Fermi Energia tuumablogi

Piisavalt väikesed, piisavalt võimsad: millised väikereaktorid on maailmas olemas ja millised tulevad juurde?

Visioon USA-s GE Hitachi poolt arendamisel olevast BWRX-300 jaamast.Foto: Fermi Energia

Väikereaktoriteks nimetatakse reaktoreid, mille elektriline võimsus on maksimaalselt umbes 300 megavatti (võrdluseks, tüüpiline suurte reaktorite võimsus on 1000-1500 megavatti). Selliseid reaktoreid on maailmas olnud aegade jooksul üsna palju.

Tuumaenergeetika algusaegadel 1950ndatel aastatel algaski reaktorite arendamine väiksematest võimsustest, alles hiljem muutusid reaktorid suurteks ning võimsateks, üle 1000 MW elektrivõimsust tootvateks hiigelmasinateks. Suur reaktor võis anda küll eelise mastaabis ja korraga väga palju CO2-vaba energiat anda, kuid probleemiks sai sageli selliste hiigelmasinate projekteerimine ja ehitamine. 

Väikereaktorite eeliseks on nende disaini lihtsus. 3-5 korda madalam võimsus tähendab märkimisväärselt lihtsamaid tehnoloogiaid reaktorite ehitamise ja käitamise jaoks. Näiteks on väikereaktoreid või suurt osa nende komponentidest võimalik valmistada tehasetingimustes nö seeriatootmises, mis võrreldes ehitusplatsil valmistamisega tähendab paremat kvaliteeti ja madalamaid kulusid. Tehases valmistamine ja ehitusplatsil kokku monteerimine, mis suurte jaamade puhul ei ole mõeldav, toob kaasa oluliselt lühemad ehitusajad.

Madala võimsuse ja lihtsa disainiga väikereaktorite kasutamine muudab niigi ohutu tuumaenergeetika veelgi ohutumaks — ülekuumenemise vastu kasutatakse passiivset, pumpadeta jahutamist ning väliste ohtude elimineerimiseks paigutatakse reaktor olemuslikult maapinnast madalamale süvendisse. Lisaks on väikereaktori ja tema ümbruskonna vastastikmõjud väiksemad, mistõttu on selliste energiajaamade jaoks ka asukohta lihtsam leida. 

Tegelikult võib ka lennukikandjate ja allveelaevade tuumareaktoreid liigitada väikereaktoriteks, kuid keskendume seekord tsiviilkasutuses ja elektri tootmiseks mõeldud reaktoritele.

Kõige aktiivsemad kasutajad on ühtlasi ka arendajad

Kõige aktiivsemad väikereaktorite kasutajad on täna ka ühtlasi uute reaktorite arendajad – Hiina ja Venemaa. Näiteks Hiinas välja töötatud reaktoritüüp CNP-300 töötab lisaks kodumaale (Quinshani tuumajaamas alates 1991. aastast) ka Pakistanis Chasma tuumajaamas, kus neid töötab alates 2000. aastast neli tükki.

Venemaal aga on väikereaktoreid töös mitmeid, näiteks KLT-40S mudelinime kandev reaktor on kasutuses nii jäämurdjatel kui Akademik Lomonossovi “ujuval tuumajaamal”, mida kasutatakse mereäärsete linnade hädaolukorras elektriga varustamiseks. Selle reaktori edasiarendus RITM-200 on kasutusel Venemaa uusimatel jäämurdjatel ning 2024. aastal algab ka esimese maapealse seda reaktorit kasutava elektrijaama ehitus Jakuutias Ust-Kuiga linnas. Söest ja naftast tuumaenergiale üleminekul oodatakse seal elektri- ja soojahindade langust poole võrra.

Ka India on välja töötanud oma väikereaktori nimega IPHWR-220, mis tehniliselt otsetõlkes tähendabki 220-megavatist (elektrivõimsust) India surveveereaktorit. Neid töötab India viies tuumajaamas kokku 14.

Lisaks on uusi väikereaktoreid neis riikides ka ehituses — Hiinas näiteks kõrgtemperatuurne gaasireaktor HTR-PM ja suurest III põlvkonna surveveereaktorist ACP1000 arendatud ACP100, Venemaal pliijahutusega reaktor BREST, Argentiinas aga väiksem, 25 MWe surveveereaktor CAREM25.

Uusi väikereaktoreid arendatakse üle maailma

Kuigi lääneriikides on eelmistel aastakümnetel arendatud ja ehitatud suuri reaktoreid, on ka see trend nüüdseks pöördunud ning väiksemate ja paindlikumate reaktorite projekte arendatakse hooga.

Näiteks planeerivad väikese reaktori ehitamist Ameerika Ühendriigid, Kanada, Suurbritannia, Lõuna-Korea ja Taani. Lisaks on ka Lõuna-Aafrika Vabariik arendamas vaikselt oma esimesi moodulreaktoreid. Tasub märkida, et nii tehnoloogiaarendajate kui ka energiatootmisettevõtete hulgas näeme tuumaenergeetika algusaastatega võrreldes üha rohkem eraettevõtjaid.

Tabel: arenduses kaugele jõudnud ja lähiajal ehitusvalmis väikereaktorid

NimiVõimsusTüüpArendaja
VBER-300300 MWeSurveveereaktorOKBM, Venemaa
NuScale77 MWeIntegreeritud surveveereaktorNuScale Power + Fluor, USA
SMR-160160 MWeSurveveereaktorHoltec, USA + SNC-Lavalin, Kanada
SMART100 MWeIntegreeritud surveveereaktorKAERI, Lõuna-Korea
BWRX-300300 MWeKeevaveereaktorGE Hitachi, USA
PRISM311 MWeNaatriumjahutusega kiirete neutronitega reaktorGE Hitachi, USA
Natrium345 MWeNaatriumjahutusega kiirete neutronitega reaktorTerraPower + GE Hitachi, USA
ARC-100100 MWeNaatriumjahutusega kiirete neutronitega reaktorARC with GE Hitachi, USA
Integral MSR192 MWeSulasoolareaktorTerrestrial Energy, Kanada
Seaborg CMSR100 MWeSulasoolareaktorSeaborg, Taani
Hermes prototype<50 MWtTRISO kütuseosakestega sulasoolareaktorKairos, USA
RITM-200M50 MWeIntegreeritud surveveereaktorOKBM, Venemaa
RITM-200N55 MWeIntegreeritud surveveereaktorOKBM, Venemaa
BANDI-60S60 MWeSurveveereaktorKepco, Lõuna-Korea
Xe-10080 MWeKõrgtemperatuurne reaktorX-energy, USA
ACPR50S60 MWeSurveveereaktorCGN, Hiina
Moltex SSR-W300 MWeSulasoolareaktorMoltex, Suurbritannia

USA, Kanada ja Suurbritannia on võimalikud koostööpartnerid ka Eestile sobiva reaktoritüübi valmistamiseks

Väga tõsiseid samme väikereaktorite arendamiseks ja turule toomiseks astunud lääneriigid on peamiselt USA, Kanada ja Suurbritannia. Põhja-Ameerikas on arendamisel üsna mitu erinevat reaktoritüüpi ning eelduslikult tugevamad kandidaadid jõuavad mõne aasta jooksul nii esmareaktori ehituseni kui seeriatootmiseni.

Väikereaktorite “arendamine” tähendab põhimõtteliselt kahte erinevat suunda – kas lihtsustatakse olemasolevate suurte jaamade ehitust ehk luuakse juba pikaaegse kogemustepagasiga tehnoloogiate väiksemaid ja lihtsamaid versioone (tüüpilised vesireaktorid) või töötatakse välja seni vähem rakendatud tehnoloogiate moodsamaid versioone (nt sulasoola-, gaasi, ja vedelmetalljahutusega reaktorid). Tehnilisest võimekusest väikereaktoreid toota suurriikidel kindlasti puudu ei jää.

Suurbritannia mootoritooja Rolls-Royce hakkab koostöös koostöös riigiga tootma väikereaktoreid

Ka Suurbritannia on vaatamas tuumaenergia poole, mille abil viia riigi energiatootmisel tekkivad süsinikuheitmed nulli. Nii nähakse ka väikeste tuumareaktorite rajamises võimalusi, kuidas 2050. aastaks seatud kliimaeesmärke täita.

Näiteks on ka Briti auto- ja lennukimootoritootja Rolls-Royce on suunamas aina enam vahendeid projektidesse, millega hakatakse ehitama väikeseid tuumareaktoreid. 

Milline sobiks Eestile?

Rääkides Eestile sobiva reaktori valikust, siis siin rakendamiseks on parim mõõdupuu just reaalne elu, ehk teisisõnu praktiliste näidete varal maksimaalse kindluse saamine, et väikereaktor on ehitatav mõistliku aja ja eelarvega ning see töötab nagu ette nähtud. Loomulikult peab valitav väikereaktor vastama ka muudele kriteeriumitele, näiteks peab selle töös hoidmiseks olema läbi mõeldud tuumakütuse hankimise logistika ja jäätmekäitluse praktikad, peab olema võimalik koolitada vajalikke tehnilisi spetsialiste ja tagama adekvaatne regulatiivvõimekus. Arvestades kui suurt hulka puhast energiat tuumaenergeetika pakkuda suudab on vajalike tingimuste loomine pigem mõõdukas ja Eesti rahvale kindlasti kontimööda pingutus.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate olulisematest Geeniuse teemadest.