YDINVOIMA TUO HURJAN LEIKKAUKSEN PÄÄSTÖIHIN
Olkiluoto 3 on melkein valmis. Suomen lisäksi uutta ydinvoimaa syntyy lähinnä kehittyvissä maissa. Kehittyneissä valtioissa rakentaminen on poliittisten ja muiden syiden takia vaikeaa.
Eurajoen Olkiluodon kolmas ydinvoimala tuottanee ensimmäiset sähkönsä verkkoon pian. Valtioneuvosto on myöntänyt voimalalle käyttöluvan – yli 10 vuotta alkuperäistä aikataulua myöhemmin.
Päästötöntä sähköä
Ydinvoimaa käsittelevä juttumme on
TM Ratkaisu -juttusarjan neljäs osa. TM Ratkaisu tutkii ja tarkastelee jo käytössä olevia ja kehitysvaiheen ratkaisuja, joiden avulla voidaan vähentää ilmastonmuutosta aiheuttavia päästöjä.
Ydinvoima on yksi ratkaisu sähkön tuotannon päästöihin. Maailman energiajärjestön IEA:n Kestävän kehityksen skenaarion mukaan kasvihuonekaasujen päästöjen pitäisi puolittua vuoden 2020 määrästä vuoteen 2040 mennessä ja jatkaa kohti nollaa vuoteen 2070 mennessä.
Skenaario ei voi toteutua ilman merkittävää ydinvoiman lisärakentamista myös kehittyneissä maissa. Suomeen rakennettu uusi ydinvoimala vähentää päästöjä pääasiassa Suomen ulkopuolella.
Myös vuosi sitten kuumakokeissa havaittuun ongelmaan eli reaktorin jäähdytyspiiriin kuuluvan paineistimen yhdyslinjan värähtelyyn on löydetty ratkaisu, joka kelpaa Säteilyturvakeskukselle.
Kolmannen reaktorin vieressä säilytysaltaassa yli vuoden odottanut polttoaine voitaneen pian panostaa ja tuotanto aloittaa.
Kun Suomen viides kaupallinen ydinvoimalayksikkö OL3 alkaa tuottaa sähköä säännöllisesti, sitä tulee paljon.
Voimala tuottaa 1 600 megawatin nettosähkötehon, ja jos laitos pääsee vastaavaan käyttökertoimeen kuin samalla saarella sijaitsevat OL1 ja OL2, tulee vuosituotannoksi yli 12 terawattituntia (TWh). Se on melkein saman verran kuin kaikki Suomen vesivoima yhteensä tai kaksi kertaa niin paljon kuin Suomen tuulivoiman tuotanto oli viime vuonna.
Silloin 30 prosenttia Suomessa kulutetusta sähköstä syntyy pienellä länsirannikon saarella noin yhden neliökilometrin alueella.
Päästöt vähenevät Suomen ulkopuolella
Olkiluodon voimaloiden omistaja Teollisuuden Voima kehuu OL3:n olevan Suomen suurin ympäristöteko. Jos tuotettu sähkö korvaisi saman määrän hiilellä tuotettua sähköä, hiilidioksidipäästöt alenisivat 11 miljoonaa tonnia vuodessa. Se on saman verran kuin Suomen liikenteestä aiheutuvat kasvihuonekaasujen päästöt.
Vertaus ontuu sikäli, että Suomessa ei juuri ole hiilisähköä korvattavaksi. Se, mitä on, pidetään käynnissä lämmön vuoksi. Kolmonen vähentää tuontia, mikä on yhtä lailla päästötöntä vesivoimaa ja ydinvoimaa Ruotsista ja Norjasta. Nämä taas löytävät ostajansa ilman Suomen kulutustakin esimerkiksi hiilimaista Tanskasta ja Saksasta.
Lopulta Suomeen rakennettu uusi ydinvoimala kuitenkin vähentää päästöjä jossakin.
Oheinen kuva esittää ydinvoimalan ja hiililauhdevoimalan koko elikaaren kasvihuonepäästöjä. Eri polttoaineiden ominaispäästöjä ovat tutkineet etujärjestöt, viralliset tutkimuslaitokset ja yliopistolliset tutkimusryhmät. Ominaispäästöjen arvot poikkeavat tosistaan huomattavasti, mutta päästöjen suhteet pysyvät varsin samanlaisina. Kun otetaaan huomioon rakentamisaikainen työ, raaka-aineiden käyttö, polttoaineen valmistus, itse sähköntuotanto, jätteiden käsittely ja lopulta laitoksen purku, ydinvoiman päästöt ovat samaa luokkaa tuuli- ja vesivoiman kanssa eli noin viidestoistaosa kaasuvoimalan päästöistä ja kolmaskymmenesosa hiilellä tuotetun sähkön päästöistä. Erot tutkimusten välillä johtuvat osaksi eroista vertailtujen laitosten tekniikoissa ja käytettyjen polttoaineiden laadussa ja jalostustavassa.
Ranskassa ydinvoima vähensi päästöjä
Ydinenergia-alan etujärjestön World Nuclear Associationin (WNA) pääjohtaja
Agneta Rising sanoi YK:n ilmastokokouksessa Katowicessa, että ydinvoiman käytöllä on vajaan viidenkymmenen vuoden aikana vältetty 60 gigatonnia (Gt) hiilidioksidipäästöjä. Määrä vastaa koko maailman sähköntuotannon viiden vuoden päästöjä.
Ydinvoiman ja päästöjen suhdetta havainnollistaa Ranskan ja Saksan päästöjen kehitys.
Ranskan päättäväinen energiapolitiikka 1970–1980-luvuilla sai Ranskan ilmastopäästöt vähenemään selvästi ja maiden päästöt aivan eri tasoille. Saksan Energiewende-politiikka kasvattanee eroa entisestään.
Ranska luottaa ydinvoimaan. Ydinvoiman osuus sähköntuotannosta 2007–2017 eräissä maissa. Japanissa osuus lähti vuonna 2018 uuteen nousuun. Lähde: WNA
Vain osa ratkaisua
Maailman energiajärjestö IEA ei varsinaisesti ennusta energiankulutusta tai tuotantoa. Sen sijaan se laatii skenaarioita siitä, mitä alalla tapahtuu erilaisten politiikkapäätösten seurauksena.
Vuonna 2017 järjestö julkisti
Kestävän kehityksen skenaarion, johon IEA:n asiantuntijat ovat laskeneet, mitä pitäisi tehdä, jotta YK:n Kestävän kehityksen energiatavoitteet täyttyisivät.
Kasvihuonekaasujen päästöjen pitäisi puolittua vuoden 2020 määrästä vuoteen 2040 mennessä ja pienentyä edelleen kohti nollaa vuoteen 2070 mennessä. Näiden tavoitteiden täyttyessä saavutettaisiin myös IPCC:n Pariisin ilmastokokouksen asettamat tavoitteet energiantuotannolle.
Kestävän kehityksen skenaariossa ydinvoima on yksi ratkaisu ilmastokysymyksiin. Sen osuus sähköntuotannosta kasvaisi runsaasta kymmenestä noin viiteentoista prosenttiin samalla kun sähkön kulutus kasvaa 45 prosenttia.
Ydinvoima laskee Ranskan päästöjä. Energiantuotannon osuus hiilidioksidipäästöistä (sähkön ja lämmön tuotanto). Lähde: Maailmanpankki
Skenaarion mukaan ydinvoimaloiden tuotannon pitäisi yli kaksinkertaistua vuoteen 2040 mennessä. Tämä tarkoittaisi 720 GW:n kapasiteettia nykyisen noin 400 GW:n sijaan ja 5 345 TWh:n tuotantoa, kun nyt ydinsähkön vuosituotanto on juuri ylittänyt 2 500 TWh.
Ydinvoima-alan etujärjestö WNA pitää omaa rimaansa vielä korkeammalla.
WNA:n Harmony-ohjelma tähtää vuoteen 2050. Silloin ydinvoimalat syöttäisivät sähköverkkoja 1 250 GW:lla ja sähköä tulisi vuodessa 10 000 TWh.
Kumpi tahansa skenaario tarkoittaisi toteutuessaan kelpo leikkausta nykyisiin päästöihin ja renessanssia voimaloiden rakentajille. Silti edes WNA:n Harmony-skenaariossa ydinvoiman osuus sähkön tuotannosta ei nousisi kuin neljäsosaan. Siitä nimi Harmony tuleekin. Vielä jää tilaa muillekin hiilivapaille teknologioille.
445 reaktoria, rakenteilla 57
Maailman energiajärjestön IEA:n skenaarion ensimmäinen välitavoite on 438 GW vuonna 2020. Se saavutetaan, jos lähellä valmistumista olevat hankkeet saadaan suunnitellusti maaliin.
Vuoden 2025 tavoitteen 490 GW saavuttaminen taas näyttää jo hyvin epävarmalta. Paljon riippuu Kiinan, Venäjän ja Intian poliittisista päätöksistä. Näillä kaikilla on kunnianhimoiset ydinohjelmat, joita ne edistävät jalka – kenellä mistäkin syystä – ainakin vähän jarrulla.
Tuulet kuitenkin kääntyvät nopeasti. Jos Aasiassa pian päätetään aloittaa jonkin jo suunnitellun hankkeen rakentaminen, tuotanto ehtisi alkaa vuoteen 2025 mennessä.
WNA:n reaktoritietokannan mukaan sähköntuotannossa on 445 ydinreaktoria ja 57 on rakenteilla. Lisäksi 126 reaktoria on jossain kohtaa suunnitteluprosessia ja 372 julkistettuina hankkeina ilman mitään lupia tai valtiovallan periaatepäätöksiä.
Olkiluodon kolmas yksikkö on yksi näistä 57:stä, ja Fennovoiman Hanhikivi 1 on yksi 126:sta.
Näihin lukuihin ei kuitenkaan pidä liiaksi luottaa. Osa rakenteilla oleviksi listatuista työmaista seisoo, ja osa suunnitelluista ei koskaan pääse poliittisten tai muiden käännösten takia koskaan työn alle.
Viimeinen viivytys?
Olkiluoto 3:n käyttöönottoon on tullut vielä yksi viivästys. TVO tiedotti äskettäin, että laitetoimittaja ei ehdikään saada kaikkea vielä valmiiksi eikä polttoainetta asennetakaan kesäkuussa.
Laitetoimittaja eli Areva–Siemens-konsortio toimittaa uuden aikataulun TVO:lle kesäkuun aikana. Jos se ei saa projektia valmiiksi vuoden loppuun mennessä, konsortioon kuuluvat yhtiöt joutuvat maksamaan TVO:lle lisäkorvausta. Määrä riippuu valmistumisen ajankohdasta ja on enintään 400 miljoonaa euroa.
Asenteet muuttuvat
Paljon energiaa käyttävä teollisuus on halunnut ydinvoimaa, koska ydinvoimalla tuotettu sähkö on ollut edullista ja sitä tulee luotettavasti ja tasaisesti.
Kansalaisia ei missään saada suurin joukoin ydinvoiman taakse näillä argumenteilla, mutta ilmastoargumentilla voidaan saadakin.
Vuonna 2011 tapahtuneen Fukushiman maanjäristyksen ja Daiichi-ydinvoimalan tuhoutumisen jälkeen monet maat, myös Saksa, ilmoittivat ydinvoimaloiden sulkemisesta.
Rusko- ja kivihiilen päästöt pahimmat. Sähköntuotantomuotojen elinkaaren aikaisia CO2-päästöjä. Lähde: Comparison of Lifecycle Greenhouse Gas Emissions of Various Electricity Generation Sources, WNA
Fossiiliset polttoaineet ajettava alas. Käyrät kuvaavat sähköntuotannon hiilipitoisuuden kehittymistä valikoiduilla alueilla. Tulevaisuuden ennuste toteutuu vain, jos energiantuotanto nojaa vähähiilisiin ratkaisuihin. Lähde: IEA
Ennusteet kasvihuonekaasujen lisääntymisestä ja ilmaston lämpenemisestä näyttävät kuitenkin muuttaneen kansalaisten ja poliitikkojen suhtautumista ydinvoimaan myönteisemmäksi. Ydinvoima on alettu nähdä kestävänä ratkaisuna sähköntuotannon päästöihin.
Kaikkiaan yhdeksän ydinvoimalaa aloitti tuotannon viime vuonna – sähköteholtaan ne ovat yhteensä 10,4 gigawattia. Määrä on suurin sitten vuoden 1990.
Lisäksi neljä Fukushiman maanjäristyksen jälkeen suljettua voimalaa käynnistettiin uudestaan Japanissa.
Tänä vuonna valmistuu 14 uutta reaktoria, sähköteholtaan yhteensä 15 gigawattia.
Saksa todella luopumassa
Taiwanissa kumottiin viime marraskuun lopussa kansanäänestyksellä hallituksen suunnitelma ydinvoimasta luopumiseksi. Samassa äänestyksessä päätettiin keskeyttää kaikkien rakenteilla olevien hiilivoimaloiden työt ja vähentää nykyisten hiilivoimaloiden tuotantoa.
Ranskassa puolestaan hallitus totesi, että suunnitelma vähentää ydinvoiman osuutta sähköntuotannosta 75 prosentista 50 prosenttiin vuoteen 2025 mennessä on epärealistinen. Sulku-uhan alla olleet voimalat saivat jatkoaikaa jopa vuoteen 2035 asti.
Belgiassa, Saksassa ja Etelä-Koreassa poliittiset päätökset luopua ydinvoimasta kuitenkin pitävät.
Kiina ja Venäjä rakentavat
Ydinvoimarakentamisen suhteen maailma jakautuu selkeästi kahteen eri leiriin eli kehittyneisiin ja kehittyviin alueisiin. Leirit erottava tekijä on väestön, elintason ja energiankulutuksen kasvu.
Kiina haluaa ydinvoiman suurvallaksi. Rakenteilla olleet reaktorit vuoden 2017 lopussa. Lähde: IEA
Kehittyvissä maissa kaikki kasvaa ja energiankulutuksesta yhä suurempi osa on sähköä. Tarve edulliselle, päästöttömälle ja suuren kapasiteetin sähkölle on huutava.
Siksi Kiinassa, Intiassa ja muualla Aasiassa rakennetaan ydinvoimaa minkä ehditään.
Nykyisten julkaistujen ilmastopoliittisten ennusteiden mukaan ydinvoiman tuotanto maailmassa kasvaa, mutta nettokasvu tapahtuu kokonaan kehittyvissä maissa.
Lännessä rakentaminen vaikeampaa
USA:ssa, EU:ssa, Japanissa ja muualla kehittyneessä maailmassa liikenne ja yhteiskunta sähköistyvät aivan samoin kuin kehitysmaissa, mutta samanaikaisesti energian käyttö ja jakelu tehostuvat. Siksi sähköistyminen ei näy niin suurena kulutuksen kasvuna kuin esimerkiksi Kiinassa.
Maailman energiajärjestö IEA on laskenut, että vaikka kehittyneissä maissa kaikki uudet autot olisivat vuonna 2040 sähköautoja, sähkönkulutus kasvaisi tästä syystä vain 1,1 prosenttia vuodessa.
Kehittyneiden maiden sähköjärjestelmässä tärkeää on paitsi joustavuus myös siirto- ja markkinajärjestelmä, joka yrittää tulla sekä teknisesti että kaupallisesti toimeen uusiutuvista lähteistä sähköä tuottavien pienten yksiköiden kanssa.
Tässä kehityskulussa uudella ydinvoimalla ei periaatteessa olisi sijaa, mutta jotain perusvoimaa tällainenkin järjestelmä tarvitsee.
Kiina ja Venäjä rakentavat vaikutuspiirissään olevissa maissa jatkuvasti uusia laitoksia ja pääsevät nauttimaan jopa sarjatuotannon eduista. Yleisesti arvioidaan, että neljännen voimalan kustannukset ovat enää puolet ensimmäisen vastaavan kustannuksista.
Kehittyneissä maissa sarjaetua ei saada, ja rakentamisen kustannukset muutenkin ovat korkeammat.
Kehittyneiden maiden kapasiteetti on iäkästä, ja ydinvoimaloita suljetaan niissä enemmän kuin rakennetaan. Menestyneidenkin ydinvoimayhtiöiden hinkua uusiin investointeihin hillitsee se tavaton monimutkaisuus ja epävarmuus, mikä asiaan liittyy.
Vaikka tekniikan kanssa pärjäisikin, politiikka on täysin arvaamatonta. Suomi on siis kehittyneiden maiden joukossa harvinainen tapaus.
Seuraavaksi pienreaktoreja
Olkiluodon uusi ydinvoimala on ydinvoimateollisuuden kolmannen sukupolven tyypillinen edustaja: suuri laitos, massiiviset turvajärjestelyt ja eeppinen rakentamisprojekti.
Neljännestä polvesta on luvattu polttoainetaloudeltaan tehokkaampaa. Ydinjäte ei olisi yhtä ongelmallista kuin nykyinen. Tekniikka olisi kuitenkin vaativaa.
Uuden polven voimala voi olla myös nykyistä selvästi pienempi, osin tehdasvalmisteinen ja nopeasti pystytettävä ja laajennettava. Se saattaisi tuottaa sähkön lisäksi kaukolämpöä tai jopa pelkkää kaukolämpöä.
Tällaista sanotaan SMR:ksi (
small modular reactor). Se voi olla painevesireaktori, jossa kaikki höyryntuottamiseen tarvittavat komponentit ovat saman suojakuoren sisällä, tai korkeassa lämpötilassa toimiva suolasulareaktori. Kolmas tyyppi on pelkkää lämpöä tuottava reaktori.
SMR:n taloudelliset ja turvallisuusriskit ovat isoja reaktoreja pienemmät.
SMR:t kiinnostavat myös Suomessa. Esimerkiksi Fortum on tehnyt selvityksiä pienreaktorien soveltuvuudesta pohjoismaisille energiamarkkinoille.
Ydinvoimaan liittyvästä tuotekehityksestä vastaava johtaja
Eero Vesaoja sanoo kuitenkin, että yhtiö ei nyt suunnittele tällaisen voimalan hankkimista.
Käyttöiän nosto auttaisi
Uudet voimalat lisäävät kapasiteettia hitaasti, mutta vanhojen reaktorien käyttäminen yleisen 60 vuoden sijasta esimerkiksi 80 vuoden ikään asti auttaisi lähivuosien päästötavoitteiden saavuttamisessa.
Esimerkiksi Yhdysvalloissa ydinturvallisuudesta vastaava viranomainen laatii ohjeistusta käyttöajan jatkamisesta 80 vuoteen.
Kestävän kehityksen skenaarion mukaan vuonna 2030 ydinvoimaloiden yhteenlasketun kapasiteetin pitäisi olla 586 GW. Se tarkoittaa noin 185 GW:n lisäystä nykyiseen.
Rakenteilla ja suunnitteilla olevien ydinvoimaloiden teho on juuri sen verran, mutta samaan aikaan politiikkapäätösten ja käyttölupien vanhenemisen vuoksi 55 GW suljetaan.
Seuraavalla vuosikymmenellä suljettava määrä on vielä suurempi. Vuoteen 2040 mennessä 200 GW nykyistä ydinvoimaa menettää käyttölupansa.
Mitä tekevät Fortum ja TVO?
Loviisan yksiköiden käyttöluvat ovat katkolla vuosina 2027 ja 2030, jolloin ne täyttävät 50 vuotta.
Fortum ei ole peitellyt kiinnostustaan lupien jatkamiseen mutta ei myöskään hakenut jatkoaikaa.
Lupapäätökset valmisteleva työ- ja elinkeinoministeriö tai ydinturvallisuutta valvova viranomainen Säteilyturvakeskus eivät ole sanoneet asiasta mitään kielteistä ainakaan julkisesti.
Teollisuuden Voiman kaikkien kolmen yksikön käyttöluvat ovat voimassa vuoteen 2038. Silloin Olkiluodon vanhimman yksikön ensimmäisestä käynnistämisestä on kulunut 60 vuotta. Ykkös- ja kakkosyksiköille myönnettiin 20 vuoden jatkolupa vasta viime syksynä.
Voimalan ikääntyminen aiheuttaa muutoksia sen teknisessä laitteistossa. Ydinvoimayhtiöt pyrkivät huolehtimaan laitosten kunnosta muun muassa säännöllisillä vuosihuolloilla. TVO on ilmoittanut käyttävänsä kahden käytössä olevan yksikkönsä huoltoseisokkeihin keskimäärin 50 miljoonaa euroa vuodessa.
Kahtena viime vuonna tehtiin tavallista laajemmat huollot. Muun muassa molempien reaktorien pääkiertopumput uusittiin. Yhtiön mukaan tavallista suurempiin muutoksiin ryhdyttiin, koska tiedossa oli, että käyttö voi jatkua vielä 20 vuotta.
Olkiluoto 3
- Eurooppalainen painevesireaktori ERP, reaktorin lämpöteho 4 300 MWth
- Paineastia Mitsubishi Heavy Industries
- Käyttöpaine 155 bar, tuorehöyryn lämpötila 290 °C
- 241 polttoainenippua, yhteensä noin 128 t uraanioksidia UO2
- Polttoaineen kulutus noin 32 t vuodessa
- Turbiinit ja generaattori Siemens AG
- Sähköteho 1 600 MW, noin 13 TWh vuodessa
- 1 korkeapaineturbiini ja 3 matalapaineturbiinia
- Kokonaishyötysuhde noin 37 %
- Lauhdutus merivedellä 57 m3/s
- Kaksiseinäinen suojarakennus. Sisemmässä seinässä kaasutiivis teräsvuoraus. Ulompi seinä mitoitettu kestämään suuren matkustajakoneen törmäys.
- Rakentajakonsortio AREVA GmbH, AREVA NP SAS ja Siemens AG.
- Omistaja Teollisuuden Voima Oyj
- Kokonaisinvestointi 5,5 miljardia euroa, sisältää laitostoimittajan maksamia korvauksia myöhästymisestä 450 miljoonaa euroa.
- Toimii Mankala-periaatteella eli voimalan tuottama sähkö jaetaan omistajille omakustannusperiaatteella. B-sarjan osakkeet oikeuttavat OL3:n tuottamaan sähköön.
- B-sarjaa omistavat Pohjolan Voima Oyj 60,2 prosenttia, Fortum Power and Heat Oy 25,0, Oy Mankala Ab 8,1, EPV Energia Oy 6,6 ja Loiste Holding Oy 0,1 prosenttia.
- Valtioneuvoston periaatepäätös 17.1.2002
- Eduskunnan periaatepäätös 24.5.2002
- Sijoituspaikan ja laitostoimittajan valinta 17.2.2004
- Investointipäätös ja laitoksen tilaus Framatome ANP (myöh. Areva)-Siemens AG -konsortiolta 18.2.2004
- Rakentamislupa 17.2.2005
- Alkuperäinen rakentamisaikataulu 2004–2009
- Käyttölupa 7.3.2019
- Kaupallinen käyttö 2020
Fukushiman jälkeen
Fukushiman asukkailla tai heidän jälkeläisillään ei ole vuoden 2011 ydinonnettomuuden takia säteilyn aiheuttamia sairauksia enempää kuin muillakaan japanilaisilla. Niin on arvioinut Yhdistyneiden kansakuntien Ionisoivan säteilyn vaikutusten tieteellinen komitea.
YK:n alaisen Maailman terveysjärjestön WHO:n kaksi vuotta onnettomuuden jälkeen tekemän arvion mukaan haitoille altteimpia ovat ne pikkulapset, jotka onnettomuuden aikana olivat eniten saastuneella alueella. Heidän elinaikainen syöpäriskinsä lisääntyi yhden prosentin.
Alueella on tavattu paljon kilpirauhassyöpätapauksia. Kyse on WHO:n mukaan todennäköisesti siitä, että seulonnoissa löytyy oireettomia tapauksia, jotka eivät muuten tulisi ilmi.
Viime vuonna ensimmäinen tuhoutuneen voimalaitoksen puhdistustyössä olleista työntekijöistä kuoli syöpään. Japanin hallituksen mukaan kolme muuta työntekijää on sairastunut leukemiaan tai kilpirauhassyöpään.
Voimalaitosalueella työskentelee joka päivä noin 5 000 työntekijää. Teollisuusmaiden asukkaista noin joka kolmas sairastuu syöpään jossain elämänsä vaiheessa.