Toimintaperiaate
Nykyaikainen ydinvoiman tuotanto perustuu uraaniatomien hajoamiseen eli fissioon. Fissioreaktorissa syntyy lämpöä, joka otetaan talteen reaktorin vesikiertopiirissä. Kiehutusvesireaktorissa vesi kiehuu (Olkiluoto 1 ja 2) ja painevesireaktorissa vesi lämpenee noin 30 astetta (Loviisa 1 ja 2 sekä Olkiluoto 3). Painevesireaktorissa lämmennyt vesi viedään höyrystimiin, jossa se vasta muutetaan höyryksi.
Kaikki kevytvesivoimalat kehittävät höyryä. Höyry paisuu ja pyörittää höyryturpiinia. Sähköä tehdään turpiinin kanssa samalla akselilla olevassa generaattorissa. Turpiinin jälkeen höyry lauhdutetaan merivesijäähdytteisissä lauhduttimissa, jonka jälkeen sama vesi pumpataan takaisin höyrystimeen (painevesireaktori) tai suoraan reaktoriin (kiehutusvesireaktori). Kiehutusvesireaktori on rakenteeltaan yksinkertaisempi, mutta sen höyrypiiri on radioaktiivinen. Painevesireaktorin toisiopiiri ei ole radioaktiivinen ja siellä voi oleskella normaalisti.
Jätelämpöä syntyy noin 60 - 70 % reaktorin tehosta, mutta sen hyödyntäminen on vaikeaa, koska ydinvoimalat täytyy turvallisuussyistä sijoittaa kauas asutuskeskuksista. Lauhdevesien takia ydinvoimalan lähivedet ovat tavallista lämpimämpiä ja se onkin ydinvoiman näkyvin ympäristöhaitta normaalituotannossa.
Ympäristökysymykset
Ydinvoimalan etuna on sen ympäristöystävällisyys normaalikäytössä. Reaktorissa ei tapahdu palamista, joten siinä ei synny savukaasuja. Rikastettu uraani on sijoitettu Zirconiumista valmistettujen polttoainesauvojen sisälle, jossa uraaniatomit halkeavat neutronisäteilyn vaikutuksesta. Reaktiossa syntyy uusia alkuaineita, jotka jäävät polttoainesauvojen sisälle. Osaksi myös jäähdytysvesi aktivoituu, mutta se puhdistetaan radioaktiivisuudesta ja käytetään uudelleen.
Käytetty polttoaine poistetaan reaktorista yleensä kolmen vuoden käytön jälkeen ja sitä säilytettään välivarastossa. Vasta vuosien kuluttua käytetty polttoaine kapseloidaan ja haudataan loppuvarastoon Olkiluodon kallioluoliin. Luontoon ei siitä tule merkittäviä haittavaikutuksia.
Ydinvoiman suurimmat ympäristöhaitat syntyvät, kun uraania louhitaan ja rikastetaan. Luonnon uraanin kaivokset sijaitsevat pääasiassa Kanadassa, Australiassa ja Venäjällä, joten suomalaiset voivat vain toivoa, että ympäristön suojelu hoidetaan kunnollisesti. Kun luonnonuraania rikastetaan eli sen U235-isotoopin pitoisuutta nostetaan noin 3 %:n tasolle, rikastuslaitoksessa syntyy suuria määriä köyhdytettyä uraania, jonka pitoisuus on luonnon uraanin (0,7 %) pitoisuuden alapuolella. Tämä on myös matala-aktiivista jätettä, joka pitää varastoida asianmukaisesti.
Turvallisuus
Ydinvoiman haittana on ydinvoimalan onnettomuusriski. Jos reaktorin jäähdytys epäonnistuu, ydinpolttoaine voi sulaa ja siellä olevat fissiotuotteet voivat vapautua luontoon. Näin tapahtui mm. Tshernobylin ydinlaitoksessa Neuvostoliitossa vuonna 1986. Tshernobylin reaktori ei kuitenkaan ole kevytvesireaktori kuten Olkiluodon ja Loviisan reaktorit vaan grafiittihidasteinen ja vesijäähdytteinen reaktori. Siinä on mahdollista, että jäähdytysveden tulon pysähtyminen aiheuttaa veden höyrystymisen ja samalla reaktorin tehon hallitsemattoman nousun.
Suomalaisissa kevytvesireaktoreissa lämpötilan nousu aiheuttaa puolestaan reaktorin tehon laskun. Lisäksi reaktorit on varustettu suojarakennuksella, joka pystyy pidättämään mahdolliset fissiotuotteet onnettomuustilanteissa. Pahin onnettomuus kevytvesireaktoreilla tapahtui Tree Mile Islandin (Harrisburg) ydinvoimalassa vuonna 1979, jolloin reaktori pääsi sulamaan, mutta ympäristöön ei päässyt mainittavia määriä säteilyä. Reaktori jäi kuitenkin käyttökelvottomaksi ja samalla menetettiin suuri määrä omaisuutta.
Olkiluoto 3:n ydinvoimala on suunniteltu kestämään myös ydinpolttoaineen sulaminen onnettomuustilanteissa. Siinä mahdollisesti sulanut uraani pystytään keräämään talteen ja jäähdyttämään. Vanhimmissa reaktoreissa vastaavaa järjestelmää ei vielä ole käytössä eikä sitä enää voida asentaakaan.
Kustannukset
Ydinvoiman rakentaminen maksaa noin 2000 eur/kW. Koska ydinvoimala tuottaa noin sähköä noin 8000 tuntia vuodessa, sen investointikustannukset ovat 250 eur/MWh vuosituotantoa kohti. Jos pitoaika on 30 vuotta ja laskentakorko 5 % saadaan ydinvoiman pääomakustannuksiksi noin 16 eur/MWh. Kun siihen lisätään käyttö- ja polttoainekustannukset 10 -12 eur/MWh päädytään ydinvoimalla kokonaiskustannuksiin 26 - 28 eur/MWh.
Tuulivoimalla päästään lähes samaan kustannustasoon, mutta erona on se, että ydinvoimasähköä saadaan tasaisesti koko vuoden. Sen vuoksi tuulivoiman laajamittainen käyttö vaatii sähkön varastointijärjestelmän olemassaolon. Tasainen tuotanto tekee ydinvoimasta merkittävimmän sähköenergian tuottajan.
Ydinvoima turvaisi lapin ihmisten tulevaisuuden. Ydinvoimalaitos lappiin.
Nykyaikainen ydinvoiman tuotanto perustuu uraaniatomien hajoamiseen eli fissioon. Fissioreaktorissa syntyy lämpöä, joka otetaan talteen reaktorin vesikiertopiirissä. Kiehutusvesireaktorissa vesi kiehuu (Olkiluoto 1 ja 2) ja painevesireaktorissa vesi lämpenee noin 30 astetta (Loviisa 1 ja 2 sekä Olkiluoto 3). Painevesireaktorissa lämmennyt vesi viedään höyrystimiin, jossa se vasta muutetaan höyryksi.
Kaikki kevytvesivoimalat kehittävät höyryä. Höyry paisuu ja pyörittää höyryturpiinia. Sähköä tehdään turpiinin kanssa samalla akselilla olevassa generaattorissa. Turpiinin jälkeen höyry lauhdutetaan merivesijäähdytteisissä lauhduttimissa, jonka jälkeen sama vesi pumpataan takaisin höyrystimeen (painevesireaktori) tai suoraan reaktoriin (kiehutusvesireaktori). Kiehutusvesireaktori on rakenteeltaan yksinkertaisempi, mutta sen höyrypiiri on radioaktiivinen. Painevesireaktorin toisiopiiri ei ole radioaktiivinen ja siellä voi oleskella normaalisti.
Jätelämpöä syntyy noin 60 - 70 % reaktorin tehosta, mutta sen hyödyntäminen on vaikeaa, koska ydinvoimalat täytyy turvallisuussyistä sijoittaa kauas asutuskeskuksista. Lauhdevesien takia ydinvoimalan lähivedet ovat tavallista lämpimämpiä ja se onkin ydinvoiman näkyvin ympäristöhaitta normaalituotannossa.
Ympäristökysymykset
Ydinvoimalan etuna on sen ympäristöystävällisyys normaalikäytössä. Reaktorissa ei tapahdu palamista, joten siinä ei synny savukaasuja. Rikastettu uraani on sijoitettu Zirconiumista valmistettujen polttoainesauvojen sisälle, jossa uraaniatomit halkeavat neutronisäteilyn vaikutuksesta. Reaktiossa syntyy uusia alkuaineita, jotka jäävät polttoainesauvojen sisälle. Osaksi myös jäähdytysvesi aktivoituu, mutta se puhdistetaan radioaktiivisuudesta ja käytetään uudelleen.
Käytetty polttoaine poistetaan reaktorista yleensä kolmen vuoden käytön jälkeen ja sitä säilytettään välivarastossa. Vasta vuosien kuluttua käytetty polttoaine kapseloidaan ja haudataan loppuvarastoon Olkiluodon kallioluoliin. Luontoon ei siitä tule merkittäviä haittavaikutuksia.
Ydinvoiman suurimmat ympäristöhaitat syntyvät, kun uraania louhitaan ja rikastetaan. Luonnon uraanin kaivokset sijaitsevat pääasiassa Kanadassa, Australiassa ja Venäjällä, joten suomalaiset voivat vain toivoa, että ympäristön suojelu hoidetaan kunnollisesti. Kun luonnonuraania rikastetaan eli sen U235-isotoopin pitoisuutta nostetaan noin 3 %:n tasolle, rikastuslaitoksessa syntyy suuria määriä köyhdytettyä uraania, jonka pitoisuus on luonnon uraanin (0,7 %) pitoisuuden alapuolella. Tämä on myös matala-aktiivista jätettä, joka pitää varastoida asianmukaisesti.
Turvallisuus
Ydinvoiman haittana on ydinvoimalan onnettomuusriski. Jos reaktorin jäähdytys epäonnistuu, ydinpolttoaine voi sulaa ja siellä olevat fissiotuotteet voivat vapautua luontoon. Näin tapahtui mm. Tshernobylin ydinlaitoksessa Neuvostoliitossa vuonna 1986. Tshernobylin reaktori ei kuitenkaan ole kevytvesireaktori kuten Olkiluodon ja Loviisan reaktorit vaan grafiittihidasteinen ja vesijäähdytteinen reaktori. Siinä on mahdollista, että jäähdytysveden tulon pysähtyminen aiheuttaa veden höyrystymisen ja samalla reaktorin tehon hallitsemattoman nousun.
Suomalaisissa kevytvesireaktoreissa lämpötilan nousu aiheuttaa puolestaan reaktorin tehon laskun. Lisäksi reaktorit on varustettu suojarakennuksella, joka pystyy pidättämään mahdolliset fissiotuotteet onnettomuustilanteissa. Pahin onnettomuus kevytvesireaktoreilla tapahtui Tree Mile Islandin (Harrisburg) ydinvoimalassa vuonna 1979, jolloin reaktori pääsi sulamaan, mutta ympäristöön ei päässyt mainittavia määriä säteilyä. Reaktori jäi kuitenkin käyttökelvottomaksi ja samalla menetettiin suuri määrä omaisuutta.
Olkiluoto 3:n ydinvoimala on suunniteltu kestämään myös ydinpolttoaineen sulaminen onnettomuustilanteissa. Siinä mahdollisesti sulanut uraani pystytään keräämään talteen ja jäähdyttämään. Vanhimmissa reaktoreissa vastaavaa järjestelmää ei vielä ole käytössä eikä sitä enää voida asentaakaan.
Kustannukset
Ydinvoiman rakentaminen maksaa noin 2000 eur/kW. Koska ydinvoimala tuottaa noin sähköä noin 8000 tuntia vuodessa, sen investointikustannukset ovat 250 eur/MWh vuosituotantoa kohti. Jos pitoaika on 30 vuotta ja laskentakorko 5 % saadaan ydinvoiman pääomakustannuksiksi noin 16 eur/MWh. Kun siihen lisätään käyttö- ja polttoainekustannukset 10 -12 eur/MWh päädytään ydinvoimalla kokonaiskustannuksiin 26 - 28 eur/MWh.
Tuulivoimalla päästään lähes samaan kustannustasoon, mutta erona on se, että ydinvoimasähköä saadaan tasaisesti koko vuoden. Sen vuoksi tuulivoiman laajamittainen käyttö vaatii sähkön varastointijärjestelmän olemassaolon. Tasainen tuotanto tekee ydinvoimasta merkittävimmän sähköenergian tuottajan.
Ydinvoima turvaisi lapin ihmisten tulevaisuuden. Ydinvoimalaitos lappiin.
Vastaukset 1
Vanhimmat
lisää ydinvoimaa ja lisää tuulivoimaa muita uusiutuvia energiamuotoja. Tämänhetkinen tilanne sallii uusiutuvien energiamuotojen rakentamisen kannattavasti. Ydinvoimalla saataisiin poistettua venäjän ja kiinan hiilituonnin, uusiutuvien energiantuotanto on jo muutenkin Suomessa korkealla tasolla, lisä ei tietenkään ole ikinä pahasta kunhan se ei vaikuta kuin hiilivoiman tuotantoon (taikka ydinvoiman, kunhan toteutunut hintataso on oikeasti korkeampi kuin ydinvoiman).