Ydinvoima
Sähkön tuottaminen ydinvoimalla
Miten ydinvoimala toimii?
Ydinvoimaloissa tuotetaan sähköä yksinkertaistetusti kuumentamalla vettä ja pyörittämällä turbiinia syntyneellä höyryllä. Erona muihin lauhdevoimalaitoksiin on se, että lämpö luodaan reaktorissa ketjureaktiona tapahtuvana atomiytimien hallitulla halkaisemisella. Tämä ts. fissioketjureaktio tuottaa lämpöä, joka johdetaan jäähdytyskierrolla turbiineihin, jotka muuttavat lämpöenergian mekaaniseksi liike-energiaksi ja edelleen generaattorilla sähköenergiaksi.
Ydinvoimalaitoksissa käytettävä uraanipolttoaine valmistetaan uraanimalmista, joka on uusiutumaton luonnonvara. Tunnetut taloudelliset uraanivarannot riittävät nykykulutuksella noin 85 vuodeksi, mutta maankuoressa toistaiseksi hyödyntämättömiä uraanivarantoja ennakoidaan olevan vielä moninkertainen määrä.
Ydinvoiman toimintavarmuus on korkealla tasolla ja sen aiheuttamat koko elinkaaren C02-päästöt ovat matalia. Ydinvoimalla tuotetaan koko maailman sähköstä noin 11 prosenttia käynnissä olevilla yli 400 reaktorilla.
Ydinvoiman plussat ja miinukset
Suomessa on käytössä neljä ydinvoimalayksikköä. Ydinvoiman osuus Suomen sähköntuotannosta oli vuonna 2016 noin 34 %.
Plussat
- Ydinvoimalla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa, koska siitä ei tuotantoprosessissa aiheudu kasvihuonekaasupäästöjä. Ydinvoiman vähäiset hiilidioksidipäästöt aiheutuvat tuotantoketjussa materiaalien ja polttoaineiden hankinnasta, laitevalmistuksesta, kuljetuksista sekä laitosten rakentamisesta ja purkamisesta.
- Ydinvoima on vesi- ja tuulivoiman ohella merkittävin päästöttömän sähköntuotannon muoto. EU:n päästöttömästä sähköntuotannosta noin 50 % tuotetaan ydinvoimalla ja koko sähköstä yli 28 %.
- Ydinvoima on tuotantokustannuksiltaan kilpailukykyinen verrattuna moneen muuhun energiantuotantomuotoon.
- Noin 40 % ydinsähköstä tuotetaan polttoaineilla, jotka eivät vaadi kaivostoimintaa. Niitä ovat esimerkiksi ydinaseriisunnasta saatava polttoaine ja ydinpolttoaineen jälleenkäsittely.
- IEA:n suosittelemaa ydinjätteiden geologista loppusijoitusta ollaan ottamassa Suomessa käyttöön ensimmäisenä maailmassa.
- Ydinvoimalla voidaan tuottaa sähköä tasaisesti suuria määriä ja polttoaineen saatavuus on vakaata.
Miinukset
- Luonnonuraani on jossain määrin radioaktiivista ja myrkyllistä sellaisenaan. Lisäksi uraania yleensä rikastetaan jo kaivosalueella, mikä saastuttaa aluetta.
- Maailman ydinvoimaloissa sattuu ihmishenkiä vaativa onnettomuus keskimäärin kerran vuosikymmenessä. Vaikka määrä ei ole suuri suhteessa reaktoreiden lukumäärän, onnettomuudet voivat pahimmillaan tehdä laajoja alueita elinkelvottomiksi pitkiksi ajoiksi.
- Ydinvoimalan toiminnasta syntyy radioaktiivista ydinjätettä, joka pitää eristää ympäristöstä luotettavasti yli 100 000 vuoden ajaksi.
- Tavalliset ydinvoimalat on mahdollista suunnitella niin, että niiden tuottama ydinjäte on jalostettavissa ydinaseiden raaka-aineeksi.
Ydinvoimateknologian kehitys
Ydinvoima elää nyt voimakasta murroskautta, esimerkiksi fuusioreaktorien kehittämisen kannalta.
Reaktorityypit on tapana jakaa sukupolviin. Tällä hetkellä vielä käytössä olevat 1970-1980-luvuilla rakennetut 2. sukupolven reaktorit. Nykyään rakennettavat 3. sukupolven ydinvoimalat ovat 2. sukupolven kevytvesireaktorien paranneltuja versioita, missä suurimmat edistysaskeleet on otettu käyttöiän kasvattamisessa 40:stä 60 vuoteen sekä turvallisuudessa.
Ydinvoima elää voimakasta murroskautta. Neljännen sukupolven reaktoreita tullaan ottamaan käyttöön lähitulevaisuudessa, ja valmistuessaan ne ovat polttoainetehokkaampia ja turvallisempia kuin edeltäjänsä. Niissä reaktori on upotettu yhdessä jäähdytyspumpun ja lämmönvaihtimen kanssa nestemäistä suolaa sisältävään jäähdytysaltaaseen. Kyseiset voimalaitokset voivat käyttää polttoaineena esimerkiksi uraanin ja plutoniumoksinin sekoitusta – ydinjätettä tai ydinaseista poistettua plutoniumia.
Yksi tulevaisuuden ydinenergiaratkaisu voi olla myös pieni, modulaarinen voimala, joka koostuu useista yhteen liitetyistä moduuleista. Pienvoimaloilla voisi tuottaa sekä lämpöä että sähköä neljäsosaa vastaavalla teholla nykyään käytössä oleviin voimaloihin verrattuna. Pieni koko mahdollistaa nopean rakennusajan, sekä soveltuvuuden kaiken kokoisiin kaukolämpöverkkoihin. Ne olisivat myös huomattavasti edullisempia rakentaa verrattuna massiivisiin nykyreaktoreihin.
Tulevaisuuden fuusioreaktio voi tarjota miltei ehtymättömän energianlähteen. Fuusioenergia perustuu siihen, että kaksi kevyttä ydintä yhdistetään, jolloin syntyy uusi, raskaampi ydin. Fuusiossa syntyy suuri määrä lämpöenergiaa, jota voidaan käyttää sähköntuotantoon. Tuotantomuodon avulla saadaan poikkeuksellisen suuri määrä energiaa edullista raaka-ainetta, vedyn isotooppeja hyödyntämällä. Tämän lisäksi voimala on myös päästötön. Ensimmäinen fuusioreaktorin prototyyppi on valmisteilla Ranskan Cadarcheen, mutta fuusiovoiman on arveltu olevan tuotantokäytössä aikaisintaan 2050.
Asiantuntijan kommentti
”Ihmiskunnan sähköntarve kasvaa, mutta ilmastonmuutos pitäisi silti pysäyttää. Vaihtelevan uusiutuvan energiantuotannon lisääntyessä ydinvoimalla on tärkeä rooli energiajärjestelmässä sähkön riittävyyden varmistamisessa. Ydinvoima on jatkuvasti kehittyvä teknologia, joka mahdollistaa sekä vakaan energiantuotannon että vähäiset päästöt kohtuulliseen hintaan.”
Elina Seppä, tuoteasiantuntija
Vattenfall Oy
Ydinvoima-faktoja
Tiesitkö, että ydinvoimaa käytetään myös esimerkiksi vedenpuhdistuslaitoksissa?
- Antoine Henri Becquerel havaitsi radioaktiivisuuden vuonna 1896, jolloin saatiin ensimmäiset vihjeet atomin sisällä tapahtuvista reaktioista.
- Vuonna 1942 ensimmäinen kokeellinen ydinreaktori rakennettiin Chicagon yliopistoon, mutta ydinvoimaan käytettiin ensimmäisen kerran vasta vuonna 1951, kun Idaho National Laboratoryn tutkijat sytyttivät neljä hehkulamppua.
- Vuonna 2017 30 maata tuotti sähköä yhteensä 449 ydinreaktorilla ja 15 maata suunnitteli yhteensä 60 lisäydinreaktorin rakentamista.
- Ranskassa tuotetusta sähköstä yli 70% on ydinvoimalla tuotettua.
- Fissiossa vapautuneen energian määrää voidaan ilmaista Albert Einsteinin kuuluisalla massan ja energian ekvivalenssin määräävällä yhtälöllä .
- Tulevaisuudessa fissioreaktion vastakohta fuusioreaktio saattaa tarjota miltei ehtymättömän energianlähteen. Tällä hetkellä kansainväliseen ITER-tutkimushankkeeseen liittyen Ranskaan rakennetaan ensimmäistä fuusioreaktorin prototyyppiä.
- Ydinvoimaa käytetään myös esimerkiksi sukellusveneissä, vedenpuhdistulaitoksissa, sädehoidossa, satelliiteissa ja majakoissa.
- Suomen ensimmäinen ydinreaktori oli VTT:n tutkimuskäyttöön tarkoitettu reaktori, jonka presidentti Urho Kekkonen vihki käyttöön vuonna 1962.
- Suomen ensimmäinen ydinvoimala Loviisa-1 kytkettiin verkkoon vuonna 1977.
- Uuden Olkuluoto-3 -voimalan hinnalla olisi voinut pystyttää kolme New Yorkin One World Trade Center -pilvenpiirtäjää.
Vattenfall ja ydinvoima
Vattenfall omistaa ydinreaktoreita Ruotsissa ja Saksassa.
Vattenfallin ydinvoima
Vattenfallin rooli Ruotsin ydinvoimaloiden rakentamisessa on ollut merkittävä. Göteborgin eteläpuolella sijaitsevan Ringhalsin voimalan ykkös- ja kakkosreaktorit olivat Ruotsin kaksi ensimmäistä reaktoria. Vuodesta 2003 lähtien Vattenfall ja muut ruotsalaisten ydinvoimaloiden yhteisomistajat ovat parantaneet ruotsalaisten reaktorien turvallisuutta ja investoineet niiden käyttöiän pidentämiseen.
Vuonna 2016 ydinvoiman osuus Vattenfallin kokonaissähköntuotannosta oli noin 39 prosenttia. Vattenfall omistaa kymmenen ydinreaktoria. Niistä seitsemän sijaitsee Ruotsissa (neljä Ringhalsissa, kolme Forsmarkissa) ja kolme Saksassa (Brunsbüttel, Krümmel ja vähemmistöosuus Brokdorfin voimalasta). Brunsbüttelin ja Krümmelin reaktorit eivät ole tuottaneet sähköä vuoden 2007 jälkeen poliittisten päätösten vuoksi.
Mitä tapahtuu, kun ydinreaktori on huollossa?
Voimalaitos sammutetaan noin kerran vuodessa vuosihuoltoon, joka kestää yleensä noin viikosta kuukauteen. Vuosihuollossa vaihdetaan osa sen polttoaineesta ja tehdään tarvittavat tarkastus- ja huoltotyöt. Tällöin kyseinen huollossa oleva voimalaitos ei tuota verkkoon virtaa.
Kuluttajalle tämä ei näy, sillä fyysinen sähkö tulee aina kellonajasta, vuodenajasta ja vuosihuolloista riippumatta lähimmästä voimalaitoksesta. Sähkön myynnissä on aina kyse sopimuksista ja rahavirroista, ei fyysisen sähkön virroista. Käyttämääsi ydinsähköä ei siis tuoteta samaan aikaan kun käytät sitä. Siksi kotisi sähkövirta ei ole riippuvainen voimalan vuosittaisista seisokeista.
Ydinvoimalla tuptettua sähköä
Vattenfallilta voit valita sähkösopimuksen, joka on tuotettu puhtaasti ydinvoimalla.
Miten voin ostaa ydinsähköä?
Vattenfallin ydinsähköä voi ostaa valitsemalla Täysydin-sähkösopimuksen. Sen energia on tuotettu kokonaisuudessaan ydinvoimalla.
Vattenfall sitoutuu hankkimaan asiakkaan käyttämän sähköenergian verran ydinvoimalla tuotettua sähköä. Prosessi perustuu kahdenkeskeisiin sopimuksiin.
Pistorasiasta tulee aina samaa, verkkoon syötettyä sähköä. Vattenfall sitoutuu ostamaan kulutuksesi verran 100 % ydinvoimalla tuotettua sähköä, kun valitset Täysydin-sopimuksen.
Ydinsähkö
Ydinvoima on tuotantomuodoltaan tehokas ja vähäpäästöinen.
Sopimus: määräaikainen 24 kk
Tuotantotapa: ydinvoima
Hinta: yleissähkö 4,98 snt/kWh
Perusmaksu: 2,70 €/kk