Suomen ydinpolttoainekierto
Kauppinen, Otso-Pekka (2011)
Kauppinen, Otso-Pekka
2011
Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Teknillinen tiedekunta. LUT Energia
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-265-124-2
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-265-124-2
Tiivistelmä
Suomessa on nykyisin käytössä avoimen ydinpolttoainekierron politiikka missä käytetty
polttoaine loppusijoitetaan suoraan ilman jälleenkäsittelyä. Nykyisin kehitteillä olevat
uuden sukupolven ydinreaktorit ovat kuitenkin pääosin suunniteltu osittain tai kokonaan
suljetuille polttoainekierroille, joissa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään ja osa materiaaleista
kierrätetään. Tässä tutkimusraportissa on tarkoitus arvioida Suomen ydinvoimakapasiteetin
ja ydinpolttoainekierron kehitystä tulevina vuosikymmeninä sekä arvioida
käytetyn polttoaineen jälleenkäsittelyn, kierrätyksen ja nopeiden reaktoreiden käyttöönoton
vaikutusta muun muassa uraanin kulutukseen, syntyvän käytetyn polttoaineen
määrään sekä polttoainekierron taloudellisuuteen. Lisäksi työssä arvioidaan Talvivaaran
ja Soklin sivutuotteena saatavan uraanin riittävyyttä Suomen uraanintarpeen kattamiseksi.
Työssä arvioitiin ensin oletuksien ja nykyisen tilanteen avulla Suomen ydinvoimakapasiteetin
kehitys tuleville vuosille. Perustuen tähän kehitykseen nykyistä polttoainekiertoa
verrattiin tämän jälkeen kahteen kehittyneempään polttoainekiertoversioon,
joissa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään, plutonium kierrätetään uudelleen polttoaineeksi
ja osa termisistä reaktoreista korvataan nopeilla. Polttoainekiertoversioiden massavirtojen
määrittämisessä käytettiin apuna kansainvälisen atomienergiajärjestön kehittämää
Nuclear Fuel Cycle Simulation System -ohjelmaa. Nykyisellä polttoainekierrolla
uraanintarve oli laskelmien perusteella noin 100 tuhatta tonnia vuoteen 2100 mennessä.
Jälleenkäsittelyn ja plutoniumin kierrätyksen avulla uraanin tarve saatiin pudotettua
noin 75 tuhanteen tonniin. Korvaamalla puolet ydinvoimakapasiteetista nopeilla reaktoreilla
vuosina 2074 ja 2080 vähentäisi uraanintarvetta edelleen noin 66 tuhanteen tonniin.
Kerääntyneen käytetyn polttoaineen määräksi arvioitiin nykyisen kaltaisella polttoainekierrolla
noin 11900 tonnia vuoteen 2100 mennessä. Nopeiden reaktoreiden käyttöönoton
myötä kerääntyneen käytetyn polttoaineen määrä vähenisi edelleen noin 11200
tonniin vuoteen 2100 mennessä. Talvivaaran ja Soklin uraanintuotanto riittäisi laskelmien
mukaan kattamaan Suomen uraanintarpeen nykyisellä polttoainekierrolla vuoteen
2070 asti ja kehittyneemmillä polttoainekierroilla vuosiin 2089 ja 2106 asti riippuen
polttoainekierrosta. Polttoainekierron kustannukset nousivat polttoaineen jälleenkäsittelyn
ja kierrätyksen myötä noin 50-67 % suuremmiksi nykyiseen polttoainekiertoon verrattuna.
Investointi- sekä käyttö- ja kunnossapitokustannuksien erot olivat eri versioiden
välillä pienet, mistä johtuen myös kokonaiskustannuksien erot jäivät pieniksi.
polttoaine loppusijoitetaan suoraan ilman jälleenkäsittelyä. Nykyisin kehitteillä olevat
uuden sukupolven ydinreaktorit ovat kuitenkin pääosin suunniteltu osittain tai kokonaan
suljetuille polttoainekierroille, joissa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään ja osa materiaaleista
kierrätetään. Tässä tutkimusraportissa on tarkoitus arvioida Suomen ydinvoimakapasiteetin
ja ydinpolttoainekierron kehitystä tulevina vuosikymmeninä sekä arvioida
käytetyn polttoaineen jälleenkäsittelyn, kierrätyksen ja nopeiden reaktoreiden käyttöönoton
vaikutusta muun muassa uraanin kulutukseen, syntyvän käytetyn polttoaineen
määrään sekä polttoainekierron taloudellisuuteen. Lisäksi työssä arvioidaan Talvivaaran
ja Soklin sivutuotteena saatavan uraanin riittävyyttä Suomen uraanintarpeen kattamiseksi.
Työssä arvioitiin ensin oletuksien ja nykyisen tilanteen avulla Suomen ydinvoimakapasiteetin
kehitys tuleville vuosille. Perustuen tähän kehitykseen nykyistä polttoainekiertoa
verrattiin tämän jälkeen kahteen kehittyneempään polttoainekiertoversioon,
joissa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään, plutonium kierrätetään uudelleen polttoaineeksi
ja osa termisistä reaktoreista korvataan nopeilla. Polttoainekiertoversioiden massavirtojen
määrittämisessä käytettiin apuna kansainvälisen atomienergiajärjestön kehittämää
Nuclear Fuel Cycle Simulation System -ohjelmaa. Nykyisellä polttoainekierrolla
uraanintarve oli laskelmien perusteella noin 100 tuhatta tonnia vuoteen 2100 mennessä.
Jälleenkäsittelyn ja plutoniumin kierrätyksen avulla uraanin tarve saatiin pudotettua
noin 75 tuhanteen tonniin. Korvaamalla puolet ydinvoimakapasiteetista nopeilla reaktoreilla
vuosina 2074 ja 2080 vähentäisi uraanintarvetta edelleen noin 66 tuhanteen tonniin.
Kerääntyneen käytetyn polttoaineen määräksi arvioitiin nykyisen kaltaisella polttoainekierrolla
noin 11900 tonnia vuoteen 2100 mennessä. Nopeiden reaktoreiden käyttöönoton
myötä kerääntyneen käytetyn polttoaineen määrä vähenisi edelleen noin 11200
tonniin vuoteen 2100 mennessä. Talvivaaran ja Soklin uraanintuotanto riittäisi laskelmien
mukaan kattamaan Suomen uraanintarpeen nykyisellä polttoainekierrolla vuoteen
2070 asti ja kehittyneemmillä polttoainekierroilla vuosiin 2089 ja 2106 asti riippuen
polttoainekierrosta. Polttoainekierron kustannukset nousivat polttoaineen jälleenkäsittelyn
ja kierrätyksen myötä noin 50-67 % suuremmiksi nykyiseen polttoainekiertoon verrattuna.
Investointi- sekä käyttö- ja kunnossapitokustannuksien erot olivat eri versioiden
välillä pienet, mistä johtuen myös kokonaiskustannuksien erot jäivät pieniksi.