Ydinkaukolämpö, ilmasto ja ympäristö

Kansainvälisen ilmastopaneelin IPCC:n mukaan ilmaston lämpenemisen aiheuttamien haittavaikutusten rajoittaminen luonnon monimuotoisuuden ja ihmisten hyvinvoinnin kannalta siedettävälle tasolle edellyttää maapallon keskilämpötilan nousun pysäyttämistä noin 1,5 asteeseen. Tavoitteen saavuttamiseksi kasvihuonekaasujen nettopäästöt olisi saatava nollaan jo vuosisadan puoliväliin mennessä. Tällaiset päästövähennykset edellyttävät koko energiajärjestelmän perinpohjaista uudistamista.

Lämmitys on sähköntuotantoa haasteellisempi päästövähennyskohde

Suurin osa ilmastopäästöistä on peräisin energiasektorilta, joka kuluttaa paljon fossiilisia polttoaineita. Päästövähennyskohteista näkyvimpään roolin on noussut sähkön tuotanto. Kivihiiltä tai maakaasua polttavien voimalaitosten korvaaminen vähäpäästöisemmillä tuotantomuodoilla vähentää päästöjä, mutta ei ratkaise koko ongelmaa. Suurin osa fossiilisista polttoaineista nimittäin kulutetaan energiasektorin muilla osa-alueilla: liikenteessä, teollisuudessa ja lämmityksessä.

Kylmän ilmaston maissa asuntojen, liike- ja teollisuuskiinteistöjen sekä julkisten tilojen lämmittämiseen käytetään paljon energiaa. Myös keinovalikoima päästöjen leikkaamiseksi on sähköntuotantoa rajallisempi. Fossiilisia lämmityspolttoaineita voidaan korvata uusiutuvalla bioenergialla, mutta esimerkiksi kasvavan tuulivoimakapasiteetin laajamittainen hyödyntäminen edellyttäisi jo suurempia muutoksia lämmitystekniikkaan ja energiajärjestelmiin.

Teollisuuden ja liikenteen rakennemuutokset tulevat kasvattamaan huomattavasti sekä biomassan että vähäpäästöisen sähkön tarvetta. Kyse on lämmityksen kanssa kilpailevista käyttökohteista, joita koskevat samat päästövähennystavoitteet.

Kaukolämpö on yleinen lämmitysmuoto Euroopassa

Sähkö ja lämpö eroavat toisistaan myös energian jakelun osalta. Sähköä voidaan siirtää laajojen jakeluverkkojen kautta tuhansien kilometrien päähän valtiorajojen yli. Lämpö sen sijaan sekä tuotetaan että kulutetaan aina enemmän tai vähemmän paikallisesti. Keskitettyä lämmöntuotantoa edustaa kaukolämpö, jossa lämpö jaetaan asiakkaille maanalaisissa putkissa virtaavan kuuman veden välityksellä. Jakeluverkot kattavat tyypillisesti korkeintaan yksittäisiä kaupunkeja.

Kaukolämpö on Suomen yleisin lämmitysmuoto, jota käytetään erityisesti kerros- ja rivitalojen sekä julkisten tilojen lämmitykseen. Lähes puolet suomalaiskiinteistöistä on kytketty paikalliseen lämmitysverkkoon. Tällaisia verkkoja löytyy 166 kunnasta, suurimmat niistä pääkaupunkiseudulta.

Koko Euroopan alueella kaukolämpöverkkoja on noin 3500, ja niiden piirissä asuu 60 miljoonaa ihmistä. 75% tuotannosta katetaan fossiilisilla polttoaineilla, joten päästövähennystarve on huomattava. Valtaosa verkoista sijaitsee Pohjoismaissa, Baltiassa sekä itäisessä Keski-Euroopassa. Ilmastotavoitteiden lisäksi muutospainetta aiheuttaa myös tarve päästä eroon venäläisestä maakaasusta.

Ydinenergia soveltuu vähähiiliseen kaukolämmöntuotantoon

Perinteiset ydinvoimalaitokset ovat suuria tuotantoyksiköitä, mutta laitoksen lämpöteho on helposti skaalattavissa alaspäin. Kahdesta LDR-50 pienreaktorista koostuvan kaukolämpölaitoksen tuotanto riittäisi keskikokoisen suomalaiskaupungin lämmitystarpeisiin. Suuremmissa kaupungeissa reaktoriyksiköitä voisi olla neljästä kuuteen.

Ydinvoimalaitos ei tuota toimiessaan lainkaan suoria kasvihuonekaasupäästöjä. Laitosten rakentaminen, käyttö ja ylläpito, uraanin louhinta, isotooppien väkevöinti sekä käytetyn polttoaineen loppusijoitus kuluttavat kuitenkin energiaa ja fossiilisia polttoaineita. Nämä elinkaaren aikana muodostuvat päästöt on laskettava ydinenergiantuotannon hiilijalanjälkeen mukaan.

Perinteisille sähköä tuottaville ydinvoimalaitoksille on tehty paljon elinkaarianalyysejä. IPCC:n arvioissa ydinsähkön kasvihuonekaasupäästöt asettuvat samalle tasolle vesi-, aurinko- ja tuulivoiman kanssa. Samaan tulokseen on päädytty myös vuonna 2021 julkaistussa YK:n Euroopan Talouskomission selvityksessä, jossa myös muut ydinenergiantuotannon ympäristövaikutukset todettiin pieniksi.

Ydinkaukolämmölle ei vastaavia yksityiskohtaisia laskelmia ole vielä tehty. Koska LDR-50 -reaktorin polttoainekierto ei ratkaisevasti poikkea sähköä tuottavista laitoksista, tuotannon hiilijalanjäljen voidaan kuitenkin arvioida olevan samaa suuruusluokkaa.

Uraanin korkea energiasisältö takaa huoltovarmuuden

Ydinvoimalaitokset käyttävät polttoaineenaan uraania, jonka energiasisältö on erittäin korkea. Reaktori toimii yhdellä polttoainelatauksella koko käyttöjakson ajan, minkä jälkeen osa sydämessä olevista polttoainenipuista vaihdetaan uusiin. LDR-50:n käyttöjakson pituus on noin kaksi vuotta. Polttoainetta voidaan varastoida useamman jakson tarpeiksi, jolloin lämmöntuotannon omavaraisuus on turvattu vuosiksi eteenpäin.

Ydinpolttoaineen valmistus on kansainvälisesti kilpailtua toimintaa, eli polttoaineen saatavuus ei myöskään ole minkään yksittäisen toimijan varassa. Suurimmat uraanintuottajamaat ovat Kazakstan, Australia, Namibia ja Kanada. Toimitusketjun seuraavat vaiheet ovat uraanin konversio ja väkevöinti, joissa Venäjällä oli vielä ennen Ukrainan sotaa suhteellisen suuri markkina-asema. Tilanne on kuitenkin hyvää vauhtia muuttumassa länsimaisten toimijoiden kasvattaessa kapasiteettiaan. Reaktoriin ladattavia polttoainenippuja valmistetaan esimerkiksi Yhdysvalloissa, Etelä-Koreassa, Ranskassa, Iso-Britanniassa, Espanjassa ja Ruotsissa.

Video LDR-50 -reaktorin käyttämästä polttoaineesta:

 

Loppusijoitus on osa ydinpolttoainekiertoa

Reaktorista poistamisen jälkeen polttoainenipuista tulee korkea-aktiivista ydinjätettä, joka on eristettävä elävästä luonnosta. Käytettyä polttoainetta jäähdytetään laitoksella useamman vuoden ajan, minkä jälkeen niput siirretään keskitettyyn välivarastoon. Polttoainekierron viimeinen vaihe on geologinen loppusijoitus. Polttoaineniput haudataan kuparikapseleissa syvälle kallioperään.

Turvallisen loppusijoituksen edellytys on, että paikalliselle väestölle aiheutuva säteilyhaitta jää kaikkina aikoina merkityksettömän pieneksi suhteessa luonnolliseen säteilytaustaan. Tällä vertailutasolla tarkoitetaan esimerkiksi maaperän radonin sekä avaruuden kosmisen säteilyn aiheuttamaa luonnollista säteilyaltistusta.

Suomi on ydinjätteen loppusijoituksessa edelläkävijä. Geologista loppusijoitusratkaisua on tutkittu ja valmisteltu 1980-luvulta lähtien. Loviisan ja Olkiluodon vanhimpien reaktoreiden osalta loppusijoituksen on määrä alkaa tämän vuosikymmenen loppuun mennessä.

Myös uusien ydinvoimalaitosten rakentaminen edellyttää pitkälle vietyä ydinjätehuoltosuunnitelmaa. Koska LDR-50 on suunniteltu toimimaan tavanomaisella kevytvesireaktoripolttoaineella, myöskään käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen ei ole tarpeen kehittää uutta teknologiaa.

Vastauksia ydinpolttoainekiertoon ja jätteisiin liittyviin kysymyksiin