Ydinenergia herättää uteliaisuutta — ja kysymyksiä. Sivulle on koottu selkeät ja suoraviivaiset vastaukset yleisimpiin kysymyksiin ydinvoimasta.
Uraanipolttoaine LDR-50-laitoksiin hankitaan vastuullisilta toimijoilta vakaista ja Suomea kohtaan ystävällismielisistä maista. Ydinpolttoaineen valmistus on kansainvälinen prosessi, joka koostuu useista vaiheista: uraanin louhinnasta, isotooppien väkevöinnistä sekä polttoainenippujen valmistuksesta.
Maailman suurimmat uraanintuottajat ovat Kazakstan, Australia, Namibia ja Kanada, ja ne tuottavat yhdessä yli 70 % globaalista uraanista. Myös Suomi liittyi uraanin tuottajamaiden joukkoon vuonna 2024, kun Terrafamen kaivoksella alettiin talteenottaa sivutuotteena syntyvää uraania.
Louhinnan jälkeen uraani konvertoidaan uraaniheksafluoridiksi, joka soveltuu väkevöintiin. Väkevöinnissä isotoopin U235 pitoisuus nostetaan luonnonuraanin 0,72 prosentista muutamaan prosenttiin. LDR-50-laitoksissa polttoaineen väkevöintiaste on noin 2,5 %.
Väkevöity uraani muunnetaan tämän jälkeen keraamiseksi uraanioksidiksi, josta puristetaan sormenpään kokoisia polttoainepellettejä. Pelletit suljetaan metallisiin suojakuoriputkiin, joista kootaan polttoainesauvoja ja edelleen kokonaisia polttoainenippuja.
LDR-50 käyttää tavanomaisia painevesireaktorien polttoainenippuja, joita valmistetaan laajasti eri puolilla maailmaa, esimerkiksi Yhdysvalloissa, Etelä-Koreassa, Ranskassa, Iso-Britanniassa, Espanjassa ja Ruotsissa.
Ydinpolttoaine muuttuu reaktorista poistamisen jälkeen korkea-aktiiviseksi ydinjätteeksi. Radioaktiiviset aineet pysyvät kiinteässä olomuodossa käytöstä poistetuissa polttoainenipuissa. LDR-50:n sydämessä on kerrallaan 37 nippua ja reaktori ladataan uudelleen noin kahden vuoden välein. Jos reaktori toimii 60 vuotta, käytettyä ydinpolttoainetta (ydinjätettä) syntyy koko käyttöiän aikana reilun 400 nipun verran. Käytetty polttoaine mahtuisi yhteen pakettiautoon.
Suomalainen ydinjätehuolto perustuu geologiseen loppusijoitukseen, jossa käytetyt polttoaineniput loppusijoitetaan kallioon louhittuihin tunneleihin 400—500 metrin syvyyteen. Myös LDR-50 polttoaine voidaan loppusijoittaa kyseisellä tavalla.
Suomen lainsäädäntö asettaa ydinjätteen loppusijoitukselle tiettyjä reunaehtoja, jotka koskevat myös LDR-50–laitoksia. Ydinenergialain mukaan kaikki Suomessa syntyvä ydinjäte on loppusijoitettava pysyväksi tarkoitetulla tavalla maan rajojen sisäpuolelle. Laitoksen luvittaminen edellyttää pitkälle vietyä loppusijoitussuunnitelmaa, ja luvan saaneilta toimijoilta aletaan keräämään maksua Valtion ydinjätehuoltorahastoon. Rahastoon kerätyillä varoilla rahoitetaan loppusijoitustoiminta täysmääräisesti.
Yksittäisen reaktorin lämpöteho on 50 megawattia. Itse laitos voi koostua yhdestä tai useammasta reaktoriyksiköstä, eli tuotantoa voidaan skaalata tarpeen mukaan ylöspäin.
Yksittäisen 50 MW:n reaktorin tuotanto on 375 GWh vuodessa - se riittäisi kattamaan 20,000 pientalossa asuvan nelihenkisen kotitalouden vuosittaisen lämmitystarpeen. Tyypillisen keskikokoisen suomalaiskaupungin lämmitystarpeisiin soveltuisi yksittäinen ydinkaukolämpölaitos, joka koostuisi 2—4 reaktoriyksiköstä. Pääkaupunkiseudulla verkkoon mahtuisi jopa 20–30 yksikköä.
Ydinvoimalaitoksilla tuotetaan sähkön lisäksi kaukolämpöä monissa maissa kuten Bulgariassa, Kiinassa, Ruotsissa, Sveitsissä, Slovakiassa, Ukrainassa, Unkarissa ja Venäjällä.
Ajatus kaukolämmöntuotantoon tarkoitetusta ydinreaktorista ei ole täysin uusi. Ruotsissa ja Suomessa kehitettiin 1970—1980 –luvuilla SECURE-nimistä kaukolämpöreaktoria, jonka sijoituspaikaksi kaavailtiin myös Helsinkiä. Hanke ei lopulta toteutunut, ja lämmityksen polttoaineeksi valittiin kivihiili.
Yksittäinen LDR-50 –reaktorimoduuli vastaa kooltaan suunnilleen pystyyn nostettua linja-autoa. Itse reaktorisydän, jossa polttoaine sijaitsee, on suuren pesukoneen kokoinen. Moduulit on upotettu halkaisijaltaan noin kymmenmetrisiin vesialtaisiin. Yhdessä lämmityslaitoksessa on yksi tai useampi reaktoriyksikkö, jotka on sijoitettu riviin yhteisen reaktorihallin sisälle. Valvomohuone ja kaukolämpöverkon lämmönvaihtimet on sijoitettu erillisiin rakennuksiin, joissa on myös muita teknisiä tiloja.
Steady Energyn laitokset on tarkoitus rakentaa maan alle kallioperän sisään. Yksittäinen laitos on noin metrohallin kokoinen. Kokonaisuudessaan laitos vie tilaa pienen tai keskisuuren teollisuustontin verran.
Pienydinvoimala on isoa turvallisempi ennen kaikkea siksi, että sen turvallisuuden kannalta keskeiset toiminnot (reaktiivisuuden hallinta, polttoaineen jäähdytys ja radioaktiivisuuden eristäminen) ovat helpommin toteutettavissa kuin suurissa reaktoreissa. Nämä perusperiaatteet ovat kaikille ydinreaktoreille samat, mutta pienessä laitoksessa niiden hallinta on yksinkertaisempaa.
Ensimmäinen ja ratkaisevin tekijä on pienempi jälkilämpö. Kun reaktori pysäytetään, polttoaine tuottaa edelleen lämpöä, jota täytyy poistaa luotettavasti. Pienessä reaktorissa tätä jälkilämpöä syntyy vain murto-osa suureen reaktoriin verrattuna, mikä avaa mahdollisuuden käyttää täysin passiivisia jäähdytysmenetelmiä, esimerkiksi luonnonkiertoa ja painovoimaa, ilman monimutkaisia pumppuja, venttiileitä ja sähkönsyötön varmistuksia, joita suuret laitokset tarvitsevat.
Pienempi lämpöteho tarkoittaa myös sitä, että tilanteet kehittyvät hitaammin. Mahdollisissa häiriö- tai onnettomuustilanteissa aikaa on enemmän sekä automaattisille järjestelmille että operaattorien toimille. Tämä lisää niin sanottua autonomisuutta: laitos pystyy selviämään omillaan hyvin pitkiä aikoja ilman ulkopuolista apua. Esimerkiksi LDR-50-laitoksessa pelkkä reaktorialtaan vesi pystyy poistamaan jälkilämpöä useiden kuukausien ajan.
Pienen fyysisen koon ansiosta reaktoriyksiköt, kuten LDR-50, voidaan lisäksi sijoittaa maan alle. Tämä parantaa suojaa ulkoisia uhkia vastaan ja tarjoaa luonnollisen lisäsuojan ympäristölle myös mahdollisen onnettomuuden aikana.
Ydinvoimalaitoksen turvallisuussuunnittelun perusta on onnettomuuksien ennaltaehkäisy. Reaktori suunnitellaan siten, että ketjureaktio toimii aina stabiilissa tilassa. Häiriötilanteessa reaktori sammuttaa itse itsensä.
Vaikka ketjureaktio voidaan pysäyttää nopeasti, polttoaine tuottaa edelleen jälkilämpöä, jota on poistettava turvallisesti. Suurimmat turvallisuushaasteet liittyvätkin riittävän jäähdytyksen varmistamiseen. Jos jäähdytys keskeytyisi pitkäksi aikaa, polttoaine voisi ylikuumentua ja pahimmassa tapauksessa sulaa.
LDR-50:n turvallisuussuunnittelu perustuu kuitenkin passiivisiin, luonnon lakeihin nojaaviin ratkaisuihin. Reaktori on suljettu kahden sisäkkäisen paineastian muodostamaan moduuliin, joka on upotettu suureen vesialtaaseen. Altaan vesi toimii pitkäaikaisena lämpönieluna: hätätilanteessa lämpö siirtyy paineastian seinämien läpi altaaseen ilman pumppuja, venttiileitä tai sähkönsyöttöä. Luonnonkiertoon ja matalaan käyttölämpötilaan perustuva jäähdytys etenee hitaasti ja ilman suuria paine-eroja, mikä tekee häiriötilanteista hallittavampia. Altaan kapasiteetti riittää poistamaan jälkilämpöä viikkojen ajan, ja vettä voidaan lisätä tarvittaessa.
Pahimmassa mahdollisessa onnettomuudessa, jossa polttoainetta ei pystytä jäähdyttämään riittävästi ja se alkaa sulaa, sulanut polttoaine kerääntyy reaktoriastian pohjalle, missä sitä jäähdytetään ulkopuolelta altaan vedellä. Tämä niin sanottu in-vessel retention -ratkaisu estää reaktoriastian puhkeamisen ja varmistaa, että sydänsula pysyy paineastian sisällä, jossa se lopulta jähmettyy.
Reaktorimoduuli sijaitsee maan alla, ja polttoaineesta vapautuvat kaasut ja höyryt jäävät ensisijaisesti maanalaisen reaktorihallin sisälle. Tämä viivästyttää mahdollisia päästöjä ja pienentää erityisesti lyhytikäisten radioaktiivisten aineiden määrää.
Vaikka vakavassa onnettomuudessa osa radioaktiivisista aineista voi lopulta päästä ympäristöön, määrät voidaan rajoittaa niin pieniksi, että vaikutukset jäävät pääosin laitoksen aidatulle alueelle. Lähiympäristölle aiheutuvat terveys- ja ympäristövaikutukset pysyvät vähäisinä. Tällaisen onnettomuuden jälkeen laitosta ei kuitenkaan käytännössä voida enää ottaa käyttöön.
Ei voi. Tšernobylissä vuonna 1986 tapahtuneet ilmiöt eivät ole mahdollisia LDR-50:n kaltaisella reaktorisuunnittelulla. Tšernobylin reaktorit olivat niin sanottuja RBMK-reaktoreita, eli grafiittihidasteisia. LDR-50 on puolestaan kevytvesireaktori, jota jäähdytetään ja hidastetaan tavallisella vedellä – kuten myös Olkiluodon ja Loviisan reaktoreita.
Tämän tyyppiset reaktorit on suunniteltu luonnostaan turvallisiksi: jos reaktorin teho kasvaa, sitä vastaan alkaa automaattisesti vaikuttaa fyysisiä prosesseja, jotka pienentävät tehoa. Tämän vuoksi Tšernobylin onnettomuuden aiheuttanut nopea ja hallitsematon tehopiikki ei ole fyysisesti mahdollinen LDR-50:llä.
Säteilyä esiintyy luonnossa kaikkialla. Suomessa vuonna 2018 tehdyn tilaston mukaan suomalaisten keskimääräinen vuosittainen efektiivinen säteilyannos on noin 5,9 millisievertiä (mSv). Suurin osa tästä tulee sisäilman radonista, mutta noin 1,1 mSv aiheutuu luonnollisesta taustasäteilystä, kuten avaruudesta tulevasta kosmisesta säteilystä sekä maaperässä ja rakennusmateriaaleissa esiintyvistä radioaktiivisista aineista.
LDR-50-laitoksen normaalista toiminnasta aiheutuvat säteilytasot ovat käytännössä olemattomia eivätkä erotu luonnollisesta taustasäteilystä. Tätä varmistetaan mittaamalla säteilytasot laitoksen ympäristössä jatkuvasti ja arvioimalla vaikutuksia säännöllisesti.
Ydintekniset laitokset on lisäksi velvoitettu noudattamaan tiukkoja säteilyturvallisuusrajoja. Suomessa ydinenergia-asetuksessa on määritelty, että yksittäisen väestön jäsenen vuotuinen efektiivinen annos laitoksen normaalista käytöstä saa olla enintään 0,1 mSv. Käytännössä nykyiset ydinvoimalaitokset ovat osoittaneet, että todelliset annokset jäävät tästä vain murto-osaan.
Kaukolämpövesi ei voi muuttua radioaktiiviseksi. Kaukolämpöverkoston vesi ei ole missään vaiheessa kosketuksissa reaktorissa kiertävään veteen tai polttoaineeseen. Laitoksessa on kolme fyysisesti erillistä vesikiertoa, jotka on erotettu toisistaan lämmönvaihtimilla.
Lämmön siirtyminen tapahtuu siis vain lämmön muodossa, ei veden tai aineiden sekoittumisena. Häiriö- tai onnettomuustilanteissa, esimerkiksi jos lämmönvaihtimeen tulisi vuoto, reaktorin paineastian paine on matalampi kuin välipiirissä. Tällöin vesi valuu reaktorin sisään, eikä välipiiriin tai edelleen kaukolämpöverkkoon. Tämä menettely on sama kaikissa ydinvoimalaitoksissa, ja sen turvallisuus on osoitettu laajasti käytännön kokemuksella.
Koska lämpöä ei ole mahdollista siirtää kustannustehokkaasti pitkien etäisyyksien päähän, lämmityslaitoksen on sijaittava kaupungin kaukolämpöverkon alueella. Todennäköisin sijoituspaikka ei kuitenkaan ole kaupungin keskusta tai muukaan kovin aktiivisesti asukkaiden käytössä oleva alue.
Laitoksen sijoituspaikaksi soveltuisi esimerkiksi teolliseen toimintaan varattu alue, jolla on jo valmiiksi tehdas-, voimalaitos- tai muuhun vastaavaan käyttöön kaavoitettuja tontteja. Tällaisilta alueilta löytyy tavallisesti myös laitoksen rakentamiseen ja käyttöön tarvittava tie-, sähkö- ja kaukolämpöinfra.
Kyse ei ole pelkästä voimalaitoksesta, vaan tulevaisuuden energiainfrastruktuurista, joka tuo yhteisölle turvaa, hyvinvointia ja mahdollisuuksia vuosikymmeniksi eteenpäin.
Pieni ydinvoimala on hiljainen, päästötön ja lähes huomaamaton naapuri. Sen toiminta ei näy eikä kuulu arjessa, mutta sen hyödyt tuntuvat kaikkialla: vakaissa lämmitys- ja sähköhinnoissa, puhtaammassa ilmassa, ja siinä, että paikallinen energiajärjestelmä ei horju myrskyjen tai markkinakriisien mukana. Kun energia tuotetaan lähellä, luotettavasti ja ilman hiilidioksidipäästöjä, koko alueen huoltovarmuus vahvistuu.
Ydinvoimala on konkreettinen tapa kantaa vastuuta ilmastosta. Se mahdollistaa puhtaan energian tuotannon ympäri vuorokauden ja tukee siirtymää fossiilisista polttoaineista pois. Yhteisö, joka hyväksyy ydinvoimalan, osoittaa kyvykkyyttä ja edelläkävijyyttä – halua rakentaa maailmaa, joka on kestävä myös tuleville sukupolville.
Ydinvoimalaitoksen rakentaminen on monivaiheinen prosessi. Suomen ydinenergialain mukaan ydinenergian käytön on oltava aina yhteiskunnan kokonaisedun mukaista. Päätös tehdään eduskunnassa valtioneuvoston esityksen pohjalta. Eduskunnan vahvistama myönteinen periaatepäätös on tavallaan korkeimman tason poliittinen mandaatti laitoksen rakentamiselle. Muita päätöksentekoprosessin vaiheita ovat esimerkiksi rakentamis- ja käyttölupa, jotka myöntää valtioneuvosto säteilyturvakeskuksen suosituksesta. Viime kädessä päätäntävalta on kuitenkin laitoksen sijoituspaikkakunnalla.
Pelkästään uusiutuviin energialähteisiin tukeutuminen on haastavaa, koska tuuli- ja aurinkovoiman tuotanto vaihtelee sään ja vuorokaudenajan mukaan. Sähköä ja lämpöä tarvitaan kuitenkin jatkuvasti. Myös silloin, kun ei tuule tai paista aurinko. Jotta energiajärjestelmä voisi toimia täysin uusiutuvilla, tarvittaisiin massiivisia varastointiratkaisuja, kattavia varavoimajärjestelmiä ja huomattavaa ylikapasiteettia. Nykyteknologialla tämä ei ole taloudellisesti eikä teknisesti laajassa mittakaavassa realistista.
Uusiutuvaksi luokiteltu biomassakin on rajallinen luonnonvara. Kestävästi käytettävissä oleva määrä on huomattavasti pienempi kuin teoreettinen tekninen potentiaali. Massiivinen biomassan poltto lisäisi paikallisia päästöjä ja ilmanlaatuhaasteita, vaikka hiilineutraaliustarkastelu olisi suotuisa.
VTT:n tutkimuksen mukaan LDR-50-reaktorilla tuotetun lämmön elinkaaren aikaiset hiilidioksidipäästöt ovat vain 2,4 grammaa CO₂-ekvivalenttia kilowattituntia kohti (gCO₂eq/kWh).
Vertailun vuoksi:
LDR-50 tuottaa siis lämmönlähteenä selvästi pienemmät päästöt kuin mikään fossiilinen vaihtoehto, ja jopa pienemmät kuin useimmat uusiutuvat.
Nykyinen lainsäädäntö ei estä kaukolämpöreaktorin rakentamista. Tilanne ei kuitenkaan ole luvituksen näkökulmasta paras mahdollinen, koska nykyiset luvituskäytännöt on alun perin luotu perinteisille suurille ydinvoimalaitoksille. Useamman keskenään identtisen reaktoriyksikön luvitustarpeisiin tällainen prosessi on tarpeettoman raskas.
Viranomaisvaatimuksissa ei myöskään täysin huomioida monia pienreaktoreiden erityispiirteitä, kuten pientä yksikkökokoa tai passiivisia turvallisuusjärjestelmiä. Suomessa on parhaillaan meneillään ydinenergialain kokonaisuudistus, jonka yhtenä tavoitteena on tuoda lainsäädäntö reaktoriteknologian kehityksen kanssa samalle viivalle.
Suurin yksittäinen pienydinvoimalaitosten sääntelyä koskeva muutos oli säteilyturvakeskuksen vuonna 2024 päivittämä ohjeistus ydinvoimalaitoksia koskevista suojaetäisyyksistä. Päivityksen myötä pienydinvoimala on mahdollista rakentaa myös lähelle asutusta.
Ydinreaktorin toiminta perustuu hallittuun ketjureaktioon. Neutroni absorboituu uraaniatomin ytimeen, ja saa sen halkeamaan kahdeksi keskiraskaaksi ytimeksi. Tällaista ydinreaktiota kutsutaan fissioksi. Halkeamisen yhteydessä vapautuu energiaa sekä uusia neutroneita, jotka ylläpitävät ketjureaktiota.
Reaktorin käyttämä ydinpolttoaine on tavallisimmin kiinteää uraanioksidia. Polttoainetabletit on suljettu metallisten suojakuoriputkien sisälle. Nämä polttoainesauvat on edelleen koottu suuremmiksi nipuiksi, jotka yhdessä muodostavat reaktorin aktiivisen osan, eli sydämen. Reaktorin jäähdyte virtaa polttoainesauvojen välistä sydämen läpi.
Tavanomainen ydinvoimalaitos on toimintaperiaatteeltaan lauhdevoimala, jossa lämmityskattila on korvattu lämpöä tuottavalla ydinreaktorilla. Lämpöenergia muutetaan laitoksen turbiinikierrossa mekaaniseksi energiaksi, ja generaattorissa edelleen sähköksi. Kaukolämpöreaktorissa ei kuitenkaan ole lainkaan turbiinikiertoa, vaan reaktorin tuottama lämpö ohjataan lämmönvaihtimen kautta kaukolämpöverkkoon.
LDR-50 on matalassa lämpötilassa toimiva painevesityyppinen kevytvesireaktori. Termi kevytvesireaktori viittaa siihen, että reaktorin jäähdytteenä käytetään tavallista “kevyttä” vettä. Suurin osa maailman ydinreaktoreista toimii samalla periaatteella.
Reaktorin läpi virtaava vesi jäähdyttää polttoainetta, mutta sillä on reaktorin toiminnan kannalta myös toinen tärkeä rooli. Vesi toimii reaktorin neutronihidasteena, eli -moderaattorina. Neutronien hidastaminen matalalle energia-alueelle kasvattaa niiden todennäköisyyttä osua helposti fissioituviin uraanin U235–isotoopin ytimiin. Matalaenergisillä neutroneilla toimiva reaktori voi käyttää polttoaineenaan uraania, jossa U235:n atomiosuus on vain muutaman prosentin luokkaa. Ilman moderaattoria (vettä) ketjureaktio ei pysy käynnissä.
Ydinreaktorin tehoa säädetään tyypillisesti säätösauvoilla, jotka useimmissa painevesireaktoreissa työntyvät polttoainenipuissa oleviin ohjausputkiin. Kun säätösauvoja vedetään ulos sydämestä, reaktorin teho alkaa hitaasti nousta. Teho saadaan vastaavasti laskemaan työntämällä sauvoja syvemmälle reaktorin sydämeen.
Tavanomaisissa painevesireaktoreissa säätöön käytetään myös jäähdytteeseen liuotettua boorihappoa, jonka pitoisuutta voidaan muuttaa käyttöjakson edetessä. Monista pienreaktoreista boorisäätö on kuitenkin jätetty yksinkertaisuuden vuoksi pois. Myös LDR:ssä säätö on toteutettu yksinomaan liikuteltavilla säätösauvoilla.
Toisin kuin sähköä tuottavat reaktorit, LDR-50 toimii matalammassa paineessa ja lämpötilassa, mikä tekee siitä luonnostaan turvallisemman ja helpommin integroitavan kaupunkien kaukolämpöjärjestelmiin.
LDR tulee sanoista Low-Temperature District Heating Reactor, eli matalan lämpötilan kaukolämpöreaktori, jonka lämpöteho on 50 MW.