• Hajautettu energiantuotanto
• Pieni modulaarinen reaktori
• SMR
• Ydinturvallisuus
• ydinvoima

Hajautettu energiantuotanto on noussut täydentäväksi lähestymistavaksi keskitetylle suurimittaiselle energiantuotannolle. Toisin kuin keskitetty tuotanto, joka perustuu suuriin voimalaitoksiin ja laajoihin siirtoverkkoihin, hajautettu energiantuotanto koostuu pienemmistä, hajautetuista yksiköistä, jotka sijaitsevat lähempänä käyttöpaikkaa. Tämä malli vähentää siirtohäviöitä, parantaa energiavarmuutta ja edistää uusiutuvien energialähteiden integrointia älykkääseen energiantuotantoon. (Alanne, Saari, 2004)
Perinteisesti Suomen ydinvoimatuotanto ja niiden organisaatot ovat keskittyneet kahdelle laitospaikalle. Kunkin toimijan organisaatio palvelee vain kyseisen laitospaikan laitosyksikköjä. Nämä laitokset ovat suuria yksiköitä, joten ne eivät edusta hajautettua energiantuotantoa.

Pienet modulaariset reaktorit (SMR) soveltuvat kokonsa vuoksi hyvin hajautettuun energiantuotantoon. SMR-laitosten operointikustannukset kuitenkin voivat karata, koska yhdelle laitokselle tarvittava operointiorganisaatio on suhteellisen iso laitoksen tuotantoon nähden (IAEA.2001).

SMR-laitos ei nauti ”suuruuden ekonomiasta” samalla tavalla kuin perinteinen iso ydinvoimalaitos. Hajautetun energiatuotannon, keskitetyt organisaatiotoiminnot voivat tuoda kuitenkin merkittäviä kustannussäästöjä sovellettaessa SMR-laitosten organisaatioihin.

Ydinvoimatuotannon korkein prioriteetti on ydinenergian turvallisuuden varmistaminen. Tämä edellyttää erityisiä toimintoja ydinvoimalaitos organisaatioissa, joita ei tarvita tavanomaisessa energiantuotannossa. Toimintojen suorittamiseen tarvitaan vahva ja osaava organisaatio. SMR-laitokset eivät tuo poikkeusta tähän asiaan.

Pienet modulaariset reaktorit (SMR)

Pienet modulaariset reaktorit (SMR) edustavat merkittävää edistysaskelta ydinteknologiassa, tarjoten uusia mahdollisuuksia hajautettuun energiantuotantoon. Nämä reaktorit on suunniteltu pienemmiksi kuin perinteiset ydinreaktorit. SMR-laitosten kapasiteetti vaihtelee yleensä kymmenistä satoihin megawatteihin.

Tyypillisesti SMR-laitoksen tehorajana pidetään 300 MW. Mutta suurempiakin SMR-laitoksia on tulossa markkinoille. Suuremmat SMR-laitokset edustavat tyypillisesti monireaktori-mallia. Esimerkkinä tästä voimaan mainita NuScale Voygr-12 laitostyyppi, jossa on 12 kappaletta 77 MW sähkötehoista voimantuotantoyksikköä (reaktori+turbiini+apulaitteet) yhteisteholtaan 924 MW (Kuva 1.)

Moduulirakenteensa ansiosta SMR-laitokset mahdollistavat sarjatuotannon hallituissa tehdasolosuhteissa, sekä helpon logistiikan perinteisillä maa tai merikuljetuksilla. Laitosta rakennettaessa tilantarve on myös pienempi, kun laitosmoduulit voidaan toimittaa rakennuspaikalle vasta tarvittaessa, eikä paikanpäällä tapahtuvaa valmistusta tarvita samoissa määrin, kuin suurissa perinteisissä ydinvoimalaitoksissa.

Turvallisuus SMR-laitoksissa perustuu usein passiivisiin järjestelmiin ja reaktorin ”luontaisiin” turvallisuusominaisuuksiin, kuten alhaiseen tehoon ja käyttöpaineeseen. Laitoksen alasajo turvalliseen tilaan ei edellytä ihmistoimia tai ulkoisia voimalähteitä, sillä passiiviset järjestelmät hyödyntävät luonnollisia fysikaalisia prosesseja, kuten luonnonkiertoa, konvektiota, painovoimaa ja reaktiivisuutta hillitsevät takaisinkytkennät. (IAEA News)
Nämä ominaisuudet tekevät SMR-laitoksista erityisen hyvin soveltuvia hajautettuun energiantuotantoon, jossa ne voidaan sijoittaa lähemmäksi kysyntäkeskuksia, parantaen energian tuotantovarmuutta ja vähentäen siirtohäviöitä.

Organisaation toimintojen keskittämisen hyödyt

Toimintojen keskittämisen edut ydinvoimaloissa ovat moninaiset. Hyödyt ovat ennen kaikkea taloudellisia, mutta myös operatiivisia ja turvallisuutta parantavia.

• Taloudelliset hyödyt: Toimintojen keskittäminen voi johtaa merkittäviin kustannussäästöihin vähentämällä tarvetta moninkertaistaa resursseja useissa laitoksissa. Yhteiset palvelut ja resurssit tarkoittavat, että erikoistunut henkilöstö ja laitteet voidaan hyödyntää tehokkaammin. Esimerkiksi keskitetyt koulutusohjelmat voivat vähentää kustannuksia, jotka liittyvät useiden koulutusten kehittämiseen ja ylläpitoon.
• Operatiivinen tehokkuus: Keskitetyt toiminnot voivat virtaviivaistaa prosesseja ja parantaa operatiivista tehokkuutta. Kun keskitetty tiimi hallinnoi toimintoja, kuten kunnossapidon suunnittelua, ympäristön valvontaa tai asiakirjahallintaa, laitokset voivat hyötyä yhtenäisistä menettelytavoista ja standardeista, mikä voi johtaa ennustettavampiin ja luotettavampiin toimintoihin.
• Parannettu turvallisuus: Keskitetyt toiminnot voivat parantaa turvallisuutta varmistamalla, että parhaat käytännöt ja standardit toteutetaan johdonmukaisesti kaikissa laitoksissa. Keskitetyt koulutus- ja säteilysuojelutoiminnot varmistavat esimerkiksi, että kaikki henkilöstö koulutetaan samojen korkeiden standardien mukaisesti ja että turvallisuusprotokollat toteutetaan yhtenäisesti.

Haasteet ja Riskit

Huolimatta mahdollisista eduista, toimintojen keskittäminen ydinvoimalaitoksissa tuo mukanaan haasteita ja riskejä, joita on hallittava huolellisesti.

• Omistajuuden menettäminen: Jos keskitetty palvelu toteuttaa vain osaa toiminnosta, se voi johtaa omistajuuden ja vastuun hämärtymiseen koko toiminnon osalta. On tärkeää varmistaa, että keskitetyt palvelut säilyttävät vahvan yhteyden tuettaviin organisaatioihin tämän riskin minimoimiseksi.
• Kulttuurierot: Keskitetyt toiminnot voivat irtaantua yksittäisten laitosten toimintakäytännöistä ja -kulttuurista. Tämän torjumiseksi on tärkeää edistää yhteistyön ja säännöllisen viestinnän kulttuuria keskitettyjen palveluiden ja laitosten henkilöstön välillä. Työkierto ja säännölliset vierailut laitoksilla voivat auttaa kuilun kaventamisessa.
• Priorisointiongelmat: Keskitetyt toiminnot voivat tahattomasti priorisoida tehtäviä ”kotilaitoksen” eduksi, mikä johtaa palvelun laadun epätasapainoon. Selkeiden palvelutasosopimusten laatiminen ja vastuiden kierrättäminen voivat auttaa tämän ongelman ratkaisemisessa ja varmistaa, että kaikki tuettavat laitokset saavat tasapuolisesti huomiota ja tukea.

Johtopäätös

Toimintojen keskittäminen SMR-laitoksien organisaatioissa tarjoaa merkittävää potentiaalia kustannussäästöihin ja parantuneeseen tehokkuuteen. Tutkimuksessa todettiin, että useimmat ydinvoimalaitosten toiminnot voidaan keskittää, mikä voi vähentää henkilöstökustannuksia ja parantaa toiminnan laatua. Keskittäminen vaatii kuitenkin huolellista suunnittelua ja riskienhallintaa saumattoman integroinnin ja turvallisuuden varmistamiseksi.
Tulevaisuudessa SMR-laitosten yleistyessä keskitettyjen toimintojen merkitys kasvaa. Tämä tutkimus tarjoaa näkemyksiä ydinvoimaorganisaatioiden kehittämiseksi. Tutkimustulokset korostavat keskittämisen mahdollisia etuja, kuten kustannussäästöjä, parantunutta laatua ja lisättyä turvallisuutta, mutta käsittelevät myös siihen liittyviä riskejä ja haasteita.
Tulevissa tutkimuksissa tulisi kuitenkin tarkastella keskitettyjen toimintojen yksityiskohtaista toteutusta. Lisäksi ydinturvallisuus-lainsäädännön muutosten vaikutusta keskittämisen toteutettavuuteen ja tehokkuuteen tulisi seurata tarkasti.
Hyödyntämällä keskitettyjen toimintojen etuja, ydinvoiman toimijat voivat parantaa SMR-pohjaisen hajautetun energiantuotannon taloudellista kannattavuutta, mikä edistää kestävämpää ja vähähiilisempää energiatuotantoa tulevaisuudessa.

Lähteet

Lammela, A. ORC-tekniikan mahdollisuudet ydinvoimalan lauhde-energian hyödyntämisessä – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.

Alanne, Saari (2004). Distributed energy generation and sustainable development. Laboratory of Construction Economics and Management, Department of Civil and Environmental Engineering, Helsinki University of Technology.

IAEA News. What are small modular reactors (SMRs)? . Referoitu 1.6.2024 What are Small Modular Reactors (SMRs)? | IAEA

IAEA. (2001). Staffing requirements for future small and medium reactors (smrs) based on operating experience and projections. IAEA-TECDOC-1193 ISSN 1011–4289

NuScale. VOYGR Plant Models. Referoitu 5.5.2024 https://www.nuscalepower.com/en/products/voygr-smr-plants