Deployment of small modular reactors : Finnish perspective

Abstract

The topic of this bachelor’s thesis is small modular reactors (SMRs). Different SMR concepts are introduced in the thesis. Competitive advantages and challenges are presented as well. The work focuses on the license procedure and how Finnish legislation can be applied to SMRs. The fundamentals of nuclear power plants and the final disposal of nuclear waste are discussed briefly. The thesis is conducted as a literature review.

SMRs can be used to generate electricity, district heat, and industrial heat. They offer an opportunity to move from centralized power plants to decentralized ones which would improve the grid stability. SMRs utilize passive safety systems and therefore are simpler than traditional, large nuclear power plants. Serial production could reduce the costs of SMRs.

However, most SMRs are still in the designing phase and only few have been constructed worldwide. Therefore, it cannot be said with certainty if SMRs are competitive with conventional reactors. Licensing is seen as the greatest challenge for SMRs, because current Finnish legislation is made for large light water reactors and is not strictly applicable to SMRs.

The nuclear waste generated by SMRs is similar to the waste large reactors produce, so same treatment and disposal methods could be used for both. Currently disposal in the bedrock is most likely option to be carried out in Finland.

Tämän kandidaatintyön aiheena ovat pienet modulaariset ydinreaktorit (SMR). Tavoitteena on selvittää, millaisia SMR-konsepteja on olemassa sekä mitä etuja ja haasteita pienillä reaktoreilla on. Erityisesti työssä keskitytään lisensointiprosessin haasteisiin ja siihen, miten Suomen lainsäädäntöä voidaan soveltaa SMR-voimaloihin. Työssä tarkastellaan lyhyesti myös ydinvoimaloiden päätoimintaperiaatteita sekä ydinjätteen loppusijoitusta Suomessa. Työ on tyypiltään kirjallisuuskatsaus.

SMR-voimaloita voidaan käyttää sähkön, kaukolämmön ja teollisuuslämmön tuottamiseen. Ne tarjoavat mahdollisuuden siirtyä keskitetyistä sähköntuotantokeskuksista hajautettuihin keskuksiin, mikä parantaisi sähköverkon toimitusvarmuutta. SMR:t hyödyntävät passiivisia turvallisuusjärjestelmiä ja ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia kuin suuret ydinvoimalat. SMR-voimaloita voitaisiin mahdollisesti valmistaa sarjatuotantona, mikä laskisi niiden kustannuksia.

Suurin osa SMR-voimaloista on kuitenkin vasta suunnitteluasteella, ja niitä on rakennettu vain muutamia koko maailmassa. Näin ollen varmuutta niiden hinnasta ja kilpailukyvystä perinteisten reaktoreiden kanssa ei ole. Lisensointi on SMR-voimaloille haaste, sillä Suomen nykyinen lainsäädäntö on tehty suurille kevytvesireaktoreille eikä sitä voida suoraan soveltaa SMR-voimaloihin. SMR-voimaloiden tuottama ydinjäte on samanlaista kuin suurten ydinvoimaloiden, joten niiden käsittelyyn ja loppusijoitukseen voitaisiin käyttää samanlaisia menetelmiä. Tällä hetkellä loppusijoitus kallioperään on todennäköisin vaihtoehto.