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:n polttoainenippujen rakenne vastaa tavanomaisia, painevesireaktoreilla yleisesti käytössä olevia polttoainenippuja. Tällaista polttoainetta valmistetaan laajasti eri puolilla maailmaa, esimerkiksi Yhdysvalloissa, Etelä-Koreassa, Ranskassa, Iso-Britanniassa, Espanjassa ja Ruotsissa.
LDR-50:n sydämessä on kerrallaan 37 nippua ja osa polttoaine-elementeistä vaihdetaan uusiin kahden vuoden välein toteutettavissa polttoaineenvaihtoseisokeissa. 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. Suomi on ensimmäinen maa maailmassa, jossa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus on ratkaistu. Posivan loppusijoituslaitos Eurajoen peruskalliossa aloittanee toimintansa vuonna 2026. Myös Steady Energyn laitoksissa syntyvä käytettypolttoaine loppusijoitetaan suomalaiseen peruskallioon.
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 noin 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 on tuotettu 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 ydinkaukolämpölaitoksessa on yksi tai useampi reaktoriyksikkö, jotka on sijoitettu riviin yhteisen reaktorihallin sisälle. Laitoksen päävalvomo 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 tarjoaa hyvät luontaiset edellytykset korkeammalle turvallisuustasolle, koska sen keskeiset turvallisuustoiminnot (reaktiivisuuden hallinta, polttoaineen jäähdytys ja radioaktiivisuuden eristäminen) ovat helpommin hallittavissa kuin suurissa reaktoreissa. Nämä perusperiaatteet ovat yhteisiä kaikille ydinreaktoreille, mutta pienemmässä laitoksessa niiden toteutus on yksinkertaisempaa ja luotettavampaa.
Keskeisin tekijä on pienempi jälkilämpö. Kun reaktori pysäytetään, polttoaine tuottaa edelleen lämpöä, joka täytyy poistaa turvallisesti. Pienessä reaktorissa jälkilämpöä syntyy huomattavasti vähemmän kuin suuressa, mikä mahdollistaa jäähdytyksen toteuttamisen useilla eri tavoilla. Monimutkaisten, sähköstä riippuvaisten pumppujärjestelmien sijaan voidaan helpommin ja luotettavammin hyödyntää täysin passiivisia ratkaisuja, jotka perustuvat luonnonilmiöihin, kuten painovoimaan ja luonnonkiertoon.
Pienempi lämpöteho tarkoittaa myös sitä, että tilanteet kehittyvät hitaammin. Mahdollisissa häiriö- tai onnettomuustilanteissa järjestelmillä ja operaattoreilla on enemmän aikaa reagoida ja estää tilanteen paheneminen. Tämä lisää myös laitoksen niin sanottua autonomisuutta: se pystyy toimimaan turvallisesti pitkiä aikoja ilman ulkopuolista apua. Esimerkiksi LDR-50-laitoksessa reaktorialtaan vesi riittää poistamaan jälkilämpöä jopa useiden kuukausien ajan ilman aktiivisia toimenpiteitä.
Pienempi koko vaikuttaa myös mahdollisten onnettomuuksien seurauksiin. Koska polttoainetta on vähemmän, myös mahdollisten radioaktiivisten päästöjen määrä on rajallisempi, ja tilanteet ovat helpommin hallittavissa.
Lisäksi kompakti koko mahdollistaa reaktoriyksiköiden sijoittamisen maan alle. Maanalainen sijoitus tarjoaa tehokkaan suojan ulkoisia uhkia vastaan ja toimii samalla lisäsuojakerroksena ympäristölle erittäin epätodennäköisissä, radioaktiivisuuden vapautumiseen johtavissa onnettomuustilanteissa.
Ydinvoimalaitoksen turvallisuussuunnittelun perusta on onnettomuuksien ennaltaehkäisy. Reaktori suunnitellaan siten, että ketjureaktio toimii vakaasti kaikissa käyttötilanteissa ja sammuu tarvittaessa hallitusti. Häiriötilanteessa reaktori pysäyttää itsensä automaattisesti.
Vaikka ketjureaktio voidaan pysäyttää nopeasti, polttoaine tuottaa edelleen jälkilämpöä, joka on poistettava luotettavasti. Riittävän jäähdytyksen varmistaminen onkin keskeinen turvallisuustekijä kaikissa ydinreaktoreissa. Jos jäähdytys keskeytyisi pitkäksi aikaa, polttoaine voisi ylikuumentua ja pahimmillaan sulaa, jolloin osa radioaktiivisista aineista voisi vapautua polttoaineesta.
LDR-50:n turvallisuussuunnittelu perustuu passiivisiin, luonnonlakeihin nojaaviin ratkaisuihin. Reaktori on suljettu kahden sisäkkäisen paineastian muodostamaan moduuliin, joka on upotettu suureen vesialtaaseen, ns. reaktorialtaaseen. Altaan vesi toimii pitkäaikaisena lämpönieluna: häiriötilanteessa lämpö siirtyy paineastioiden seinämien läpi altaaseen ilman pumppuja, venttiileitä tai tarvetta erilliselle käyttövoimalle kuten sähkönsyötölle. Luonnonkiertoon ja matalaan käyttölämpötilaan perustuva jäähdytys etenee rauhallisesti ilman suuria paine-eroja, mikä tekee tilanteista hallittavampia.
Altaan vesimäärä riittää poistamaan jälkilämpöä viikkojen ajan, ja tarvittaessa vettä voidaan lisätä. Tämä antaa järjestelmälle pitkän autonomian ilman ulkopuolista apua.
Vakavien onnettomuuksien varalle LDR-50:ssä on lisäksi erityisiä suunnitteluratkaisuja, joilla rajoitetaan radioaktiivisten aineiden pääsyä ympäristöön. Keskeinen ratkaisu on niin sanottu in-vessel retention -periaate. Jos reaktorisydäntä ei kaikesta varautumisesta huolimatta pystytä jäähdyttämään riittävästi, polttoaine alkaa ylikuumentua ja sulaa. Sulanut materiaali kerääntyy reaktoripaineastian pohjalle, jossa sitä jäähdytetään ulkopuolelta reaktorialtaan vedellä. Tämä estää paineastian rikkoutumisen ja varmistaa, että sulanut sydän pysyy sen sisällä ja jähmettyy ajan myötä.
Koska vaurioitunut reaktorisydän pysyy paineastian sisällä, radioaktiivisten aineiden vapautuminen jää rajalliseksi. Polttoaineesta vapautuvat kaasut ja hiukkaset jäävät pääosin maanalaisen reaktorihallin sisälle, mikä viivästyttää mahdollisia päästöjä ja vähentää erityisesti lyhytikäisten radioaktiivisten aineiden aktiivisuutta. Mahdollisia päästöjä voidaan lisäksi pienentää suodattamalla vapautuvia kaasuja.
Vakavan reaktorionnettomuuden todennäköisyys voidaan hyvillä suunnitteluratkaisuilla saada erittäin pieneksi, mutta onnettomuuden mahdollisuutta ei voida teoriassa täysin sulkea pois. LDR-50:n suunnitteluratkaisut rajoittavat mahdolliset päästöt kuitenkin tällöinkin 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 ovat niin sanottuja RBMK-reaktoreita, eli grafiittihidasteisia reaktoreita. LDR-50 on puolestaan kevytvesireaktori, jota jäähdytetään ja hidastetaan tavallisella vedellä – kuten myös esim. Olkiluodon ja Loviisan reaktoreita.
Tämän tyyppisten reaktorien suunnittelussa on hyödynnetty luontaisia turvallisuusominaisuuksia: jos reaktorin teho kasvaa, sitä vastaan alkaa automaattisesti vaikuttaa fyysisiä prosesseja, jotka rajoittavat tehon nousua. 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.
Ydinvoimalaitokset on 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 vain murto-osaan tästä.
LDR-50-laitoksen normaalista toiminnasta aiheutuvat säteilytasot ovat siis käytännössä olemattomia eivätkä erotu luonnollisesta taustasäteilystä. Tämä varmistetaan mittaamalla säteilytasoja laitoksen ympäristössä jatkuvasti ja arvioimalla laitoksen ympäristövaikutuksia säännöllisesti.
Kaukolämpövesi ei voi muuttua radioaktiiviseksi. Kaukolämpöverkoston vesi ei ole missään vaiheessa kosketuksissa reaktorissa kiertävään veteen tai polttoaineeseen. Laitoksessa on kolme fyysisesti erillistä, peräkkäistä vesikiertoa, jotka on erotettu toisistaan lämmönvaihtimilla. Lämmön siirtyminen tapahtuu siis vain lämmön muodossa, ei veden tai aineiden sekoittumisena.
Kaukolämpöverkon turvallisuudesta on pidetty huolta myös mahdollisissa häiriö- tai onnettomuustilanteissa, esimerkiksi tilanteessa, jossa johonkin lämmönvaihtimeen tulisi vuoto. Sen lisäksi, että vuotava piiri voidaan erottaa, vesikiertopiirien keskinäiset paine-erot on suunniteltu sellaisiksi, että reaktoripiirin paine on alhaisin ja kaukolämpöverkon paine suurin. Näin ollen mahdollisessa lämmönvaihtimen vuototilanteessa vesi vuotaa aina reaktoriin päin estäen aktiivisuuden leviämisen kaukolämpöverkkoon.
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 (2.4 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 asetettujen turvallisuuskriteerien täyttyessä mahdollista rakentaa myös lähelle asutusta.
Ydinreaktorin toiminta perustuu hallittuun ketjureaktioon. Neutroni absorboituu uraaniatomen 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 lämmönvaihtimien 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.
Reaktorisydämen 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 kevytvesireaktori 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.