Helenin sidosryhmätilaisuus. Ville Tulkki: Pienydinreaktorit kaukolämmön tuotannossa

1. VTT – beyond the obvious 1
Pienydinreaktorit
kaukolämmön
tuotannossa
Ville Tulkki
Ryhmäpäällikkö
ville.tulkki@vtt.fi

2. Pienreaktorit
VTT – beyond the obvious 2
SMR”Pieniä”
Ydin-
reaktoreita
Modulaarisia

3. UK:
• Advanced Modular
Reactor –tuki
teknologiakehitykselle
• Kansallinen ohjelma
teollisuuden
kehittämiseksi
Yhdysvallat:
• NuScale lisensoinnissa
• Useita projekteja
alustavammissa
vaiheissa
Kanada:
• Useita reaktoreita
esilisensointiprosessissa
• Tavoitteeta SMR-teknologiakeskus
Venäjä:
• Lauttareaktorit
• RITM-200 laivareaktori
soveltuu myös maalle
Kiina:
• HTR-PM korkean
lämpötilan reaktori (200
MWe) käynnistyy 2020
• Kaukolämpöreaktori
tarkoitus käynnistyä 2021
• Monia
pienreaktoriprojekteja
liikkeellä
Etelä-Korea:
• SMART
kevytvesireaktori
Ranska:
• Ranskalainen
pienreaktorikehittäjäyhteisö
Osa kehitteillä olevista reaktoreista lueteltu

4. Pienreaktoreiden käyttökohteet
VTT – beyond the obvious 4
Veden-
puhdistus
Kaukolämpö
Sähkö
Teollinen
prosessi-
lämpö
Vedyn-
tuotanto
Verkon tuki
Off-grid

5. Lämpöä ydinvoimalla
 51 ydinreaktoria on tuottanut tai tuottaa kaukolämpöä
• Usein pieni osuus koko tuotannosta lämmöksi
• Lähikylien lämmitys
• Pitkät etäisyydet haasteellisia
 Muitakin lämpökäyttöjä olemassa
• Vedenpuhdistus
• Lämmin vesi maatalouskäyttöön
VTT – beyond the obvious 5
Source: IAEA-TECDOC-1184
Status of non-electric nuclear heat applications:
Technology and safety
Lämmönotto
ydinvoimalasta
tuttua
teknologiaa

6. Paikallista lämmöntuotantoa:
1980-luvun SECURE
VTT 2018
Reaktori vain
kaukolämmön
tuottamiseen
Passiiviset
turvallisuus-
toiminnot

7. Pienreaktorit vain lämpökäyttöön?
VTT 2018
 Pienreaktorien kokoluokka perinteisiä soveltuvampi lämpökäyttöön
 Sähköntuotanto vaatii korkeita lämpötiloja
• Ydinreaktoreissa ei voi tulistaa höyryä korkea paine
• Korkea paine, paljon lämpöenergiaa isot vaatimukset laitteille
 Kaukolämpöön tarvitaan suhteessa matalampia lämpötiloja
• Pienempi vaadittu paine, matalammat vaatimukset rakenteille,
turvalaitteille
 Pelkästään kaukolämpöä tuottavat reaktorit voisivat olla kevyempiä,
halvempia, yksinkertaisempia kuin myös sähköntuotantoon soveltuvat
• Menetetään monipuolisuus

8. Kaukolämpöreaktorit Kiinassa
Konseptien ja valmistajien kilpailu käynnissä
VTT 2018
DHR-400
CNNC
HAPPY200
SPICRI
NHR200-II
CGN
Allastyyppinen
paineistamaton reaktori
90 C ulos, 60 C sisään.
Ensimmäisen laitoksen
suunnitellaan olevan
käynnissä 2021
0.6 MPa systeemipaine,
tuottaa ~130 C lämpöä
Systeemipaine kasvanut joka
iteraatiolta, monipuoliset
käyttökohteet.
Ensimmäisen laitoksen
soveltuvuusselvitys käynnissä.

9. NuScale
Lisensoinnissa Yhdysvalloissa
VTT 2018
Source: free to use wikimedia figure
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_of_a_NuScale_r
eactor.jpg

10. Haasteet
VTT 2018
Pienreaktorit
Yleinen
hyväksyt-
tävyys
Soveltuvuus
systeemiin,
myös
lainsäädäntö,
säädökset…
Valmistajien
valmius toimittaa
riittävän valmis
paketti, laitosten
käyttötarkoitus
Loppukäyttäjien
valmius, ymmärrys
mahdollisuuksista
ja rajoitteista – kuka
on loppukäyttäjä?

11. Usein sanotaan ettei vielä valmis…
 Teknologian valmiuden osalta riskit pienenevät
• DHR-400 pitäisi olla käynnissä 2021
• NuScale lisenssi 2020, käynnissä 2026/7
• Vaatimus tuotteen valmiusasteesta riippuu myös loppukäyttäjästä
 Varsinkin ydinenergian osalta aikaa vievät yleisen hyväksyttävyyden
varmistava yhteiskunnallinen keskustelu, lisensointi, kaavoitus, luvat
eri vaiheissa…
 Haluaako yhteiskunta mahdollistaa ydinlämmön käytön?
29.04.2019 VTT – beyond the obvious 11

12. Lämpöreaktorit
osana kokonaisuutta
VTT 2018 12
 Kaukolämpöjärjestelmässä
reaktoreilla rooli peruskuorman
täyttämisessä
• Kesällä jäähdytystä
adsorptiojäähdyttimillä?
 Vain lämpöä tuottavat reaktorit
edullisempia, lämmön ja sähkön
yhteistuotantoon soveltuvat voisivat
hyödyntää sähkön hintapiikkejä
A techno-economic assessment of NuScale and DHR-400 reactors in a district heating and cooling grid
Tomi J. Lindroos, Esa Pursiheimo, Ville Sahlberg & Ville Tulkki
Energy Sources, Part B: Economics, Planning, and Policy

13. Ydinjätteen määrä lämpöreaktoreilla
 Valkoisissa kanistereissa käytettyä
polttoainetta
 ~13 tU/kanisteri, ~28 kanisteria,
oletetaan poistopalama 30 MWd/kgU,
jos reaktoreiden keskimääräinen
lämpöteho koko vuoden yli n. 500
MWth…
 …kuvassa määrä korkea-aktiivista
jätettä joka syntyisi lämpöreaktoreista
n. 60 vuoden aikana
29.04.2019 VTT – beyond the obvious 13
Kuva: Sveitsin ydinjätteestä vastaava yhtiö Zwilag
https://www.zwilag.ch/en/cask-storage-hall-_content---1--1054.html

14. Pienreaktorit ja kaukolämpö
 Vähäpäästöistä lämpöä ydinenergialla
• Pienreaktoreilla sovelluskohde lämmöntuotannossa
• Alhaiset käyttökustannukset, riskit etupainotteisia
 Maailmalla tapahtuu
• Kiinassa haluttu demota kaukolämpö 2021 mennessä,
Yhdysvalloissa lisenssi pienreaktorille 2020…
 Yhteiskunnallinen keskustelu, valmisteleva työ ydinlämmön
käytön mahdollistamiseksi ajankohtaista nyt
VTT – beyond the obvious 14