Reaktorifyysikko polttoaineen ja reaktorisydämen mallintamisen parissa

Reaktorifyysikko Jussi Kumpula

Hanhikivi 1:n polttoaineeksi valittu kierrätetty uraani eli RepU valmistetaan laitoksen käyttöön Venäjällä joko MSZ:n tehtaalla Elektrostalissa tai Novosibirsk Chemical Concentrates Plant (NCCP) -laitoksella Novosibirskissa. Molemmissa tehtaissa valmistus kattaa vaiheet polttoainepellettien valmistuksesta aina valmiisiin nippuihin asti. Ainoa kierrätettyä uraanimateriaalia valmistava laitos on tällä hetkellä RT-1 laitos Ozjorskissa, mutta vuonna 2025 Železnogorskiin pitäisi tietojemme mukaan valmistua uusi RT-2 jälleenkäsittelylaitos. Polttoaineen toimitusketjua auditoidaan säännöllisesti.

Alkulatauksen polttoaineen valmistus aloitetaan muutamaa vuotta ennen ydinvoimalaitoksen valmistumista. Kierrätetty polttoaine valmistetaan erottamalla kemiallisen prosessin avulla käytetystä ydinpolttoaineesta vielä käyttämättä jäänyttä uraania. Prosessin myötä muutoin hukkaan menevä uraani saadaan hyötykäyttöön energiantuotantoon. Monesti ihmiset sekoittavat kierrätetyn polttoaineen ja plutoniumia sisältävän MOX (mixed oxide fuel) -polttoaineen keskenään, mutta RepU:ssa on vain uraanin eri isotooppeja, ei plutoniumia. RepU-polttoainetta on käytetty tai käytetään Euroopassa esimerkiksi Sveitsissä, Ranskassa, Saksassa ja Ruotsissa.

Polttoaine luvitetaan oman luvitusprosessin kautta, kun olemme saaneet laitoksen rakentamisluvan. Luvitusta varten toimitamme Säteilyturvakeskukselle polttoaineen soveltuvuusselvityksen ja sen osana myös polttoaineen alustavan loppusijoitettavuusselvityksen, jota Posiva Solutions on työstänyt meille vuodesta 2019 alkaen. Selvityksissä osoitamme, että käyttämämme polttoaine täyttää kaikki suomalaiset ydinpolttoaineelle ja reaktorisydämen suunnittelulle asetetut vaatimukset.

Olemme tarkastaneet ja hyväksyneet lukuisia polttoainetoimittajan meille toimittamia raportteja sekä verranneet näissä olevia tuloksia itse tekemiimme reaktorifysikaalisiin laskuihin. Niiden perusteella tiedämme polttoaineen ominaisuudet jo varsin tarkasti. Mekaanisen suunnittelun osalta polttoaine on täsmälleen samanlaista kuin muissakin VVER-1200-laitoksissa. Materiaaleiltaan ja massaltaan polttoaine tulee olemaan varsin samanlaista kuin esimerkiksi OL3:ssa käytettävä polttoaine.

Alkuvuosi 2020 on mennyt minulla uudenlaisen mallintamisen parissa, mikä on ollut todella mielenkiintoista. Olemme käyttäneet Teknologian tutkimuskeskus VTT:n kehittämää Serpent-ohjelmaa, jolla mallinnetaan reaktorin paineastiaan ja sen hitsaussaumoihin osuvien nopeiden neutroneiden määrää. Paineastian ja sen hitsaussaumojen tulee kestää laitoksen koko 60 vuoden käyttöikä. Varsinaiset reaktorin paineastian kestävyyttä koskevat perustelut ovat laitostoimittaja RAOS Projectin tekemiä. Omilla laskelmillamme ja analyyseillamme varmistamme niiden paikkansapitävyyden.

Alkukeväällä iskenyt koronaviruspandemia on pakottanut meidät kaikki työskentelemään etänä, mutta muuten se ei ole vaikuttanut töiden edistymiseen laitosturvallisuusyksikössä. Sekä sisäiset että laitostoimittajan kanssa pidetyt kokoukset on saatu ihan hyvin pidettyä etäyhteyksillä. Yhteisiä kahvitaukoja meidän työporukan kanssa olen kaivannut useasti kuluneen kevään ja kesän aikana.

Syksyllä odotamme, että laitostoimittaja toimittaa meille laitoksen lisensointiin vaadittavan alustavan turvallisuusselosteen  reaktoria käsittelevän luvun tarkastettavaksi. Meidän vastuulla on luvun ydinteknistä suunnittelua, polttoainetta ja termohydraulista suunnittelua eli reaktorin jäähdytystä koskevien asioiden tarkistus.

Jussi Kumpula
Fennovoiman reaktorifyysikko

Jussi Kumpula on väitellyt tohtoriksi vuonna 2008 Teknillisestä korkeakoulusta (nykyinen Aalto-yliopisto) teknillisestä fysiikasta. Väitöstyön jälkeen Jussi opiskeli vielä TKK:lla ydinvoimatekniikan perus- ja jatko-opinnot. Jussi on työskennellyt reaktorifyysikkona Fennovoimalla syyskuusta 2015 asti. Hänen tehtäviinsä kuuluu reaktorisydämen ja polttoaineen laskennallinen mallintaminen. Kun työaika päättyy Jussi suuntaa kestävyysurheilulajien, kuten polkujuoksun pariin. Avovesiaikaan Jussi käy myös melomassa. Jussi on melonut myös ulkomailla vaativissa olosuhteissa mm. Englannissa, Walesissa ja Norjan Lofooteilla. Jussi tykkää myös ratkoa rubiikinkuution tyyppisiä ongelmanratkaisutehtäviä.

Jussi Kumpula

Lue alta lisää asiantuntijoidemme työstä

Säteily on luonnollista

Tutkimme radioaktiivisten aineiden luonnollista perustasoa Hanhikivi 1 -laitosalueen lähiympäristössä, radiokemisti Mervi Söderlund kertoo.

Mervi Söderlund

Join us!

FV Rekrytointi

Avoimet työpaikat