Finländska forskare har startat utvecklingen av en liten modulär reaktor (SMR) för fjärrvärme

Liten underjordisk reaktor för fjärrvärmeproduktion. Bild: Villmanstrands Tekniska universitet.

Enligt forskningsinstitutet VTT kommer den första fasen, som avslutas snart, handla om att utveckla en konceptnivåplan för ett kärnkraftsvärmeverk som är lämpligt för värmenät i finländska städer.

Detta kommer att följas av en längre fas, inklusiv mer tekniskt arbete, som leder till kommersialisering av en liten modulreaktor för fjärrvärme.

Projektet syftar till att skapa också en ny inhemsk industri kring SMR-teknik.

Licenssystem för SMR i Finland

Petteri Tiippana, generaldirektör för Strålnings- och kärnkraftssäkerhetsmyndigheten (STUK), sa att traditionella kärnkraftsföretag som Fortum och TVO, kommunala energibolag och i viss mån processindustrin alla är intresserade av småskaliga kärnkraftverk.

Han tillade att det också finns ett stort internationellt intresse med Ryssland som redan driver det flytande kärnkraftverket Akademik Lomonosov. Kina utvecklar också småskaliga kärnkraftverk. En liten reaktor (NuScale SMR) licensieras för närvarande i USA, medan flera små reaktorer i Kanada redan analyseras officiellt, konstaterade han.

Under förra hösten inrättade Finlands arbets- och näringsministerium en arbetsgrupp för att se över lagstiftningen om kärnkraftverk. För närvarande måste tillstånd erhållas för varje kraftverk separat.

- Vi har möjlighet att ändra vårt praxis i licenssystemet, säger Liisa Heikinheimo, ordförande för arbetsgruppen i Ministeriet för sysselsättning och ekonomi.

- Det verkar finnas ganska stort intresse för uppvärmningen på grund av behovet av energibolag som överväger alternativ till fossila bränslen. Mängden av intresse har varit överraskande stor, men kommersiellt tillgängliga godkända reaktorer är ännu inte tillgängliga, säger Heikinheimo.

Tiippana anser att licensiering av små reaktorer kräver regleringsflexibilitet.

- Utgångspunkten är att när man ansöker om tillstånd att bygga och driva en enda reaktor, måste det också tas med i beräkningen att det kommer att finnas flera liknande reaktorer, sade han.

Licensiering av små reaktormoduler individuellt är däremot inte lämpligt. Lösningen är snarare att licensiera reaktortypen som sedan skulle godkännas för användning i Finland.

- Kraftföretaget kan välja hur många reaktorer företaget vill bygga, säger Tiippana. Reaktorerna kan också placeras på ett decentraliserat sätt, till exempel har Helsingfors numera flera termiska kraftverk runt om i staden.

 Tiippana betonade att säkerheten för små reaktorer måste vara minst lika bra som för nuvarande stora reaktorer. Han noterade att anläggningsleverantörer insisterar på att små reaktorer per definition är säkrare än stora reaktorer.

- Detta kan vara fallet, men vi har inte tittat på de olika teknikerna på djupet, sade han.

Tiippana tillade dock att passiva säkerhetsfaktorer kan användas bättre, när de tillämpas korrekt, än i stora kraftverk.

I slutet av januari 2020 publicerade STUK en rapport om förutsättningarna för säker drift av små reaktorer. Rapporten behandlar specifika frågor som säkerhetsbedömning och licensiering. Små anläggningar har fördelen att de är mer flexibla att driva.

Stora kraftverk behöver underhållsavbrott en gång per år när anläggningen är off-line. Men i en SMR som består av flera enheter kan bränsleomkoppling sekvenseras så att anläggningen producerar energi även när en reaktor är i drift, säger Tiippana.

- Genom flexibilitet och användbarhet ger en modulär konstruktion de största fördelarna för användaren, tillade han.

Målet är en avkolning av fjärrvärmesystemet

VTT noterade att avkolning av fjärrvärmesystemet är en "betydande utmaning". Mestadels produceras fjärrvärme  för närvarande genom förbränning av kol, naturgas, träbränslen och torv, men Finland strävar efter att fasa ut kolanvändningen i energiproduktionen fram till 2029.

År 2019 var utsläppen från fjärrvärmeproduktionen enbart i Finland över fyra miljoner ton koldioxid. I många städer är sanering av värmeproduktion en av de största klimatutmaningarna.

Målet är att skapa en ny industrisektor kring tekniken i Finland som skulle kunna tillverka de flesta komponenter som behövs för en fjärrvärmereaktor.

VTT konstaterar att reaktorn behöver sakkunskap från ett stort antal finländska organisationer.

- Schemat är utmanande och lågkostnadsalternativen är få, konstaterade Ville Tulkki, forskargruppsledare på VTT.

- För att nå målet krävs nya innovationer och införandet av ny teknik. Kärnfjärrvärme kan ge stora utsläppsminskningar.

VTT kommer att använda sina egna beräkningsverktyg och tvärvetenskapliga kompetenser inom modellering och högkvalitativ numerisk simulering för att kunna utveckla SMR.

Organisationen, som har cirka 200 forskare som arbetar med kärnenergi och relaterade applikationer, har varit involverad i olika projekt som har undersökt möjligheterna att distribuera SMR under de senaste sex åren.

Källa: VTT / STUK