Energiahuollon uusi resilienssihaaste: pienet ydinvoimalat – suuret riskit?

• Jaa artikkeli

Suomeen on suunnitteilla vesijäähdytteisiä SMR-pienydinvoimaloita sekä kuntien kaukolämmöntuotantoon, yhdistettyyn sähkön- ja lämmöntuotantoon että teollisuuskäyttöön. Tämä tarkoittaa, että voimaloita operoivat tulevaisuudessa myös ei-tyypilliset ydinvoimalaitostoimijat.

Herää kysymys, miten SMR-voimalat vastaavat nykyisin niin tärkeään resilienssin lisäämistarpeeseen.

Tampereen yliopiston koordinoima 2IMATCH-hanke tutkii SMR-voimaloiden haavoittuvuuksia niihin kohdistuvien uhkien sekä häiriötilojen sietokyvyn ja toiminnan ylläpitokäytäntöjen näkökulmasta.

Suomalaisten toimijoiden suunnitelmien pohjalta olemme keskittyneet juuri vesijäähdytteisiin konsepteihin. Tutkimusaineistona olemme hyödyntäneet julkisesti saatavilla olevaa tutkimuskirjallisuutta ja asiantuntijaraportteja.

Mitattavia uhkia ja ennustamattomia riskejä

Olemme tarkastelleet, millaisia uhkia ja haavoittuvuuksia SMR-voimaloihin liitetään ja millaisilla keinoilla näihin uhkiin yritetään vastata.

Tutkimus nojautuu uhkien hahmottamisessa Karen Lund Petersenin riskiajatteluun. Sen mukaan uhat ovat mitattavissa olevia ja tarkoitusperäisiä tapahtumia.

Riskeihin puolestaan liittyy ennustamattomuus ja tiedon rajallisuus. Petersenin mallissa uhkakuvat voivat muuttua konkreettisista, suunnitelmallisuutta sisältävistä uhista vähemmän konkreettisiin uhkiin, joihin vastaaminen vaatii ennalta varautumista.

SMR-voimaloihin kohdistuu useita tämänkaltaisia mutta keskenään hyvin erilaisia uhkia. Olemme jaotelleet tunnistamamme haavoittuvuudet ja uhat neljään kategoriaan:

• fyysisiin,

• tietoon liittyviin,

• kognitiivisiin ja

• sosiaalisiin uhkatyyppeihin.

Resilienssillä viittaamme toimijoiden kykyyn varautua mahdollisiin häiriötilanteisiin ja torjua niitä. Jos torjunta epäonnistuu, tavoitteena on:

• vaimentaa häiriötilanteiden vaikutuksia,
• palautua häiriötilanteista sekä
• sopeutua uuteen, häiriötilan jälkeiseen tilanteeseen.

Kyseessä on syklinen prosessi, jossa sopeutuminen sisältää ajatuksen kokemuksesta opitun pohjalta tulevista syötteistä varautumiseen.

Lähestymistapamme resilienssiin on kokonaisvaltainen. Tutkimuksemme hahmottaa resilienssin laajempana yhteiskunnallisena asiana: Konferenssipaperissaan väitöskirjatutkija Minna Hanhijärvi ottaan huomioon modernien yhteiskuntien korkea-asteisen teknologia- ja keskinäisriippuvuuden sekä energiainfrastruktuurin häiriötilanteiden laajemmat yhteiskunnalliset vaikutukset.

Häiriötilanteet voivat vaikuttaa kuntien ja yhteiskunnan sekä talouden toimintoihin, luontoon, kansalliseen terveyteen ja turvallisuuteen. Resilienssin ylläpito vaatii sekä alueellista, kansallista että rajat ylittävää yhteistyötä eri toimijoiden välillä.

Vaikutusten skaala ulottuu laitostasolta koko yhteiskuntaan

SMR-voimaloihin kohdistuu laaja kirjo erilaisia uhkia. Myös muuttunut geopoliittinen tilanne – ja sen seurauksena heikentynyt luottamus kansainvälisissä suhteissa ja lisääntynyt huoli hybridivaikuttamisesta ja hybridiuhista – heijastuu energiainfrastruktuuriin.

Voimaloiden sijoittaminen lähemmäs asutusta voi tehdä niistä houkuttelevia kohteita hyökkäyksille. Tämä tuo mukanaan uudenlaisia haavoittuvuuksia:

• Fyysisillä uhilla tarkoitetaan laajaa kirjoa tilanteita laiterikoista ulkoisten tukitoimintojen ja työvoimanpuutteeseen, huoltojakson pitkittymiseen. Niihin lasketaan myös erinäiset sisäiset ja ulkoiset vaaratilanteet kuten tulipalot ja laitosalueella tapahtuvat onnettomuudet, luonnon aiheuttamat häiriöt kuten myrskyt, tulvat ja äärilämpötilat sekä vahingontekoon kuten sabotaasiin, terroritekoon ja toisen valtion sotilaalliseen hyökkäykseen liittyvät tilanteet.

• Tietoon liittyvät uhat ulottuvat järjestelmästä puuttuvasta tai siellä olevasta virheellisestä tiedosta, järjestelmien käyttöön liittyvistä epäselvyyksistä erilaisiin kyberuhkiin sekä yritysvakoiluun ja tietovarkauksiin.

• Kognitiiviset uhat liittyvät voimaloita operoivan henkilökunnan mielenhäiriöihin ja kuormittumiseen, asiantuntijuuden ohenemiseen ja vaihteleviin riskiasenteisiin niin yritys- kuin valtiotasolla.

• Sosiaalisiin uhkiin lukeutuu tiedonkulun pettäminen, vastuiden epäselvyys tai hoitamattomuus, sosiaalisen median levittämä paniikki ja disinformaatio. 

Osa tunnistetuista uhista – kuten sabotaasi, kyberuhat, yritysvakoilu ja varkaus –  voivat kohdistua laitoksen ohella arvoketjuun laajemmin. Lisäksi kyberuhat voivat kohdistua tietojärjestelmien ohella kyberfyysisiin järjestelmiin kuten sensoreihin.

Jotkin uhista – kuten ydinaseiden proliferaatioriski ja polttoaineen toimitusvarmuuteen liittyvät ongelmat – koskevat lähinnä muita kuin vesijäähdytteisiä konsepteja.

Toteutuessaan myös uhkien vaikutusten laajuus vaihtelee laitostasolle jäävistä vaikutuksista laajempiin yhteiskunnallisiin vaikutuksiin – ja pahimmillaan radioaktiivisten aineiden päästöön.

Vakavaa onnettomuuttakaan ei voida sulkea pois, vaikka tutkimuskirjallisuus ei aukottomasti esitä yhtä ja ainoaa siihen johtavaa tapahtumaketjua.

Kuntien kaukolämmöntuotantoon suunnattujen laitosten häiriötilojen vaikutukset ovat kuitenkin pääsääntöisesti paikallisia.

Varautuminen on tehokkainta suunnitteluvaiheessa

Tutkimuksemme perusteella laitetoimittajat pyrkivät torjumaan ja vaimentamaan pieniin modulaarisiin ydinvoimaloihin kohdistuvia uhkia yhä enemmän jo suunnitteluvaiheessa toteutettavilla sisärakenteisilla ja passiivisilla turvallisuusominaisuuksilla.

• Sisärakenteisilla turvallisuusominaisuuksilla viitataan esimerkiksi pienempiin ydinpolttoainemääriin ja joidenkin yleisempien onnettomuudenaiheuttajien poistamiseen laitossuunnittelussa.
• Passiivisilla turvallisuusominaisuuksilla tarkoitetaan esimerkiksi painovoimaan perustuvaa jäähdytysjärjestelmää, joka ei vaadi operaattorilta toimenpiteitä.

Osa suunnitteluvaiheen toimenpiteistä tukee varautumisen ohella häiriötilanteen vaikutusten vaimentamista. Tästä johtuen osa olemassa olevasta tutkimuksesta puoltaa SMR-voimaloille nykyistä (5 km) pienempää suojavyöhykettä ja varautumisaluetta (perinteisesti 20 km).

Asiasta ei kuitenkaan ole yksimielisyyttä tutkijoiden kesken. Suomessa Säteilyturvakeskus STUK on säätänyt suojavyöhykkeen ja varautumisalueen tapauskohtaisesta harkinnasta 1.2.2024 alkaen.

Joitakin uhkatyyppejä voidaan torjua tehokkaasti laitos- ja sijoitussuunnittelulla sekä teknologisilla ratkaisuilla. Esimerkiksi maan alle rakentamalla voidaan estää lentokoneen törmäykseen liittyvät hyökkäykset ja onnettomuudet. Vakavan onnettomuuden sattuessa maan alle rakentamisen katsotaan pienentävän radioaktiivisen päästön leviämisaluetta.

Tietoturvan ylläpitämiseksi on saatavilla jo hyvin tunnettuja ratkaisuja kuten:

• eristäminen ilmavälillä tai internetyhteyksien rajoittaminen kaikkiin voimalaitoksen järjestelmiin,
• palomuurien ja monivaiheisen todennuksen käyttö,
• internetin käytön rajoittaminen laitoksen sisällä sekä
• haavoittuvuuksien ja haitallisen toiminnan valvominen niihin tarkoitettujen valvontajärjestelmien avulla.

Vastuu resilienssistä jakautuu usealle eri taholle

Laitossuunnitteluun nojaavien ja teknologisten ratkaisujen ohella varautuminen vaatii useiden keskeisten sidosryhmien yhteistyötä. Jo suunnitteluvaiheessa tarvitaan etupainotteisesti keskustelua siitä, millaisilla keinoilla resilienssiä pystytään parhaiten ylläpitämään.

Laitos- ja sijoitussuunnittelu – mukaan lukien sisärakenteisten ja passiivisten turvallisuusominaisuuksien korkea-asteisempi hyödyntäminen – sekä teknologiset ratkaisut pienentävät henkilökunnan tarvetta. Tämän seurauksena SMR-voimaloiden resilienssin ylläpito hoidettaneen jatkossa yhä enemmän ulkoistettuna palveluna.

”Tarvitaan uusia toiminta- ja organisaatiomalleja esimerkiksi jätteenkäsittelyn ja ulkoistetut pelastustehtävien hoitamiseen.”

Kun SMR-voimaloita operoivat ei-perinteiset ydinvoimalaitosoperaattorit, tarvitaan uusia toiminta- ja organisaatiomalleja liittyen esimerkiksi jätteenkäsittelyyn ja ulkoistetut pelastustehtäviin.

Jos SMR-voimalalle ei kouluteta omaa palokuntaa suurten ydinvoimaloiden tapaan, joistakin laitosalueella mahdollisesti sattuvista vaaratilanteista – kuten tulipaloista –  huolehtiminen ulkoistettaneen kunnan pelastuslaitokselle.

Tutkimuskirjallisuudessa esiintyy erimielisyyttä siitä, kuinka paljon henkilökuntaa voidaan karsia resilienssin ylläpidon ja turvallisuuden näkökulmasta. Toisessa ääripäässä ovat ehdotukset täysin miehittämättömistä, etäkäyttöisistä laitoksista. Toiset taas eivät löydä henkilökunnan määrän vähentämiselle lainkaan perusteita.

Turvallisuusnäkökulmien integrointi suunnitteluvaiheessa ja SMR-voimaloiden sarjavalmisteisuus siirtävät vastuuta ja kontrollia luvanhaltijalta SMR-valmistajille ja toimitusketjuun. Tämän takia tarvitaan hallitustenvälistä asiantuntijayhteistyötä esimerkiksi turvallisuusdemonstraatioon, lisenssointiin, regulatiivisiin haasteisiin ja luotettavien jakelupolkujen luomiseen liittyvissä kysymyksissä.

Kuntapäättäjille uusi päänvaiva?

Sosiaaliset uhat ovat yhä jakautuneemmissa yhteiskunnissa kasvava ongelma. Sosiaalisen ulottuvuuden ja esimerkiksi sosiaalisen median sekä disinformaation merkitys kasvanee tilanteessa, jossa energiainfrastruktuuri tuodaan lähemmäs yhteisöä.

Yhteiskunnan ja kansainvälisen toimintaympäristön muutokset, SMR-voimaloiden sijoittamisen lähemmäs asutusta sekä henkilökunnan vähentämisen mahdollistamat turvallisuusratkaisut tuovat mukanaan uusia resilienssikysymyksiä.

Tältä osin SMR-voimalat eroavat haja-asutusalueelle sijoitetuista perinteisistä suuren kokoluokan ydinvoimaloista ja niitä koskevasta asiantuntijakeskeisyydestä.

Vaikka pienydinvoimaloiden suunnittelussa pyritään huomioimaan häiriötiloihin varautuminen kattavasti, resilienssin ylläpito vaatii suunnitelmia ja toimia myös teknologiaa hyödyntäviltä kunnilta. Näin siksi, että suurin osa suunnitelluista SMR-voimaloista tulee kuntien kaukolämmön tuotantoon.

Kunnat voivat etsiä resilienssiratkaisuja suunnitteluyhteistyöllä muiden keskeisten sidosryhmien kanssa. Kuntapäättäjät joutuvat joka tapauksessa tekemään valintoja siitä, miten paljon panostavat resursseja resilienssikysymyksiin muiden töidensä ohella.

Tämä artikkeli on julkaistu Creative Commons CC BY-ND 4.0 -lisenssillä.

Tutustu muihin vapaan lukuoikeuden Akatemia-artikkeleihin