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.

Tehnoloogiad ja asukoht

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.

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.

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.

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.

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

Jah. 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 vaid 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.

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. See on võimatu, sest Tšernobõli RBMK reaktor oli ohtlik projekteerimise vea ja räigete opereerimisreeglite rikkumiste pärast ning lisaks ka unikaalselt võimeline selliseks auru-ja vesinikplahvatuse jadaks, selliseks grafiidi põlemiseks ja väga suureks radioaktiivse materjali leviku allikaks. Kõik Läänes arendatud reaktorid omavad plahvatuskindlat surveanumat, kaitsekesta ning ei oma positiivset reaktiivsuskoefitsenti või detonaatorina toiminud sulgemisvardaid nagu see oli RBMK’s. Samuti ei oma ükski Lääne reaktor nii suurt kogust kütust ega grafiiti koos veega, millest viimane ülikõrgel temperatuuril muutus vesinikuks ja paiskas plahvatuses reaktorisüdamiku taevasse. 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. 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 tsunaamis hukkus 15 000 – 20 000 inimest, aga radioaktiivsuse tõttu ei hukkunud mitte ühtegi.

Tuumajäätmete käitlus ja hoiustamine

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.

Heaks sissejuhatuseks tuumaenergiasse on TÜ teaduskooli minikursus Kosmilisest kiirgusest tuumajaamani.

Scroll to Top