Laatupoikkeamienkäsittelyn tehostaminen Olkiluoto 3 -projektissa

Diplomityössä tutustaan Olkiluoto 3-laitoksen suunnittelu- ja rakennusvaiheen aikaisiin laatupoikkeamiin ja niiden käsittelyyn. Työn tavoitteena on paikantaa poikkeamakäsittelyn pahimmat ongelmakohdat, ja kehittää menetelmiä ongelmien ratkaisemiseksi. Diplomityön tutkimusmenetelmänä käytettiin toimintatutkimusta. Tutkimus toteutettiin kevään 2007 aikana havainnoimalla Olkiluoto 3-projektin laadunhallinnan toimintaa ja analysoimalla projektissa syntyneitä poikkeamia. Työn toteuttamisessa tutustuttiin kansallisin ja kansainvälisiin laadunhallinnan standardeihin sekä erityisesti ydinvoima-alaa koskeviin laadunhallinnan ohjeistuksiin. Diplomityön tuloksena kehitettiin menetelmä OL 3-projektin toiminnallisten poikkeamien luokittelemiseksi. Jatkossa luokittelumenetelmää voidaan hyödyntää aiempaa tarkemman poikkeamatiedon analysoinnissa, sisäisessä päätöksenteossa sekä OL 3-projektin tiedotuksessa.

Inhimillisten virheiden tarkastelu ydinvoimalaitosten käyttökokemusten hyödyntämisessä

Tässä työssä on kuvattu ydinvoimalaitosten käyttökokemusten tutkimusta keskittyen erityisesti inhimillisten toimintojen tarkasteluun. Työssä on kerrottu kansainvälisistä vaatimuksista ja järjestöistä sekä yleisesti käyttökokemusten tutkimuksessa käytössä olevista menetelmistä keskittyen perussyyanalyysimenetelmiin. Suomen osalta työssä on käsitelty lainsäädännön asettamia velvoitteita ja muita vaatimuksia, jotka ydinvoima-alalla koostuvat lähinnä Säteilyturvakeskuksen YVL-ohjeista. Viranomaisena toimivan Säteilyturvakeskuksen, alan tutkimusta suorittavan Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen ja Teollisuuden Voima Oy:n käyttökokemusten tutkimiseen liittyvät organisaatiot ja menettelytavat on esitelty. Fortum Power and Heat Oy:n omistaman ja käyttämän Loviisan ydinvoimalaitoksen käyttökokemusten hyödyntäminen on käsitelty tarkemmin. Loviisan voimalaitoksen organisaatio ja käyttökokemusten sekä inhimillisten virheiden käsittelymenetelmiä on esitelty ja analysoitu. Työn alkuvaiheessa Loviisan voimalaitoksella inhimillisistä virheistä kerätystä tiedosta koottu tietokanta järjesteltiin kuntoon. Järjestelyn jälkeen tietoa analysoitiin ja analysoinnin tulokset on esitetty tässä työssä. Sekä järjestelyn että analysoinnin aikana havaitut kehityskohteet kirjattiin muistiin. Pienet toimenpiteet suoritettiin heti ja suuremmat kirjattiin tämän työn toimenpide-ehdotuksiin. Kehittämiskeinoja on ehdotettu virheiden luokittelumenetelmään ja käyttökokemusten käsittelymenetelmiin.

Sähkön tuotantokustannusvertailu

Työssä vertaillaan eri sähköntuotantovaihtoehtojen taloudellista kannattavuutta. Kannattavuusvertailu suoritetaan pelkkää sähköä tuottaville voimalaitoksille. Sähkön ja lämmön yhteistuotannon lisärakentaminen tulee kattamaan tietyn osuuden lähitulevaisuuden sähkön hankinnan vajeesta, mutta sen lisäksi tarvitaan myös uutta lauhdetuotantokapasiteettia. Tutkittavat voimalaitostyypit ovat: ydinvoimalaitos, maakaasukombilauhdevoimalaitos, kivihiililauhdevoimalaitos, turvelauhdevoimalaitos, puulauhdevoimalaitos ja tuulivoimala. Kannattavuustarkastelu suoritetaan annuiteettimenetelmällä käyttäen 5 % reaalikorkoa ja tammikuun 2008 hintatasoa. Laskelmien perusteella 8000 tunnin huipunkäyttöajalla ydinsähkön tuotantokustannus olisi 35,0 € /MWh, kaasusähkön 59,2 €/MWh ja hiilisähkön 64,4 €/MWh, kun hiilidioksidipäästöoikeuden hintana käytetään 23 €/t. Ilman päästökauppaa kaasusähkön hinta on 51,2 €/MWh ja hiilisähkön 45,7 €/MWh ydinsähkön hinnan pysyessä ennallaan. Herkkyystarkastelun tulosten perusteella ydinvoiman kilpailukyky korostuu muihin tarkasteltuihin tuotantomuotoihin verrattuna. Ydinpolttoaineen suurellakaan hinnan muutoksella ei ole merkittävää vaikutusta ydinsähkön tuotantokustannukseen, kun taas maakaasusähkö on erittäin riippuvainen polttoaineen hinnasta. Myös päästöoikeuden hinnan kasvu lisää merkittävästi ydinvoiman kilpailukykyä kaasu- ja hiilisähköön verrattuna. Ydinvoimainvestoinnin kannattavuutta ja takaisinmaksua tarkastellaan myös yksinään siten, että investoinnilla saavutettavien tuottojen laskennassa käytetään useita eri sähkön markkinahintoja. Investoinnin kannattavuus on erittäin hyvä, kun sähkön markkinahinta on 50 €/MWh tai suurempi.

Ydinvoimahankkeet Suomessa

This thesis is about nuclear projects in Finland.

Ydinvoiman rooli kasvihuonekaasupäästöjen vähentäjänä Suomessa

This thesis is about the role of nuclear power in limiting emissions of greenhouse gases in Finland.

Ydinvoiman havainnollistaminen tiedekeskusympäristössä

Diplomityön lähtökohtana on energia-aiheisen tiedekeskuksen suunnitteleminen Etelä-Karjalan alueelle. Tiedekeskuksen tavoitteena on hyödyntää Lappeenrannan teknillisen yliopiston energiaosaamista sekä saada maakuntaan lisää matkailijoita kiinnostavan vierailukohteen myötä. Työssä keskitytään ydinvoiman esilletuomiseen tiedekeskusympäristössä. Siinä esitellään oppimiseen liittyviä menetelmiä sekä niiden soveltamista ydinvoima-aiheisiin tiedekeskusympäristössä. Työtä varten teetettiin kyselytutkimus, jolla kartoitettiin kansalaisten mielenkiintoa energia-aiheista tiedekeskusta kohtaan sekä ennakkotietoja ja -käsityksiä energiantuotannosta. Tutkimuksesta saatuja tuloksia verrattiin aikaisemmin tehtyjen tutkimusten tuloksiin. Lisäksi työssä esitellään pääpiirteissään ajatus suunnitellusta tiedekeskuksesta sisältöineen. Työn yhteydessä ilmeni, että ajatus energia-aiheisesta tiedekeskuksesta on kiinnostava, ja teetetyn kyselytutkimuksen perusteella käsitykset ydinvoimasta ovat osittain ristiriidassa todellisuuden kanssa. Oleelliset kohdat ydinvoiman havainnollistamisessa liittyvät ydinvoiman käytön turvallisuustekijöihin, ydinjätteen loppusijoitukseen sekä ydinvoiman etuihin ja haittoihin muihin energiantuotantotapoihin verrattuna.

Energiadiskurssi ilmastonmuutoksen pyörteissä. Kategorioiden merkitysten diskursiivisuus

Tarkastelen pro gradu -tutkielmassani, miten ilmastonmuutoksesta käytävä keskustelu vaikuttaa energian tuotantoa ja energian käyttöä luokittelevien eli kategorisoivien sanojen merkityksiin ja miten nämä merkitykset puolestaan vaikuttavat energiadiskurssiin eli arvoihin, joita energiaan yhdistetään. Tutkimukseni on kvalitatiivinen ja aineistopohjainen. Aineistona on vuoden 2008 painetuissa Tekniikka & Talous -lehdissä olevat artikkelit. Lähtökohtana tälle työlle oli huomio, että energiaasioita on alettu merkityksellistää ja arvottaa uusin tavoin ilmaston lämpenemisestä käytävän keskustelun myötä. Pohdin esimerkiksi, mitä yhteisiä merkityksiä uusiutuva energia ja ydinvoima ovat saaneet tai mitä merkityksiä assosioituu sanaliittoon kestävä energia. Tutkielmassani käsittelen energiasta ja sen tuotannosta esitettäviä luokitteluja eli kategorisointeja ja niihin liitettäviä merkityksiä. Kategorioiden käsittelyssä hyödynnän Dirk Geeraertsin tutkimuksia kategorioiden muovautumisesta. Kognitiiviseen semantiikkaan pohjautuvan kategoriakäsityksen lisäksi työni teoreettisena perustana on sosiaalisen konstruktionismin ajatus siitä, että hahmotamme ja merkityksellistämme todellisuuttamme aikaan ja kulttuuriin sitoutuneiden tietojemme ja kokemustemme pohjalta. Merkityksellistäessämme myös arvotamme asioita, ja samalla rakennamme ja muokkaamme erilaisia arvojärjestelmiä eli diskursseja, jotka suuntaavat ajatteluamme ja joiden pohjalta yhteiskuntamme rakenteet kehittyvät. Diskursiivisen tutkimuksen apuna käytän Norman Faircloughin analyysimenetelmää, kriittistä diskurssianalyysia. Lisäksi hyödynnän Pekka Pällin analyysimetodia, jonka avulla on mahdollista selvittää kategorialle tekstiyhteydessään syntyviä merkityksiä ja niiden taustalla vaikuttavia ideologioita. Tutkimuksessani nousi esiin, että energiantuotantomuotoja arvotetaan nykyään erityisesti tuotannossa syntyvien hiilidioksidipäästöjen perusteella. Perinteisesti käytettyä jaottelua UUSIUTUVA ENERGIA ja FOSSIILINEN ENERGIA hämmentää uusi kategoria, PÄÄSTÖTÖN ENERGIA. Ilmastonmuutoskeskustelun myötä energiadiskurssia suuntaa ympäristöongelman konstruointi päästölähtöiseksi. Tämä on synnyttänyt kaksi diskurssia, joita molempia rakentamaan on kehittynyt omat kategoriset kuvauskeinot. Toisen diskurssin perusteella ratkaisu on jonkin päästöttömän energiantuotantovaihtoehdon löytäminen ja toinen diskurssi on herännyt kysymään energiatehokkuutta ja energiansäästöä tuottavia ratkaisuja.

Ydinvoimalaitoksen vuosihuoltoajankohdan optimointi

Viimeaikoina ydinvoima on ollut vahvasti esillä mediassa. Keskustelut lisäydinvoimasta, sähköntuotantomuodoista, Olkiluodon kolmannen ydinvoimalaitosyksikön rakennustöistä, sähkön kulutuksen tulevaisuudesta ja nykyisestä taloustilanteesta ovat vaikuttaneet tarpeeseen tutkia sähkön tuotantokustannuksia ydinvoiman osalta. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti ydinvoimalaitosyksiköiden vuosihuolto- ja polttoainekustannuksiin, jotka muodostavat suurimman suunnitellun yksittäisen kustannuserän ydinvoiman käyttöön liittyen. Työ tehdään Teollisuuden Voima Oyj:lle, joka pääsääntöisesti toimii Eurajoen Olkiluodossa. Työssä optimoidaan jokaiselle Olkiluodon ydinvoimalaitosyksikölle mahdollisimman edullinen vuosihuoltoajankohta. Optimaalisin ajankohta määrittyy edullisimman sähkön hinnan, ihanteellisimman käyttöjakson pituuden sekä resurssien saatavuuden perusteella. Ydinvoimalaitosyksiköiden vuosihuoltoajankohdat suunnitellaan siten, että vuosihuollot ovat kokonaisuudessaan ja laitosyksikkökohtaisesti optimaaliset. Työn lopputuloksena on esitys Olkiluodon ydinvoimalaitosyksiköiden optimaalisista vuosihuoltoajankohdista. Työn tuloksien myötä Teollisuuden Voima Oyj:llä on mahdollisuus pienentää vuosihuoltokustannuksiaan ja osaltaan vaikuttaa ydinvoimalla tuotetun sähkön kannattavuuteen. Vuosihuoltoajankohdan optimointi palvelee myös Teollisuuden Voima Oyj:n osakkaiden vaatimuksia.

Painevesilaitosten höyrystinkonstruktioiden vertailu

Tässä kirjallisuustyössä tutustutaan kolmeen kaupallisissa painevesilaitoksissa käytettyyn höyrystinkonstruktioon: U-putkipystyhöyrystimeen, U-putkivaakahöyrystimeen ja läpivirtaushöyrystimeen. Työssä tutustutaan näiden ratkaisujen erityispiirteisiin ja vertaillaan niitä keskenään.

Requirement management in nuclear power projects

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia vaatimusten hallintaa suunnittelu- ja konsultointiyrityksen kannalta Suomen ydinvoimaprojekteissa keskittyen ydinturvallisuus- ja laatuvaatimuksiin. Ydinvoimaprojekteissa toimiminen on edellyttänyt menettelyohjeiden ja laatujärjestelmän uudelleen organisointia yrityksessä ja esiin on noussut haasteita liittyen muun muassa vaatimusten tunnistamiseen ja todentamiseen erityyppisissä ja erilaajuisissa projekteissa. Työ toteutettiin perehtymällä ydinvoimaan liittyvään lainsäädäntöön Suomessa, ohjeisiin ja standardeihin sekä haastattelemalla yrityksen omia asiantuntijoita. Viimeaikaisista sekä meneillään olevista projekteista kerättiin kokemuksia sekä arvioitiin ydinvoima projekteja varten laaditun projektin toteutusohjeen toimivuutta ja käytettävyyttä esimerkkiprojektin avulla. Suurimmiksi haasteiksi tunnistettiin lainsäädännöllisten vaatimusten, kuten ydinvoima- laitosohjeiden (YVL) muuttuminen ja tulkinnanvaraisuus sekä asiakkaiden perehtymät- tömyys Suomen lainsäädäntöön ja vaatimustasoon liittyen ydinturvallisuuteen. Työn tuloksena tunnistettiin hyviä vaatimusten hallintaan liittyviä projektinhallintaa ja ydin- turvallisuutta edistäviä asioita, kuten vaatimusten täsmentäminen jo sopimustasolla sekä niiden täyttymisen seuranta projektin aikana. Erillisen vaatimustietokannan luomista ydinvoimaprojekteja varten tutkittiin, mutta siitä luovuttiin teknisten vaatimusten osalta kannattamattomana, sillä standardien ja vaatimusten määrä kasvoi niin suureksi, että niiden hallitseminen vaatisi enemmän työtä kuin mitä projektien taso yleensä sallisi.

Painevesityyppisen ydinvoimalaitoksen sekundääripiirin mallinnus

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää entistä tarkempi ja luotettavampi työkalu Loviisan ydinvoimalaitoksen ensimmäisen reaktoriyksikön sekundääripiirin 50-linjan stationääritilan toiminnan arviointiin. Toisena tavoitteena oli kartoittaa ja raportoida mallintamiseen käytetyn SOLVO-ohjelman kehitysmahdollisuuksia. Tutkimusten perusteella kehitettiin testatusti toimiva prosessimalli, joka dokumentoitiin ja validoitiin yksityiskohtaisesti. Tulevaisuudessa tapahtuvaa kehitystyötä, ja mallin käyttöä varten kehitettiin lisäksi Excel-pohjainen työkalu, jonka avulla SOLVO:n ja Excelin välinen integraatio voidaan myöhemmin julkaistavassa SOLVO:n versiossa viedä nykyistä pidemmälle. Mallintamistyön ohella tutkimuksen aikana selvitettiin olennaisimmat SOLVO:n erityispiirteet ja vahvuudet sekä kartoitettiin sen käyttöön liittyvät kehitystarpeet. Tärkeimpänä kehitysehdotuksena nousi esiin yksittäisissä komponenteissa suoritetun laskennan läpinäkyvyyden parantaminen. Seuraavassa kehitysvaiheessa myös komponenttikohtaiset laskentayhtälöt olisi suositeltavaa asettaa avoimiksi käyttäjäkohtaisille muutoksille. Työn aikana saavutettiin myös muita merkittäviä tuloksia, jotka liittyivät pääosin rinnak-kaisten 10- ja 50-linjojen välisiin yhteyksiin. Linjojen välisiä vaikutuksia analysoitaessa huomattiin niiden olevan olennaisessa asemassa erityisesti sarja-ajon aikana. Mikäli mallilla halutaan kuvata sekä sarja- että rinnanajoa, sen on käsitettävä molemmat linjat ja kaikki niihin liittyvät komponentit. Edellä mainitun lisäksi mallipohjaisen tarkastelun tuloksena tehtiin havaintoja, joiden perusteella nykyistä prosessia voidaan edelleen kehittää. Näistä havainnoista tärkeimpänä merivesipumppujen optimaalisen säätölämpötilan todettiin asettuvan 4,5 – 4,6 °C välille. Toinen huomio liittyi matalapaineturbiinien ulosvirtaushäviöihin, joihin hukataan juoksusta riippuen keskimäärin noin 10 kJ/kg enemmän entalpiaa kuin parhaassa mahdollisessa tapauksessa. Validoinnin yhteydessä havaituista pienistä poikkeamista huolimatta kehitetty malli vastaa hyvin laitokselta saatuja mittaustuloksia sekä muita samassa yhteydessä käytettyjä luotet-tavuuden arviointikriteerejä.

Licensing Model Development for Small Modular Reactors (SMRs) - Focusing on the Finnish Regulatory Framework

Recently, Small Modular Reactors (SMRs) have attracted increased public discussion. While large nuclear power plant new build projects are facing challenges, the focus of attention is turning to small modular reactors. One particular project challenge arises in the area of nuclear licensing, which plays a significant role in new build projects affecting their quality as well as costs and schedules. This dissertation - positioned in the field of nuclear engineering but also with a significant section in the field of systems engineering - examines the nuclear licensing processes and their suitability for the characteristics of SMRs. The study investigates the licensing processes in selected countries, as well as other safety critical industry fields. Viewing the licensing processes and their separate licensing steps in terms of SMRs, the study adopts two different analysis theories for review and comparison. The primary data consists of a literature review, semi-structured interviews, and questionnaire responses concerning licensing processes and practices. The result of the study is a recommendation for a new, optimized licensing process for SMRs. The most important SMR-specific feature, in terms of licensing, is the modularity of the design. Here the modularity indicates multi-module SMR designs, which creates new challenges in the licensing process. As this study focuses on Finland, the main features of the new licensing process are adapted to the current Finnish licensing process, aiming to achieve the main benefits with minimal modifications to the current process. The application of the new licensing process is developed using Systems Engineering, Requirements Management, and Project Management practices and tools. Nuclear licensing includes a large amount of data and documentation which needs to be managed in a suitable manner throughout the new build project and then during the whole life cycle of the nuclear power plant. To enable a smooth licensing process and therefore ensure the success of the new build nuclear power plant project, management processes and practices play a significant role. This study contributes to the theoretical understanding of how licensing processes are structured and how they are put into action in practice. The findings clarify the suitability of different licensing processes and their selected licensing steps for SMR licensing. The results combine the most suitable licensing steps into a new licensing process for SMRs. The results are also extended to the concept of licensing management practices and tools.

Dosimetria ydinvoimalaitoksissa

Ydinvoimalaitoksessa säteilyn voimakkuus voi nousta työtehtävästä riippuen suureksi. Säteilyn myöhäisvaikutusten todennäköisyyden pienentämiseksi on tärkeää voida luotettavasti määrittää henkilön säteilyannos ja ehkäistä työntekijöiden suuria säteilyannoksia. Tässä työssä käydään läpi säteilyn synty, säteilyn ilmaisumenetelmät ja säteilyannoksen mittaus Suomen ydinvoimalaitoksissa.