Pienydinreaktoreiden käyttömahdollisuudet kaukolämmön tuotannossa – Tampereen alueen mallinnus
Ahtonen, Mikael (2022)
2022
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-10-18
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202210107535
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202210107535
Tiivistelmä
Ydinvoima tulee olemaan yksi tulevaisuuden energiajärjestelmien kulmakivistä sen vähäisten päästöjen vuoksi. Sen kokonaispäästöt tuotettua energiaa kohden ovat alhaisimpia kaikista energiantuotantomuodoista. Vähähiilisiä tuotantomuotoja tarvitaan huomattavasti enemmän ilmastonmuutoksen ja -lämpenemisen hillitsemiseksi. Pelkät aurinko- ja tuulivoima eivät riitä niiden tuotantovaihtelevuuksien takia vaan tarvitaan myös tasaista energiantuotantoa. Niillä ei myöskään pystytä tuottamaan kaukolämpöä suoraan vaan joudutaan käyttämään joko sähkövastuksia tai lämpöpumppuja lämmöntuotantoon.
Työn tavoite on selvittää modulaaristen pienydinvoimaloiden (engl. Small Modular Reactor, SMR) käyttömahdollisuutta kaukolämmöntuotannossa. Selvitys tehdään teknistaloudellisella vertailulla, jossa verrataan eri lämmöntuotantomenetelmiä pienydinvoimaloihin. Verrattavaksi SMR:ksi valikoitui kahden eri valmistajan SMR-konseptit, jotka kummatkin ovat kevytvesireaktoreita. Nämä valikoituivat tarkasteltavaksi niiden luvittamisvaiheiden sekä tiedon runsauden takia. Kyseiset voimalat ovat olleet eniten mediassa esillä sekä niiden tyyppihyväksynnät eri maiden ydinsääntelylaitoksilla ovat pisimmällä kaikista SMR:stä.
Työ jakautuu kolmeen pääosaan. Ensimmäisessä osassa käydään läpi kaukolämpöön liittyviä teknologioita ja erilaisia SMR-konsepteja, jotka on valittu niiden teknologisen kypsyyden perusteella. Kyseinen osa on pääasiallisesti kirjallisuustutkimusta. Toisessa osassa käydään läpi lainsäädännöllistä puolta ydinvoimasta kaukolämmönlähteenä. Lainsäädäntö tällä hetkellä aiheuttaa jonkin verran ongelmia ydinkaukolämpöön, sillä nykyiset ydinvoimaan liittyvät lait ja säädökset ovat pääosin laadittu suurille ydinvoimaloille 1980-luvulla. Varoalueet ja -määräykset aiheuttavat sen, että nykyisellä lakipohjalla minkäänlaisia ydinvoimaloita, ei voida suurien kaupunkien välittömään läheisyyteen. Edes SMR:iä jotka pääosin omaavat sisäiset turvajärjestelmät ydinkatastrofien estämiseksi ei voida rakentaa nykyisellä lakipohjalla. Lakiuudistusta ydinvoimaan liittyen on alettu valmistelemaan Työ- ja elinkeinoministeriön toimesta vuonna 2019.
Tämän tutkimuksen tuloksena saatiin, että pienydinvoimala voi olla taloudellisesti kannattava vaihtoehto kaukolämmöntuotantoon muuttuvassa yhteiskunnassa. Tuloksessa on kuitenkin huomattava määrä epävarmuutta, sillä SMR:ien hinnoista ja kustannuksista ei ole varmaa tietoa. Myös SMR:ien normaalia kaukolämpökattilaa suurempi lämmöntuottopotentiaali voi aiheuttaa kannattavuusongelmia riippuen siitä, että minne pienydinvoimala sijoitetaan.
Työn tavoite on selvittää modulaaristen pienydinvoimaloiden (engl. Small Modular Reactor, SMR) käyttömahdollisuutta kaukolämmöntuotannossa. Selvitys tehdään teknistaloudellisella vertailulla, jossa verrataan eri lämmöntuotantomenetelmiä pienydinvoimaloihin. Verrattavaksi SMR:ksi valikoitui kahden eri valmistajan SMR-konseptit, jotka kummatkin ovat kevytvesireaktoreita. Nämä valikoituivat tarkasteltavaksi niiden luvittamisvaiheiden sekä tiedon runsauden takia. Kyseiset voimalat ovat olleet eniten mediassa esillä sekä niiden tyyppihyväksynnät eri maiden ydinsääntelylaitoksilla ovat pisimmällä kaikista SMR:stä.
Työ jakautuu kolmeen pääosaan. Ensimmäisessä osassa käydään läpi kaukolämpöön liittyviä teknologioita ja erilaisia SMR-konsepteja, jotka on valittu niiden teknologisen kypsyyden perusteella. Kyseinen osa on pääasiallisesti kirjallisuustutkimusta. Toisessa osassa käydään läpi lainsäädännöllistä puolta ydinvoimasta kaukolämmönlähteenä. Lainsäädäntö tällä hetkellä aiheuttaa jonkin verran ongelmia ydinkaukolämpöön, sillä nykyiset ydinvoimaan liittyvät lait ja säädökset ovat pääosin laadittu suurille ydinvoimaloille 1980-luvulla. Varoalueet ja -määräykset aiheuttavat sen, että nykyisellä lakipohjalla minkäänlaisia ydinvoimaloita, ei voida suurien kaupunkien välittömään läheisyyteen. Edes SMR:iä jotka pääosin omaavat sisäiset turvajärjestelmät ydinkatastrofien estämiseksi ei voida rakentaa nykyisellä lakipohjalla. Lakiuudistusta ydinvoimaan liittyen on alettu valmistelemaan Työ- ja elinkeinoministeriön toimesta vuonna 2019.
Tämän tutkimuksen tuloksena saatiin, että pienydinvoimala voi olla taloudellisesti kannattava vaihtoehto kaukolämmöntuotantoon muuttuvassa yhteiskunnassa. Tuloksessa on kuitenkin huomattava määrä epävarmuutta, sillä SMR:ien hinnoista ja kustannuksista ei ole varmaa tietoa. Myös SMR:ien normaalia kaukolämpökattilaa suurempi lämmöntuottopotentiaali voi aiheuttaa kannattavuusongelmia riippuen siitä, että minne pienydinvoimala sijoitetaan.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [9203]