Loviisan ydinvoimalaitos

Loviisan ydinvoimalaitos on kahden ydinvoimalaitosyksikön kokonaisuus Loviisan kaupungissa Hästholmenin saarella, noin 90 kilometriä Helsingistä itään. Laitoksen reaktorit ovat neuvostoliittolaista VVER-440-tyyppiä olevia painevesireaktoreita. Molemmat reaktorit tuottavat sähkötehon nostamisen jälkeen yli 500 megawattia[1]. Vuosituotanto on hieman yli 8 terawattituntia, joka on yli kymmenen prosenttia Suomen vuotuisesta sähköntuotannosta.[2]

Loviisan voimalaitos ilmasta.

Laitos otettiin käyttöön Suomen ensimmäisenä ydinvoimalaitoksena yhden reaktorin voimin vuonna 1977, ja toinen reaktori käynnistyi 1980.[2] Laitoksen omistaa Fortum Oyj, jolle omistus siirtyi Imatran Voima Oy:n (IVO) ja Neste Oy:n yhdistyttyä 1998. Vuonna 2023 valtioneuvosto myönsi reaktoreille uuden käyttöluvan, joka on voimassa vuoden 2050 loppuun asti.[3]

Loviisan voimalaitoksella työskentelee noin 500 Fortumin työntekijää. Lisäksi lähes sata muiden yritysten työntekijää käy töissä voimalaitoksella päivittäin. Vuosihuoltojen aikana työntekijöiden määrä kasvaa useilla sadoilla.[4]

Loviisan voimalaitosalueella on loppusijoituspaikat matala- ja keskiaktiivista ydinjätettä varten.[2]

LaitosyksikköToimittaja, tyyppiNettosähkötehoRakentaminen aloitettuKytketty verkkoonKaupallinen tuotanto
Loviisa 1 [5]Atomenergoexport, VVER-440, PWR507 MW1.5.19718.2.19779.5.1977
Loviisa 2 [6]Atomenergoexport, VVER-440, PWR507 MW1.8.19724.11.19805.1.1981

Historiaa

Alun perin Imatran Voiman tarkoituksena oli hankkia ydinvoimalaitos lännestä. 1960-luvun puolivälissä käynnistettiin kansainvälinen tarjouskilpailu, jonka perusteella saksalaisen AEG:n reaktoreista tuli IVO:n suosikki. Monivaiheisen ja poliittiseksi muuttuneen keskustelun päätteeksi voimala tilattiin Neuvostoliitosta[7] [8].

Loviisan ydinvoimalaitos otettiin käyttöön vuonna 1977, jolloin Loviisa 1 valmistui sähköntuotantoon. Kolme vuotta myöhemmin vuonna 1980 otettiin käyttöön Loviisa 2.

Voimalaitosprosessin pääkomponentit, reaktorin apulaitteineen ja turbiinit toimitti neuvostoliittolainen Atomenergoexport. Niiden ympärille haluttiin lisätä länsimaisen turvallisuusajattelun mukaisesti suojarakennus, joka estäisi päästöt ympäristöön myös vakavamman onnettomuuden sattuessa. VVER-440:n primääripiiri on kuitenkin varsin suurikokoinen, koska alkuperäisissä suunnitteluperusteissa ei suojarakennusta pidetty tarpeellisena. Tarpeeksi isoa täyspainesuojarakennusta ei ollut saatavissa, joten päädyttiin Westinghousen jäälauhduttimilla varustettuun suojarakennukseen. Varsinaiset teräksiset suojakuoret rakensi Wärtsilä. Tällainen suojarakennus kyettiin rakentamaan tarpeeksi suureksi pitämään venäläisten ylimitoitettu primääripiiri sisällään. Mahdollisessa onnettomuudessa jäälauhduttimet tiivistävät höyryn vedeksi, jolloin suojarakennuksen ei tarvitse kestää niin suurta painetta kuin ilman lauhdutinta varustettujen suojarakennusten. Voimalaitokseen on tehty myös huomattava määrä turvallisuutta parantavia muutoksia alkuperäiseen venäläisten esittämään konseptiin nähden. Voimalaitosprosessin valvontaan ja ohjaukseen tarvittavan instrumentaation toimitti Siemens AG ja prosessitietokoneen kotimainen valmistaja Nokia. Venäläisessä ydinvoimalaitossuunnittelussa on myös sanottu olleen aika ennen Loviisaa ja Loviisan jälkeen, niin paljon suomalaiset esittivät venäläisille turvallisuutta koskevia vaatimuksia.[9][10]

Loviisan reaktorit mainitaan yleensä VVER-440V213-tyyppisiksi alkuperältään, mutta niihin on tehty niin paljon muutoksia, ettei niitä listata samaan kategoriaan muiden venäläisten reaktoreiden kanssa.[11] Fortum on investoinut huomattavia summia Loviisan laitoksen uudistamiseen. Vuosina 2014–2018 yhtiö paransi laitoksen turvallisuutta ja tehokkuutta lähes puolella miljardilla eurolla.[12]

Alkuvuodesta 2009 Fortum haki valtioneuvostolta periaatepäätöstä kolmannen reaktorin rakentamisesta Loviisaan. Yhtiö suunnitteli, että uusi reaktori olisi voinut olla käytössä vuonna 2020. Valtioneuvosto päätti keväällä 2010 hylätä Fortumin hakemuksen.[13]

Voimalaitosyksiköt

Historia

Laitosyksiköiden alkuperäinen teho oli 440 MW, josta sitä on nostettu yli 500 megawatin. Tehoa on nostettu reaktorin lämpötehoa kasvattamalla ja prosessia modernisoimalla. Laitosyksiköiden kokonaishyötysuhde on noin 34 prosenttia[1].

Loviisa 1:llä havaittiin varsin pian laitosyksikön käyttöönoton jälkeen paineastian lujuuden pienentyminen neutronien aikaansaamassa pommituksessa. Metallin hilarakenne vaurioituu neutronien vaikutuksesta, mutta normaalin teräksen kohdalla vaikutus on pientä. Sen sijaan reaktorisydämen kohdalla paineastiassa on hitsaussauma, jossa olevat epäpuhtaudet suurentavat neutronien aikaansaamaa vaikutusta ja aiheuttavat haurasmurtuman vaaran[14]. Tällainen tilanne olisi voinut syntyä pumpattaessa kylmää hätäjäähdytysvettä vielä korkeapaineiseen reaktoriin. Asian korjaamiseksi tehtiin useita toimenpiteitä. Reaktorin lataustapaa vaihdettiin ja uloimmat polttoaineniput korvattiin metallisilla ”dummy”-elementeillä, jotka eivät tuota tehoa vaan toimivat ainoastaan heijastimina. Hätäjäähdytysveden lämpötilaa nostettiin paineakuissa, jolloin hätäjäähdytystilanteessakin voidaan taata riittävä marginaali. Vuoden 1996 vuosihuollossa hitsisauma lämpökäsiteltiin hehkuttamalla, jolloin lujuus palasi lähes uudenveroiseksi.

Kansainvälisellä INES-asteikolla laitoksen käyttöhistoriassa ei ole käynyt INES 2 -luokkaa vakavampia tapahtumia. Laitosyksiköllä sattuneet INES 2 -luokan tapahtumat:

1988 Booripitoisuuden pieneneminen hätäjäähdytysveden varastosäiliössä

Reaktori

Reaktori koostuu paineastiasta, jonka sisällä on polttoaine ja säätösauvat. Vesi pumpataan pääkiertopumpuilla reaktoriin, jossa se reaktorisydämen läpi kulkiessaan kuumenee ja menee höyrystimille. Vesi ei kiehu primääripiirissä, koska kyseessä on painevesireaktori.[15][16]

Reaktorisydän koostuu 349 elementistä, joihin sisältyvät 37 säätösauvaa, 313 polttoainenippua ja 36 teräselementtiä (”dummy”-elementit). Niput ovat kuusikulmaisia ja ne on koteloitu. Neutronivuoloukkutyyppiset booriteräksiset säätösauvat vastaavat muodoltaan polttoainenippuja ja niissä on polttoainejatke. Paineastia on korkea, koska säätösauvat työntävät reaktoriytimeen mennessään tieltään yhden polttoainenipun sydämen alle. Putkiyhteet on myös jaettu länsimaalaisista poiketen kahteen kerrokseen pääkiertopiirien suuren lukumäärän takia ja tämä pidentää painesäiliötä osaltaan.

Reaktorin teho säädetään säätösauvoilla ja reaktorivedessä olevalla boorihapolla, joka kaappaa ketjureaktion kannalta ylimääräiset neutronit. Normaalisti tehoajolla säätösauvat ovat käytännössä kokonaan ulkona reaktorista. Tarvittaessa ketjureaktio voidaan nopeasti pysäyttää tekemällä pikasulku, jolloin säätösauvat putoavat omalla painollaan reaktoriin. Reaktiivisuus pienenee sekä vähentyneen polttoaineen, että säätösauvoissa olevan boorin vaikutuksesta. Normaalisti säätösauvoja liikutellaan sähkömoottoreilla. Reaktori voidaan pysäyttää myös pumppaamalla booripitoista vettä reaktoriin, jolloin neutronit absorboituvat boorihappoon.

Tietoja reaktorista[1]
Reaktorin lämpöteho1 500 MW
Jäähdytevirtaus6 × 7 100 m³/h
Käyttöpaine123 bar
Jäähdytteen sisäänmeno-lämpötila265 °C
Jäähdytteen ulostulo-lämpötila300 °C
Polttoainenippujen määrä313
Polttoainesauvoja nipussa126
Polttoainenipun massan. 220 kg
Uraanin kokonaismassa37,3 t
Säätösauvojen lukumäärä37

Turbiinilaitos

Höyrystimiä on kuusi kappaletta ja ne ovat U-putkityyppisiä, mutta länsimaisista poiketen vaakasuuntaisia.[16] Höyrystimissä on huomattava määrä vettä, jonka ansiosta Three Mile Islandin (Harrisburg, Pennsylvania, Yhdysvallat) kaltainen onnettomuus vaatisi huomattavasti pitemmän ajan tapahtuakseen. Turbiinilaitos koostuu kahdesta turbiinista, joissa kussakin on yksi korkeapaineturbiini ja kaksi matalapaineturbiinia. Höyry paisuu ensin korkeapaineturbiinissa, josta se kulkee välitulistimille. Kosteudenerottimissa erotetaan höyrystä vesi ja välitulistimissa tulistetaan höyry, jonka jälkeen se paisuu matalapaineturbiineissa lauhduttimen paineeseen. Lauhduttimessa höyry tiivistyy vedeksi, jonka jälkeen se pumpataan lauhdepumpuilla kahdeksan esilämmittimen ja syöttövesisäiliön kautta takaisin höyrystimille.

Tietoja turbiinilaitoksesta[1]
Tuorehöyryn paine44 bar
Tuorehöyryn lämpötila255 °C
Tuorehöyryn virtaus2 × 410 kg/s
Kierrosluku3 000 rpm
Jäähdytysveden määrä25 m³/s
Jäähdytysveden lämpötilan nousun. 10 °C

Historia

Loviisa 2 on lähes identtinen kuin Loviisa 1 muutamia pieniä poikkeuksia lukuun ottamatta. Voimalaitosyksikköön tehtiin jo alun perin samat muutokset kuin Loviisa 1:lle paineastian neutronipommituksen pienentämiseksi. Myös hitsaussauman epäpuhtauksien määrä vaadittiin pitämään pienenä jo valmistusvaiheessa, joten kakkoslaitoksella paineastian lämpötilakäsittelyä ei ole tarvinnut tehdä.

Kansainvälisellä INES-asteikolla laitoksen käyttöhistoriassa ei ole käynyt INES 2 -luokkaa vakavampia tapahtumia. Laitosyksiköllä sattuneet INES 2 -luokan tapahtumat:

1981 Reaktorin pikasulku ja hätäjäähdytyksen käynnistyminen
1987 Pää- ja hätäsyöttöveden menetys
1993 Pääsyöttövesijärjestelmän putken katkeaminen

Polttoaine

Fortum käyttää Loviisan ydinvoimalaitoksessa Venäjältä tuotavaa ydinpolttoainetta. Polttoaine tulee TVELiltä, joka on Venäjän valtion omistaman Rosatomin tytäryhtiö. Toimitussopimus ulottuu vuosiin 2027 ja 2030 saakka.[17] Euroopan komission mukaan Loviisan VVER-reaktorit ovat nykyisin täysin riippuvaisia venäläisen toimittajan toimittamasta polttoaineesta[18]. LUT-yliopiston energiatekniikan professori Juhani Hyvärisen mukaan toisen toimittajan löytämiselle ei kuitenkaan ole ehdottomia teknisiä esteitä. Aikaisemmin Loviisaan on toimittanut polttoainetta brittiläinen BNFL.[17] Fortum on sopinut hankkivansa polttoainetta tulevaisuudessa TVELin ohella yhdysvaltalaiselta Westinghouse Electric Companyltä.[19]

Ydinjätteet

Loviisan voimalaitosalueella on loppusijoituspaikat matala- ja keskiaktiivista ydinjätettä varten. Noin 110 metrin syvyydellä kalliossa sijaitsevat luolat otettiin käyttöön vuonna 1998. Kun reaktorit aikanaan puretaan, niin myös purkujätteet loppusijoitetaan näihin luoliin.[20]

Vuoteen 1996 asti Loviisan voimalaitoksen ydinpolttoaine toimitettiin käytön jälkeen Majakin jälleenkäsittelylaitokselle Neuvostoliittoon/Venäjälle polttoainetoimituksia koskevan sopimuksen mukaisesti. Neuvostoliitossa ydinpolttoaine jälleenkäsiteltiin, joten käytettyä polttoainetta hyödynnettiin raaka-aineena uuden polttoaineen valmistuksessa. Uusi ydinenergialaki kielsi käytetyn ydinpolttoaineen maahantuonnin ja maastaviennin, joten nykyisin käytetty ydinpolttoaine varastoidaan Suomeen odottamaan loppusijoitusta Eurajoen Olkiluodossa, Fortumin ja Teollisuuden Voiman yhdessä omistaman Posiva Oy:n jätevarastossa.

Katso myös

Lähteet
  1. Voimalaitoksen toiminta (HTML) Fortum. Viitattu 21.3.2013.
  2. Fortum hakee uutta käyttölupaa Loviisan ydinvoimalaitokselle 3.3.2022. Fortum. Viitattu 5.3.2022.
  3. Valtioneuvosto myönsi Fortumin Loviisan ydinvoimalaitokselle uuden käyttöluvan 16.2.2023. Fortum. Viitattu 16.2.2023.
  4. Fortumin Loviisan ydinvoimalaitoksella hyvä tuotantovuosi 2019 - ykkösyksiköllä tuotantoennätys 3.1.2020. Fortum. Viitattu 3.1.2020.
  5. Loviisa-1 Power Reactor Information System. International Atomic Energy Agency. Viitattu 20.2.2020. (englanniksi)
  6. Loviisa-2 Power Reactor Information System. International Atomic Energy Agency. Viitattu 20.2.2020. (englanniksi)
  7. http://www.hs.fi/kotimaa/a1411183166251 (Arkistoitu – Internet Archive)
  8. http://www.hs.fi/talous/a1438398332409 (Arkistoitu – Internet Archive)
  9. Michelsen, Karl Erik: Project Eastinghouse – teknologinen haaste Loviisassa. ATS Ydintekniikka, 2007, nro 3, s. 14-16. Suomen Atomiteknillinen Seura. ISSN-0456-0473.
  10. Salminen, Kai: Loviisan projekti oli hankala mutta opettava. ATS Ydintekniikka, 2007, nro 3, s. 17. Suomen Atomiteknillinen Seura. ISSN-0456-0473.
  11. Nuclear Energy Institute: Source Book – Soviet-Designed Nuclear Power Plants in Russia, Ukraine, Lithuania, Armenia, the Czech Republic, the Slovak Republic, Hungary and Bulgaria (PDF) 1997. Nuclear Energy Institute. Viitattu 21.1.2008. en
  12. Koistinen, Antti: Hakeeko Fortum jatkoaikaa Loviisan ydinvoimalalle vai haudataanko laitos kallioperään? Reaktoreiden tulevaisuudesta alkaa mittava selvitys Yle Uutiset. 13.8.2020. Viitattu 13.8.2020.
  13. Loviisa poistuu ydinvoimakartalta, jos uutta lupaa ei heru Hämeen Sanomat. 30.4.2011. Viitattu 20.2.2020.
  14. Loviisan ykkösreaktorin turvallisuus parani hehkuttamalla. ALARA, 1996, nro 3. STUK.
  15. Voimalaitoksen toiminta fortum.fi. Viitattu 11.1.2023.
  16. Eurasto T, Hyvärinen J, Järvinen M-L, Sandberg J, Sjöblom K-L: Ydinvoimalaitostekniikan perusteita www.julkari.fi. 2004. Viitattu 11.1.2023.
  17. Fortum ei ole vielä päättänyt luopua venäläisestä uraanista – sopimusta jäljellä kahdeksan vuotta Helsingin Sanomat. 7.11.2022. Viitattu 8.11.2022.
  18. https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:fc930f14-d7ae-11ec-a95f-01aa75ed71a1.0007.02/DOC_1&format=PDF
  19. Fortum sopi ydinpolttoaineen hankinnasta amerikkalaisyhtiön kanssa Helsingin Sanomat. 22.11.2022. Viitattu 9.12.2022.
  20. Matala- ja keskiaktiivisen jätteen loppusijoitus Suomessa 20.8.2015. Säteilyturvakeskus. Viitattu 20.2.2020.

    Aiheesta muualla

    Ydintekniikka
    Ydinfysiikka
    Ydinvoima
    Ydinreaktori
    Ydinaseet
    Ydinonnettomuus
    Ydinvoima Suomessa
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.