Hiilidioksidijäähdytteiset reaktorit ja niiden käyttökokemukset

Abstract

Tässä työssä esitetään hiilidioksidijäähdytteisten ydinreaktoreiden keskeisimmät tekniset ominaisuudet sekä käsitellään tärkeimpiä niistä saatuja käyttökokemuksia.

Ilmastonmuutoksen hillitsemistavoitteiden ja energiasiirtymän myötä kiinnostus ydinvoimaan sähköntuotantovaihtoehtoina on kasvanut. Kuitenkin suurten ydinvoimaprojektien venymiset ovat vähentäneet tavanomaisten suurten kevytvesijäähdytteisten ydinvoimalaitosten houkuttavuutta. Hiilidioksidijäähdytteiset ydinreaktorit olivat suosittu ratkaisu ydinvoiman tuotannossa Euroopassa 1950–1980 luvulla. Työn tavoitteena on tuoda esille tämän vähemmän tunnetun, mutta paljon käyttötunteja nähneen reaktorin ominaisuuksia sekä käyttökokemuksia.

Tämä reaktorityyppi täyttää hyvin ne tavoitteet minkä pohjalta se suunniteltiin: plutoniumin ja sähkön yhteistuotanto, kyky käyttää luonnonuraania polttoaineena sekä luonnostaan turvallinen reaktori. Kuitenkin reaktorityypin tekniset ratkaisut polttoaineen latauksen sekä jäähdytteen kanssa aiheuttivat sille ongelmia, jotka johtivat laitosten huonoon luotettavuuteen. Kevytvesilaitokset ovat huomattavasti luotettavampi vaihtoehto sähköntuotantoon ja siksi hiilidioksidijäähdytteisistä laitoksista on miltei täysin luovuttu 2000-luvulle tultaessa. Näillä laitoksilla voisi kuitenkin olla mahdollisuuksia korkeamman tuorehöyrylämpötilan sekä paremman hyötysuhteen ansiosta, mikäli niiden yleisimmät tekniset ongelmat saadaan ratkaistua.

This work presents the main technical characteristics of carbon dioxide-cooled nuclear reactors and discusses the most important operational experiences gained from them.

With the climate change mitigation goals and the energy transition, interest in nuclear power as an electricity generation option has grown. However, delays in large nuclear power projects have reduced the attractiveness of conventional large light water-cooled nuclear power plants. Carbon dioxide-cooled nuclear reactors were a popular solution in nuclear power production in Europe in the 1950s–1980s. The aim of the work is to highlight the characteristics and operational experiences of this lesser known but widely used reactor.

This reactor type meets the objectives for which it was designed: co-production of plutonium and electricity, the ability to use natural uranium as fuel, and an inherently safe reactor. However, the technical solutions of the reactor type with fuel loading and coolant caused problems that led to poor reliability of the plants. Light-water plants are a much more reliable alternative for electricity generation, and therefore carbon dioxide-cooled plants have been almost completely abandoned by the 21st century. However, these plants could have potential due to higher live steam temperatures and better efficiency if their most common technical problems can be solved.