Uraaniluotia etsimässä

Kun raskas atomiydin, esimerkiksi uraanin 235-isotooppi hajoaa neutronin törmäyksen seurauksena kahdeksi kevyemmäksi atomiksi (krypton92 ja barium141), hajoamistuotteiden yhteismassa on hitusen pienempi kuin alkuperäisen uraaniatomin. Erotus vapautuu energiana fysiikan kuuluisimman yhtälön E=mc^2 mukaan. Samalla vapautuu neutroneja, jotka muihin U235-atomiytimiin osuessaan hajottavat ne. Jos U235-atomeja on riittävän tiheässä, tuloksena on ketjureaktio, jota käytetään sekä ydinaseissa että ydinvoimaloissa.

Muidenkin lopulta havahduttua ilmastonmuutoksen todellisuuteen meiltä vihreiltä on kysytty, miksi suhtaudumme niin kriittisesti ”päästöttömään” ydinvoimaan. Erityisesti muistellaan vuotta 2014, jolloin erosimme Kataisen hallituksesta, koska emme hyväksyneet sen päätöstä muuttaa Fennovoiman ydinvoimalupaa siten, että Rosatomista tulee Hanhikiven ydinvoimalan laitostoimittajana. Nykymaailmassa voisi moni muukin nikotella Suomen sähköhuollon sitomista venäläiseen valtionyhtiöön. Ja riittää hankkeessa nikoteltavaa muutenkin.

Haddam Neck Nuclear Power Plant (Public Domain, Library of Congress)

Pitäisikö Vihreiden siis kyseenalaistaa kriittinen kantansa ydinvoimaan? Ainakin Tieteen ja Teknologian Vihreät eli Viite on jo pitkään vaatinut, että ydinvoimaa tulisi verrata muihin energialähteisiin neutraalisti – ongelmia tietenkään unohtamatta.

Ydinvoima kun ei ole aivan niin puhtoista ja päästötöntä, kuten sen innokkaimmat kannattajat ajattelevat. Sekä uraanin louhinta ja rikastus että käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ovat ongelmallisia. Uraanimalmiot eivät yleensä ole rikkaita, vaan malmia on louhittava todella paljon rikastettavaksi, ja luonnon uraanista vain 0,7% on fissiokelpoista U235-isotooppia. Eikä rikastusprosessi ole täydellinen, vaan sivukiveen jää uraania sekä sen hajoamistuotteita kuten toriumia ja radiumia, joka hajoaa radoniksi: Massiivisista sivukivikasoista ja jätevesialtaista ei saa päästä valumavesiä vesistöihin tai pohjaveteen.

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen haastavuutta kuvaa hyvin se, ettei maailmassa ole vielä käytössä yhtäkään loppusijoituspaikkaa, vaikka ydinvoimaloita on ollut käytössä 1950-luvulta alkaen. Suomen Onkalosta on tulossa maailman ensimmäinen toimiva loppusijoituspaikka, kun se vuonna 2020 otetaan käyttöön.

Itseäni mietityttää eniten ydinvoiman vaatima yhteiskunnan vakaus. Yhteiskunnan voimalan ympärillä on toimittava sekä voimalan 50-70 vuoden käyttöaika että käytön jälkeen seuraavat reaktorin jäähtymiseen ja purkamiseen kuluvat vuodet tai vuosikymmenet. Jos Suomeen olisi maan itsenäistyessä rakennettu ydinvoimala, sen purkutyöt olisivat nyt loppusuoralla. Sen olisi pitänyt selvitä mm. talvi- ja jatkosodan pommituksista.

Voisiko ydinvoima olla avain Suomen hiilipäästöjen nollaamiseen? Olettaen siis, että ydinvoimalan rakentaminen onnistuu alle 19 vuodessa, minkä esimerkiksi Olkiluoto 3 näyttäisi vievän, jos viimeisin aikataulu pitää paikkansa, ja värinäonelmat saadaan ratkaistua. Meillä kun ei enää ole 20 vuotta aikaa vähentää ilmastopäästöjämme.

Vuonna 2017 Suomessa kulutetusta sähköstä noin neljännes tuotettiin kotimaisella ydinvoimalla. Yhtä paljon sähköä tuodaan ulkomailta. Jos Suomen neljän käytössä olevan ydinlaitosyksikön yhteenlaskettu nettosähköteho on 2779 MW ja Olkiluoto 3:n 1600 MW, voimme laskeskella, että Olkiluoto 3:n joskus valmistuessa kotimaisen ydinvoiman osuus Suomessa kulutetusta sähköstä olisi nykyisellä kulutustasolla vajaat 40%. Hanhikivi 1:n varaan en uskalla vielä spekuloida mitään.

Nämä siis perustuvat viime vuoden lukuihin. En ole edes yrittänyt ennakoida esimerkiksi liikenteen sähköistymisen tai energian tuhlauksen vähentämisen vaikutuksia tulevina vuosina.

Kuinka paljon Suomen sähkömarkkinoille ”mahtuu” ydinvoimalla tuotettua sähköä, vai haluammeko siirtyä sähkön nettotuojasta nettoviejäksi? Vesivoiman määrä pysynee ennallaan (17,1% v. 2017), tuulivoiman tuotanto kasvaa (5,6%), teollisuuden yhteistuotanto pysyy ennallaan tai kasvaa uusien sellutehtaiden myötä (10,7%). Pelivaraksi jää kaukolämmön yhteistuotanto (14,0%). Ei ihme, että viime aikoina on alettu puhua isompiin kaupunkeihin rakennettavista pienistä modulaarisista SMR-ydinvoimaloista (Small Modular Reactor), jotka tuottaisivat sähkön lisäksi kaukolämpöä.

Olen pohtinut modulaarisista pienreaktoreita omassa blogissaan. Perusongelmana on se, että niitä ei ole vielä markkinoilla. Ei ole tehdasta, josta voisi tilata 20 reaktoria kolmen vuoden toimitusajalla. Uuden reaktorikonseptin tuotteistus ei tapahdu hetkessä eikä muutamassa vuodessa.

Sama ongelma on esimerkiksi torium-sulasuolahyötöreaktoreissa, joiden moni toivoo ratkaisevan ydinvoiman ongelmat. Niitä ei ole vielä valmiina markkinoilla, eikä tule vielä moneen vuoteen. Olkoluoto 3 on hyvä muistutus siitä, miten haastavaa uuden reaktoritekniikan tuotteistus on. Harva tuli O3-päätöstä taannoin tehdessään ajatelleeksi, että kyseessä on uuden EPR-reaktorimallin prototyyppi, josta ei silloin vielä ollut edes kunnon piirustuksia.

Toinen kysymys on se, kuinka paljon kuluttajat ja teollisuus ovat valmiita maksamaan uusilla ydinvoimaloilla tuotetusta sähköstä. Vanhat kuoletetut ydinvoimalat tuottavat sähköä halvalla, mutta uusien laitosten rakentamiskustannukset ovat kohonneet niin korkeiksi, etteivät ne välttämättä enää pärjää markkinoilla ilman valtion tukea. Esimerkiksi Iso-Britannia on sitoutunut maksamaan Hinkley Pointiin rakennettavien EPR-reaktoreiden sähkön tuotantokustannusten ja markkinahinnan erotuksen, joka on ainakin sähkön nykyisillä hinnoilla huomattavan suuri.

Ydinvoima on varteenotettava työkalu taistelussa ilmastopäästöjen vähentämiseksi, mutta hidas ja vuosi vuodelta kalliimpi. Ainakaan ydinvoima ei ole mikään uraaniluoti, joka ratkaisee meidän ilmasto-ongelmamme ilman, että meidän tarvitsee samalla korjata energiaa tuhlailevaa elämäntapaamme ja talouttamme, kunhan rakennamme lisää ydinvoimaloita. Sähkön kulutuksen vähentäminen on nopein ja tehokkain tapa vähentää sähkön tuotannon ilmastopäästöjä.

Joka tapauksessa sulasuolareaktoreita, hyötöreaktoreita ja SMR-reaktoreita kannattaa tutkia ennakkoluulottomasti. Työ ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ja siihen sopeutumiseksi jatkuu myös 2030-luvun jälkeen, kun päästöjen vähentämisen asemesta keskitytään hiilen sitomiseen ilmakehästä.

[bug fix: tietysti neutroneja eikä neutriinoja]

Tagged with: ,
3 comments on “Uraaniluotia etsimässä
  1. Tapio Peltonen says:

    1) Suomesta ydinvoimalla tuotetun sähkön viejämaa -skenaariohan ei ole ollenkaan huono, jos se suomalainen ydinsähkö syrjäyttää fossiilisilla tuotettua sähköä siellä ulkomailla. Ja etenkin jos se Saksan HVDC-kaapeli rakennetaan, niin tää on ihan oikeasti realistinen skenaario. No, saa nähdä, mihin sähkön markkinahinta asettuu, kunhan saavat vihdoin sen OL3:n käyntiin. (Maailman ensimmäinen toimiva EPR:hän on jo käytössä Kiinassa, ja varmaan toinenkin käynnistetään ennen OL3:a.)

    2) Mua huolettaa tässä Vihreissä vallalla olevassa ydinvoiman vastaisessa asenteessa mm. se, että vaikka Hanhikiven reaktorikin toteutuisi, niin ei siinä ole oikeastaan kuin hiukan nostettu ydinvoimakapasiteettia pitkällä aikavälillä, Loviisan reaktorit alkaa olla elinikänsä päässä ja Olkiluodonkin vanhat reaktorit seuraa perässä sen verran pian, että tätä menoa 2040-luvulla meillä ei ole muuta kuin ne reaktorit, jotka valmistuvat 2000-luvulla. Ei silloin voida sanoa, että on edes yritetty käyttää ydinvoimaa ilmastonmuutoksen ratkaisuun, jos on pidetty ydinvoiman osuus kotimaisesta kulutuksesta suunnilleen entisellään.

    3) Haluaisin kannattaa Hanhikivi 1 -projektia, mutta kyllä se valitettavasti on geopoliittisesti sellainen katastrofi, että en sure kovin paljoa, vaikka se keskeytyisi. Teknisestihän voimalakonsepti on paljon vähemmän älyvapaa kuin OL3, eli jos voitas pliis rakentaa ton tyyppisiä voimaloita lisää, jos niitä SMR:iä ei saada.

    4) Tokikaan ydinvoima ei ratkaise kaikkea. Mutta on poliittisesti aika hankala yrittää saada läpi sellasta dekarbonisaatioskenaariota, että lopettakaas nyt se autolla ajelu ja muutenkin leikatkaa kulutustanne 30%, ja by the way, viisinkertaistamme sähkön hinnan. Jos ja kun yhä suurempi osa asioista pitää tehdä sähköllä, niin sitä sähköä pitää myös tuottaa jollain. Ja ydinvoima on ainoa edes teoriassa riittävästi skaalautuva sähköntuotantomuoto.

  2. Zarr says:

    Tästä näkee sen, että ilmastonmuutos ei oikeasti ole edes vihreiden mielestä sellainen uhka mihin suhtautuisivat vakavasti. IPCC väittää että homma pitää saada kuntoon 2030-luvulle mentäessä. Eli aikaa on käytännössä viitisentoista vuotta.

    1) Hyötysuhteet kasvavat, mutta niin kasvaa väestökin ja sen energiantarve ja vielä nopeammin. Säästelemään ei siis ryhdytä.
    2) Ydinenergia on ainoa tekniikka, jolla voidaan tuottaa energiaa suuria määriä käytännössä ilman hiilidioksidipäästöjä. Tekniikka on kypsää, yli 70 vuoden historiallaan, ja blogissa mainitut minireaktorit sun muut innovaatiot tulevat vielä myöhemmin. Tuuli/sähkö/vuorovesi yms eivät yksinkertaisesti riitä siinä väitetyssä IPCC:n aikajanassa (2030 mennessä).

    => Jos ilmastonmuutos on kerran se uhka, joka saattaa viedä koko ihmiskunnan tuhoon kun ruoantuotanto tipahtaa, niin ydinenergiaa pitäisi edistää HUOLIMATTA kaikista mainituista riskeistä.

    Sota? Who cares, kuolemme kaikki nälkään jos ei tehdä.
    Säteily? Who cares, kuolemme kaikki nälkään jos ei tehdä. Elinikä kääntyy varmasti laskuun, mutta ei lopu.

    Toisin sanoen, jos oikeasti kyse olisi eksistentiaalisesta uhasta, uusia ydinmyllyjä rakennettaisiin joka paikat täyteen vaikka ne olisivat aitoja tsernobyl-grafiittimyllyjä. Mitä ne eivät tietenkään ole. Helsinkiin ydinvoimala, saadaan kaukolämpö samalla. Tampereelle samaten. Ouluun myös. Turkuun kanssa. Jokaiseen kaksi yksikköä a/ 1000 MW. Ja sitten sama globaalissa mittakaavassa.

    Sillä että ydinenergiassa on riskejä ei ole mitään merkitystä, koska jos tuota ei tehdä niin meillä on joka tapauksessa edessä Mad Max-skenaario vuosisadan puolenvälin jälkipuoliskolla.

    Okei, se toinen vaihtoehto on tietysti vetää linjaus Trumpin playbookista ja todeta että okei, jatketaan samaan malliin kuin ennen ja toivotaan että jokin scifijuttu mahdollistaa planeetan terraformaamisen takaisin. Ehkä fuusiovoimaloita saadaankin pystyyn vaikka 2100 mennessä niin paljon että CO2 voidaan poimia ilmasta takaisin?

  3. anonyymi says:

    Hyötöreaktioreihin pitäisi oikeasti laittaa paljon paukkuja, koska polttoaineen sisältämän energianhyödyntämisprosentin kasvattaminen muutamasta yli viidenkymmenen mahdollistamalla nykyisen ydinjätteen uusiokäyttö polttoaineena olisi loistava asia. Se myös vähentäisi kaikkia mainitsemiasi ongelmia.

    Ydinvoiman iso ongelmahan on se, että toriumsykli jätettiin aikoinaan tutkimatta, jotta saataisiin ydinasemateriaalia, ja koko ydinenergiasektorin kehitys ajettiin 80-luvun ydinase-/säteilyhysteriassa alas ja nyt sitten joka paikka on täynnä vanhoja reaktoreita eikä uutta tekniikkaa ole tarjolla, vaikka sille olisi tilaus.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.