Aivoriihi Tavoitteena oppia ja laajentaa näkökulmaa

EU:lle teknologiaehdotuksia 2/3 - ydinvoima

Ilmaston lämpeneminen ei käytännössä voi enää rajoittua kahteen asteeseen, vaan on johtamassa hallitsemattomaan tulevaisuuteen. Pasi Toiviainen kirjoitti, että on alettava sopeutua ja valmistautua katastrofeihin. Fossiilisten polttoaineiden ja lannoitteiden käyttö, sademetsien hävittäminen ja kulutuskulttuuri ovat pääasialliset syyt ilmaston lämpenemiseen. Vihreiden on nimenomaan ympäristöliikkeenä uskallettava miettiä myös puolueen perinteisiä tabuja ennakkoluulottomasti, kun otetaan huomioon ilmastonmuutokseen liittyvät vaikeat asiat.

Päätavoite on tietysti energian käytön pienentäminen, lihansyönnin vähentäminen ja täysinvestoinnit uusiutuvien energialähteiden hyödyntämiseen. Länsimaisella tasolla elävän miljardin ihmisen kulutuskulttuuri on kohtuullistettava; asenteiden on muututtava. Arvelemme kuitenkin, että todennäköisesti suurin osa yhteiskunnista ei riittävän nopeasti halua muuttaa kulutustottumuksiaan, joten ydinvoimaa lienee otettava enemmän käyttöön. Nopeilla toimenpiteillä ja uusilla teknologioilla pahimpia uhkakuvia voidaan ehkä vielä lieventää. Ydinvoima on yksi näistä toimenpiteistä.

Yksi länsimainen ihminen käyttää elinaikanaan energiaa kivihiilenä parin omakotitalon tilavuuden verran mutta uraanina vain kouraan mahtuvan määrän. Sopii pohtia hiilenpoltossa vapautuvan hiilidioksin, noen ja radioaktiivisuudenkin valtavaa määrää, vaikka uraanipellettien ja itse ydinvoimalan valmistus vaatiikin fossiilista energiaa. Ydinvoima on lähes saasteetonta käyttövuosikymmeninään.

Tärkeimpiä perusteluja ydinvoimaa vastaan on se, että se jättää epävarman ja ratkaisemattoman ydinjäteongelman jälkipolville. Toisaalta ilmastonmuutos  jättää jälkipolville varman ja vieläkin ratkaisemattomamman ongelman. Riskit ovat täysin erityyppisiä ja lähes yhteismitattomia, mutta niitä pitää silti pyrkiä vertailemaan. Käytetty ydinpolttoaine vuotavanakin on aina paikallinen ongelma, mutta öljyn ja kivihiilen poltto vaikuttaa kaikkialla biosfäärissä. Lisäksi tuotettua tehoyksikköä kohti ydinvoima vaatii kymmeniä kertoja vähemmän rakennusmateriaalia ja maa-alaa kuin aurinko- tai tuulivoima.

Polttoainesauvojen jälkivarastoiminen on kyllä kauan vaarallista, mutta riskiä kannattaa havainnollistaa. Noin 500 vuoden kuluttua säteilyannos tunnissa polttoainesauvan vieressä on samaa suuruusluokkaa mitä laki sallii säteilytyöntekijälle vuodessa. Suomen kallioperässä ei hyvin todennäköisesti tapahdu jäteluolia uhkaavia järistyksiä tänä aikana. Väitetty 200 000 vuoden säilytysaika on ylimitoitettu. Kestää noin 5000 vuotta päästä säteilytasoon, jollaisia löytyy luonnosta ihmisen nykyisin turvallisesti asuttamilla alueilla. Viisituhatta vuotta on pitkä aika sekin, mutta kuitenkin hahmotettavissa: pyramidit rakennettiin noin 5000 vuotta sitten.

Pienistä reaktoreista ratkaisu?

Pienemmät, lähes standardoidut voimalat tarjoavat suunnittelussa ja rakentamisessa mahdollisuuden tehdä voimalat nopeammin ja halvemmalla. Silloin yksittäisen investoinnin kantamaan pystyviä rahoittajia on myös enemmän. Tällaiset pienet, alle 300 megawatin ydinvoimalat olisivat muiden etujen ohella lisäksi turvallisempia kuin nykyiset gigawattiluokan jätit.

Korkeintaan sadan megawatin mikroydinvoimalat olisivat teoriassa suhteellisen nopeita, yksinkertaisia, turvallisia ja edullisia rakentaa. Hajautettu energiantuotanto voisi myös toteutua, joissakin tapauksissa myös kaukolämpö. Sarjatuotantokelpoisina voimaloita voisi rakentaa eri paikkoihin pieninä tai suurempina ratkaisuina. Periaatteessa Fennovoimakin pystyisi tekemään useita pieniä voimaloita yhden mammutin asemesta, jos eduskunta osaltaan voisi hoitaa lupamenettelyn asiaankuuluvasti mutta pikaisesti.

Mikroydinvoimalat tuottavat totta kai uusia ongelmia. Esimerkiksi useammassa paikassa olevaa ydinmateriaalia on kalliimpi valvoa. Ei sovi myöskään unohtaa voimalan psykologista vaikutusta; vaikka NIMBYily onkin vastenmielistä, pelko on kuitenkin todellista. Nämä ongelmat on suhteutettava muihin vaihtoehtoihin. Jos suuren perinteisen ydinvoimalan suunnittelu ja rakentaminen kestää 10-20 vuotta, uudet ydinvoimalat eivät ehdi ajoissa poistaa riittävästi ilmastonmuutosta aiheuttavia päästöjä.  

Jotta Suomi ja EU pääsisivät päästötavoitteisiinsa, ehdotamme, että pieniä ydinreaktoreita kehitettäisiin vakavana vaihtoehtona. Pienten ydinvoimaloiden kehitys voisi onnistua Euroopan unionin yhteishankkeena. Kenties voitaisiin olla yhteistyössä Venäjänkin kanssa. Kannattaa keskustella avoimesti ydinvoimaloiden rakentamisesta yhteistyöhaluisiin EU-maihin, esimerkiksi Puolaan tai Baltian maihin.

Onko unionin mahdollista yhtenäistää energiapolitiikkaa ja uudistaa lainsäädäntöä pienten reaktorien tehdasvalmistusta varten? Euroopan atomienergiayhteisön piirissä kehitetään ydintekniikan turvallisuutta (mm. lainsäädännöllä ja ohjeistuksella) merkittävästi, mutta olisi aika ottaa myös tekninen kehittäminen ja omavarainen rakentaminen mukaan. Seuraava suuri kokous onkin nyt toukokuun lopussa Prahassa.

Ydinvoiman käyttöön liittyviä ongelmia ja riskejä ei tule väheksyä. Nyt ollaan kuitenkin tilanteessa, jossa jokaiseen vaihtoehtoon liittyy ongelmia ja riskejä. Uusiutuvat energialähteet ovat pitkällä aikavälillä oikea päämäärä, mutta sitä odotellessa on kyettävä ainakin miettimään ratkaisuja, jotka aiemmin olisivat vihreässä liikkeessä tuntuneet sietämättömiltä. Samoin ovat argumentoineet mm tunnetut vihreät ajattelijat James Lovelock ja Stewart Brand.

 

Aaro Kiuru, FT, fyysikko
Jakke Mäkelä, FT, fyysikko
Niko Porjo, FM, fyysikko
Aku Talikka, FM, opettaja

Kirjoittajat ovat Viite ry:n (Tieteen ja teknologian vihreät) jäseniä.

 

Lisätietoa:

Teknisempää ja laajempaa pohdintaa energiantuotanto- ja ilmastonmuutosasioista on suomeksi vaikkapa blogeissa http://yyyy.puheenvuoro.uusisuomi.fi/ ja http://planeetta.wordpress.com/ - kannatamme toriumteknologian ja neljännen sukupolven reaktorien laajempaa tutkimusta, kehittämistä ja käyttöönottoa, mutta se on jo toisen kirjoituksen aihe.

Pienillä reaktoreilla on hyviä puolia, mutta ne eivät liene kilpailukykyisiä maakaasun kanssa (USA-näkökulma). Monet yritykset ovat investoineet pienten reaktorien tutkimus- ja kehitystyöhön: http://www.technologyreview.com/news/512896/can-small-reactors-ignite-a-nuclear-renaissance/
Samasta asiasta (small modular reactors): http://www.forbes.com/sites/pikeresearch/2013/04/26/thinking-small-nuclear-power-enters-distributed-era/

Innostava 13-minuuttinen video: http://www.ted.com/talks/taylor_wilson_my_radical_plan_for_small_nuclear_fission_reactors.html

Syvällisempi kirja ydinvoiman luotettavuudesta: http://www.intechopen.com/books/nuclear-power-control-reliability-and-human-factors  

Ydinvoiman joustavuudesta nykytilanteessa:
http://canadianenergyissues.com/2011/11/09/ontarios-nuclear-electric-generation-can-be-more-flexible-than-natural-gas-fired-generation/
http://www.world-nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-A-F/France/#.UZZYVayvGE8

Euroopassa on suunniteltu (myös kehitysmaihin soveltuvia) 5-10 megawatin ydinparistoja: http://uk.reuters.com/article/2013/02/08/uk-nuclear-micro-urenco-idUKBRE9170LW20130208

Oak Ridge National Laboratory: Worldwide Advanced Nuclear Power Reactors with Passive and Inherent Safety (vanha mutta kattava raportti, 8MB pdf): http://www.ornl.gov/info/reports/1991/3445603211254.pdf

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

4Suosittele

4 käyttäjää suosittelee tätä kirjoitusta. - Näytä suosittelijat

NäytäPiilota kommentit (14 kommenttia)

Käyttäjän PetriMkel kuva
Petri Mäkelä

Harvinaisen järkevä energiakannanotto Vihreiltä.

Eikö Venäjä ole kokeillut noita pieniä (sukellusvene/laivastopohjaisia) reaktoreita jäämeren rannalla?

Käyttäjän akutalikka kuva
Aku Talikka

Kyllähän suurvallat ovat rakentaneet ydinreaktoreita jäänmurtajiin, majakoihin ja muihin erikoislaitteisiin. Ne vain ovat usein olleet sotilaskäyttöön räätälöityjä eivätkä kaupallisesti kannattavia. Kehitystyötä voisi hyvin jatkaa. Kirjoittelin pienistä reaktoreista viime vuonna yleisluontoisesti (ja ehdotin, että Suomeen rakennettaisiin sellaisia):
http://akutalikka.puheenvuoro.uusisuomi.fi/103136-...

Käyttäjän vylitalo kuva
Ville Ylitalo

Neuvostoliiton ydinmajakat toimivat tietääkseni ydinvoimaparistoilla. Venäjä on käyttänyt välillä ydinsukellusveneitä tilapäisenä energiantuotantolaitoksina jäämeren kaupungeille, jotka kärsivät energiapulasta.

Käyttäjän PetriMkel kuva
Petri Mäkelä Vastaus kommenttiin #4

Tietääkseni jäämerellä on myös ollut sukellusvenereaktori asennettuna lautalle? Mutta ei minulla sinänsä ole mitään käryä miten moinen soveltuu siviilikäyttöön.

Käyttäjän vylitalo kuva
Ville Ylitalo

Pienten reaktorien rakentaminen on selkeästi järkevämpää kuin suurten mutta poliittisessa keskustelussa reaktorien määrä on ollut ratkaiseva tekijä. Ainoa, jonka muistan jossain vaalikeskustelussa ihmetelleen tätä käytäntöä oli kommunistisen työväenpuolueen edustaja. Suomessa vallitsee sellainen konsensus, että ydinvoimala on ydinvoimala ja niiden määrä ratkaisee. Todellisuuden kanssa tällä uskomuksella ei ole mitään tekemistä koska ydinreaktorien kapasiteetit vaihtelevat merkittävästi.

Rationaalinen keskustelu siitä, millaista ydinvoimaa halutaan, ei ole näissä olosuhteissa mahdollista vaan päädytään siihen ehkä huonoimpaan ratkaisuun, valtavaan ydinvoimamonoliittiin. Suuruus ei tuo ydinvoimassa sellaisia hyötyjä, että kokeellisia jättireaktoreja kannattaisi alkaa rakentamaan kun kustannustehokkaampia ratkaisuja on tarjolla.

Vihreillä on tietysti osansa ydinvoimakeskustelun pilaamisessa koska panokset on laitettu vain sen vaihtoehdon varaan, että kaikki ydinvoimarakentaminen pyritään kieltämään. Itse en erityisemmin kannata ydinvoimaa koska energian säästö on ympäristöystävällisin keino hillitä energiantuotannon ongelmia. Silti toivoisin, että jos ydinvoimaa rakentaan, siitä päätetään järkiargumenttien pohjalta.

Käyttäjän mikkottaavitsainen kuva
Mikko Taavitsainen

Ilmastopanikoinnilta on putoamassa pohja. Ilmasto ei ole lämmennyt tilastollisesti merkittävästi verrattuna viimeisiin 10 000 vuoteen, 1000 vuoteen tai edes 15 vuoteen. Lisäksi viimeisimmät ilmastoherkkyyttä koskevat tutkimukset ovat laskeneet ko. arvoa merkittävästi: http://ilmastorealismia.blogspot.com/2013/05/ilmas...

Energiapolitiikkaa pitää harjoittaa aivan muista lähtökohdista. Energian hinta ja energiansaannin turvallisuus olisivat ilmastoa paljon parempia lähtökohtia.

Käyttäjän teresammallahti kuva
Tere Sammallahti

Vaikka olisit kuinka aatteellinen ilmastodenialisti, on sinunkin myönnettävä, että fossiilisten polttoaineiden käyttämisestä energiantuotantoon tulee valtavasti muitakin ongelmia, kuin pelkkiä kasvihuonekaasuja.

Vaikkei uskoisi pätkääkään ilmaston lämpenemiseen, on silti järkevää kannatta fossiilisten korvaamista ydinvoimalla, koska fossiilisten polttoaineiden käyttö vähentää myös pienhiukkaspäästöjä, raskasmetalleja ilmakehässä, jne.

Ydinvoima on tilastollisesti turvallista ja halpaa.

Käyttäjän JuhaKinnunen kuva
Juha Kinnunen

Silkkaa asiaa! Pieniä ydinvoimaloita voitaisiin käyttää tasapainottamaan uusiutuvien tuotantoa. Suuret tehtaat voisivat tuottaa sähkönsä omalla tontillaan. Fossiilisista pitää päästä joka tapauksessa eroon lämmittipä CO2 ilmastoa tai ei.

Käyttäjän Jouni kuva
Jouni Tuomela

Ehkäpä kannattaa kuitenkin lyödä vetoa uuden energiakeksinnön puolesta, koska se on paljastanut meille kokonaan uuden tavan tuottaa energiaa fuusion avulla. Tai jonkinlaisen muun ydinreaktion avulla, ilmiön teoria kun on vielä hakusessa, mutta juuri julkituodut koejärjestelyt vahvistavat energiatuoton.

Thoriumreaktoreihin ja muuhun kuumatekniikkaan on syydetty miljardeja ilman hyviä tuloksia, nyt nuo rahavirrat ovat jo ainakin USA:ssa suljettu ja hyvä niin.

http://www.forbes.com/sites/markgibbs/2013/05/20/f...

Suosittelen tutustumaan, kylmäfuusio on sittenkin totta, vaikka ssen tutkimusta on hyljeksitty yli kaksikymmentä vuotta.
Elfors länsinaapurissamme ( takana Wattenfall yms.) on hereillä, ja kohta Ruotsi ohittaa Italian kylmäfuusion hyödyntämisessä.

Käyttäjän PetriMkel kuva
Petri Mäkelä

Keskustellaan Rossin projektista, kun joku esittää sille pätevän tieteellisen perustan.

Käyttäjän Jouni kuva
Jouni Tuomela

Widom-Larsen -teoria on hyvä lähtökohta, tarkentunee ajan myötä.
Oliko kivikauden kaverilla hyvä tieteellinen perusta, kun keksi hyödyntää tulta?

Käyttäjän akutalikka kuva
Aku Talikka

Paljonpuhuttu kylmäfuusio kerää riskisijoittajia, eikä kaikilla ole puhtaita jauhoja pussissa. http://scienceblogs.com/startswithabang/2013/05/21... ja http://www.science20.com/comments/147881/Re_Cold_F...

Käyttäjän HenriHeinonen1 kuva
Henri Heinonen

Ydinenergian kehitys on tärkeää myös avaruustutkimuksessa. Seuraavassa asiaa aurinkokunnasta, sitten Marsista ja lopuksi hyödyistä Maan päällä.

EU:lla on monipuolista avaruustutkimusta ( http://ec.europa.eu/enterprise/policies/space/rese... ). Perinteiset rakettipolttoaineet ovat kuitenkin ongelmallisia avaruusmatkustamisessa. David Postonin blogissa ( http://spacenuke.blogspot.fi/2012/01/space-fission... ) on tietoa avaruuskelpoisista fissioydinreaktoreista. World Nuclear Associationin sivujen ( http://www.world-nuclear.org/info/Non-Power-Nuclea... ) mukaan avaruuskelpoisia ydinreaktoreita on kehitelty jo 1960-luvulla.

Ensimmäinen ja toistaiseksi viimeinen Yhdysvaltain avaruuslennolle lähettämä fissioydinreaktori on SNAP-10A, joka lähetettiin vuonna 1965 noin 1300 kilometrin korkeudelle Maasta. 435 kilogramman reaktorin maksimisähköteho oli noin 600 wattia: http://en.wikipedia.org/wiki/SNAP-10A. Tuoreempaa mallia edustaa Yhdysvaltain SAFE-400-reaktori, joka kehittää lämpötehoa 400 kilowatin edestä ja sähkötehoakin 100 kilowatin edestä. Massaa reaktorilla on vain puolisen tonnia. http://en.wikipedia.org/wiki/Safe_Affordable_Fissi...

NASA suunnitteli Jupiter-luotainta, jossa olisi ollut pieni fissioydinreaktori: http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Icy_Moons_Orb...
Kuten artikkelissa todetaan, fissioydinreaktioista on mahdollista saada paljon enemmän energiaa kuin RTG-paristoista, joita nykyään käytetään avaruustutkimuksessa. Fissioydinreaktorit ovat myös turvallisempia kuin RTG-paristot, koska reaktori voidaan käynnistää turvallisen välimatkan päässä maapallosta, eli siitä tulee merkittävämmin radioaktiivinen vasta kaukana. RTG-paristot ovat jo laukaisuvaiheessa radioaktiivisia: http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoel...

Marsiin matkustaminen on tarpeellista ennen pitkää siitäkin syystä, että komeetta tai suuri asteroidi voi tuhota suuren osan maapallon biosfääristä. Jouni Valkonen kirjoitti aiheesta suomeksi ( http://jounivalkonen.puheenvuoro.uusisuomi.fi/1147... ).

NASA:n entisen astronautin Franklin Chang Díazin kehittämä VASIMR-raketti tarvitsee runsaasti sähköä. Ad Astra Rocket Companyn kotisivuilla on suunnitelmia miehitetyn Mars-lennon järjestämiseksi VASIMR-raketilla ja sähköteholtaan 200 megawatin fissioydinreaktorilla. Tällaisella järjestelyllä Mars-lento onnistuisi 39 vuorokaudessa. http://www.adastrarocket.com/Andrew-SPESIF-2011.pdf

Myös Marsin pinnalla tarvitaan ydinvoimaa. Kaukainen Aurinko, pölymyrskyt ja lähes aina nollan celsiusasteen alapuolella pysyttelevä lämpötila ennustavat, että ydinreaktorit ovat melkeinpä ainoa keino tuottaa riittävästi energiaa Marsissa. Mars Direct -suunnitelmassa ( http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Direct#First_Launch ) paluumatkan metaanipolttoaine valmistettaisiin Marsissa Sabatier-reaktion ( http://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction ) avulla. Siihen vaadittava energia olisi peräisin ydinreaktorista. Tämä kehitystyö on myös maapallon nykyongelmien kannalta tärkeää, sillä Sabatier-reaktiota voisi soveltaa myös täkäläisissä energiansäästöhankkeissa, koska metaania voi helposti varastoida ( http://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction#Ene... ).

Mars-lennot eivät enää ole vain kaukaista tieteiskuvitelmaa, jotka voi ohittaa olankohautuksella. Jo vuonna 2018 järjestetään kahden ihmisen Mars-ohilento. Kyseessä on kuuluisan avaruusturistin ja miljardöörin, Dennis Titon, Inspiration Mars Foundation: http://en.wikipedia.org/wiki/Inspiration_Mars_Foun...

Muutamaa vuotta myöhemmin, vuonna 2023, Marsiin olisi tarkoitus perustaa ensimmäinen siirtokunta. Tuolloin alankomaalaisen Mars One -yrityksen valitsemat neljä astronauttia laskeutuvat Marsiin ja jäävät sinne asumaan. Suomalainen Verkkokauppa.com on mukana sponsoroimassa hanketta: http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_One#Sponsors

Pienikokoisten ja sähköteholtaan korkeintaan 200 megawatin fissioydinreaktoreiden kehitystyölle löytyy siis suurehko tarve. Aikaa ei ole enää hukattavaksi. Olisiko järkevää yhdistää pienten ydinvoimaloiden ja avaruuskelpoisten ydinreaktoreiden kehitystyötä? Avaruuskelpoisten ydinreaktoreiden kehittämistä (ks. esim. esittelykalvosto SAFE-tutkimuksesta 12 vuoden takaa http://www.tfd.chalmers.se/~valeri/Ajax/7b_vandy.pdf ) ei pidä sivuuttaa yltiöoptimistisena ja turhana haahuiluna. Kyseistä tekniikkaa voisi soveltaa myös täällä Maassa, pienissä ydinvoimaloissa. Yhteistyötä voi ehdottaa Los Alamos National Labin David Postonille (poston at lanl.gov) ( http://www.lanl.gov/orgs/d/d5/bios/dposton.shtml ).

Käyttäjän akutalikka kuva
Aku Talikka

Aiemmin ydinvoimaa vastustanut Korhola toi juuri esiin neljännen sukupolven ydinreaktorit. Koko teknologia on valitettavan tuntematon julkisuudessa. http://yle.fi/radio1/asia/brysselin_kone/eun_ilmas...

Toimituksen poiminnat