Ydinvoimalaitoksen polttoaine

Transkriptio

1 Ydinvoimalaitoksen polttoaine Te ta, Pyhäjoen toimisto Hanna Virlander/Minttu Hietamäki

2 Polttoainekierto Louhinta ja rikastus Jälleenkäsittely Loppusijoitus Konversio Välivarastointi Väkevöinti Sähköntuotanto Polttoaineen valmistus 2

3 Polttoainehankinnan vaiheet 1) Uraanimalmin louhinta ja malmirikastus 2) Uraanimalmin konversio UF6:ksi 3) Uraanin isotooppirikastus U-235 suhteen (0,71 % -> max. 4,95 %) 4) Polttoainenippujen valmistus UF6:n konversio UO2:ksi Komponenttien valmistus Uraanipellettien valmistus Pellettien sijoittaminen suojakuoriputkiin ja niiden sulkeminen kaasutiiviiksi Polttoainenippujen kokoaminen Valmistuksen kolme ensimmäistä vaihetta eivät eroa toisistaan eri reaktorityyppien välillä. Itse valmiit polttoaineniput ovat reaktorityyppikohtaisia ja poikkeavat toisistaan mm. uraanisauvojen määrän ja ulkoisten dimensioiden osalta. 3

4 Ydinpolttoaine Polttoainepellettejä Valmis polttoainenippu lopputarkastuksessa polttoainetehtaalla Polttoainesauvoja tarkastetaan ennen asentamista 4

5 Jälleenkäsitellystä uraanista valmistettu polttoaine Valmistettaessa polttoainetta jälleenkäsitellystä uraanista valmistuksen kaksi ensimmäistä vaihetta jäävät pois Käytetystä polttoaineesta n. 96 % on edelleen uraania ja fissiokelpoista U-235 on polttoaineessa edelleen 0,5 1 % Käytetystä polttoaineesta erotetaan muut kuin uraani-isotoopit ja se väkevöidään samaan tapaan kuin tuoreuraani Polttoaineessa on myös jäljellä ei-toivottuja uraani-isotooppeja, minkä seurauksena polttoaine säteilee hieman enemmän kuin tuoreuraanista valmistettu (ei kuitenkaan ole vaikutusta polttoaineen käsittelyyn!) Jälleenkäsittelemällä käytettyä polttoainetta vähennetään ydinjätteen määrää noin viidennekseen ja saadaan alkuperäisestä louhitusta uraanista arviolta prosenttia enemmän energiaa käyttöön 5

6 Tuoreen ja käytetyn polttoaineen koostumus 6

7 Polttoaineen valmistuksen laatuvaatimukset Polttoaineenvalmistuksella on tarkat laatuvaatimukset,ja luvanhaltijalla on vastuu varmistaa, että nämä vaatimukset täyttyvät Käytännössä luvanhaltija valvoo eri polttoaineen valmistuksen vaiheita, aina yksittäisten komponenttien valmistuksesta nippujen kokoamiseen Luvanhaltija ja Säteilyturvakeskus myös hyväksyvät polttoaineen valmistuksen menetelmät ennen valmistukset aloittamista Luvanhaltija on myös velvollinen tekemään erilaisia auditointeja polttoaineenvalmistusketjulle Säteilyturvakeskus osallistuu polttoaineen valmistuksen valvontaan ja luvanhakijan tekemiin auditointeihin Jokaisen laitokselle toimitetun polttoainenipun kaikki valmistusvaiheet voidaan jälkikäteen selvittää 7

8 Polttoaineen hinnanmuodostus Polttoaineen valmistus 15 % Ydinpolttoaineen osuus ydinsähkön tuotantokustannuksista on tyypillisesti noin 10 %, ja se jakautuu ohisen kaavion mukaisesti Väkevöinti 30 % Luonnonuraani 50 % Konversio 5 % Laitoksen käyttäjä voi hajauttaa polttoainehankintansa tekemällä erilliset sopimukset eri vaiheille tai hankkia polttoaineen integroituna toimituksena, kuten Fennovoima on päättänyt tehdä ensimmäisinä laitoksen käyttövuosina Luonnonuraanin, konversion ja väkevöinnin hinta määräytyy maailmanmarkkinoiden mukaan Fennovoiman valitsemaa jälleenkäsiteltyä uraania oli tarjolla kiinteään hintaan, ja se tuo omistajien toivomaa ennustettavuutta sähkön hintaan 8

9 Uraanin riittävyys Tunnetut ja jo käytössä olevat uraanivarat maailmassa riittävät ydinvoimalaitosten kulutukseen ainakin 100 vuodeksi Sekundäärilähteistä peräisin olevat varat, kuten esim. eri puolilla maailmaa varastossa oleva jälleenkäsitelty uraani tarjoaa merkittäviä lisävaroja Suurimmat raakauraanin tuottajamaat on esiteltynä oheisessa kaavakuvassa 9

10 Polttoaineen kuljetukset Tuore polttoaine ei tarvitse erityisiä säteilysuojelullisia toimenpiteitä kuljetuksen aikana Polttoaine pakataan kuljetuspakkaukseen, joka estää polttoainetta vaurioitumasta kuljetuksen aikana Kuljetuspakkaukset varustetaan kiihtyvyysantureilta, jotka tarkastetaan polttoeineen saapuessa laitospaikalle, näin varmistetaan polttoaineen kunto ennen reaktorisydämeen sijoittamista Tuoretta polttoainetta kuljetetaan maanteitse, rautateitse, laivalla tai ilmateitse Käytettyä polttoainetta kuljetetaan erityisissä kuljetussäiliöissä, jotka estävät säteilyn pääsyn ympäristöön ja toisaalta kestävät mahdolliset kuljetuksen aikana tapahtuvat törmäykset Kuljetus maanteitse, rautateitse tai laivalla Ydinpolttoainetta kuljettavat tähän erikoistuneet kuljetusyritykset, joilla on toimintaan tarvittava pätevyys, asianmukainen kalusto ja toimintaa valvovien viranomaisten myöntämät luvat 10

11 Polttoaineen kuljetukset Tuoreen polttoaineen kuljetuspakkausten purkua 11

12 Polttoaineen säilytys ja loppusijoitus Tuoretta polttoainetta säilytetään tyypillisesti tuoreen polttoaineen kuivavarastossa Polttoaine siirretään hieman ennen vuosihuoltoa reaktorirakennuksessa oleviin polttoainealtaisiin Käytetty polttoaine on voimakkaasti radioaktiivista ja sen käsittely tapahtuu aina veden alla (vesi toimii säteilysuojana ja jäähdyttää polttoainetta) Käytetty polttoaine tuottaa jälkilämpöä reaktorista poiston jälkeen ja sitä jäähdytetään vesialtaissa 5-10 vuotta ennen välivarastoon siirtämistä Välivarastossa polttoainetta jäähdytetään useita vuosikymmeniä ennen loppusijoitusta kallioperään 12

13 Polttoaine laitospaikalla Ydinvoimalaitoksen reaktori polttoaineenvaihdon aikana 13 Käytetyn polttoaineen allasvarasto Käytetyn polttoaineen kuivavarasto

14 Mitä polttoaineelle tapahtuu reaktorissa AES-2006-tyyppisessä laitoksessa on yhteensä 163 heksagonialista polttoainenippua, joista kukin painaa n. 750 kg (uraanipolttoaineen (pellettien) osuus painosta on n. 530 kg) Polttoaine kuluu käyttöjakson aikana, jolloin sen U-235 pitoisuus laskee. Pitoisuuden laskiessa tarpeeksi alas, polttoaine poistetaan reaktorista Tähän kuluu aikaa n. 4 vuotta Laitoksen vuosittaisessa huollossa siis nipuista ¼ vaihdetaan ja loput niput järjestetään uudelleen, jotta laitos voi tuottaa sähköä sen nimellisteholla aina seuraavaan huoltoseisokkiin saakka Polttoainetta kuluu sähköteholtaan 1200 MW:n AES laitoksessa vuosittain n. 25 tonnia 14

15 Kiitos! Fennovoima Oy Salmisaarenaukio 1, Helsinki