Rakentamispäätös laitoksesta tehtiin vuonna 2003. Teollisuuden Voima Oy (TVO) jätti virallisen lupahakemuksen Olkiluoto 3:sta (OL3) ja lupaprosessia seurattiin aikoinaan tarkkaan. Itse rakentamisen aloitus oli vuonna 2005. Sitä ennen oli tehty jo louhintatöitä.
Sitten seurattiin rakentamista. Alun perin laitoksen sähköntuotannon piti alkaa vuonna 2009. Valmistumisen takarajat siirtyivät kerta toisensa jälkeen eteenpäin.
Joulukuussa 2021 ydinreaktori oli valmis ja käynnistettiin, kun 241 polttoainenippua oli saatu ladattua reaktoriin. Tällöin aloitettiin ketjureaktiot eli ensimmäistä kertaa tehtiin lämpöä uraaniytimiä halkaisemalla ja reaktorin ydin muuttui radioaktiiviseksi. Tällöin päästiin ensimmäistä kertaa testaamaan laitoksen toimintaa käytännössä. Ennen tätä laitoksella oli tehty 3000 testiä, esimerkiksi kuumakoe, jossa syntyi höyryä ilman ydinreaktiota ja turbiini pyöri syntyneellä höyryllä.
Verkkoon laitos kytkettiin maaliskuussa 2022. Säännöllinen sähköntuotanto alkoi virallisesti 16. huhtikuuta 2023. Syyskuussa 2023 laitos saavutti 1600 megawatin sähkötehon.
Videoklipissä esitellään ydinvoimalan tärkeimmät osat ja niiden tehtävät laitoksessa. Laitoksessa on esimerkiksi 700 pumppua, joista moni on rinnakkaispumppuja, jolloin yhden pumpun pysähtyminen ei vaikuta heti laitoksen toimintaan.
Kun TVO rakentamispäätöksen aikoinaan teki, tilanne energiapuolella oli kohtalaisen vakaa. Suomen energiaomavaraisuus ei ollut halutulla tasolla. Perusvoimaa, mutta etenkin säätövoimaa, ostettiin lähinnä Norjasta ja Venäjältä.
Sittemmin Suomesta on purettu etenkin säätövoimakapasiteettia, kun hiiltä energialähteenään käyttäviä lauhdevoimalaitoksia on poistunut tuotantoverkosta. Suurin niistä on ollut Inkoon 1000 MW:n voimala. Sittemmin satunnaisesti sään mukaan sähköä tuottavien laitosten määrä on kasvanut ja sähköpörssin myötä sähkön hinta vaihtelee kulutuksen ja etenkin pohjoismaissa olevan säätövoimakapasiteetin mukaan.
Aiemmin hintavaihteluita ei juurikaan ollut, kun markkinamekanismia ei kuluttajasähköllä ollut, eikä ollut toki sääriippuvaista sähköäkään. Suomen omaa säätövoimatuotantoa, eli lauhdevoimalaitoksia, käynnistettiin tarvittaessa. Nyt säätövoimaa tuotetaan yhä enemmän vesivoimalla, mutta sen osalta haasteena ovat esimerkiksi vesistökohtaiset säännöstelyrajat.
OL3-laitoksen alkuperäinen hinta oli 3,2 miljardia euroa, mutta todelliset kustannukset ylittyivät huomattavasti, noin kaksinkertaiseksi. Rakennusaika oli pitkä, mikä kerrytti kustannuksia jo pelkästään korkokustannuksina. TVO:n ja konsortion tekemä kauppa oli avaimet käteen -periaatteella.
Konsortiossa olivat mukana ranskalainen Areva NP ja saksalainen Siemens AG. Areva vastasi konsortiossa reaktorin toimituksesta ja Siemens turbiiniyksiköstä.
Rakennushanke kokonaisuudessaan oli suuri, sillä OL3:ssa on miljoona rakennuskuutiota. Rakennusmateriaalista 30 % on betonia. Edellisiin rakennettuihin ydinvoimaloihin verrattuna uutta oli reaktorin suojarakennuksen massiivinen kaksoisseinämä, jolla on varauduttu esimerkiksi lentokoneen törmäämiseen. Toinen iso ero on ohjausjärjestelmä.
TVO:n taustalla on omistajia, etenkin suuryrityksiä ja energiayhtiöitä, joiden oma toiminta on riippuvainen ennakoitavasta ja vakaasta sähköntuotannosta. Ydinvoimala tuottaa sähköä käynnistämisen jälkeen tasaisella teholla. Vuorokausitasolla säätömahdollisuus toki on, mutta nopeisiin muutoksiin laitoksen luonne ei paras mahdollinen. Ydinvoimala voidaan toki nopeasti ajaa alas häiriötilanteessa.
Voimalassa on yhteensä 700 pumppua. Venttileitä on yhteensä 27 000 kappaletta. Niitä molempia tarkastetaan ja uusitaan ennalta suunnitellun ohjelman mukaan. Putkia ja johtoja on kilometritolkulla. Jokainen komponentti on merkattu yksilöllisesti ja numeroitu, jolloin työkohteelle tuleva huoltomies tietää mihin tarttua.
Ydinvoimalassa on riski säteilystä. Voimalassa on eri väreillä merkityt vyöhykkeet eri säteilytasoille – vihreä, keltainen ja punainen, jossa säteilyä on eniten. Henkilökunta ja vierailijat kantavat mukanaan säteilymittareita, jotka keräävät hetkittäisen ja kumulatiivisen säteilyn annosta. Jos kumpi tahansa ylittyy, pääsyä riskialttiille alueelle rajoitetaan. Vuosihuoltojen aikaan säteilyannos on suurin, koska silloin tutkitaan ja huolletaan myös punaisen alueen rakenteita. Punaisten huoneiden säteily on voimakasta käynnin aikana. Vuosihuollossa huoneisiin voidaan mennä, kun säteilytaso on merkittävästi pudonnut. Työ valmistellaan hyvin ja huoltotyössä käytettävä aika minimoidaan.
Säteilyannokset eivät ylitä viranomaisten raja-arvoja. Käytännössä henkilökunnalla mitataan vain murto-osia sallituista säteilymaksimista.
Reaktorilaitoksen päärakennukset ovat reaktorin suojarakennus ja sitä ympäröivät turvallisuus- ja polttoainerakennukset. Reaktorirakennuksen ulkohalkaisija on noin 57 metriä ja tilavuus noin 80 000 m³. Reaktorin primääripiiri on sijoitettu tiiviiseen kaksikuoriseen ja painetta kestävään suojarakennukseen, jota kutsutaan myös reaktorirakennukseksi.
Reaktorinrakennuksen muoto on valittu lujuus- ja rakennusteknisin perustein. Sisempi suojarakennus on esijännitetty teräsbetonisylinteri, jossa on elliptinen kansi. Se on mitoitettu kestämään mahdollisista putkikatkoista aiheutuvat paine- ja lämpötilakuormitukset. Ulompi suojarakennus on raudoitettu betonisylinteri ja se on samalla pohjalaatalla kuin sisempi suojarakennus. Kuorirakenne suojaa sisempää suojarakennusta ulkoisilta häiriövaikutuksilta. Tämä kaksoisseinä on uusi, täydentävä turvallisuusratkaisu verrattuna aiempiin laitoksiin.
Henkilökulku hoidetaan laitoksen normaalin käytön aikana erityisen sulun kautta. Sulun molemmissa päissä on kaksinkertaisesti tiivistetyt ovet, joista kerrallaan vain toinen voi olla auki. Henkilösulku sijaitsee maanpinnan tasolta. Kulku suojarakennukseen ja sieltä pois on mahdollista myös noin 19 metrin korkeudessa olevalta huoltotasolta.
OL3:n reaktorin lämmönsiirto primäärijärjestelmässä perustuu nelipiiriseen ratkaisuun. Jokaisessa neljässä kiertopiirissä reaktorin paineastiasta lähtevä, 328-asteinen primääripiirin jäähdyte, vesi, kiertää pääkiertoputkia pitkin höyrystimeen, jossa tapahtuu lämmönsiirto sekundääripiiriin. Höyrystimestä palaava noin 296 asteinen vesi palaa pääkiertopumpun kautta reaktoriin.
Reaktoripaineastian sisällä vesi virtaa ensin alas reaktorisydämen ulkopuolella. Paineastian alaosasta virtaus suuntautuu ylöspäin läpi sydämen, jossa vesi lämpenee virratessaan ylös ydinpolttoainesauvojen ja niiden muodostamien nippujen välissä.
Paineistimen tehtävä on pitää reaktorin paine niin korkeana, ettei vesi pääse kiehumaan. Käyttöpaine on 155 baria.
Reaktoripaineastian sisäosat tukevat polttoainenippuja sydämen sisällä, jolloin sydämen reaktiivisuutta voidaan ohjata säätöelementeillä. Polttoainetta jäähdytetään vedellä. Huollon yhteydessä sisäosat poistetaan osittain polttoaineenvaihdon ajaksi ja kokonaan haluttaessa tarkastaa paineastian sisäseinämää.
Vuosittain vaihdettavien tuoreiden polttoainenippujen määrä ja ominaisuudet riippuvat suunnitelmasta, miten hallitaan polttoainetta, miten ja missä järjestyksessä polttoainesauvat ladataan ja käyttöjakson pituudesta. Käyttöjakso voi olla 12–24 kuukautta. Reaktorin energia on peräisin uraanin, pääosin 235U-isotoopin fissiosta.
Reaktorissa vaihdetaan suunnitellusti polttoainenippuja, jotta haluttu tehotaso säilytetään. Reaktorin ja polttoainerakennuksen välillä polttoaineniput kuljetetaan siirtoputken kautta. Polttoainenippujen siirtoja varten on reaktori- ja polttoainerakennuksessa omat polttoaineen siirtokoneensa.
Sydämen purkaminen vie kokonaisuudessaan noin 40 tuntia, ja polttoaineen siirto takaisin sydämeen saman verran. Siirron lopussa sydän tarkastetaan siirtokoneen kameralla. Reaktorissa olleita polttoainenippuja käsitellään aina veden alla, jotta varmistetaan riittävä jäähdytys ja säteilysuojaus. Olkiluodossa vesikerroksen paksuus nippujen päällä siirron aikana on noin 3 metriä. Metri vettä on riittävä säteilysuoja.
Käytettyjä polttoainenippuja säilytetään muutama vuosi polttoainerakennuksen polttoainealtaissa jäähtymässä. Jäähtymisen ohella käytetyn polttoaineen radioaktiivisuus vähenee voimakkaasti.
Jäähtynyt käytetty polttoaine kuljetetaan laitosalueella sijaitsevaan käytetyn polttoaineen välivarastoon siirtosäiliöllä.
Ennen loppusijoitusta käytettyä polttoainetta säilytetään välivarastossa vedellä täytetyissä varastoaltaissa useita kymmeniä vuosia. Tänä aikana polttoaineen radioaktiivisuus laskee alle tuhannesosaan alkuperäisestä. Käytetyn polttoaineen loppusijoituslaitos on Olkiluodossa.
Reaktorin tehoa säädetään säätöelementeillä. Lyhyen aikavälin tehonsäädön ohella ne tasaavat myös reaktorisydämen pystysuuntaisia tehovärähtelyjä. Reaktorin tehonsäätömekanismia kutsutaan säätösauvajärjestelmäksi ja sillä säädetään tehoa ja hoidetaan pikasulku ongelmatilanteissa. Säätöelementit putoavat sydämeen painovoiman avulla ja sammuttavat reaktorin muutamassa sekunnissa pysäyttämällä ketjureaktion.
Pääkiertopumput kierrättävät vettä primääripiirissä, jolloin lämpö siirtyy reaktorisydämestä höyrystimille, mistä se siirtyy edelleen sekundääripiiriin. Pääkiertopumppu on jokaisessa neljässä kiertopiirissä höyrystimen ulostuloputken ja reaktorin sisääntuloputken välissä. Pumppujen alhainen värinätaso on seurausta hydrostaattisesta laakeroinnista.
Höyrystin on lämmönvaihdin, jossa reaktorin tuottama lämpö siirtyy primääripiirin vedestä sekundääripiirin veteen. Primääri- ja sekundääripiirin vedet eivät sekoitu toisiinsa. Pystyssä olevia höyrystimiä on neljä.
Primääripiirin vesi kulkee höyrystimen läpi U-muotoisten putkien kautta. Höyrystimien vaippapuolella kiertää höyrystettävä sekundääripuolen vesi. Höyry erotetaan vedestä höyrystimen sekundääripuolen yläosassa olevilla höyrynerottimella ja -kuivaimella. Erotettu vesi palautuu takaisin alas höyrystimen ulkokehää pitkin ja siitä reaktoriin.
Höyrystimen sekundääripuolelle lisätään syöttövesiputkistosta jatkuvasti vettä turbiiniin menevää höyryä vastaava määrä. Suuremman lämmönvaihtoalan lisäksi pystysuuntainen syöttöveden esilämmitin mahdollistaa 78 barin kylläisyyspaineen, joka on merkittävä osatekijä korkeassa hyötysuhteessa (37 %).
Kylmään syöttöveteen sekoittuu vain 10 % lämpimämpää, jälleenkierrossa olevaa vettä ja tämä mahdollistaa suuremman lämpötilaeron ja tehokkaamman lämmönsiirron. OL3:n höyrystin tuottaa 3 baria korkeamman tuorehöyryn paineen kuin vastaavat laitokset. Höyrystimen tehokkuus saadaan aikaan johtamalla syöttövesi toispuoleisesti erilliseen, höyrystimen seinistä erotettuun kanavaan.
Paineistin on primääripiirissä ja se yhdessä pääkiertopiirin kuumassa haarassa. Paineistimen alaosassa on pääkiertopiirin vettä ja yläosassa vesihöyryä. Paineistimen tehtävä on pitää reaktoripiirin paine säädettyjen rajojen sisällä. Reaktoripiirin painetta kontrolloidaan säätämällä vesihöyryn painetta. Paineen säätämiseksi paineistimen alaosassa ovat lämmittimet, joilla höyrystetään vettä, ja yläosassa ruiskutusjärjestelmä, jolla lauhdutetaan höyryä. Onnettomuustilanteessa päästetään painetta (höyryä) paineenalennuslinjan venttiileistä ulospuhallussäiliöön, jonka murtolevy aukeaa ja vesi purkautuu suojarakennukseen. Suojarakennuksessa höyry lauhtuu vedeksi, joka kulkeutuu suojarakennuksen alaosassa olevaan hätäjäähdytysvesialtaaseen. Altaasta vesi pumpataan takaisin reaktoriin.
Turbiinirakennus on reaktorilaitoksen vieressä. Rakennukset on kytketty toisiinsa painevesijärjestelmällä. Rakennuksen pituus on lähes 100 ja leveys 60 metriä. Maanalaiset tilat mukaan laskettuna korkeus on lähes 60 metriä. Rakennuksen tilavuus on noin 250 000 m³. Turbiinirakennuksen vieressä ovat merivesipumppaamo ja kytkinlaitosrakennus.
Turbiinilaitoksessa kiertävä sekundääripiirin vesi-höyryprosessin tehtävä on muuttaa reaktorilaitokselta tulevan tuorehöyryn lämpöenergia mahdollisimman tehokkaasti sähköenergiaksi turbiinigeneraattorilla. Sekundääripiiristä vesi palautuu reaktorilaitoksen höyrystimille. Sekundääripiirissä ei ole radioaktiivista säteilyä.
Höyrystimissä syntyvä tuorehöyry johdetaan turbiinilaitokselle neljää päähöyryputkea pitkin. Jokaisessa päähöyrylinjassa olevan pikasulku- ja säätöventtiilin kautta tuorehöyry johdetaan korkeapaineturbiiniin. Jokainen päähöyrylinja on varustettu ulospuhalluslinjalla, varoventtiileillä ja eristysventtiilillä häiriötilanteita varten.
Korkeapaineturbiinista tuleva höyry kuivataan ja tulistetaan kosteudenerotinvälitulistimissa. Höyryä tulistetaan kahdessa vaiheessa korkeapaineturbiinin väliottohöyryn ja päähöyrylinjan tuorehöyryn avulla.
Höyry virtaa välitulistimilta kolmelle matalapaineturbiinille pikasulku- ja säätöventtiilien kautta. Matalapaineturbiineilta tulevaa höyryä lauhdutetaan kolmessa erillisessä merivesilauhdutinlohkossa.
Lämpöenergia muutetaan turbiineissa mekaaniseksi liike-energiaksi, joka edelleen muutetaan generaattorissa sähköenergiaksi. OL3:n, 1 600 MWe:n sähköteho perustuu osittain turbiinigeneraattoriyhdistelmän korkeaan hyötysuhteeseen. Teho vaihtelee hieman vuodenajan mukaan.
Yksiakselinen turbiinigeneraattorikoneikko koostuu yhdestä korkeapaine- ja kolmesta matalapaineturbiinista, generaattorista ja magnetointikoneesta. Kukin turbiiniroottori on asennettu kahden laakerin varaan, eli jokaisella matalapaineturbiinilla on kaksoislaakerointi. Turbiinin pyörimisnopeus on 1 500 kierrosta minuutissa. Akselin kokonaispituus on 68 metriä.
Generaattori on nelinapainen, vetyjäähdytteinen ja harjattomasti magnetoitu.
OL3:ssa on monta ja moninkertaisia turvajärjestelmiä. Yksi poikkeavakin järjestelmä muihin laitoksiin on OL3:ssa. Jos reaktoripaineastia rikkoutuu, sydänsula kerätään reaktorikuilussa paineastian alla olevaan altaaseen. Sydänsulan siirtyminen reaktorikuilusta altaalle käynnistyy passiivisella järjestelyllä, kun kuuma massa sulattaa puhki reaktorikuilun pohjalla olevan alumiinitulpan. Alumiinitulpan päällä oleva 50 senttiä paksu suojabetonikerros sulaa sydänmassaan viivästyttäen tulpan rikkoutumista, kunnes kaikki sydänsula on kerääntynyt reaktorikuiluun reaktoripaineastian alle. Jäähdytys tapahtuu passiivisesti, kun vesi valuu painovoiman vaikutuksesta sydänsiepparin alla oleviin kanaviin ja sydänsulan päälle reaktorin suojarakennuksen sisällä olevasta säiliöstä. Sydänsula jähmettyy muutamassa päivässä.
Joko sinulle tulee Koneviestin uutiskirje? Tilaamalla maksuttoman uutiskirjeen saat noin kerran kuukaudessa sähköpostiisi toimituksen valitsemia kiinnostavimpia juttuvinkkejä. Tilaa uutiskirje
