Analysis of Small Modular Nuclear Reactor Project Management: Consultant's perspective
Metsämäki, Herkko (2023)
Metsämäki, Herkko
2023
Ympäristö- ja energiatekniikan DI-ohjelma - Programme in Environmental and Energy Engineering
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
2023-11-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202310319311
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202310319311
Tiivistelmä
This master’s thesis deals with project management of small modular nuclear reactors (SMR). The thesis is made as a commission to the consulting company Sweco Finland Oy. The goal of the study was to find the key stakeholders involved in the SMR plant construction project and the market opportunities for consulting companies in the SMR business. Globally there is hardly experience of constructing SMR plants and this study helps to gather information about the project management of the construction and to identify the current situation in the SMR sector.
Massively threatening global trends for nature and humans are climate change and loss of biodiversity. Renewable energy sources alone are not sufficient to cover the need caused by the replacement of fossil fuels and the increasing energy consumption. In addition, for being carbon dioxide-free, nuclear power is a reliable and weather-independent form of energy generation, it has a low physical footprint and minor effects on biodiversity. Large nuclear power plants have had significant problems in exceeding schedule and budget in construction, and SMR is seen as a solution for these weaknesses in massive and complex construction projects.
The study is made as a literary survey and the information is gathered mainly from open scientific sources and interview survey. Due to a lack of scientific publications in SMR project management, an interview of 21 experts in the nuclear sector was made to support the literary survey in the data collection.
As a result of the study, it was found that a small modular reactor is a potential NPP product to tackle the financial risks and problems in the construction of large conventional nuclear power plants. Modularity and factory manufacturing simplify and speed up construction on site, but place a significant load on design, construction, and manufacturing at the start of the project. Looking at the stakeholders, it was found that the majority of traditional nuclear operators are pursuing the same task as before. However, the role is increased by current licensees, consulting companies, and technology suppliers, while construction companies' jobs are likely to decline as a result of factory manufacturing. Thanks to Finland's recent nuclear power projects, competence is at a high level, especially in the mechanical engineering industry as well as in the authority level. For example, foreign suppliers have to be relied upon for the procurement of nuclear fuel, delivery of main components, and large system deliveries. For the consulting company, SMRs offer plenty of opportunities in the form of various surveys and coordination of functions.
The technical and bureaucratic challenges of small nuclear power can be overcome through close cooperation between stakeholders as well as political will at the national level to transform the small nuclear sector from plans to concrete action. When achieving the technological and commercial maturity of SMRs, small modular reactors are an easy way to add flexible and safe nuclear power for more diverse sites and applications. The research is very general, but it provides excellent insights for further research into project management in small nuclear power plants and the promotion of SMR projects in Finland. Diplomityön aiheena on pienten modulaaristen ydinvoimaloiden (SMR) rakennushankkeen projektinhallinta. Tutkimus on tehty toimeksiantona Sweco Finland Oy:lle. Työn tavoitteena oli määrittää SMR-rakennushankkeen sidosryhmät ja konsulttiyrityksen mahdollisuudet SMR-markkinoilla. Toistaiseksi maailmassa on hyvin vähän kokemusta kaupallisten modulaaristen pienydinvoimaloiden rakentamisesta ja tämän työn tarkoituksena on koota yhteen tietoa rakentamisen projektinhallinnasta ja kartoittaa SMR-alan tämän hetkistä tilannetta.
Ilmastonmuutos ja luontokato ovat aikamme suurimmat ympäristöä ja ihmistä uhkaavat globaalit megatrendit. Uusiutuvat energianlähteet eivät yksin riitä kattamaan fossiilisen energian korvaamista ja kasvavaa energian kysyntää. Sen lisäksi, että ydinvoima on hiilidioksidipäästötöntä, on se myös luotettava, säästä riippumaton tapa tuottaa energiaa, jolla on pieni maankäytöllinen jalanjälki ja muihin energiamuotoihin verrattuna minimaaliset vaikutukset luonnon biodiversiteetille. Suurten ydinvoimaloiden rakentamisen ongelmana ovat olleet moninkertaisesti ylittyneet aikataulut sekä budjetit ja pienydinvoimalat nähdään toteuttamiskelpoisempana vaihtoehtona näillä massiivisille ja kompleksisille rakennushankkeille.
Tutkimus on toteutettu kirjallisuuskatsauksena ja tietolähteenä on käytetty avoimesti saatavia tieteellisiä lähteitä sekä haastattelututkimusta. Pienydinvoimaloiden projektinhallinnan tieteellisten julkaisujen puutteen takia tutkimuksen tukena käytettiin 21:n ydinalan asiantuntijan haastattelua tiedonhakua tukevana menetelmänä.
Tutkimuksen tuloksena todettiin, että modulaariset pienydinreaktorit ovat potentiaalinen vaihtoehto isojen ydinvoimaloiden taloudellisten riskien ja rakennushankkeen projektiriskien välttämiseksi. Modulaarisuus ja tehdasvalmisteisuus yksinkertaistaa ja nopeuttaa työmaalla toteutettavaa rakentamista, mutta asettaa projektin alkuun merkittävän kuormituksen suunnittelulle, hankinnalle ja valmistukselle. Sidosryhmiä tarkastellessa havaittiin, että suurin osa perinteisistä ydinvoimatoimijoista tavoittelee vastaavaa tehtävää kuin ennenkin. Rooliaan kasvattavat nykyiset lisenssinhaltijat, konsulttiyhtiöt sekä teknologiatoimittajat, kun taas rakennusyhtiöiden työt todennäköisesti vähenevät tehdasvalmistamisen myötä. Suomen tuoreiden ydinvoimahankkeiden ansiosta osaaminen on korkealla tasolla etenkin konepajateollisuudesta sekä viranomaistoimijoilla. Esimerkiksi ydinpolttoaineen hankinnassa, pääkomponenttien ja suurten järjestelmätoimitusten toimittamisessa joudutaan turvautumaan ulkomaisiin toimittajiin. Konsulttiyhtiölle SMR:t tarjoavat runsaasti mahdollisuuksia erilaisten selvitysten sekä toimintojen yhteensovittamisen muodossa.
Pienydinvoiman tekniset ja byrokraattiset haasteet ovat ylitettävissä sidosryhmien tiiviillä yhteistyöllä sekä kansallisen tason poliittisella tahdolla, jotta pienydinala muuttuu suunnitelmista konkretiaksi. Saavutettaessa SMR:ien teknologinen ja kaupallinen kypsyys, ovat pienydinreaktorit helppo tapa lisätä joustavaa ja turvallista ydinvoimaa monipuolisempiin sijoituskohteisiin ja käyttötarkoituksiin. Tutkimus on luonteeltaan hyvin yleistasoinen, mutta tarjoaa erinomaiset pohjatiedot pienydinvoimaloiden projektinhallinnan jatkotutkimukselle ja SMR-hankkeiden edistämiselle Suomessa.
Massively threatening global trends for nature and humans are climate change and loss of biodiversity. Renewable energy sources alone are not sufficient to cover the need caused by the replacement of fossil fuels and the increasing energy consumption. In addition, for being carbon dioxide-free, nuclear power is a reliable and weather-independent form of energy generation, it has a low physical footprint and minor effects on biodiversity. Large nuclear power plants have had significant problems in exceeding schedule and budget in construction, and SMR is seen as a solution for these weaknesses in massive and complex construction projects.
The study is made as a literary survey and the information is gathered mainly from open scientific sources and interview survey. Due to a lack of scientific publications in SMR project management, an interview of 21 experts in the nuclear sector was made to support the literary survey in the data collection.
As a result of the study, it was found that a small modular reactor is a potential NPP product to tackle the financial risks and problems in the construction of large conventional nuclear power plants. Modularity and factory manufacturing simplify and speed up construction on site, but place a significant load on design, construction, and manufacturing at the start of the project. Looking at the stakeholders, it was found that the majority of traditional nuclear operators are pursuing the same task as before. However, the role is increased by current licensees, consulting companies, and technology suppliers, while construction companies' jobs are likely to decline as a result of factory manufacturing. Thanks to Finland's recent nuclear power projects, competence is at a high level, especially in the mechanical engineering industry as well as in the authority level. For example, foreign suppliers have to be relied upon for the procurement of nuclear fuel, delivery of main components, and large system deliveries. For the consulting company, SMRs offer plenty of opportunities in the form of various surveys and coordination of functions.
The technical and bureaucratic challenges of small nuclear power can be overcome through close cooperation between stakeholders as well as political will at the national level to transform the small nuclear sector from plans to concrete action. When achieving the technological and commercial maturity of SMRs, small modular reactors are an easy way to add flexible and safe nuclear power for more diverse sites and applications. The research is very general, but it provides excellent insights for further research into project management in small nuclear power plants and the promotion of SMR projects in Finland.
Ilmastonmuutos ja luontokato ovat aikamme suurimmat ympäristöä ja ihmistä uhkaavat globaalit megatrendit. Uusiutuvat energianlähteet eivät yksin riitä kattamaan fossiilisen energian korvaamista ja kasvavaa energian kysyntää. Sen lisäksi, että ydinvoima on hiilidioksidipäästötöntä, on se myös luotettava, säästä riippumaton tapa tuottaa energiaa, jolla on pieni maankäytöllinen jalanjälki ja muihin energiamuotoihin verrattuna minimaaliset vaikutukset luonnon biodiversiteetille. Suurten ydinvoimaloiden rakentamisen ongelmana ovat olleet moninkertaisesti ylittyneet aikataulut sekä budjetit ja pienydinvoimalat nähdään toteuttamiskelpoisempana vaihtoehtona näillä massiivisille ja kompleksisille rakennushankkeille.
Tutkimus on toteutettu kirjallisuuskatsauksena ja tietolähteenä on käytetty avoimesti saatavia tieteellisiä lähteitä sekä haastattelututkimusta. Pienydinvoimaloiden projektinhallinnan tieteellisten julkaisujen puutteen takia tutkimuksen tukena käytettiin 21:n ydinalan asiantuntijan haastattelua tiedonhakua tukevana menetelmänä.
Tutkimuksen tuloksena todettiin, että modulaariset pienydinreaktorit ovat potentiaalinen vaihtoehto isojen ydinvoimaloiden taloudellisten riskien ja rakennushankkeen projektiriskien välttämiseksi. Modulaarisuus ja tehdasvalmisteisuus yksinkertaistaa ja nopeuttaa työmaalla toteutettavaa rakentamista, mutta asettaa projektin alkuun merkittävän kuormituksen suunnittelulle, hankinnalle ja valmistukselle. Sidosryhmiä tarkastellessa havaittiin, että suurin osa perinteisistä ydinvoimatoimijoista tavoittelee vastaavaa tehtävää kuin ennenkin. Rooliaan kasvattavat nykyiset lisenssinhaltijat, konsulttiyhtiöt sekä teknologiatoimittajat, kun taas rakennusyhtiöiden työt todennäköisesti vähenevät tehdasvalmistamisen myötä. Suomen tuoreiden ydinvoimahankkeiden ansiosta osaaminen on korkealla tasolla etenkin konepajateollisuudesta sekä viranomaistoimijoilla. Esimerkiksi ydinpolttoaineen hankinnassa, pääkomponenttien ja suurten järjestelmätoimitusten toimittamisessa joudutaan turvautumaan ulkomaisiin toimittajiin. Konsulttiyhtiölle SMR:t tarjoavat runsaasti mahdollisuuksia erilaisten selvitysten sekä toimintojen yhteensovittamisen muodossa.
Pienydinvoiman tekniset ja byrokraattiset haasteet ovat ylitettävissä sidosryhmien tiiviillä yhteistyöllä sekä kansallisen tason poliittisella tahdolla, jotta pienydinala muuttuu suunnitelmista konkretiaksi. Saavutettaessa SMR:ien teknologinen ja kaupallinen kypsyys, ovat pienydinreaktorit helppo tapa lisätä joustavaa ja turvallista ydinvoimaa monipuolisempiin sijoituskohteisiin ja käyttötarkoituksiin. Tutkimus on luonteeltaan hyvin yleistasoinen, mutta tarjoaa erinomaiset pohjatiedot pienydinvoimaloiden projektinhallinnan jatkotutkimukselle ja SMR-hankkeiden edistämiselle Suomessa.