Fortum ja Rolls-Royce selvittävät mahdollisuuksia rakentaa pienydinvoimaloita Suomeen

[Ertsu]

"4. Onko se turvallinen?
– Ydinvoimalaitoksen keskeisin turvallisuushuoli on saada lämpö pois reaktorista vikatilanteissa, Leppänen sanoo.

Lämpöä syntyy vielä reaktorin sammuttamisen jälkeenkin, ja jos reaktorisydäntä ei jäähdytetä riittävästi, kattila voi hajota kuumuuden ja paineen takia tai polttoaine voi sulaa.

VTT:n reaktorin turvallisuus perustuu pitkälti passiiviseen teknologiaan, eli laitos siirtyy häiriötilanteessa itsestään turvalliseen tilaan, jossa sydämen jäähdytys on taattu. Tärkeimmät turvallisuustoiminnot eivät vaadi toimiakseen sähköä tai muuta ulkoista energiaa.

Turvallisuus perustuu ennemminkin luonnonlakeihin kuin laitteisiin, jotka voisivat vioittua."

https://yle.fi/a/74-20002478

[ROOSTER]

Piti vielä lisätä, että SMR-lämpöreaktori ei tarvitse mitään rantatonttia, kun siinä ei tarvita jäähdytysvettä.

ja

VTT:n reaktorin turvallisuus perustuu pitkälti passiiviseen teknologiaan, eli laitos siirtyy häiriötilanteessa itsestään turvalliseen tilaan, jossa sydämen jäähdytys on taattu. Tärkeimmät turvallisuustoiminnot eivät vaadi toimiakseen sähköä tai muuta ulkoista energiaa.

Turvallisuus perustuu ennemminkin luonnonlakeihin kuin laitteisiin, jotka voisivat vioittua."

Rajallinen mielikuvitukseni ei tuota muuta vaihtoehtoa kuin vedenpinnan alle sijoitetun reaktorin joka saa jäähdytysvettä jonkun mekanismin aukaistua patoluukun. Se, miten estetään radioaktiivisen jäähdytysveden paluu veteen tai höyrystyminen ilmaan on arvoitus.

[Neutroni]

Rajallinen mielikuvitukseni ei tuota muuta vaihtoehtoa kuin vedenpinnan alle sijoitetun reaktorin joka saa jäähdytysvettä jonkun mekanismin aukaistua patoluukun. Se, miten estetään radioaktiivisen jäähdytysveden paluu veteen tai höyrystyminen ilmaan on arvoitus.

Esimerkiksi siten, että se vesi on tiivissä isossa altaassa. Luonnollinen kierto kierräättää veden ja kun allas on tarpeeksi iso, lämpö siirtyy ympäristöön riittävällä teholla estämään ylikuumeneminen. Joissain reaktorimalleissa tuo voidaan hoitaa myös ilmalla. Reaktori sitten hehkuu 1500-asteisena aikansa, mutta jos se menettää lämpöä tuossa lämpötilassa saman mikä reaktioissa syntyy, se ei sula tai höyrysty ja hiipuu aikanaan.

[Ertsu]

Tuolla sivulla on toi animaatio, mutta en tiedä, miten se kopioidaan tänne viestiin. Sivua pitää kelata alaspäin ja siellä animaation yläpuolella lukee:
"Näin reaktori jäähtyy vikatilanteessa".
https://yle.fi/a/74-20002478

[ROOSTER]

Vesikuution lämmittäminen yhdellä asteella vie noin 1kWh:n verran energiaa. Kaavailtu 50MW:n pienydinvoimala lämmittäisi siis vettä yhdellä asteella 50 000 kuutiota tunnissa.

Jos tuo 50 000 kuutiometriä vettä lämmitetään 20asteesta kiehuvaksi 100 asteiseksi, aikaa kuluisi 80 tuntia. Tuon jälkeen vesi siis haihtuisi tai paine rikkoisi astian. Miten vahva paineastia tarvitaan kestämään esim. kaksi viikkoa? Puhumattakaan ajasta jonka ladattu polttoaine riittää.

En näe suljettua vesikiertoa, ilmajäähdytyksestä puhumattakaan, millaisenakaan turvallisena vaihtoehtona. Ainoa mahdollisuus on rakentaa laitos vesirajan alapuolelle - silloin ongelmaksi jää enää säteilyn leviäminen mereen/järveen/jokeen/pohjaveteen.

[Ertsu]

Vesikuution lämmittäminen yhdellä asteella vie noin 1kWh:n verran energiaa. Kaavailtu 50MW:n pienydinvoimala lämmittäisi siis vettä yhdellä asteella 50 000 kuutiota tunnissa.

Kaavailtu 50MW:n voimala ei käy täydellä teholla vikatilanteessa, vaan säätösauvat laskeutuvat alas ja pienentävät tehon minimiin. Kuten aikaisemmin kirjoitin, niin pienydinreaktori pitää suunnitella sellaiseksi, että sen tehoa voi säätää.

[Neutroni]

Vesikuution lämmittäminen yhdellä asteella vie noin 1kWh:n verran energiaa. Kaavailtu 50MW:n pienydinvoimala lämmittäisi siis vettä yhdellä asteella 50 000 kuutiota tunnissa.

Muuten hyvä lasku, mutta metsässä olevat alkuoletukset. Normaalirakenteisen fissioreaktorin teho varsinaisen fission loputtua on muistaakseni noin prosentti nimellisestä. Muutaman GW:n lämpötehoisessa reaktorissa se on kymmeniä megawatteja ja riittää sulattamaan reaktorin rakenteita ilman aktiivista ulkoista jäähdytystä. Mutta 50 MW:n reaktorilla se teho on maksimissaan megawatin luokkaa ja iso allas riittää varsin hyvin siirtämään lämpöä ympäristöön. Tai aktiiviseen jäähdytykseen pari kuorma-auton syyläriä.

[Neutroni]

Jos tuo 50 000 kuutiometriä vettä lämmitetään 20asteesta kiehuvaksi 100 asteiseksi, aikaa kuluisi 80 tuntia. Tuon jälkeen vesi siis haihtuisi tai paine rikkoisi astian. Miten vahva paineastia tarvitaan kestämään esim. kaksi viikkoa? Puhumattakaan ajasta jonka ladattu polttoaine riittää.

50 MW haihduttaa noin 20 litraa vettä sekunnissa normaalipaineiseksi 100 asteiseksi höyryksi. Sekään ei ole erityisen vaikea häviö korvattavaksi mistä tahansa vesijohtoverkostosta. Ja realistisempi lukema on tosiaan ehkä litran luokkaa. Mitä sitäkään ei tarvita, koska lämpö johtuu systeemistä pois muuten kuin höyryn latenttina lämpönä.

[ROOSTER]

Kuten aikaisemmin kirjoitin, niin pienydinreaktori pitää suunnitella sellaiseksi, että sen tehoa voi säätää.

Jos SMR-reaktori suunnitellaan sellaiseksi, että sen tehoa voi merkittävästi säätää niin siitä tulee hirmuisesti kalliimpi ja STUKilla on paljon työtä sen hyväksyttävyyden arvioimisessa. Vaatimus säädettävyydestä voisi olla hyvä, siten noiden rakentaminen lykkääntyisi hyvin kauas tulevaisuuteen.

Edullisen ja nopean ydinrakentamisen takana on aina puutteellinen säännöstö tai valvonta. Ymmärryksen kehittyessä vaatimukset kasvavat, kuten myös valmistusaika ja kustannukset.

[ROOSTER]

Vesikuution lämmittäminen yhdellä asteella vie noin 1kWh:n verran energiaa. Kaavailtu 50MW:n pienydinvoimala lämmittäisi siis vettä yhdellä asteella 50 000 kuutiota tunnissa.

Normaalirakenteisen fissioreaktorin teho varsinaisen fission loputtua on muistaakseni noin prosentti nimellisestä.

Miten tuo fissio lopetetaan? Onko reaktori hetken kuluttua taas käyttövalmis?

[Neutroni]

Miten tuo fissio lopetetaan? Onko reaktori hetken kuluttua taas käyttövalmis?

Normaalitoiminnassa fissiotehoa säädetään liikuttamalla neutroneja absorboivia säätösauvoja reaktoriin tai vetämällä niitä ulos. Jos sauvat työnnetään ääriasentoon, ne absorboivat niin paljon neutroneja, että neutronivälitteinen ketjureaktio pysähtyy Siinä tapauksessa reaktori on palautettavissa toimintaan säätämällä sauvoja taas asentoon, jossa realtori tuottaa halutun tehon. Pieni lämpölaitos on helpompi tehdä nopeasti ja toistuvasti säädettäväksi kuin suuri lauhdevoimala ja varmaan nuo säätösyklit mitoitetaan tarpeen mukaan, joka lienee keskuslämmityslaitoksella täysi säätö alueen yli muutaman tunnin aikana.

Ongelmatilanteessa (esim. säätösauvojen jumitutuessa) reaktoripiirin veteen lisätään neutroneja absorboivaa ainetta, joka pysäyttää fissioreaktion. Sellaisissa tapauksissa pitää tietenkin kunnostaa vika, selvittää mistä se johtuu, estää vastaavan toistuminen ja hoitaa tarvittava lupabyrokratia ennen käytön jatkamista. Reaktoreissa on myös luonnollisia negatiivisia takaisinkytkentöjä. Esimerkiksi jos reaktori kuivuu veden kiehuessa, neutronit eivät menetä energiaansa veteen niin paljoa. Koska nopea neutroni ei aiheuta fissiota niin todennäköisesti kuin hidas, fissio hidastuu ja loppuu.

Se ongelmallinen jälkilämpö tulee siitä, että fissioreaktiossa muodostuneet lyhytikäiset radioaktiiviset isotoopit eivät ole säädettävissä samalla tavalla kuin fissio vaan säteilevät ominaisella teholla ominaisella nopeudella puoliintuen vaikka fissio olisi pysäytetty kokonaan.

[Neutroni]

Jos SMR-reaktori suunnitellaan sellaiseksi, että sen tehoa voi merkittävästi säätää niin siitä tulee hirmuisesti kalliimpi ja STUKilla on paljon työtä sen hyväksyttävyyden arvioimisessa. Vaatimus säädettävyydestä voisi olla hyvä, siten noiden rakentaminen lykkääntyisi hyvin kauas tulevaisuuteen.

Kaikki normaalin yhteiskunnan energian tuottoon suunniteltavat ydinreaktorit ovat säädettäviä. Mistä ihmeestä olet keksinyt, etteivät ne olisi?

[ROOSTER]

Jos SMR-reaktori suunnitellaan sellaiseksi, että sen tehoa voi merkittävästi säätää niin siitä tulee hirmuisesti kalliimpi ja STUKilla on paljon työtä sen hyväksyttävyyden arvioimisessa. Vaatimus säädettävyydestä voisi olla hyvä, siten noiden rakentaminen lykkääntyisi hyvin kauas tulevaisuuteen.

Kaikki normaalin yhteiskunnan energian tuottoon suunniteltavat ydinreaktorit ovat säädettäviä. Mistä ihmeestä olet keksinyt, etteivät ne olisi?

Ehkä tästä:

SMR designs are generally expected to provide base load electrical power; some proposed designs are aimed to adjust their power output based on electricity demand.

https://en.wikipedia.org/wiki/Small_modular_reactor

Vapaasti suomensin tuon niin, että jotkut suunnittelijat ovat ehdotelleet että kannattaisi alkaa suunnitella säädettävää, eli se ei ole ollut näissä pienreaktoreissa alkuperäinen suunnitelma. Säädettävyys tekee laitteistosta erittäin merkittävästi kalliimman ja byrokraattisemman. Eipä noissa ensimmäisen polven, valopoijuissa ja avaruusaluksissa käytettyjen, pikkuvoimaloiden tehoakaan säädellä vaan kulutusta.

Tuollaisessa lämpövoimalassa se tarkoittaa, että suurin osa niistä käy turhaan puolet vuotta tai sitten ne täytyy pysäyttää. Voimalaitoksen rahoittajan kannalta on harmittavaa jos tuotetaan suuri määrä ajankohtaan nähden tarpeetonta tuotetta, kuten lämpöä kesällä.

[Neutroni]

Vapaasti suomensin tuon niin, että jotkut suunnittelijat ovat ehdotelleet että kannattaisi alkaa suunnitella säädettävää, eli se ei ole ollut näissä pienreaktoreissa alkuperäinen suunnitelma. Säädettävyys tekee laitteistosta erittäin merkittävästi kalliimman ja byrokraattisemman. Eipä noissa ensimmäisen polven, valopoijuissa ja avaruusaluksissa käytettyjen, pikkuvoimaloiden tehoakaan säädellä vaan kulutusta.

Valopoijuissa ei ole fissioreaktoria vaan lämpösähköinen generaattori. Se ei ole säädettävä, kun lämmön tuotto perustuu samankaltaisiin radioaktiivisiin reaktioihin kuin fissioreaktorin jälkilämpö. Ei tunneta mitään yksinkertaista keinoa niihin reaktioihin vaikuttamiseksi, mutta fissio on erittäin helppo pysäyttää ujuttamalla fissioituvan aineen joukkoon jotain, joka absorboi ketjureaktion välittävät neutronit (esim. boori on tehokas).

Mutta fissioreaktoreissa on aina säätömekanismi ja se varmasti vaaditaan pelkän turvallisuuden takia varmuuden vuoksi kaikkiin laitoksiin (paitsi ehkä avaruusaluksiin ja vastaaviin). Se ei ole sen kummallisempi kuin joukko metallitankoja, joita liu'utetaan reaktorin sisään. Se on kaikkien noiden hinta-arvioissa mukana. Tuo viittaamasi tarkoittaa, että tehdään erityisesti säädettävään sähkön tuottoon tarkoitettu laitos.

Tuollaisessa lämpövoimalassa se tarkoittaa, että suurin osa niistä käy turhaan puolet vuotta tai sitten ne täytyy pysäyttää. Voimalaitoksen rahoittajan kannalta on harmittavaa jos tuotetaan suuri määrä ajankohtaan nähden tarpeetonta tuotetta, kuten lämpöä kesällä.

Tuollakaan ei olisi merkitystä, jos ja kun polttoaineen kustannus on mitätön osa kokonaiskustannuksia. Kunhan vain saa luvan dumpata ylijäämälämmön ympäristöön.

[ROOSTER]

Tuollaisessa lämpövoimalassa se tarkoittaa, että suurin osa niistä käy turhaan puolet vuotta tai sitten ne täytyy pysäyttää. Voimalaitoksen rahoittajan kannalta on harmittavaa jos tuotetaan suuri määrä ajankohtaan nähden tarpeetonta tuotetta, kuten lämpöä kesällä.

Tuollakaan ei olisi merkitystä, jos ja kun polttoaineen kustannus on mitätön osa kokonaiskustannuksia. Kunhan vain saa luvan dumpata ylijäämälämmön ympäristöön.

SMR:n takaisinmaksuaika on yli kaksi kertaa pidempi vuosissa jos myytävä menee jollain hinnalla kaupaksi vain puolet ajasta. Polttoainekustannus on pientä siihen verrattuna.