beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main...
Transcript of beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main...
![Page 1: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/1.jpg)
Pienreaktoritkaukolämmöntuotannossa
Kaukolämpöpäivät 29.8. Vaasa
Ville SahlbergResearch Scientist
20/08/2019 VTT – beyond the obvious
![Page 2: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/2.jpg)
20.8.2019 VTT – beyond the obvious 2/68
SMRpienreaktori
”SMALL”
MODULAR
REACTORSErittäin monimuotoinen kokoelma
erilaisia teknologioita ja
lähestymistapoja
![Page 3: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/3.jpg)
Iso-Britannia:Kehittyneidenmodulaaristen reaktorientuki-instrumentti•Rolls Royce yksi aktiivisistatoimijoista
YhdysvallatNuScale -SMR lisensointiprosessissa•Arvio: EnsimmäinenNuScale valmiina 2026
Kanada:Useita reaktorikonseptejalisensointiputkessa•Tähtää pienreaktori-hubiksi
Venäjä:Siirrettävä lauttareaktoriAkademik Lomonosov
• rakennettu•Ei vielä käytössä
Kiina:HTR-PM: Kahdenreaktorin laitos (200 MWe) korkeanlämpötilan reaktori
•rakennettu•Ei vielä käytössä
Kaukolömpöreaktoriendemonstraatioita•Lukuisiapienreaktorikonsepteja
•Kunnianhimoinenaikataulu
Etelä-KoreaSMART -pienreaktorilaitos
Ranska:Ranskalainen pienreaktoriakehittävä konsortiomuodostettu
Osa kehitteillä olevista pienreaktoreista
listattuna
![Page 4: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/4.jpg)
4/68Lähteet:https://www.world-nuclear-news.org/Articles/NuScale-SMR-enters-first-manufacturing-phase - http://world-nuclear-news.org/Articles/Romania-to-explore-NuScale-SMR-deployment - http://www.world-nuclear-news.org/NN-China-Saudi-Arabia-
agree-to-build-HTR-2001164.html - http://world-nuclear-news.org/Articles/Russia-gets-operating-licence-for-floating-plant - https://www.researchgate.net/figure/Manufacture-of-the-HTR-PM-reactor-pressure-vessels-by-the-Shanghai-Electric-
Corporation_fig1_301827952
![Page 5: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/5.jpg)
20/08/2019 VTT – beyond the obvious
Pienreaktorit jalämpö
![Page 6: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/6.jpg)
Pienreaktorien käyttökohteet
20.8.2019 VTT – beyond the obvious 6/68
Suolanpoisto
(desalinaatio)
Kaukolämpö
Sähkö
Teollisuuden
prosessi-
lämpö
Vedyn
tuotanto
Sähköverkon
tuki Off-grid
sovellukset
Tutut Uusien alueiden valtaus
![Page 7: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/7.jpg)
Kaukolämpö ja ydin
21/08/2019 VTT – beyond the obvious
Ydinkaukolämpö• Ei mitenkään uusi asia
• Saanut uutta tuulta alleen maailmalla
Maailmalla 51 reaktoria tuottaa tai
on tuottanut ydinkaukolämpöä
Usein pieni osuus koko tuotannosta lämmöksi.• Lähikylien lämmitys
Kuva: http://www.world-nuclear-news.org/Articles/CNNC-completes-design-of-district-
heating-reactor
Lähde: IAEA-TECDOC-1184: Status of non-electric nuclear heat applications:
technology and safety
![Page 8: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/8.jpg)
Pienreaktorien edut lämmöntuotannossa
Lämpö
• Hankalaa siirtää → paikallinen tuotanto tarpeen
• Passiiviset järjestelmät avaavat keskustelun siitä,
mihin pienreaktoreja voi sijoittaa
• Pienempi koko ↔ rajallinen kysyntä
• Ei tarvetta gigawateille gigawattien perään tehoa
Matalia lämpötiloja voidaan tuottaa kevyemmin komponentein
• Kaukolämpöreaktorit
• Matalammat paineet, matalammat lämpötilat → halvempi hinta?
21/08/2019 VTT – beyond the obvious 8/68
![Page 9: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/9.jpg)
20/08/2019 VTT – beyond the obvious
Pienreaktori-tyyppejämaailmalla
![Page 10: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/10.jpg)
Yhdysvallat: NuScale
21/08/2019 VTT – beyond the obvious 10/68
Lupaavin pienreaktoritoimittaja: NuScale Power
1-12 reaktorimoduulia samassa laitoksessa
200 MWth per moduuli, ~300 C höyrynä
57 MWe (net) per moduuli
Lämmön ja sähkön tuotantojen suhde
säädettävissä CHP-tuotannossa• 50-150 MWth + 15-45 MWe per CHP moduuli
Kuva: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_of_a_NuScale_reactor.jpg
![Page 11: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/11.jpg)
Yhdysvallat: NuScale
21/08/2019 VTT – beyond the obvious 11/68
Lisensointiprosessissa• Tähtää lisensoinnin valmistumiseen 2021
• Eteneminen tällä hetkellä etuajassa
Ensimmäinen laitos suunniteltu Idahoon• Arvioitu valmistuminen 2026
Lähde: https://www.nuscalepower.com/benefits/diverse-applicationsKuva: https://www.world-nuclear-news.org/Articles/NuScale-SMR-enters-first-
manufacturing-phase
![Page 12: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/12.jpg)
Kiina: tarve puhtaalle kaukolämmölle
Pohjois-Kiina lämmitetään
kaukolämmöllä
• Hiili-CHP -laitoksia
• Haasteita:
• Paikalliset ilmansaasteet
• Sähköverkon pullonkaulat
yhdistettynä kasvaneeseen
tuulivoiman määrään
Tarve puhdistaa lämmöntuotanto
21/08/2019 VTT – beyond the obvious 12/68
Image from W. Xiong et al., Energy Vol 81, 1 March 2015, Pages
274-285
![Page 13: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/13.jpg)
Kiina: Kaukolämpöreaktorien kilpailuNykyinen energian nelivuotissuunnitelma sisältää ”demonstration of concept”
DHR-400CNNC
HAPPY200SPICRI
NHR200-IICGN
400 MWth allasreaktori
• Tuottaa 90 C vettä
kaukolämpöverkkoon
• Ensimmäinen laitos
arvioitu valmistuvan
2021
200 MWth reaktori
• Tuottaa 110 C vettä
kaukolämpöverkkoon
200 MWth CHP reaktori
• NHR200:n suunnittelu on
uusittu useita kertoja viime
vuosikymmeninä
• Soveltuvuustutkimus
ensimmäisestä laitoksesta
käynnissä21/08/2019 VTT – beyond the obvious
![Page 14: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/14.jpg)
Kiina: DHR-400
21/08/2019
VTT – beyond the obvious
14/68
Nuclear heating station
Main building
Reactor pool
Reactor core
Urban heating system
Heating adjustment
boiler
Building with
heating supply
Heat exchanger
Kuva: Liu Xingmin, ”Deep-pool Low-temperature Heating Reactor (DHR)”
Technical Meeting on Deployment of Non-Electric Applications Using Nuclear Energy for Climate Change Mitigation
![Page 15: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/15.jpg)
Kanada: Konseptien monimuotoisuus
Vendor Name of design and cooling typeElectrical capacity
(MWe)Applied for
Terrestrial Energy Inc. IMSR Integral Molten Salt Reactor 200Phase 1
Phase 2
NuScale Power, LLCNuScale Integral
Pressurized Water Reactor60 per module Phase 2*
Ultra Safe Nuclear Corporation /
Global First Power
MMR-5 and MMR-10 High Temperature
Gas5-10
Phase 1
Phase 2
Westinghouse Electric Company,
LLC
eVinci Micro Reactor Solid core and heat
pipes
Various outputs up to
25 MWePhase 2*
LeadCold Nuclear Inc. SEALER Molten Lead 3 Phase 1
Advanced Reactor Concepts Ltd. ARC-100 Liquid Sodium 100 Phase 1
URENCO U-Battery High-Temperature Gas 4 Phase 1
Moltex Energy Moltex Energy Stable Salt Reactor 300 Series Phase 1 and 2
SMR, LLC. (A Holtec International
Company)SMR-160 Pressurized Light Water 160 Phase 1
StarCore Nuclear StarCore Module High-Temperature Gas 14 Series Phase 1 and 2
21/08/2019 VTT – beyond the obvious 15/68Lähde: http://nuclearsafety.gc.ca/eng/reactors/power-plants/pre-licensing-vendor-design-review/index.cfm
![Page 16: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/16.jpg)
21/08/2019 VTT – beyond the obvious
Pienreaktoritosanakokonaisuutta
![Page 17: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/17.jpg)
VTT 2018 17
Kaukolämpöjärjestelmässä
reaktoreilla rooli peruskuorman
täyttämisessä• CHP: hyödyntää sähkön hintapiikit
säätämällä lämmön ja sähkön
suhdetta. Lämpövarastoilla on
tällöin suuri rooli.
Syrjäyttää polttamista
A techno-economic assessment of NuScale and DHR-400 reactors in a district heating and cooling gridTomi J. Lindroos, Esa Pursiheimo, Ville Sahlberg & Ville Tulkki Energy Sources, Part B: Economics, Planning, and Policy
![Page 18: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/18.jpg)
Valmistajien
valmius toimittaa
riittävän valmis
paketti
Käyttötarkoitus?
Haasteet
VTT 2018
Pienreaktorit
Loppukäyttäjien
valmius,
ymmärrys
mahdollisuuksista
ja rajoitteista
Kuka on
loppukäyttäjä?
Yleinen
hyväksyttävyys
Soveltuvuus
systeemiin,
lainsäädäntö,
säädökset
![Page 19: beyond the obvious - EnergiateollisuusVTT –beyond the obvious 14/68 Nuclear heating station Main building Reactor pool Reactor core Urban heating system Heating adjustment boiler](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022071218/6052218c1c098a38060c0dfc/html5/thumbnails/19.jpg)
Usein sanotaan ettei vielä valmis…
Teknologian valmiuden osalta riskit pienenevät
• DHR-400 pitäisi olla käynnissä 2021
• NuScale lisenssi 2020/2021, käynnissä 2026
• Vaatimus tuotteen valmiusasteesta riippuu myös loppukäyttäjästä
• Projekti vs. tuote
Varsinkin ydinenergian osalta aikaa vievät
• Yleisen hyväksyttävyyden varmistava yhteiskunnallinen keskustelu
• lisensointi, kaavoitus ja luvat eri vaiheissa
Haluaako yhteiskunta mahdollistaa ydinlämmön käytön?
21.8.2019 VTT – beyond the obvious 19