Loviisan ydinvoimalaitos

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Loviisan voimalaitos ilmasta.

Loviisan ydinvoimalaitos on kahden ydinvoimalaitosyksikön kokonaisuus Loviisan kaupungissa Hästholmenin saarella, noin 90 kilometriä Helsingistä itään. Laitoksen reaktorit ovat neuvostoliittolaista VVER-440-tyyppiä olevia painevesireaktoreita. Molemmat reaktorit tuottavat sallitun sähkötehon nostamisen jälkeen 496 MW[1]. Vuosituotanto on hieman alle 8 TWh, joka on hieman vajaat kymmenen prosenttia Suomen vuotuisesta sähköntuotannosta.

Laitos otettiin käyttöön Suomen ensimmäisenä ydinvoimalaitoksena yhden reaktorin voimin 1977, ja toinen reaktori käynnistyi 1980. Laitoksen omistaa Fortum Oyj, jolle omistus siirtyi Imatran Voima Oy:n (IVO) ja Neste Oy:n yhdistyttyä 1998.

Loviisan voimalaitosalueella on loppusijoituspaikat matala- ja keskiaktiivista ydinjätettä varten.

Loviisan nykyisten reaktorien käyttöluvat ovat voimassa vuoteen 2027 ja 2030 saakka.[2]

Laitosyksikkö[3] Toimittaja, Tyyppi Nettosähköteho Rakentaminen aloitettu Kytketty verkkoon Kaupallinen tuotanto
Loviisa-1 Atomenergoeksport, VVER-440, PWR 496 MW 1.5.1971 8.2.1977 9.5.1977
Loviisa-2 Atomenergoeksport, VVER-440, PWR 496 MW 1.8.1972 4.11.1980 5.1.1981

Historiaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alun perin Imatran Voiman tarkoituksena oli hankkia ydinvoimalaitos lännestä. 1960-luvun puolivälissä käynnistettiin kansainvälinen tarjouskilpailu, jossa päädyttiin saksalaisen AEG:n tarjoamiin kevytvesireaktoreihin. Voimala tilattiin kuitenkin Neuvostoliitosta.

Loviisan ydinvoimalaitos otettiin käyttöön vuonna 1977, jolloin Loviisa 1 valmistui sähköntuotantoon. Kolme vuotta myöhemmin vuonna 1980 otettiin käyttöön Loviisa 2.

Voimalaitosprosessin pääkomponentit, reaktorin apulaitteineen ja turbiinit toimitti neuvostoliittolainen Atomenergoexport. Niiden ympärille haluttiin lisätä länsimaisen turvallisuusajattelun mukaisesti suojarakennus, joka estäisi päästöt ympäristöön myös vakavamman onnettomuuden sattuessa. VVER-440:n primääripiiri on kuitenkin varsin suurikokoinen, koska alkuperäisissä suunnitteluperusteissa ei suojarakennusta ole pidetty tarpeellisena. Tarpeeksi isoa täyspainesuojarakennusta ei ollut saatavissa, joten päädyttiin Westinghousen jäälauhduttimilla varustettuun suojarakennukseen. Varsinaiset teräksiset suojakuoret rakensi Wärtsilä. Tällainen suojarakennus kyettiin rakentamaan tarpeeksi suureksi pitämään venäläisten ylimitoitettu primääripiiri sisällään. Mahdollisessa onnettomuudessa jäälauhduttimet tiivistävät höyryn vedeksi, jolloin suojarakennuksen ei tarvitse kestää niin suurta painetta kuin ilman lauhdutinta varustettujen suojarakennusten. Voimalaitokseen on tehty myös huomattava määrä turvallisuutta parantavia muutoksia alkuperäiseen venäläisten esittämään konseptiin nähden. Voimalaitosprosessin valvontaan ja ohjaukseen tarvittavan instrumentaation toimitti Siemens AG ja prosessitietokoneen kotimainen valmistaja Nokia. Venäläisessä ydinvoimalaitossuunnittelussa on myös sanottu olleen aika ennen Loviisaa ja Loviisan jälkeen, niin paljon suomalaiset esittivät venäläisille turvallisuutta koskevia vaatimuksia.[4][5]

Loviisan reaktorit mainitaan yleensä VVER-440V213-tyyppisiksi alkuperältään, mutta niihin on tehty niin paljon muutoksia, ettei niitä listata samaan kategoriaan muiden venäläisten reaktoreiden kanssa.[6]

Ydinjätteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Loviisan voimalaitosalueella on loppusijoituspaikat matala- ja keskiaktiivista ydinjätettä varten.

Vuoteen 1996 asti Loviisan voimalaitoksen ydinpolttoaine toimitettiin käytön jälkeen Majakin jälleenkäsittelylaitokselle Neuvostoliittoon/Venäjälle polttoainetoimituksia koskevan sopimuksen mukaisesti. Neuvostoliitossa ydinpolttoaine jälleenkäsiteltiin, joten käytettyä polttoainetta hyödynnettiin raaka-aineena uuden polttoaineen valmistuksessa. Uusi ydinenergialaki kielsi käytetyn ydinpolttoaineen maahantuonnin ja maastaviennin, joten nykyisin käytetty ydinpolttoaine varastoidaan Suomeen odottamaan loppusijoitusta Eurajoen Olkiluodossa

Ydinvoimalat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Loviisa-1[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Laitosyksiköiden alkuperäinen teho oli 440 MW, josta sitä on nostettu 496 megawattiin. Tehoa on nostettu reaktorin lämpötehoa kasvattamalla ja prosessia modernisoimalla. Laitosyksiköiden kokonaishyötysuhde on noin 34 prosenttia[1].

Loviisa-1:llä havaittiin varsin pian laitosyksikön käyttöönoton jälkeen paineastian lujuuden pienentyminen neutronien aikaansaamassa pommituksessa. Metallin hilarakenne vaurioituu neutronien vaikutuksesta, mutta normaalin teräksen kohdalla vaikutus on pientä. Sen sijaan reaktorisydämen kohdalla paineastiassa on hitsaussauma, jossa olevat epäpuhtaudet suurentavat neutronien aikaansaamaa vaikutusta ja aiheuttavat haurasmurtuman vaaran[7]. Tällainen tilanne olisi voinut syntyä pumpattaessa kylmää hätäjäähdytysvettä vielä korkeapaineiseen reaktoriin. Asian korjaamiseksi tehtiin useita toimenpiteitä. Reaktorin lataustapaa vaihdettiin ja uloimmat polttoaineniput korvattiin metallisilla ”dummy”-elementeillä, jotka eivät tuota tehoa vaan toimivat ainoastaan heijastimina. Hätäjäähdytysveden lämpötilaa nostettiin paineakuissa, jolloin hätäjäähdytystilanteessakin voidaan taata riittävä marginaali. Vuoden 1996 vuosihuollossa hitsisauma lämpökäsiteltiin hehkuttamalla, jolloin lujuus palasi lähes uudenveroiseksi.

Kansainvälisellä INES-asteikolla laitoksen käyttöhistoriassa ei ole käynyt INES 2 -luokkaa vakavampia tapahtumia. Laitosyksiköllä sattuneet INES 2 -luokan tapahtumat:

1988 Booripitoisuuden pieneneminen hätäjäähdytysveden varastosäiliössä

Reaktori[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Reaktori koostuu paineastiasta, jonka sisällä on polttoaine ja säätösauvat. Vesi pumpataan pääkiertopumpuilla reaktoriin, jossa se reaktorisydämen läpi kulkiessaan kuumenee ja menee höyrystimille. Vesi ei kiehu primääripiirissä, koska kyseessä on painevesireaktori. Reaktorisydän koostuu 349 elementistä, joihin sisältyvät 37 säätösauvaa, 313 polttoainenippua ja 36 teräselementtiä (”dummy”-elementit). Niput ovat kuusikulmaisia ja ne on koteloitu. Neutronivuoloukkutyyppiset booriteräksiset säätösauvat vastaavat muodoltaan polttoainenippuja ja niissä on polttoainejatke. Paineastia on korkea, koska säätösauvat työntävät reaktoriytimeen mennessään tieltään yhden polttoainenipun sydämen alle. Putkiyhteet on myös jaettu länsimaalaisista poiketen kahteen kerrokseen pääkiertopiirien suuren lukumäärän takia ja tämä pidentää painesäiliötä osaltaan. Reaktorin teho säädetään säätösauvoilla ja reaktorivedessä olevalla boorihapolla, joka kaappaa ketjureaktion kannalta ylimääräiset neutronit. Normaalisti tehoajolla säätösauvat ovat käytännössä kokonaan ulkona reaktorista. Tarvittaessa ketjureaktio voidaan nopeasti pysäyttää tekemällä pikasulku, jolloin säätösauvat putoavat omalla painollaan reaktoriin. Reaktiivisuus pienenee sekä vähentyneen polttoaineen, että säätösauvoissa olevan boorin vaikutuksesta. Normaalisti säätösauvoja liikutellaan sähkömoottoreilla. Reaktori voidaan pysäyttää myös pumppaamalla booripitoista vettä reaktoriin, jolloin neutronit absorboituvat boorihappoon.

Tietoja reaktorista[1]
Reaktorin lämpöteho 1 500 MW
Jäähdytevirtaus 6 × 7 100 m³/h
Käyttöpaine 123 bar
Jäähdytteen sisäänmeno-lämpötila 265 °C
Jäähdytteen ulostulo-lämpötila 300 °C
Polttoainenippujen määrä 313
Polttoainesauvoja nipussa 126
Polttoainenipun massa n. 220 kg
Uraanin kokonaismassa 37,3 t
Säätösauvojen lukumäärä 37

Turbiinilaitos[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Höyrystimiä on 6 kappaletta ja ne ovat U-putkityyppisiä, mutta länsimaisista poiketen vaakasuuntaisia. Höyrystimissä on huomattava määrä vettä, jonka ansiosta Three Mile Islandin (Harrisburg, Pennsylvania, USA) kaltainen onnettomuus vaatisi huomattavasti pitemmän ajan tapahtuakseen. Turbiinilaitos koostuu kahdesta turbiinista, joissa kussakin on yksi korkeapaineturbiini ja kaksi matalapaineturbiinia. Höyry paisuu ensin korkeapaineturbiinissa, josta se kulkee välitulistimille. Kosteudenerottimissa erotetaan höyrystä vesi ja välitulistimissa tulistetaan höyry, jonka jälkeen se paisuu matalapaineturbiineissa lauhduttimen paineeseen. Lauhduttimessa höyry tiivistyy vedeksi, jonka jälkeen se pumpataan lauhdepumpuilla kahdeksan esilämmittimen ja syöttövesisäiliön kautta takaisin höyrystimille.

Tietoja turbiinilaitoksesta[1]
Tuorehöyryn paine 44 bar
Tuorehöyryn lämpötila 255 °C
Tuorehöyryn virtaus 2 × 410 kg/s
Kierrosluku 3 000 rpm
Jäähdytysveden määrä 25 m³/s
Jäähdytysveden lämpötilan nousu n. 10 °C

Loviisa-2[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Loviisa-2 on lähes identtinen kuin Loviisa-1 muutamia pieniä poikkeuksia lukuun ottamatta. Voimalaitosyksikköön tehtiin jo alun perin samat muutokset kuin Loviisa-1:lle paineastian neutronipommituksen pienentämiseksi. Myös hitsaussauman epäpuhtauksien määrä vaadittiin pitämään pienenä jo valmistusvaiheessa, joten kakkoslaitoksella paineastian lämpötilakäsittelyä ei ole tarvinnut tehdä.

Kansainvälisellä INES-asteikolla laitoksen käyttöhistoriassa ei ole käynyt INES 2 -luokkaa vakavampia tapahtumia. Laitosyksiköllä sattuneet INES 2 -luokan tapahtumat:

1981 Reaktorin pikasulku ja hätäjäähdytyksen käynnistyminen
1987 Pää- ja hätäsyöttöveden menetys
1993 Pääsyöttövesijärjestelmän putken katkeaminen

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d Voimalaitoksen toiminta (HTML) Fortum. Viitattu 21.3.2013.
  2. Lipponen, Paavo: Lipponen: Ydinsähköä pitää riittää myös vientiin Energia (Tekniikka ja Talous). 12.5.2009. Viitattu 19.8.2009.
  3. Power Reactor Information System (HTML) IAEA. Viitattu 21.1.2008.
  4. Michelsen, Karl Erik: Project Eastinghouse – teknologinen haaste Loviisassa. ATS Ydintekniikka, 2007, nro 3, s. 14-16. Suomen Atomiteknillinen Seura. ISSN-0456-0473.
  5. Salminen, Kai: Loviisan projekti oli hankala mutta opettava. ATS Ydintekniikka, 2007, nro 3, s. 17. Suomen Atomiteknillinen Seura. ISSN-0456-0473.
  6. Source Book – Soviet-Designed Nuclear Power Plants in Russia, Ukraine, Lithuania, Armenia, the Czech Republic, the Slovak Republic, Hungary and Bulgaria (PDF) 27.9.2005. Nuclear Energy Institute. Viitattu 21.1.2008. en
  7. Loviisan ykkösreaktorin turvallisuus parani hehkuttamalla. ALARA, 1996, nro 3. STUK.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Loviisan ydinvoimalaitos.

Koordinaatit: 60°22′14.4″N, 26°20′47.6″E