VTT käynnisti suomalaisen kaukolämmön tuotantoon tarkoitetun pienydinreaktorin kehitystyön. Ensimmäisessä vaiheessa tehdään suomalaiskaupunkien lämpöverkkoihin soveltuvan ydinlämpölaitoksen konseptitason suunnitelma.

Hankkeen tavoitteena on luoda teknologian ympärille uusi kotimainen teollisuudenala, joka kykenee valmistamaan suurimman osan laitoksen komponenteista. Ydinlämpölaitoksen suunnittelu ja lopulta toteutus vaativat laajaa yhteistyötä eri organisaatioiden välillä.

Kaupunkien lämmöntuotannon fossiilittomuus edellyttää uusia innovaatioita

Ydinenergia on Suomen suurin yksittäinen sähköntuotantomuoto, jolla katetaan nykyisin noin kolmannes kotimaisesta tuotannosta. Ydinenergian tuotannon kasvihuonekaasupäästöt koko elinkaaren yli ovat pienet, samaa luokkaa kuin esimerkiksi tuulivoiman. Vaikka sähköntuotannon hiilijalanjälki on Suomessa pieni, hiilineutraaliuden saavuttaminen edellyttää merkittäviä vähennyksiä myös muilla energiateollisuuden osa-alueilla. Pienydinvoima soveltuu laajentamaan vähäpäästöisen ydinenergian käyttökohteita lämmöntuotantoon.

Pelkästään kaukolämmön tuotannon päästöt olivat vuonna 2019 yli neljä miljoonaa hiilidioksiditonnia. Useissa kaupungeissa lämmöntuotannon puhdistaminen on yksi merkittävimmistä ilmastohaasteista. Suomi on päättänyt luopua kivihiilestä vuonna 2029. 

“Aikataulu on haastava ja edulliset vaihtoehdotkin ovat vähissä. Tavoitteen saavuttamiseksi tarvitaan uusia innovaatioita ja uuden teknologian käyttöönottoa. Ydinkaukolämmöllä voi saavuttaa todella suuria päästövähennyksiä”, sanoo tutkimustiimin päällikkö Ville Tulkki VTT:ltä.

Taloudellinen ratkaisu suomalaiskotien lämmitykseen

Maailmalla moni pienreaktorikonsepti on edennyt lisensiointivaiheeseen, mutta suurin osa niistä on tarkoitettu joko sähköntuotantoon tai energialähteeksi korkean lämpötilan teollisuusprosesseille. Kaukolämmön vaatima noin sata-asteinen vesi mahdollistaa yksinkertaisemmat ja edullisemmat ratkaisut. VTT:n tavoitteena on kehittää kaukolämmön tuotantoon räätälöity laitos, joka on taloudellinen ratkaisu lämmittämään suomalaiskoteja kaupungeissa ja taajamissa. Myös esimerkiksi Keski- ja Itä-Euroopassa käytetään laajasti kaukolämpöä, jonka tuottamiseen tarvitaan vähäpäästöinen energianlähde.

Useat suunnitelmat kaukolämmön tuotannossa käytettävien fossiilisten polttoaineiden korvaamisesta perustuvat pitkälti bioenergiaan. Tulevaisuudessa biomassasta voi kuitenkin tulla arvokas raaka-aine öljyn tilalle esimerkiksi teollisuudessa ja liikenteen polttoaineiden valmistuksessa. Ydinenergia tarjoaa vaihtoehdon, joka vapauttaa biomassaa lämmöntuotannosta muihin käyttökohteisiin.

VTT:llä on vahva tausta ydinenergian osaajana

Pienreaktorin kehitystyössä hyödynnetään VTT:llä kehitettyjä laskentajärjestelmiä ja vahvaa monialaista osaamista.

”Esimerkiksi reaktorisydämen fysiikan mallinnuksessa tullaan käyttämään korkeaan laskentatarkkuuteen yltäviä menetelmiä, joiden kehitys on tullut mahdolliseksi tietokoneiden prosessoritehon ja rinnakkaislaskennan kehityksen myötä”, toteaa VTT:n reaktoriturvallisuuden tutkimusprofessori Jaakko Leppänen.

Leppäsen kehittämää Serpent-ohjelmaa käytetään reaktorimallinnukseen ja säteilyn kulkeutumiseen liittyviin sovelluksiin 250 yliopistossa ja tutkimusorganisaatiossa 44 maassa. 

VTT:ssä työskentelee ydinenergian ja sen sovellusten parissa noin 200 tutkijaa, ja pienydinreaktoreiden mahdollisuuksia ja käyttöönottoa tarkastelevia projekteja on ollut yhtäjaksoisesti käynnissä viimeisen viiden vuoden ajan. Euroopan tasolla VTT koordinoi viime vuonna alkanutta ”Towards European Licensing of Small Modular Reactors” ELSMOR–projektia. Lisäksi VTT on työpaketin vetäjänä uudessa McSAFER-projektissa, jossa kehitetään seuraavan sukupolven laskentatyökaluja pienreaktoreiden fysiikan mallinnukseen.