Pienydinreaktorien sääntely, teknologia sekä potentiaali energiasektorilla
Myllyoja, Otso (2024)
Myllyoja, Otso
2024
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
2024-11-13
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202411049812
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202411049812
Tiivistelmä
Tämä työ tarkastelee pienydinvoiman (SMR, Small Modular Reactor) mahdollisuuksia Suomen energiajärjestelmässä lainsäädännön, teknologian ja sijoittelukohteiden näkökulmista. Tutkimuksen keskeisenä kysymyksenä on selvittää, voidaanko pienydinreaktoreita sijoittaa Suomen energiaympäristöön nykyisen lainsäädännön ja teknisten ominaisuuksien kannalta. Työ esittelee nykyisen ydinenergialainsäädännön tilan, sääntelyn haasteet sekä mahdolliset muutostarpeet pienydinvoiman käyttöönoton edistämiseksi. Ydinenergialaki ja Säteilyturvakeskuksen (STUK) määräykset muodostavat nykyisen sääntelykehyksen, mutta ne on suunniteltu suurille ydinvoimaloille, eivätkä ne täysin sovellu pienreaktoreiden erityispiirteisiin. Esimerkiksi suoja-aluevaatimukset vaikeuttavat reaktorien sijoittamista lähelle asutuskeskuksia, mikä rajoittaa niiden hyödyntämistä kaukolämmöntuotannossa.
Teknologiselta kannalta työssä perehdytään neljään keskeiseen pienydinreaktorikonseptiin: kevyt- ja raskasvesireaktoreihin, korkean lämpötilan kaasujäähdytteisiin reaktoreihin (HTGR), nopean neutronin reaktoreihin (FNR) ja sulasuolareaktoreihin (MSR). Nämä reaktorit tarjoavat joustavuutta ja skaalautuvuutta, jotka mahdollistavat energiantuotannon monissa erilaisissa käyttökohteissa. Erityisesti pienydinvoiman skaalautuvuus on merkittävä etu, sillä reaktoreita voidaan käyttää pienistä asutuksista suurten kaupunkien, kuten pääkaupunkiseudun, energiatehokkaaseen lämmittämiseen. Työssä korostetaan pienydinvoiman potentiaalia fossiilisten polttoaineiden korvaajana, erityisesti kaukolämpöverkoissa, joissa perinteinen ydinvoima ei ole ollut taloudellisesti tai maantieteellisesti mahdollinen.
Lisäksi työssä tarkastellaan pienydinvoiman roolia osana hajautettua energiantuotantoa ja sen potentiaalia tasapainottaa sähköverkkoa uusiutuvan energian, kuten tuuli- ja aurinkovoiman, tuotannon rinnalla. Pienydinreaktorit voivat tuottaa tasaista, säästä riippumatonta peruskuormaa ja täydentää vaihtelevaa uusiutuvien energialähteiden tuotantoa.
Vaikka pienydinvoima on teknologisesti lupaava ja skaalautuva ratkaisu, sen käyttöönotto Suomessa vaatii muutoksia lainsäädäntöön sekä sääntelyn kehittämistä. Suojavyöhykkeisiin ja turvallisuusmääräyksiin liittyvät vaatimukset ovat haaste, ja modulaaristen reaktorien standardointi on vielä keskeneräistä, mikä vaikeuttaa niiden kaupallistamista ja rakentamisen kustannustehokkuutta. Työ toteaa, että pienydinreaktoreita voitaisiin sijoittaa Suomeen, mutta se vaatii laajempia lainsäädännön muutoksia ja kansallisen kannan selkeyttämistä. Nämä kysymykset jäävät jatkotutkimusten ratkaistaviksi.
Yhteenvetona pienydinvoima on lupaava ja potentiaalisesti kestävä ratkaisu osana Suomen energiamurrosta, erityisesti kaukolämmön tuotannossa. Modulaarisuus ja hajautettavuus tukevat sen soveltuvuutta erilaisiin energiajärjestelmiin, mutta teknologian tehokas käyttöönotto edellyttää sekä lainsäädännön että standardointikäytäntöjen kehittämistä tulevaisuudessa.
Teknologiselta kannalta työssä perehdytään neljään keskeiseen pienydinreaktorikonseptiin: kevyt- ja raskasvesireaktoreihin, korkean lämpötilan kaasujäähdytteisiin reaktoreihin (HTGR), nopean neutronin reaktoreihin (FNR) ja sulasuolareaktoreihin (MSR). Nämä reaktorit tarjoavat joustavuutta ja skaalautuvuutta, jotka mahdollistavat energiantuotannon monissa erilaisissa käyttökohteissa. Erityisesti pienydinvoiman skaalautuvuus on merkittävä etu, sillä reaktoreita voidaan käyttää pienistä asutuksista suurten kaupunkien, kuten pääkaupunkiseudun, energiatehokkaaseen lämmittämiseen. Työssä korostetaan pienydinvoiman potentiaalia fossiilisten polttoaineiden korvaajana, erityisesti kaukolämpöverkoissa, joissa perinteinen ydinvoima ei ole ollut taloudellisesti tai maantieteellisesti mahdollinen.
Lisäksi työssä tarkastellaan pienydinvoiman roolia osana hajautettua energiantuotantoa ja sen potentiaalia tasapainottaa sähköverkkoa uusiutuvan energian, kuten tuuli- ja aurinkovoiman, tuotannon rinnalla. Pienydinreaktorit voivat tuottaa tasaista, säästä riippumatonta peruskuormaa ja täydentää vaihtelevaa uusiutuvien energialähteiden tuotantoa.
Vaikka pienydinvoima on teknologisesti lupaava ja skaalautuva ratkaisu, sen käyttöönotto Suomessa vaatii muutoksia lainsäädäntöön sekä sääntelyn kehittämistä. Suojavyöhykkeisiin ja turvallisuusmääräyksiin liittyvät vaatimukset ovat haaste, ja modulaaristen reaktorien standardointi on vielä keskeneräistä, mikä vaikeuttaa niiden kaupallistamista ja rakentamisen kustannustehokkuutta. Työ toteaa, että pienydinreaktoreita voitaisiin sijoittaa Suomeen, mutta se vaatii laajempia lainsäädännön muutoksia ja kansallisen kannan selkeyttämistä. Nämä kysymykset jäävät jatkotutkimusten ratkaistaviksi.
Yhteenvetona pienydinvoima on lupaava ja potentiaalisesti kestävä ratkaisu osana Suomen energiamurrosta, erityisesti kaukolämmön tuotannossa. Modulaarisuus ja hajautettavuus tukevat sen soveltuvuutta erilaisiin energiajärjestelmiin, mutta teknologian tehokas käyttöönotto edellyttää sekä lainsäädännön että standardointikäytäntöjen kehittämistä tulevaisuudessa.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8709]