle.
Joustavana tuotantomuotona pienydinvoima on erinomainen vaihtoehto täydentämään tuuli- ja aurinkovoimaan perustavaa tuotantokokonaisuutta, se on vähäpäästöinen ja skaalautuva ratkaisu sekä sopii sähköverkon perustuotannoksi. Yhdistettynä vedyntuotantoon ja korkean lämpötilan lämpövarastoihin saadaan pienreaktoreista myös kustannustehokas tapa lisätä puhdasta tuotantokapasiteettia.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8235]