Pienten modulaaristen ydinreaktoreiden sijoituspaikkatyyppien teknistaloudellinen arviointi kaukolämmön tuotannossa

Small modular reactors (SMRs) present a unique opportunity to cost effectively cut down carbon emissions across different industrial sectors, including district heat (DH) production. If SMRs are to contribute in limiting the carbon footprint of Finnish DH production, a site that is both suitable and which does not lead to significant additional costs must be found. This thesis aims to provide an overview into how different technical, legislative, and qualitative factors effect the site selection for an SMR. Siting prospects were analyzed from the point of view of four distinctive SMR designs; NuScale, BWRX-300, FinReactor (a combination of two Finnish designs) and a significantly smaller micro modular reactor design, MMR. A literature review was conducted to determine the relevant legislation and qualitative factors that affect siting and to estimate the siting related properties of the selected SMR designs. A set of ‘site types’ was then developed to represent the different siting options that an SMR may have. These site types were analyzed against both the legislative aspects as well as the technical factors. Technical factors were limited to DH connection, grid connection, heat sink and underground construction. Their significance for each site-type was analyzed by evaluating costs caused by their implementation and including these costs in preliminary economic estimates. Results indicate that the effect of site selection is significant from a technical, regulatory, legislative and technical viewpoint. Site specific costs were found to be significant for many site types, constituting between 9-43 % of the total SMR investment and increased the levelized cost of heat (LCOH) between 10-84 %. Distance from the DH network was found to be the largest contributor to site-specific costs. However, siting closer to consumption was also found to necessitate that land-use factors and regulations become more in favor of SMRs.Pienet modulaariset ydinreaktorit (engl. Small Modular Reactor, SMR) tarjoavat ainutlaatuisen mahdollisuuden leikata hiilidioksidipäästöjä teollisuuden eri sektoreilla. Jotta SMR:t voivat osaltaan vaikuttaa suomalaisen kaukolämmön päästöjen leikkaamiseen, on niille löydettävä sijoituspaikka, joka on soveltuva ja jonka myötä projektille ei aiheudu huomattavia lisäkustannuksia. Tämä diplomityö pyrkii selvittämään kuinka eri tekniset, lainsäädännölliset ja kvalitatiiviset tekijät vaikuttavat SMR:n sijoituspaikan valintaan. Sijoittamisnäkymiä tarkasteltiin neljän erilaisen SMR laitoksen näkökulmasta: NuScale, BWRX-300, FinReactor (kahden suomalaisen reaktorikonseptin yhdistelmä) sekä huomattavasti pienempi mikromodulaarinen reaktori MMR. Kirjallisuuskatsauksen avulla määritettiin keskeiset lainsäädännölliset sekä kvalitatiiviset tekijät, jotka vaikuttavat laitoksen sijoittamiseen sekä arvioimaan eri laitosmallien ominaisuuksia sijoitusnäkökulmasta. Tarkempaa analyysiä varten kehitettiin joukko sijaintipaikkatyyppejä, jotka edustavat pienreaktoreiden eri sijoitusmahdollisuuksia. Näitä sijaintipaikkatyyppejä verrattiin tunnistettuja lainsäädännöllisiä ja teknisiä tekijöitä vasten. Tekniset tekijät rajoitettiin kaukolämpö- ja sähköverkkokytkennän sekä lämpönielun toteutukseen, minkä lisäksi tarkasteltiin lyhyesti myös maanalaisen sijoittamisen vaikutusta. Näiden tekijöiden vaikutuksia selvitettiin arvioimalla niiden aiheuttamat kustannukset ja sisällyttämällä ne alustaviin taloudellisiin laskelmiin. Tuloksien valossa voidaan todeta, että sijaintipaikan valinta on tärkeässä roolissa niin teknisen toteutuksen, sääntelyn kuin myös taloudellisuuden näkökulmasta. Sijaintipaikkakohtaiset kustannukset osoittautuivat merkittäviksi, muodostaen n. 9–43 % kokonaislaitosinvestoinnista sekä kasvattaen lämmöntuotantokustannusta 10–84 %. Etäisyys kaukolämpöverkosta todettiin merkittävimmäksi sijaintipaikkakohtaiseksi kustannustekijäksi. Sijoittamisen lähemmäs kulutusta huomattiin kuitenkin edellyttävän kaavoituksellisten sekä ydinturvallisuussäännöstelyn muutosta SMR:lle myönteisemmäksi