Väikesed moodulreaktorid

“Väike moodulreaktor” ehk VMR on rahvusvahelise definitsiooni järgi kuni 300 MW (megavatti) elektrivõimsust tootev tuumareaktor. Inglise keeles Small Modular Reactor, SMR.

“Väike” tähendab seda, et võimsus (ja ka mõõtmed) on võrreldes tänapäeval valdavalt kasutuses olevatest reaktoritest (1000+ MW) oluliselt väiksem. Erinevate tootjate reaktorid on võimsusega alates paarikümnest megavatist kuni 300-ni, mõni ka veidi suurem.

 

“Moodul-” tähendab seda, et väiksemate mõõtmete tõttu saab reaktori kas sektsioonide kaupa või tervikuna toota tehases, mitte ei pea ehitama seda jaama ehitusplatsil – täpselt nagu moodulmaja. See teeb ehitusaja lühemaks ja kogu projekti odavamaks.

109181-1
Suur tuumajaam Soomes
new-plant7
Väikese moodulreaktoriga jaam
  • Standardiseeritud komponendid
  • Reaktor valmib tehases
  • Lühem ehitusaeg
  • Vähem ehitusmaterjali
  • Väiksem kogus tuumakütust

Väikesed moodulreaktorid on lähituleviku tehnoloogia tuumaenergia kasutamiseks. Väikese moodulreaktoriga  elektrijaamad on küll tööpõhimõttelt tuumajaamad, kuid nii ehituselt, ohutuselt kui ökonoomikalt väga erinevad 20. sajandi suurtest ja ülikeerukatest tuumajaamadest. Väikese moodulreaktoriga jaamad on kümneid kordi väiksemad – need võtavad vähem ruumi, kuid annavad ikkagi palju CO2-vaba puhast elektrienergiat ilmast ja aastaajast sõltumata.

Maailmas on arenduses üle 50 erineva VMR disaini, kõiki neid tõenäoliselt lõpuni ei arendata. Fermi eesmärk on erinevaid tugevamaid arendusi lähemalt uurides saada aimu, millised reaktoridisainid võiksid kõige paremini sobida Eestis kasutamiseks. Jälgime neid arenguid pidevalt ning analüüsime ja võrdleme omavahel neid, mis arendus- ja litsentseermisetappides kõige tugevamalt edasi liiguvad.

Mõned näited, kuidas tuleviku tuumajaamad välja võiksid näha:

Fermi Energia analüüsib hetkel mitut kõige potentsiaalsemat reaktoritehnoloogiat, mille on välja sõelunud teostatavusanalüüs (pdf). Lõplik tehnoloogia valik tehakse projekti hilisemas faasis. Välistatud ei ole ka mõni muu reaktoridisain, kui selline uus konkurentsivõimeline tehnoloogia turule peaks tulema.

Oluliseks valikukriteeriumiks on see, et vastav reaktorimudel oleks kõigepealt valmis ehitatud ja praktikas oma toimivust ja arendusmeeskonna lubadusi tõestanud USA-s, Kanadas või UK-s, kus on olemas ka piisavalt pädevad kontrolliasutused. 

Referentstehnoloogia

Tõenäoliselt kõige varem valmivaks ja Eestisse sobivaks väikereaktori tehnoloogiaks on GE Hitachi välja töötatud väike moodulreaktor BWRX-300. Loe BWRX-300 kohta siit täpsemalt.

Jälgime selle reaktori arenguid tähelepanelikult ning võrdleme teiste tehnoloogiaarendajatega. Siin väike ülevaade teistest kaalutud ja kaalumisel olevatest tehnoloogiatest:

Tegu on 300 MW elektrilise võimsusega moodulreaktoriga, mille disain põhineb sama firma 1520 MWe võimsusega ESBWR keevvee-reaktoril, mis läbis USAs NRC litsentseerimisprotsessi 2014. aastal.

Reaktoril puuduvad ringluspumbad, nende asemel kasutatakse konvektsiooniga jahutussüsteemi tuumkütuse jääksoojuse jahutamiseks. Selline süsteem on väga turvaline ja töötab avarii korral ilma inimese sekkumise ja välise toiteta 7 päeva, mille järel on vaja lisada jahutusbasseini vett, jaama pumpade või kasvõi tuletõrjeauto pumba abil. Jaama eeliseks on end juba tõestanud tehnoloogiad ja konstruktsioonilahendused, millega tagatakse tuntud tarne-ja väljaõppesüsteemide kasutamine. Ühtlasi on jaama ehitusmaht 1 MW kohta poole väiksem ning ohutuskonstruktsioon vajab ESBWR-iga võrreldes kümme korda vähem betooni.

Vaata GE/H kodulehelt

Reaktori litsentseerimisprotsess algas 2017. aasta detsembris Kanadas.

Stabiilne soolareaktor (SSR) on tuumareaktori disain, mille on välja töötatud Ühendkuningriigis ja Kanadas asuv Moltex Energy Ltd. SSR-W300 on väikseim võimalik süsteem, mille soojuslik võimsus on 750 MW ja elektriline võimsus 300 MW.

Täht “W” tüübi nimetuses tähistab “waste burner”-it – tegu on sulasoolareaktoriga, mis kasutab kütusena juba vesijahutusega reaktorites kasutatud tuumkütust, mis on muundatud uraani, plutooniumi, väikeaktiniidide ja lantaniidide trikloriidide ehk kloriidsoolade kujule. Tulevikus on võimalik kasutada kütusena ka väherikastatud uraani või tooriumi.

Vaata Moltexi kodulehelt

Reaktori arendamist alustati 2000ndate alguses, 2017. aastal algas litsentseerimisprotsess USA tuumaregulaatori NRC juures.

Esimene sellel tehnoloogial põhinev jaam koosneb kaheteistkümnest 200 MW soojusliku võimsusega moodulist elektrilise brutovõimsusega 60 MW, ehk jaama elektriline koguvõimsus on 720 MW bruto / 685 MW neto (Eesti tingimustesse sobiks sellest poole väiksem ehk 6 mooduliga jaam). Reaktorites on kasutusel klassikaline surveveereaktori tehnoloogia, kuid pumpade asemel kasutatakse jahutusvee loomulikku tsirkulatsiooni läbi reaktorituuma ja aurugeneraatorite.

Vaata Nuscale kodulehelt

Reaktori litsentseerimisprotsess algas 2017. aasta detsembris Kanadas.

Kavandatava moodulreaktori soojuslik võimsus on 400 MW ja elektriline netovõimsus 185-192 MW. IMSR-400 on sulasoolareaktor, tegu on soojuslikel neutronitel töötava reaktoriga ehk tegemist ei ole briideriga, ning kütuseks on madala rikastusega (alla 5%) U-235, mis on lahustunud floriidsoolas uraan-tetrafloriidina. Sool on ka reaktori peamiseks jahutusvedelikuks. IMSR on otseseks järglaseks USA Oak Ridge riiklikus laboratooriumis edukalt 7000 tundi käitatud sulasoolreaktori eksperimendile, milles tõestati peamised kütuskomponendid, materjalid, opereerimisprotseduurid ning esmaklassiline ohutus ka süsteemi elektritoite peatamisel.

Vaata Terrestriali kodulehelt

Rolls-Royce on lisaks autode ja lennukite reaktiivmootorite valmistamisele energeetikasektoris tuntud ka auruturbiinide  ja reaktorite tootjana näiteks Inglise mereväele – kogemust allveelaevade reaktoritega on Rolls-Royce’il üle 60 aasta. Nende arendatav surveveereaktor on veidi võimsam – elektrilise võimsusega 470 MW.

UK SMR kasutab passiivohutussüsteeme, disainitud eluiga on 60 aastat ning arendaja hinnangul kulub jaama ehituseks 4 aastat.

Ligikaudu 90% tootmis- ja montaažitoimingutest tehakse tehasetingimustes, mis tagab kõrgema kvaliteedi ja väldib viivitusi võrreldes reaktori ehitusega rajatavas tuumajaamas ehitusplatsil. 

Vaata lähemalt Rolls-Royce SMR kodulehelt.

Jäätmekäitlus

Iga tuumajaama planeerimise juurde kuulub ka jäätmekäitluskava välja töötamine. Jäätmekäitlus on osa jaama kütusetsüklist ning seetõttu peame oluliseks kaardistada võimalikud lahendused tekkivatele jäätmetele võimalikult vara. Loe siit lähemalt.

Scroll to Top