Kiihdytinpohjaiset reaktorit
Pitkänen, Ville (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202001021028
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202001021028
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä kuvaillaan kiihdytinpohjaisen reaktorin perusrakenne ja sen mahdollisia käyttökohteita osana polttoainekiertoa. Kiihdytinpohjaisella reaktorilla tarkoitetaan alikriittistä ydinreaktoria, joka tuottaa osan ydinreaktioon tarvittavista neutroneista ulkoisen hiukkaskiihdyttimen avulla. Tämä reaktorityyppi voidaan suunnitella turvallisemmaksi, kuin nykyiset markkinoilla olevat reaktoriratkaisut ja lisäksi sille voidaan suunnitella useita hyödyllisiä sovelluksia polttoainetalouden sekä pitkäikäisen ydinjätteen transmutaation osalta.
Reaktorityypin kaupallistamisen haasteena on epävarmuus teknisten ratkaisujen taloudellisuudesta. Hiukkaskiihdyttimen on oltava voimakastehoinen, tarkka ja luotettava eikä kansainvälisellä tiedeyhteisöllä ole vielä tarpeeksi tutkimustietoa voimakastehoisten hiukkaskiihdyttimien soveltuvuudesta pitkäaikaiseen kaupalliseen käyttöön. Myös reaktorityypin lopullinen käyttötarkoitus on vielä avoin, sillä on vielä epävarmaa soveltuvatko kiihdytinpohjaiset reaktorit parhaiten ensisijaisesti sähkön tuotantoon, ydinjätteiden transmutaatioon tai näiden kahden yhdistelmään. Viimeaikaiset suurten ydinvoimaprojektien viivästymiset on myös vähentänyt alan toimijoiden halua investoida isoihin voimalaratkaisuihin. Kiihdytinpohjaisten reaktorien tulevaisuus riippuu muutaman isomman projektin onnistumisesta ja näissä parissa toimivien tahojen kyvystä ratkaista kohtaamiaan teknillisiä ja taloudellisia haasteita.
Reaktorityypin kaupallistamisen haasteena on epävarmuus teknisten ratkaisujen taloudellisuudesta. Hiukkaskiihdyttimen on oltava voimakastehoinen, tarkka ja luotettava eikä kansainvälisellä tiedeyhteisöllä ole vielä tarpeeksi tutkimustietoa voimakastehoisten hiukkaskiihdyttimien soveltuvuudesta pitkäaikaiseen kaupalliseen käyttöön. Myös reaktorityypin lopullinen käyttötarkoitus on vielä avoin, sillä on vielä epävarmaa soveltuvatko kiihdytinpohjaiset reaktorit parhaiten ensisijaisesti sähkön tuotantoon, ydinjätteiden transmutaatioon tai näiden kahden yhdistelmään. Viimeaikaiset suurten ydinvoimaprojektien viivästymiset on myös vähentänyt alan toimijoiden halua investoida isoihin voimalaratkaisuihin. Kiihdytinpohjaisten reaktorien tulevaisuus riippuu muutaman isomman projektin onnistumisesta ja näissä parissa toimivien tahojen kyvystä ratkaista kohtaamiaan teknillisiä ja taloudellisia haasteita.