Thorin Vasara
Taannoin kirjoitin energiasta ja mainitsin LFTR-reaktorit ja toriumin polttoaineena, esimerkkeinä mahdollisesta energiateknisestä ratkaisusta siihen, miten energiatuotantoa voidaan laajentaa ilman että hiilen polttamista lisätään. Korostan heti alkuun, että tarkoituksenani ei ole esiintyä ydinvoiman asiantuntijana, eikä väittää että ratkaius on tämä. Signalointi on vahvaa, kun puhutaan yksityiskohdista, ja pelkään että LFTR:stä on tulossa toteemi, enkä osaa itsekään suhtautua siihen neutraalisti. Pidän sitä kuitenkin tässä teknologisena esimerkkinä en kiveenhakattuna ratkaisuehdotuksena sinänsä. Se on eräänlainen placeholder sille, mikä teknologia nyt sitten siihen lokeroon tullaan kehittämäänkään.
Aion esittää alla vähän lukuja, mutta ne voivat olla vääriä. Toivonkin, että jos joku lukijoista osaa esittää paremman arvion, tekee näin kohteliaasti. Tarkoituksena on siis tutkailla aihetta neutraalisti ilman suurempia intohimoja. Käytän lähteenäni pitkälti wikipediaa.
Mutta ensin itse ongelmasta; Lähdetään siitä, että tarkoituksena on korvata hiilivoimaa neljännen sukupolven ydinvoimalla. Koetan käsitellä rahoitusta, hintaa, ympäristöä jne, selkiyttääkseni omia ajatuksiani.
Mitä enemmän asiaa olen tarkastellut, sitä todennäköisemmältä näyttää, että ainakin kaikki nykyhinnoin kannattavasti maasta ekstraktoitava öljy tullaan todennäköisesti polttamaan hyvin suurelta osin. Samoin on hyvin suurella varmuudella kaasun laita. Öljy ja kaasu ovat yksinkertaisesti liian käytännöllisiä ja kustannustehokkaita polttoainelähteitä.
Kohteena siis pitäisi olla noin yleensäkin kivihiilen korvaaminen. Kivihiili on kuitenkin tavattoman halpaa, hiilivoimala ei ole kovin kallis rakentaa. Kehittyneempien laitosten MWh tuotantohinnaksi pääomakustannuksineen ilman hiilidioksidin talteenottoa voi arvioida olevan lähitulevaisuudessa noin $110[1]. Tämä saa toimia optimistisena arviona, eli se saa olla maksimihintahaarukka; jos vaihtoehtoa ei saada tämän alle, niin mitään mahdollisuuksia ei ole. Pyöristän tämän arvion vielä sataan dollariin koska a) tulevaisuuden ennustaminen on vaikeaa ja analyysin kannalta riskiprofiili menee niin, että halpa hiili on pessimistinen skenaario ja b) pyöreillä luvuilla on helpompi operoida.
Tämänhetkiset alaraja-arviot taas antavat samaisesta lähteestä hiilivoiman hinnaksi noin AUS$28 per MWh. Tämä on hyvin alhainen hinta, alle $30. Arvioin sitäkin vielä alaspäin, ja sovin että hiilivoiman hintahaarukka ilman hiilidioksidin päästökauppaa tai hiiliveroja on nykyrahassa $25-$100 per MWh. Megawattitunnin tuottamiseen tarvitaan noin 400 kiloa hiiltä.
LFTR-reaktorityyppi[2] on vielä tällä hetkellä pitkälti kokeellinen. Projekteja on meneillään muutamia. Fuji MSR-reaktoriprojekti on hakemassa rahoitusta voimalaa varten, ja sen on tarkoitus käyttää jo 1960-luvulla Oakridgessä pitkälti toimivaksi todettua teknologiaa. Kiinalaisilla on oma projektinsa, joka tähtää kahden koereaktorin rakentamiseen 2017, ja tämän jälkeen noin 100MW proof-of-concept reaktorin rakentamiseen; aikajanaa en tunne, mutta wikipedian mukaan julkilausuttu aikajänne on 20 vuotta. Kirk Sorensenin Flibe Energy taas tähtää pieniin modulaarisiin LFTR-reaktoreihin. Sorensenilla on sivusto energyfromthorium.com, jossa hän hypettää LFTR-teknologian puolesta. Otan lähteen hieman skeptisenä vastaan tässä vaiheessa.
Lukuja hinnasta on vaikea saada, Sorensen hypettää pienten modulaaristen reaktorien pääsevän lopulta kaupallisessa tuotannossa 10 dollariin megawattitunnilta; tämä lienee realistinen alaraja hinnalle. Toteutuessaan se tarkoittaisi, että mitään erillisiä toimia ei käytännössä tarvittaisi; LFTR-teknologia korvaisi hiilen ilman sen kummempia kysymyksiä. Lienee realistista lähteä siitä oletuksesta että tähän luottaminen olisi äärimmäistä optimismia ja pitkälti perusteetonta. Sorensenin keskeinen viesti on, että LFTR-sukuinen teknologia olisi paras veikkaus siitä, mikä tulee ratkaisemaan hiilenpolton. [lähde]
Ehdotin - aivan vakavissaan, mutta se tulkittaneen vitsiksi - Soininvaaran blogissa kansallista pitkän aikaväli strategiaa ydinvoimaan. Kirjoitan tämän auki tähän. Käytetyn polttoaineen käsittely muodostaa "ydinjätteen" käsittelykustannuksista suurimman osan. Tämä jäte on myös ongelma, koska siinä on paljon sellaisia isotooppeja, jotka ovat sekä myrkyllisiä että riittävän radioaktiivisia ollakseen senkin vuoksi erittäin haitallisia. Yritin kaivaa teksteistä tietoa, mitä käytetyn polttoaineen käsittely ja käsitellyn polttoaineen hautaaminen tulevat maksamaan. Prosessissä käytetystä polttoaineesta saadaan kyllä vielä käyttökelpoista polttoainetta ja sen myyntihinta pitää vähentää. Nettokustannus ei kuitenkaan ole pieni, ja siksi jätteenkäsittely on, tonnia kohden laskettuna, hyvinkin arvokasta puuhaa.
LFTR-reaktori ja monet muut nestemäisiä suoloja polttoaineenaan käyttävät reaktorit kykenevät polttamaan merkittävän osan ydinjätteen energiapitoisista isotoopeista huomattavasti nopeammin radioaktiivisuutensa menettäviksi isotoopeiksi. Plutonium, neptunium, americium ja curium voidaan erotella käytetystä polttoaineesta ja lisätä suoraan mukaan LFTR:n polttoaineen sekaan melko suurina pitoisuuksina. LFTR:n polttoainesyklistä tuleva radioaktiivinen jäte on korkea-aktiivista sekin, mutta siinä on hyvin vähän erittäin pitkäikäisiä isotooppeja, ja se menettää radioaktiivisuutensa nopeasti.
Se, mitä ehdotin oli, että Suomessa polttoaineen varastoinnin "loppusijoittamisen" sijaan pyrittäisiin sellaiseen tilapäiseen sijoittamiseen, jonka ei ole tarkoituskaan olla lopullista, vaan odottaa mainitun teknologian kypsymistä. Tällä hetkellä Suomeen ei saa tuoda käsiteltäväksi tai varastoitavaksi ydinjätettä ulkomailta. Määrät, joista jätteen osalta puhutaan, ovat kuitenkin absoluuttisestiottaen pieniä. Sallimalla liiketoiminta, jossa jätettä otetaan vastaan korvauksesta, saataisiin arvokkaita "vienti" tuloja. Näillä tuloilla voitaisiin rahoittaa käytetyn polttoaineen käsittelyä sellaiseen muotoon, että LFTR-reaktori kykenee sitä hyödyntämään. Jäljellejäävä polttoaine olisi huomattavasti vaarattomampaa. Tämä tietenkin maksaa, ja kuka ikinä tällaiseen liiketoimintaan lähtee, joutuu kantamaan merkittävän riskin siitä, että teknologia ei kypsy tai osoittautuu kannattamattomaksi.
Norjalla oli joitain vuosia sitten suunnitelma toriumreaktorien kehittämiseksi. Norjassa on mittavat toriumvarat. Suomi on lähellä, ja täällä tuotettua täydennyspolttoainetta ei tarvitsisi kuljettaa pitkiä matkoja tiheään asuttujen tai poliittisesti epästabiilien alueiden läpi. Toinen vaihtoehto olisi rakentaa tällaisia reaktoreita Suomeen ja rahoittaa ne mainitulla ydinpolttoaineen tuonnilla. Tämän kannattavuus on tietenkin oma kysymyksensä, ja siihen en tässä osaa antaa vastausta. Kuitenkin, jos on edes jotenkin todennäköistä että se olisi kannattavaa - turvallisuusnäkökohdat huomioiden - niin se kannattaisi ehdottomasti sallia.
Lähteet
1. Wikipedia: Cost_of_electricity_by_source2. Wikipedia: LFTR
10 kommenttia:
Kirjoitus on jo nyt hyvä. Luvut olisivat tietenkin mukavia, mutta eivät aina tarpeellisia. Epäilen, että onko tässä asiassa lukuja edes käytettävissä.
Olisin siis kiinnostunut tutkimaan määrällisesti sitä, olisiko neljännen sukupolven reaktori tavoitettavissa sillä että se kykenee tuhoamaan ydinjätettä.
Luvut joita en onnistunut kaivamaan, olivat että paljonko käytetyn polttoaineen käsittely siten että LFTR tai vastaava pystyy sitä polttamaan, maksaa, ja että onko tämä niin kallista ettei kannata edes haaveilla. Noissa vaarallisemmissa polttoainejätteen isotoopeissa on aika paljon energiaa ja jos olen ymmärtänyt oikein, ne ovat neutronitalouden kannalta ihan hyviä.
LFTR on tosin hidas reaktori. Voi olla että jäteongelman kannalta nopeat reaktorit ovat parempi ja taloudellisempi. Nykyisellään niiden kaupallistaminen vaikuttaa vielä epätodennäköisemmältä tähän tarkoitukseen.
Minusta ihmiskunnan olisi hyvä mahdollisimman pian siirtyä halvan ja puhtaan energian aikakauteen.
Pöh automaattisesti korjaava teksti. Rahoitettavissa muuttui tavoitettavissa...
Kuinka realistisena pidät fuusiovoimalaa? Tieteilijät ovat aina siirtäneet tavoitteet aina 50 vuoden päähän.
Pyrin olemaan arvioimatta realistisuutta silloin kun ei ole mitään todennettua konseptia. Torium-polttoainesykli on kokeellisesti todettu toimivaksi niin, että sillä saadaan nettoenergiaa, se osataan tehdä ilman sen kummempia ongelmia, kun taas ITER:iä ei ole edes vielä käynnistetty, eikä käynnistetä seuraavaan 10 vuoteen, joten se on vielä ihan eri tasolla spekulaation osalta.
Pidän mahdollisena että fuusiovoima joskus tulee varteenotettavaksi voimanlähteeksi. Kuitenkin, torium on maankuoressa niin yleinen, että nykyisillä energiankulutustottumuksilla sitä riittäisi kymmeniksi tuhansiksi vuosiksi ja asteroidien jne metallivarat huomioiden ehkä sadoiksi tuhansiksi vuosiksi. Siksi en pidä fuusiota ihan niin tarpeellisena tai akuuttina.
Spekulaationa, 50 vuoden päästäkään en usko fuusiovoiman olevan vielä aivan kypsä. Se voi olle, mutta pidän tätä epätodennäköisenä. Toisaalta, fuusioreaktioitahan on aika helppo saada aikaan. Fahrnsworth rakensi kotitekoisen "fuusioreaktorin" jo 50-luvulla, ja laite on rakenteeltaan hyvinkin yksinkertainen, niitä taidetaan ihan myydäkin teollisuustarkoituksiin. Nettoenergiantuotantoon niistä ei ole, mutta neutroneita niillä voi tuottaa. Käsittääkseni on ihan perustavanlaatuinen tulos, että kun ne ytimet joutuvat jarruttelemaan/kiihdyttelemään tällaisessa reaktorissa niin ne säteilevät energiasta niin suuren osan pois että nettoenergiaa on vaikeaa saada talteen. Jos tämä voidaan jotenkin ylittää, niin joku yksinkertaisehko fuusioreaktori voisi ehkä olla sittenkin mahdollinen.
Kylmäfuusiota, LENR:iä tai mitä näitä nyt onkaan, pidän huuhaana ja pidän todennäköisenä että esimerkiksi se italialainen tyyppi joka väittää saaneensa näillä energiaa aikaan, on joko hullu tai yksinkertaisesti huijari.
Tämä italialainen Rossi ja moni muu "kylmäfuusio"-hyyppä ovat puhtaita huijareita. Kaikki ns. kylmäfuusion on luonnonlakien vastaista.
Olen kanssasi samaa mieltä, että torium on paljon realistisempi vaihtoehto kuin fuusiovoimala.
Mitä mieltä sä oot TM tämän tyyppisistä kirjoituksista?
Siis ei sillä että olisit mitenkään vakavasti otettava fyysikko (kuten en minäkään), mutta eikö nää saa sinua yhtään pohtimaan, että ovatko omat mielipiteesi jotenkin "vihreitä" eivätkä "objektiivisia"?
No, tässä on lainaus:
The overall feedbacks are almost certainly not positive and large, at least not this large.
Tämä on siis asia, jossa kirjoittaja on eri mieltä ns. konsensuksen kanssa. Hänhän esittää enimmäkseen syitä, miksi (muut) ilmastoskeptikot ovat täysin pihalla asioista.
Olennaista on se, mitä nuo takaisinkytkennät ovat. Mallit eivät ole "totuus", vaan niissä pyritään selvittämään ja mallintamaan miten takaisinkytkennät toimivat. On ihan perusteltua ajatella, että on epätodennäköistä että takaisinkytkennät ovat niin korkeita kuin mallit antavat ymmärtää.
Minusta esimerkiksi 10% todennäköisyys on riittävän suuri perustelemaan toimenpiteitä.
Tosiaan Motl ampuu tuossa alas denialistien pöhköimiä argumentteja, kuten kasvihuoneilmiö olisi fysiikan lakien vastaista.
Motlilla ei ole muita kuin tunnepitoisia perusteita näkemykselleen palautekytkentöjen pienuudesta.
Eli hän mutuilee.
Motl on säieteoreetikko, eli siis lähempänä matematiikkaa kuin kokeellista havaintoihin perustuvaa fysiikkaa. Joten luottaisin ilmastotieteilijöihin enemmän kuin häneen.
Ainakin argumentti vesihöyryn osalta on ihan kummallinen. Edes vaikutus itsessään ei ole kaasuilla vakio vaan riippuu käsittääkseni rankasti esimerkiksi muiden kaasujen osapaineista, koska absorptiospektrit ovat osin päällekkäisiä osin eivät. Ja siis takaisinkytkentä riippuu vesihöyryllä lämpötilasta. En väitä mitään siitä mitä se on, koska en tiedä. Mutta yksinkertaisen mallin oikeellisuus on hyvin epätodennäköistä.
Lähetä kommentti