“Tuumareaktor on lihtsalt peen viis vee keetmiseks,” ütles Ameerika tuumafüüsik Leslie Dewan. Tuumaenergiaon küll nüanssides keeruline, aga printsiibis lihtne, puhas ja ohutu viis energiat toota. Seda Fermi Energia plaanibki. Teeme keerulised asjad selgeks.

Eesti kliimaeesmärkide ja energiavarustuskindluse saavutamine väikese moodulreaktoriga

Me vajame süsinikuheitmevaba energiat iga ilmaga. Kindlasti on vaja arendada muid energia tootmise ja salvestamise viise, kuid selge on, et tänastest ega ka homsetest tuule- ja kaugeltki päikeseenergia tootmisvõimsusest, ka koos plaanitava pumphüdrojaamaga, ei piisa tarbimiskoormuse rahuldamiseks iga ilmaga. Näiteks talvisel ajal oleks tuulevaikse ilmaga sellest pumphüdrojaamast vähe kasu ilma importelektrit kasutamata. Arvestada tuleb ka tuulegeneraatorite piiratud elueaga (20-25 aastat) ning faktiga, et oleme otseselt seotud Baltikumi elektrisüsteemiga.

Sel juhul jääme sõltuvaks Soome ja Rootsi tuumajaamadest ja hüdroenergiast, millest ei pruugi alati kõigile nende naabritele piisata. Tõenäoliselt maksame energia eest tulevikus kallimat hinda, saamata sellest mingeid majanduslikke hüvesid. Suure tõenäosusega tuleb ka ehitada uusi gaasielektijaamu, et tagada varustluskindlus – see tähendab riigi energia portfelli fossiilsete kütuste lisamist ning sõltuvust gaasi tarnivatest välisriikkidest.

Moodulreaktori Eestisse rajamiseks ehitusloa taotlemise eelduseid on mitu:

  1. Sobiva väikse moodulreaktori ehitusloa saamine kas USAs või Kanadas ning selle rajamine ning elektritootmise alustamine;
  2. Eestis asjakohase seadusandluse ja regulatsiooni olemasolu, mis võimaldab loamenetlust läbi viia;
  3. Rahvusvahelistele standarditele vastava ja asjakohase tehnilise pädevusega personaliga regulaatori olemasolu, kes suudab kvaliteetselt ehitus-ja opereerimisloa menetlust ja järelevalvet teostada;
  4. Riiklik otsus, et tuumaenergia väikse moodulreaktori näol on Eestile sobiv võimalik lahendus energiavarustuskindluse tagamiseks, kliimaeesmärkide täitmiseks ning majanduse arenguks.

Praeguste teadmiste järgi ei õnnestu vähema kui 10 aasta jooksul antud eeldusi täita, kuid ka nende eelduste täitmiseks on vaja teha järjepidevat tööd arendaja, riigi ja tehnoloogiaarendajate poolt.

2019. aasta Eesti energiatarbimisest hinnanguliselt 10-30% tuli tuumajaamadest. Eestile lähimad tuumajaamad asuvad Soomes (Loviisa 100 km, Olkiluoto 250 km), Rootsis (Forsmark 280 km, Oskarshamn 330 km, Ringhals 595 km), Venemaal (Sosnovõi Bor, 70 km, Kalinin 440 km, Smolensk 550 km) ja Valgevenes (Astravets 310 km). Eesti on merekaableid (Estlink 1 ja 2) pidi ühendatud Soomega ja Leedu Rootsiga ning mõlemad impordivad sealt igapäevaselt suures mahus elektrit, millest osa on Soome tuumajaamades toodetud.

Maailmas on 2020. aasta märtsi seisuga 440 tuumaelektrijaama, mis toodavad kokku umbes 10% kogu maailma elektrist. Umbes kolmandik madala süsinikuheitmega elektrienergiast tuleb tuumajaamadest.

2018. aastal tootsid 12 riiki vähemalt veerandi oma elektrist tuumajõul. Prantsusmaa elektritoodangust umbes kolmveerand on tuumaenergiast ning Ungari, Slovakkia ja Ukraina puhul vähemalt pool. Kolmandiku või enam moodustab tuumaenergia ka Belgias, Rootsis, Sloveenias, Bulgaarias, Šveitsis, Soomes ja Tsehhis. 

Tuumaenergia kommertslik kasutuselevõtt algas kuuekümnendatel ja kasvas kiiresti kuni 1980ndate teise pooleni, mil Tšernobõli õnnetusest tulenevad kahtlused ka teiste reaktorite ohutuse osas pidurdasid tugevalt tuumaenergia arengut ja uuringuid. Maailma energiatarve aga on sellest ajast tohutult kasvanud, mis on paraku võimaldanud fossiilkütustel töötavate ja keskkonda meeletult saastavate elektritootmisliikide võidukäiku. Mida see meie planeediga teinud on, oleme hakanud märkama alles viimastel aastatel.

Maailma tuumajaamade kohta võid lähemalt lugeda CarbonBrief.org lehelt.

Tuumaenergeetika hetkeseisust saab täpsema ülevaate siit.

Tehnoloogiad ja asukoht

Paljuski samad asjad, mis eristavad tehase moodulmaja tavapärasest, krundil ehitatavast majast. Harilikud, üldiselt III põlvkonna tuumajaamad on väga suured rajatised, mida ehitataksegi 7-10, kohati kuni 15 aastat. Nende jaamade reaktorid on väga suured, kaaludes sadu tonne ning mis ehitatakse otse jaama sisse. Moodultuumajaama reaktor on oluliselt väiksem, see valmib suures osas tehases ja tarnitakse jaama kas sektsioonide või tervikuna veoautoga. Sellisel juhul saab kasutada standardlahendusi ja ehituse aeg on mitu korda lühem, seega on väiksemad ka komponentide sertifitseerimise ja ehitustegevuse keerukuse riskid.

Vihje väikese moodulreaktori ohutuse põhjustele peitub selle nimetuses. Väike reaktor sisaldab oluliselt vähem tuumkütust ning selle toimimist on võimalik märgatavalt lihtsustada. Olulise jahutusfunktsiooni täitmiseks on tänu kütuse väiksemale kogusele suurem reaktori välispinna ja tuumkütuse vahekord, mis võimaldab just jääksoojuse tõhusamat haldamist.

Kuna reaktori osad on väikesed, saab need toota tehases moodulitena ja tuumajaamas kiiresti kokku monteerida, vältides seega ehitusele kuluvat aega ja raha – täpselt, nagu moodulmaja pannakse ehitusplatsil kokku mõne päevaga, samas kui krundil ehitus kestab kuid või aastaid. Tuumareaktori moodulid on standardiseeritud, mis tähendab, et “koha peal leiutamist” on oluliselt vähem kui suurte tuumajaamade puhul, see aga omakorda aitab kergemini saavutada ohutusnõuetele vastavust ning jaama lihtsamat hooldust ja inspekteerimist.

Praegu jaotatakse tuumareaktorid kasutatava tehnoloogia põhjal tinglikult põlvkondadeks – I, II, III, (III+) ja IV.

I põlvkonna reaktorid olid pigem varajased prototüübid (ca 1950 – 1960. aastate teine pool).

Neile järgnesid juba mõnevõrra täiustatud, laialdasemalt  kasutatud II põlvkonna reaktorid (mida ehitati kuni 1990ndate keskpaigani). 

III põlvkonda kuuluvad reaktorid põhinevad kergveetehnoloogial ning on oluliselt täiendatud ohutussüsteemidega tuginedes aastakümnete pikkusele kogemustele. III+ põlvkonnaks (alates ca 2010) loetakse kergveereaktorite oluliselt täisustatud ja arendatud mudeleid, mis kasutavad avariisüsteeme, mis ei vaja elektrilitoidet tuumkütuse sulgemisjärgse jääksoojuse jahutuseks. 

Praegu ongi kõige efektiivsemaks, ohutumaks ja tehnoloogiliselt küpsemaks põlvkonnaks III+ kergveereaktorid, kuid neid on võrreldes II ja ka III põlvkonnaga maailmas veel vähe ning kommertskasutusse jõuavad esimesed mudelid eelduslikult mõne aasta pärast. III+ reaktorid on näiteks Prantsuse EPR, Westinghouse (USA) AP1000, Korea APR-1400 ja GE Hitachi (USA-Jaapani) ABWR.

IV põlvkonna reaktorite tehnoloogiad ei ole veel saavutanud kommertskasutuseks vajalikku küpsust, tehakse esimesi katsetusi. Ainsad töötavad IV põlvkonna reaktorid on Venemaa kiirete neutronitega naatriumjahutiga reaktorid BN-600 ja BN-800.

Hetkel maailmas arendatakse peamiselt erinevaid III+ ja IV põlvkonna reaktoreid. Uusi arendusi on tihtipeale  isegi raske kategoriseerida konkreetse põlvkonna reaktoriks, sest need piirid ei ole väga konkreetselt määratletud. Oluline on, et Eesti kaaluks ehitada kaasaegseid ja hetkel parimaid turul olevaid või turule lähiajal tulevaid tehnoloogiaid.

Fermi Energia teostab reaktoritehnoloogia lõpliku valiku alles siis, kui esimesed omatüübilised on Ameerika Ühendriikide ja/või Kanada tuumaenergia regulaatori poolt lubatud ehitusse, valmis ehitatud ning lubatud elektritootmisse. Seni kaalume konkurentsivõimelisi reaktoreid ning viime end põhjalikult nende realiseerimise detailidega kurssi. Samuti selgitame koostöös reaktorite arendajatega välja keskkonnamõju hindamiseks olulised parameetrid.

Neljanda põlvkonna tuumajaama võimalik kasutamine Eestis on Fermi Energial jätkuvalt analüüsimisel ning kui vastavad tehnoloogiad on ohutuks kasutamiseks piisavalt küpsed ja sertifitseeritud, siis saabki neljanda põlvkonna reaktorite kasutamisele tõsisemalt mõelda. III+ põlvkonna tuumajaamade tehnoloogia on tänapäeval juba piisavalt küps, et kaaluda neid Soome ja Rootsi partneritega mitte ainult teoreetiliselt, vaid juba ka praktilisemalt.

Tuumajaama on mõtet planeerida ainult sinna, kus see saab toimida ohutult ja ümbritsevat võimalikult vähe mõjutades. Samuti on mõistlik võimalike asukohtade valikul välistada sobimatud. Tuumajaama võimaliku asukoha valikul tuleb hinnata kõiki faktoreid tervikuna, et oleks võimalik tagada nii jaama ohutus kui ka minimaalne mõju ümbritsevale, seal hulgas nii inimestele kui looduskeskkonnale. Tuumajaama ei ole mõistlik ehitada üleujutusohtlikele aladele, pankrannikule, suurte linnade külje alla, looduskaitsealale, suurtest ülekandeliinidest või jahutusveest väga kaugele, ega ka kohta, kus geoloogia seda ei soosi. Oluliseks faktoriks on ka kohaliku kogukonna mõistmine ja toetus, ilma selleta pole demokraatlikus riigis asjade ajamine mõeldav.

Aatomituuma lõhustamine annab kümme miljonit korda rohkem energiat kui sama koguse fossiilkütuse, näiteks põlevkivi põletamine. Samuti ei ole uraani kaevandamine kuigivõrd keerulisem muude maavarade kaevandamisest – uraanimaagi turuhind on umbes 50 eurot kilogrammi kohta (millele lisandub töötlemise hind). Kuna tuumkütus on väga suure energiasisaldusega ehk teda kulub väga vähe, siis tuumkütus moodustab tuumaelektrijaama tootmiskuludest ainult umbes 15% (võrdluseks, söejaamades moodustab kütuse kulu umbes 78% ja gaasi-jaamas 87% tootmiskuludest). Tuumaenergia on konkurentsitult kõige efektiivsem ja puhtam energialiik, mis ei sõltu ilmast ja omab väikest keskkonnamõju.

Ohud

Ohte saab edukalt vältida ainult juhul, kui mõistame nende olemust ja käitume sellest mõistmisest lähtuvalt. Tuumaenergeetika ja radioaktiivsusega on seotud palju müüte, mis tekitavad teadmatusest kantud paanikat ja vale käitumist ning on seeläbi isegi suuremaks ohuks kui see, mida algselt kardeti.

Tuumajaamade ohtudest rääkides tuleb silmas pidada, et mitte iga kiirgusallikas pole inimesele või keskkonnale ohtlik (seda juhul, kui peame looduslikku kiirgusfooni, mis meid niikuinii igapäevaselt ümbritseb, ohutuks). Väga lihtsustatult öeldes on inimesele ohtlik vaid radioaktiivne kiirgus ainult juhul, kui inimene viibib kiirgusallikale väga lähedal, või veidi kaugemal, kuid pikemat aega. Seetõttu on ka tuumajaamade õnnetused oma ohtlikkuselt väga erinevad – reaktori rike ei pruugi igal juhul olla ohtlik, kui kiirgus kaitsekihtidest läbi ei pääse või kui väike kogus lühikese poolestusajaga radioaktiivset isotoopi merevees seguneb ja hajub. Küll aga on tõsiseks probleemiks, kui pika poolestusajaga radioaktiivsed elemendid kanduvad suurele maa-alale või kui kiirgustase tõuseb üle piirnormide seal, kus seda juhtuda ei tohiks.

Arvestada tuleb ka kaudsete ohtudega – näiteks Fukushima õnnetuse puhul ei olnud peamiseks ohuks inimeludele mitte kiirgusdoos, vaid evakuatsioonist tingitud probleemid ja stress.

Jah, kuid seejuures tuleb mõista, et iga asi võib olla ohtlik, kui seda valesti kasutada või ohutusreeglitest mitte kinni pidada. Tuumajaamade ohutusreeglid on väga põhjalikud ning näiteks Euroopas, kus üldine ohutuskultuur on väga kõrge, pole kogu tuumaenergeetika ajaloo vältel juhtunud ühtki inimese surmaga lõppenud õnnetust, erinevalt kõigist teistest elektri tootmise viisidest. Eesti peab enda regulatsiooni arendamisel lähtuma  Rahvusvahelise Tuumaenergia Agentuuri standarditest ja Euroopa Liidu direktiividest. Samuti on Eestis mõistlik rajada vaid juba mujal edukalt litsenseeritud ja elektrit tootev reaktoritüüp. Need asjaolud annavad kindluse, et ka Eesti tuumajaamas on võimalik 100% ohutus tagada, nagu seda on tagatud juba üle neljakümne aasta Soomes, Rootsis, Belgias, Hollandis ja mujal Euroopas töötavate II põlvkonna tuumajaamadega.

Kiirguse mõju organismile kirjeldab paremini ekvivalentdoos, mille ühik on siivert (Sv). Kui mõõdetakse kiirgusdoosi, tuleb arvesse võtta ka kiirguse käes veedetud aega. 

Näiteks loodusliku kiirgusfooni normaalseks vahemikuks loetakse keskmiselt 2,4 millisiivertit aastas (mSv/a). Sellest doosist umbes poole (1,26 mSv/a) annab sissehingatav õhk, 0,29 mSv/a saame toidust, 0,48 mSv/a maapinnast ning 0,39 mSv/a kosmilisest kiirgusest. Kui lisada siia arvutuslik keskmine doos röntgenülesvõtetest, kompuutertomograafiast (peamine inimtekkelise kiirguse allikas ongi meditsiin, keskmiselt 0,6 mSv/a), tuumaõnnetuste ja tuumakatsetuste mõju, on keskmise inimese keskmine kiirgusdoos kokku 3,01 mSv/a. Tundidesse ümber arvestades teeb see 0,00034 mSv/h ehk 0,34 mikrosiivertit tunnis (μSv/h).

Meid ümbritsev kiirgusfoon erineb piirkonniti väga palju – näiteks Brasiilias, populaarses Guarapari rannas 90 μSv/h (mikrosiivertit tunnis), Tšernobõli tuumareaktori sarkofaagi kõrval on see aga üle 100 korra madalam – 0,81 μSv/h. Võrdluseks, Soome keskmine looduslik kiirgusfoon on 0,9 μSv/h, Eestis 0,8 μSv/h. 10 km kõrgusel lendavas lennukis on kiirgusfoon umbes 5 μSv/h.

Seega saab normaalseks pidada kiirgusfooni maapinnal vahemikus umbes 0,1-1 μSv/h, lisades sellele kiirgusdoosid ka lennureisidest, meditsiiniuuringutest ja muust inimtegevusest, lühiajaliselt kuni 10 μSv/h.

Kõrgema radioaktiivsusega kiirgusallikad, nagu näiteks röntgenaparaadid, annavad lühikese aja jooksul suurema kiirgusdoosi – nii võib ühe kompuutertomograafia ülesvõtte käigus saada inimene 10-30 mSv doosi, või akumuleerida 80 mSv doosi 6 kuu jooksul rahvusvahelises kosmosejaamas.

Terviseohtu kätkevad doosid on siiski oluliselt suuremad ja sõltuvad suuresti ka kiirituse kestusest. Näiteks on tõendatult vähktõve esinemise tõenäosust suurendavaks miinimumdoosiks 100 mSv/a ehk 100 000 μSv/a, kuid näiteks kiiritusravis kasutatakse vähi raviks väga lokaalsed hetkedoose, mis ületavad 2000 mSv ehk 2 000 000 μSv/h. Kui inimene peaks niisuguses kiirguses veetma tunde, oleks surm vägagi tõenäoline.

Seega kaasneb tuumainetega oht tervisele eelkõige neile kaua aega lähedal viibides. 

Igasuguse inimtegevusega kaasneb ümbritsevale mingi mõju, nii ka tuumajaamade puhul. Peamiseks pidevaks keskkonnamõjuks võiks tuumajaamade puhul lugeda auruturbiini auru jahutamist. Kesk-Euroopas sisemaistel asukohtades on see teostatud kuni 200m kõrguste jahutustornide ehk gradiiridega, kuid merede ääres mereveega. See jahutusfunktsioon on sama kõigil kondensatsioonielektrijaamadel. Narva elektrijaamades jahutatakse turbiiniauru Narva jõe veega.

Tuumajaam ise ei ole looduslikust kiirgusfoonist radioktiivsem. Kogu tuumakütusest lähtuv kiirgus on varjestatud nii jahutusvee, reaktori surveanuma kui betooniga. Soome tuumajaamade ümbruses on tehtud põhjalikke mõõtmisi ning pole tuvastatud märgatavat kiirgustaseme tõusu. Võrreldes põlevkivijaamade ja hakkepuidu põletuse heitmetega, on nii suurte kui ka väikese tuumajaama mõju keskkonnale palju väiksem. Täpsemalt saab mõjusid keskkonnale hakata hindama siis, kui välja on valitud kasutatav tehnoloogia.

See sõltub valitavast tehnoloogiast. Osad tehnoloogiad, mida ka Fermi analüüsib, on olemuslikult juba nii ohutud, et ka reaktori rikke puhul piirneb ohutsoon tuumajaama piirdeaiaga – kaugemale kahjulik kogus kiirgust lihtsalt ei jõua, sest radioaktiivset materjali on jaamas niivõrd vähe, või on selle kiirgus tehnoloogiliselt ohjeldatud. Kui otsus langeb selliste tehnoloogiate kasuks, mille puhul on evakuatsioonipiirkond (avariiolukorra planeermise tsoon) vajalik, jääb see 20 km piiresse. See aga ei tähenda, et tuumajaama vahetus läheduses ei saaks või ei oleks lubatud eldada, vastupidi, avariiolukorra planeerimistsoonis elavatele inimestele jagatakse täpsemat infot protseduuride kohta, kui midagi peaks juhtuma. Euroopas on mitmeid tuumajaamu, mis on praktiliselt keset linna, näiteks Tihange tuumajaam.

Ei, see on täiesti võimatu. Tuumarelvas peab olema U-235 rikastusaste 80%, et toimuks nii kiire ahelreaktsioon, et toimuks plahvatus. Elektrijaama tuumkütuses on rikastusaste umbes 4-5% ehk 20 korda madalam.

Ei. Tšernobõli RBMK reaktor oli ohtlik projekteerimisvea ja opereerimisreeglite räigete rikkumiste pärast. Lisaks oli RBMK (toonases konfiguratsioonis) ka unikaalselt võimeline selliseks auru-ja vesinikplahvatuse jadaks, selliseks grafiidi põlemiseks ja väga suureks radioaktiivse materjali leviku allikaks. Kõik lääneriikides arendatud reaktorid omavad plahvatuskindlat surveanumat, kaitsekesta ning ei oma positiivset reaktiivsuskoefitsenti või detonaatorina toiminud sulgemisvardaid, nagu see oli RBMK reaktoritüübi puhul. Samuti ei sisalda ükski lääne reaktor nii suurt kogust kütust ega grafiiti koos veega, mis ülikõrgel temperatuuril muutus vesinikuks ja paiskas plahvatuses reaktorisüdamiku õhku.

Halvim võimalik veereaktorite õnnetus realiseerus Tokuhu maavärina ja tsunami tõttu Fukushima Daichi (esimene), kus mitte keegi ei saanud eluohtlikku kiirgusdoosi. Tänaseks on elanikud lubatud tagasi elama kõikidesse Fukushima jaama evakuatsioonitsooni asulatesse (kohalikku kiirgusinfot saab siit). Väärib märkimist, et Fukushima teises (Daini) ja maavärinale lähimas Onagawa mitme reaktoriga tuumajaamas toimus sulgemine tõrgeteta.

Fukushima õnnetus on küll kahetsusväärne, aga pigem hea näide tuumaenergia turvalisusest, sest maavärinas ja tsunamis hukkus 15 000 – 20 000 inimest, aga radioaktiivsuse tõttu ei hukkunud mitte ühtegi.

Tuumaintsidentide tõsidust hinnatakse INES skaalal (International Nuclear and Radiological Event Scale) seitsmel tasemel. Tegemist on hinnangulise abivahendiga, mis aitab lihtsamini mõista intsidentide tõsidust ja seletada nende mõju laiemale avalikkusele. INES skaala on logaritmiline, mis tähendab, et iga järgnev aste on eelmisest kümme korda tõsisem.

  1. Anomaalia – tuumaseadme kõrvalekalle normaalsest töörežiimist, mis võib põhjustada ohtu.
  2. Intsident – lokaalse mõjuga või potentsiaalselt ohtlik häire tuumaseadme töös.
  3. Raske intsident – intsident tuumajaamas, mille mõju väljaspool jaama ei ületa ohutustaset.
  4. Kohaliku ulatusega õnnetus – õnnetus tuumajaamas, mille jaamast välja ulatuv mõju on märgatav, aga ei vaja vastumeetmeid.
  5. Laia ulatusega õnnetus – mõningane radioaktiivsete ainete pihkumine. Vaja on turvameetmeid osaliselt rakendada.
  6. Raske õnnetus – õnnetusega kaasneb ulatuslik mõju keskkonnale ja ohutusele. Vaja on kõiki plaanitud turvameetmeid rakendada.
  7. Väga suur õnnetus – õnnetusega kaasneb lai mõju keskkonnale ja ohutusele. Vaja on erakordseid meetmeid tagajärgede likvideerimiseks.

Väga suuri õnnetusi on ajaloos olnud kaks – 1986. aastal Ukrainas Tšernobõlis ja 2011. aastal Jaapanis Fukushimas.

Ainus 6. taseme õnnetus juhtus 1957. aastal Tšeljabinski oblastis, praeguse nimega Ozjorskis, kus toimus plahvatus radioaktiivsete jäätmete hoidlas. Plahvatuse tagajärjel paiskus hoidlast välja 70-80 tonni radioaktivseid jäätmeid, millest kümnendik kandus tuulega umbes 10×800 km suurusele alale. Laiali kantud radioaktiivse aine kogus oli umbes 20 korda väiksem kui Tšernobõli katastroofi puhul. Esimesed elanikud evakueeriti saastunud alalt 1-2 nädala jooksul, suurem osa aga poolteist aastat pärast õnnetust. Nõukogude Liit salgas juhtunut kuni 1989. aastani, et varjata sellele riigikorrale iseloomulikku lohakust, ohutusnõuete räiget rikkumist ja tahtmatust või suutmatust õnnetuse tagajärgi minimeerida.

Täpsemalt saab INES skaalast ja tuumajaamadega seotud õnnetuste tõsidusastmetest aimu Wikipedia vastavalt lehelt.

Nii suuremad kui väiksemad õnnetused on tänapäeval hästi monitooritud ja info nende kohta on avalik – seda nii tuumajaamade käitamise kui muude radioloogiliste juhtumite kohta. Infot niisuguste juhtumite kohta koondab Rahvusvaheline Aatomienergia Agentuur.

Tuumajaamas asub tuumakütus (ainus päriselt ohtlik materjal) reaktori sees ning harilikult veeanumas, kuna vesi blokeerib lisaks alfa- ja beetakiirgusele suhteliselt tõhusalt ka gammakiiri (gammakiirgus kaotab 50% oma energiast 15 cm vee läbimisel). (Vesi ise radioaktiivseks ei muutu, vaid kuumeneb ning voolab läbi soojusvaheti, andes ära suure hulga soojust. See soojus kuumutab omakorda teises mahutis olevat vett, mis aurustub ning paneb auru jõul tööle turbiini.) Lisaks paksule veekihile takistab kiirguse levikut ka reaktori paks kest. Sellest väljaspool on kiirgustase inimestele piisavalt ohutu. Reaktorihoone konstruktsioon ja atmosfääriõhk vähendavad kiirguse energiat veelgi ning tuumajaama aia taga on kiirgustase võrreldav loodusliku fooniga.

Kõige tähtsam faktor keskkonna kaitsmisel on tuumajaamale sobiliku asukoha valik. Eesti põhjarannik on selleks ideaalne, kuna seal on tüse mitmekümnemeetrine veekindel sinisavi kiht maapinnale lähedal ning seetõttu põhjavee reostuse risk geoloogiliselt välditud.

Tuumkütus ja tuumjäätmed

Tuumaenergia on uraani või plutooniumi aatomituuma lõhustumisel tekkiv osakeste kineetiline energia, mis väljendub soojusenergias. Kõige levinum tuumkütus ongi uraan.

Looduses leidub uraani peamiselt kahe isotoobina, U-235 ja U-238. Neist esimene ongi peamine tuumaenergia allikas, sest selle aatomituum lõhustub neutroni absorbeerimisel suure tõenäosusega. U-238-l selliseid omadusi ei ole. Uraanimaak sisaldab tavaliselt mõlemat isotoopi, 99,3% U-238 ja 0,7% U-235. Selleks, et ahelreaktsioon toimuks efektiivsemalt, tuleb uraani rikastada ehk tõsta U-235 kontsentratsiooni umbes 4-5%-ni. Uraani rikastamine on keeruline ja energiamahukas protsess, mistõttu on välja töötatud tehnoloogiad, mis kasutavad rikastamata uraani, kuid on seejuures muudes aspektides keerukamad.

Uraani leidub maakoores pea kõikjal – kivimites, mullas ja samuti merevees. Üldiselt on uraanisisaldus keskkonnas küllaltki väike ning selle eraldamine näiteks mereveest kulukas. Suurema uraanisisaldusega (üle 0,1%) maaki kaevandatakse nagu teisigi maavarasid, peal- või allmaakaevandustes. Samuti kasutatakse maailmas ka uraani keemilist leostamist ning uraan lahustatakse maapinnas happega ning lahus pumbatakse välja, kuid see on keskkonnale selgelt kahjulikum kaevanamisviis. Suurimad uraanimaagi kaevandajad on Kasahstan, Kanada (eriti kõrge uraanisisaldusega maak) ja Austraalia. Euroopa Liidu liikmesriikidest umbes pooltes on ajaloos uraanimaaki kaevandatud, enamuses neist väikestes kogustes ja teiste maavarade kõrvalsaadusena. Praegu kaevandatakse uraani Euroopas suhteliselt vähe, peamiselt Tšehhis.

Tuumaenergia on uraani või plutooniumi aatomituuma lõhustumisel tekkiv osakeste kineetiline energia, mis väljendub soojusenergias. Kõige levinum tuumkütus ongi uraan.

Looduses leidub uraani peamiselt kahe isotoobina, U-235 ja U-238. Neist esimene ongi peamine tuumaenergia allikas, sest selle aatomituum lõhustub neutroni absorbeerimisel suure tõenäosusega. U-238-l selliseid omadusi ei ole. Uraanimaak sisaldab tavaliselt mõlemat isotoopi, 99,3% U-238 ja 0,7% U-235. Selleks, et ahelreaktsioon toimuks efektiivsemalt, tuleb uraani rikastada ehk tõsta U-235 kontsentratsiooni umbes 4-5%-ni. Uraani rikastamine on keeruline ja energiamahukas protsess, mistõttu on välja töötatud tehnoloogiad, mis kasutavad rikastamata uraani, kuid on seejuures muudes aspektides keerukamad.

 

2020. aasta veebruaris otsustas Soome valitsus hakata kaevandama uraani Soome idaosas Kainuu maakonnas juba kasutuses olevast niklikaevandusest. Ka Eestis leidub uraanisisaldusega kivimeid Põhja-Eesti diktüoneemakildis, kuid seda ei kaevandata. Viimati kaevandati Eestis uraani aastatel 1946-1952.

Kasutatud tuumkütus hoiustatakse jahtumisbasseinides tuumajaamas 5-8 aastat, peale mida võib neid hoiustada kas vesi- või õhkjahutusel või töödelda ümber uueks tuumkütuseks eraldades lõhustumisjäägid (U-235 tuuma lõhustumisel tekkinud uued elemendid), mis klaasistatakse ja lõpphoiustatakse. Täpsed kasutatud tuumkütuse kogused, käitlemise ja hoiustamise strateegiad ja võimalused selguvad 2020. aasta lõpuks teostatava analüüsi käigus. Strateegia kasutatud tuumkütuse käitlemiseks tuleb välja valida koostöös riigiga.

Varia

Tuumareaktori sisemusest tehtud piltidel on tihti näha, et kütusevarrastest lähtub eriline sinine kuma. Seda nähtust nimetatakse Tšerenkovi efektiks ning see tekib siis, kui kiired osakesed, näiteks elektronid, läbivad vett valgusest kiiremini. Valguse kiirus on läbipaistvates materjalides, seal hulgas vees pisut väiksem kui vaakumis, kuid elektroni liikumiskiirusele see mõju ei avalda ning kiiremini liikudes tekitabki elektron sinise valguskuma. Tegu on hariliku elektromagnetkiirgusega ehk lihtsalt valgusega, mis on täiesti kahjutu.

Vesiniku tootmiseks on tõhusaim süsnikheitmeta viis elektrolüüs, milles läbi veeauru juhitud elektrivool lahutab omavahel vesiniku ja hapniku molekulid. Kuna tuumareaktor toodab nii elektrit kui ka väga puhast kuuma veeauru, ongi tuumajaam parim koht püsival režiimil suures koguses vesiniku tootmiseks eriti tööstuslikeks rakendusteks. Vesinikku kasutatakse Euroopa Liidus 40 miljardi euro väärtuses keemiatööstuses, energeetikas, transpordis, väetiste tootmises ja paljudel muudel elualadel. Lähikümnendil ennustatakse vesinikule ennekõike sünteetilise kütuse toormena, aga ka kõrge energiasisaldusega ja puhta vedelkütusele kümnekordset nõudluse kasvu, sest seda saab kasutada nii laevadel kui lennukitel, mis seni sõltuvad fossiilkütustest energiatiheda alternatiivkütuse puudumise tõttu. Samuti on vesinik oluliseks koostisosaks metanooli valmistamisel, mida kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses baaskemikaalina.

Vaata lisaks World Nucleari kodulehelt

Heaks sissejuhatuseks tuumaenergiasse on TÜ teaduskooli minikursus Kosmilisest kiirgusest tuumajaamani.

Scroll to Top