Olkiluodon ydinjätelaitosten käyttöturvallisuusanalyysi

Transkriptio

1 Työraportti Olkiluodon ydinjätelaitosten käyttöturvallisuusanalyysi Jukka Rossi Vesa Suolanen VTT Marraskuu 2013 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.

2

3 OLKILUODON YDINJÄTELAITOSTEN KÄYTTÖTURVALLISUUS-ANALYYSI TIIVISTELMÄ Tutkimuksessa arvioitiin käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikalle Olkiluotoon rakennettavien ydinjätelaitosten (kapselointi- ja loppusijoituslaitos) käytön aikana mahdollisesti aiheutuvia säteilyannoksia laitoksen työntekijöille, ympäristön asukkaille ja maaekosysteemille. Tätä arviota varten on aluksi kuvattu normaalikäytön kapselointiprosessi ja tunnistettu siihen liittyvät häiriö- ja onnettomuustilanteet. Päästöjä ja säteilyannoksia on arvioitu laitoksen normaalikäytön sekä eräiden olennaisten häiriö- ja onnettomuustilanteiden seurauksena. Polttoaineesta vapautuneet radioaktiiviset aineet kulkeutuvat säteilysuojelullisesti valvotun alueen ilmastointiin, jossa käynnistetään hiukkassuodatus normaalikäytössä sekä oletetuissa häiriö- ja onnettomuustilanteissa. Tulokset on esitetty myös suodattamattomille päästöille mm. valmiustoiminnan mitoittamista varten. Noin kolmenkymmenen käyttövuoden aikana on Suomen neljällä ydinvoimalaitosyksiköllä tähän mennessä saatu havainto yhteensä 58 vaurioituneesta polttoainesauvasta. Karkeasti laskien vuodessa on esiintynyt yksi polttoainesauvan vuoto laitosta kohden (sisältää kaksi yksikköä). Tämän perusteella on konservatiivisesti arvioitu, että yksi polttoainesauva vuodessa vuotaisi normaalikäytössä kapselointiprosessin aikana. Häiriö- ja onnettomuustilanteissa päästön suuruus perustuu tapahtumaketjuihin, jotka johtavat polttoainesauvan tiiveyden menetykseen ja edelleen radionuklidien vapautumiseen käsittelytilaan ja jossain määrin ilmakehään suodatuksella varustetun ilmastoinnin kautta. Väestön eniten altistuvan ryhmän on konservatiivisesti oletettu asuvan 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitoksista ja siten sen odotetaan saavan suurimmat säteilyannokset useimmissa leviämistilanteissa. Väestön eniten altistuvaa ryhmää edustavan henkilön säteilyannos laskettiin sääjakauman avulla annosjakauman 99,5:nä fraktiilina (ts. tämä annos ylittyy vain 0,5 % todennäköisyydellä). Tulokset osoittavat, että normaalikäytön johdosta laitoksen työntekijöiden säteilyannokset jäävät pieniksi ja ympäristön eniten altistuvan ryhmän jäsenen annos on alle 0,001 msv vuodessa. Oletetuissa häiriö- ja onnettomuustilanteissa ympäristössä esiintyvät säteilyannokset eivät myöskään ylitä turvallisuusviranomaisten asettamia raja-arvoja, kun suodatuksen oletetaan toimivan. Korkeimmat annosnopeudet maaekosysteemin valituille referenssiorganismeille arvioitiin konservatiivisin oletuksin olevan suurimmasta päästöstä luokkaa 20 µgy/h 200 metrin etäisyydellä laitoksesta. Pitkäaikaisena altistuksena tällaisen annosnopeuden arvioidaan aiheuttavan useille valituille maaekosysteemin organismeille haitallisia vaikutuksia, mutta tässä tutkimuksessa kaikissa päästötapauksessa altistusaika on lyhyt. Avainsanat: Käyttöturvallisuus, kapselointilaitos, ydinjätelaitos.

4

5 OPERATIONAL SAFETY ANALYSIS OF THE OLKILUOTO DISPOSAL SITE ABSTRACT Radiation doses for workers of the facilities, for inhabitants in the environment and for terrestrial ecosystem possibly caused by the encapsulation and disposal facilities to be built at Olkiluoto during its operation were considered in the study. First the normal encapsulation process is described and then possible incident and accident cases associated to that are identified for this assessment. The study covers both the normal operation of the plant and some hypothetical incidents and accidents. Radioactive releases and radiation doses are evaluated as a consequence of normal operation and some essential incident and accident cases. Release through the ventilation stack is assumed to be filtered (activated when necessary) both in normal operation and in hypothetical abnormal fault and accident cases. In addition the results for unfiltered releases are also presented e.g. for the emergency planning. During about 30 operation years of our four nuclear power plant units there have been found 58 fuel pins failures. Roughly estimating there has been one fuel leakage per year in a facility (includes two units). Based on this and adopting a conservative approach, it is estimated that one fuel pin per year could leak in normal operation during encapsulation process. The release magnitude in incidents and accidents is based on the event chains, which lead to loss of fuel pin tightness followed by a discharge of radionuclides into the handling space and to some degree to the atmosphere through the ventilation stack equipped with redundant filters. The most exposed group of inhabitants is conservatively assumed to live at the distance of 200 meters from the encapsulation and disposal plant and it will receive the largest doses in most dispersion conditions. The dose value to a member of the most exposed group was calculated on the basis of the weather data in such a way that greater dose than obtained here is caused only in 0.5 percent of dispersion conditions. The results obtained indicate that during normal operation the doses to workers remain small and the dose to the member of the most exposed group is less than msv per year. In the case of hypothetical fault and accident releases the offsite doses do not exceed either the limit values set by the safety authority. The highest dose rates to the reference organisms of the terrestrial ecosystem with conservative assumptions from the largest release were estimated to be of the order of 20 µgy/h at the distance of 200 m from the facility. As a chronic exposure this dose rate is expected to bring up detrimental effects to many of the reference organisms, but in all the release cases of this research the exposure duration is short. Keywords: Operational safety, encapsulation plant, nuclear waste disposal facility.

6

7 1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANTO Taustaa Yleiset turvallisuusperiaatteet Säteilyturvallisuusvaatimukset Tarkasteltavat käyttöhäiriöt ja onnettomuudet NORMAALIKÄYTÖN, KÄYTTÖHÄIRIÖIDEN JA ONNETTOMUUKSIEN MÄÄRITTELY Yleistä Normaalikäyttö Polttoaineen vastaanotto Toimenpiteet käsittelykammiossa Kapselin kannen hitsaus, tarkastukset ja välivarastointi Kapselin siirto loppusijoitustilaan ja kapselin loppusijoitus Määräaikaishuollot, normaali kunnossapito ja siivous Välittömästi säteilyannoksia synnyttävät käyttöhäiriöt Virheellinen toiminta Laiteviat Muut käyttöhäiriöt Kapselointi- ja loppusijoitusprosessin häiriöt Viallisen polttoaineen kapselointi Tehonmenetys rajoitetuksi ajaksi Tulipalot Tulvat ja vesivuodot Onnettomuustilanteet Polttoaineen käsittelyonnettomuudet Polttoaineen kuljetussäiliön putoaminen Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa Polttoainenipun putoaminen käsittelykammiossa Loppusijoituskapselin putoaminen Kapselihissin pettäminen Kapselin putoaminen loppusijoitusreikään Sisäiset uhkat Putkien ja säiliöiden rikkoutuminen Polttoaineen jäähdytyksen menetys, ylikuumeneminen ja tulipalo Räjähdysonnettomuudet loppusijoitustilassa Loppusijoitustunnelin sortuma Tulvat Käyttöjäteastian rikkoontuminen ja tulipalo... 33

8 Radioaktiivinen käyttöjäte Jätteen määrä ja radioaktiivisuus Päästöt jätetynnyristä KAPSELOITAVAN POLTTOAINEEN KOOSTUMUS JA RADIOAKTIIVISUUS KÄYTETYN POLTTOAINEEN LÄMPÖTILAN ARVIOINTI KULJETUKSEN, KAPSELOINNIN JA KAPSELEIDEN VARASTOINNIN AIKANA Käytetyn polttoaineen jälkilämpöteho Lämmönsiirtymismekanismit Lämpötilojen laskentamenetelmiä VAPAUTUMISOSUUDET POLTTOAINESAUVASTA KÄYTÖN AIKANA KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSLAITOKSELLA Vapautuminen veteen Vapautuminen kuivissa olosuhteissa Polttoainehiukkaset Haihtuvien aineiden purkautuminen Radionuklidien pidättyminen laitoksella ennen vapautumista ilmakehään Pidättyminen veteen Pidättyminen pinnoille kuivissa olosuhteissa Suodatettu päästö Suodattamaton päästö Yhteenveto päästöjen laskennasta PÄÄSTÖT Normaalikäyttö Toimintavirheet ja laiteviat Onnettomuustilanteet Nuklidien merkittävyys säteilyannoksen muodostajana Tärkeimmät nuklidit altistusreiteillä Hengitys- ja ravintoaineannoksen tarkastelua SÄTEILYANNOSTEN ARVIOINTI Käytönaikaiset säteilyannokset ydinjätelaitoksilla Annoslaskenta ydinjätelaitosten ympäristössä Leviämismalli Annoslaskentamallit Annoslaskennan lähtötietoja LASKEUMAKARTTA Laskentamalli Lähtötiedot Laskeuma TULOKSET Normaalikäytöstä aiheutuva vuosiannos laitoshenkilökunnalle Normaalikäytöstä aiheutuvat säteilyannokset laitoksen ympäristössä Käyttöhäiriöt ja laiteviat Onnettomuudet

9 3 9.5 Kollektiiviset väestösäteilyannokset Maaekosysteemin tarkastelu Ympäristöannokset suodattamattomista päästöistä Käyttöhenkilökunnan säteilyannoksia häiriötilanteissa ULKOISIA UHKIA Pienlentokoneen törmäys Maanjäristys Sään ääri-ilmiöistä aiheutuvat riskit Metsäpalot YHTEENVETO LÄHDELUETTELO LIITE 1. SÄÄN ÄÄRI-ILMIÖISTÄ AIHEUTUVAT RISKIT LIITE 2. OLKILUODON YMPÄRISTÖN VÄESTÖJAKAUMA (TVO 2008) LIITE 3. LASKEUMAN 90, 95, 99,5 ja 99,9 %:N FRAKTIILEJA VASTAAVAT ARVOT [Bq/m 2 ] SEKTOREITTAIN YKSIKKÖPÄÄSTÖSTÄ. SÄÄ LIITE 4. LASKEUMAN 90, 95, 99,5 ja 99,9 %:N FRAKTIILEJA VASTAAVAT ARVOT [Bq/m 2 ] SEKTOREITTAIN YKSIKKÖPÄÄSTÖSTÄ. Sää LIITE 5. ULKONA SIJAITSEVIEN SÄTEILYMITTAREIDEN MITOITUS PÄÄSTÖTILANTEITA VARTEN

10 4

11 5 1 JOHDANTO 1.1 Taustaa Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen suunnittelussa on varauduttava normaalin käyttötoiminnan lisäksi myös käyttöhäiriöihin ja onnettomuustilanteisiin, joissa radioaktiivisia aineita vapautuu ympäristöön aiheuttaen siellä asuvalle väestölle säteilyaltistusta. Tässä raportissa arvioidaan ydinjätteen kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käytön aikaista turvallisuutta. Laitoskokonaisuus koostuu kahdesta ydinlaitoksesta, jotka ovat maan pinnalla sijaitseva kapselointilaitos, jossa käytetyn ydinpolttoaineen kapselointi tapahtuu, sekä pääosin maanpinnan alla oleva loppusijoituslaitos, jossa ovat varsinaiset käytetyn polttoaineen loppusijoitustilat. Raportin alkuosassa kuvataan kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen normaalit työvaiheet sekä tunnistetaan ja kuvataan kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen ne riskialttiit työvaiheet, joissa voi syntyä käyttöhäiriöitä tai jotka voivat johtaa onnettomuuteen. Raportin loppuosassa on ensin kuvattu kapseloitavan polttoaineen koostumusta ja radioaktiivisuutta, sitten on arvioitu radioaktiivisten aineiden vapautumista polttoaineesta sekä määritetty päästöt erilaisista tilanteista ja lopuksi suoritettu annoslaskenta erilaisten altistumistapahtumien perusteella. Raportissa on myös esitetty uhkakuva-arvioita, Olkiluodon säätietoihin perustuva laskeumakartta-arvio sekä arvioitu radioaktiivisten aineiden leviämistä kapselointilaitoksen ilmastointijärjestelmissä ja arvioitu pihassa sijaitsevien säteilymittareiden mitoitusta. Ydinpolttoaineen käsittelyä ja varastointia koskevan Säteilyturvakeskuksen (STUK) YVL-ohjeen D.3 (STUK 2013a) mukaan normaalikäytöstä sekä käyttöhäiriöistä ja onnettomuuksista seuraavien päästöjen aiheuttamien ympäristön säteilyannosten on jäätävä ohjeessa sekä valtioneuvoston päätöksissä määriteltyjen annosrajojen alapuolelle. Tässä tarkoituksessa arvioidaan käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikalle, Olkiluotoon sijoitettavien ydinjätelaitosten (sisältää sekä kapselointilaitoksen että loppusijoituslaitoksen), käytön aikana mahdollisesti aiheutuvia säteilyannoksia laitoksen työntekijöille ja ympäristön asukkaille sekä maaeläimille ja kasvillisuudelle. Annoslaskenta kattaa seuraavat vaiheet: polttoaineen kuljetussäiliön vastaanotto, käsittelykammiossa tapahtuva polttoainenippujen käsittely, loppusijoituskapseleiden välivarastointi ja kuljetus hissikuilun kautta loppusijoitustilaan sekä varsinainen sijoitustapahtuma loppusijoitustunneleissa. Tarkasteltu polttoaine on peräisin Teollisuuden Voima Oyj:n Olkiluodon voimalaitokselta (BWR- tai PWR-tyyppiä) ja Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan voimalaitokselta (VVER-tyyppiä). Tässä raportissa rajoitutaan päästöjen osalta deterministiseen analyysiin, mutta päästöjen leviämislaskuissa otetaan huomioon erilaisten säätilanteiden todennäköisyys. Todennäköisyyspohjaisen riskiarvion tulokset on esitetty kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen PRA -raportissa (Holmberg ym. 2012).

12 6 Suunnitellun mukaisesti toteutettuna käytetyn polttoaineen kapselointi ei missään vaiheessa aiheuta merkittävän suuruista radioaktiivisten aineiden vapautumista. Polttoaineen käsittely ydinjätelaitoksilla sisältää kuitenkin mahdollisia häiriö- ja onnettomuustilanteita, joista aiheutuvat säteilyannokset henkilökunnalle ja laitoksen ympäristössä on säteilyturvallisuuden takia arvioitava. Myös normaalikäytössä laitoksen sisätiloista saattaa pieniä määriä radioaktiivisia aineita päästä vapautumaan ympäristöön. Polttoaine tuodaan kapselointilaitokselle kuljetussäiliössä, josta polttoaine siirretään käsittelykammion kuivausyksikköön kuivattavaksi. Sitten se palautetaan käsittelykammioon ja sieltä edelleen loppusijoituskapseliin. Kapseli siirretään hissillä alas loppusijoitustilaan, jossa siirtoajoneuvo kuljettaa kapselin loppusijoitustunnelissa sijaitsevaan loppusijoitusreikään. Varsinainen polttoaineen siirtäminen kuljetussäiliöstä loppusijoituskapseliin tapahtuu käsittelykammiossa ja toteutetaan siten, että työntekijät eivät joudu alttiiksi normaalista poikkeaville säteilyannoksille. Säteilysuojelullisesti aktiivisen alueen huonetilat on yhdistetty valvotun alueen ilmastointiin, joka on yhdistetty ilmastointipiippuun. Odotettavissa olevan radioaktiivisen aineen vapautumismäärä ydinjätelaitosten eri prosessivaiheissa riippuu mm. vaurion kohteena olevan polttoaineen tyypistä, lämpötilasta, palamasta, jäähtymisajasta ja etenkin vaurion suuruudesta. Tässä Olkiluodon ydinjätelaitosten käyttöturvallisuusanalyysissa tarkastellaan aineiden vapautumismääriä vioittuneista polttoainesauvoista kuljetussäiliöön ja laitosten huonetiloihin tai järjestelmiin sekä edelleen kulkeutumista laitoksen poistoilmapiippuun ja päästöä ympäristöön. Ydinjätelaitosten poistoilmalinjaan tullaan sijoittamaan tehokkaat suodattimet, mutta tästä huolimatta osa polttoaineen sisältämistä radionuklideista voi päästä vapautumaan laitoksen ympäristöön. Analysoitavat päästötapaukset perustuvat ydinjätelaitosprosessille tehtyyn selvitykseen, jossa on käyty läpi eri työvaiheet ja määritelty mahdolliset polttoainenippujen ja -sauvojen vaurioitumistilanteet (Kukkola 2009). Verrattuna aikaisempaan käyttöturvallisuusselvitykseen (Rossi ym. 2012) olennaisimpia muutoksia ovat: häiriö- ja onnettomuustilanteiden määrittely on lisätty raportin alkuosaan, sään ääri-ilmiöitä on tarkastelu ja käyttöjäteastian vaurioitumistarkastelu on mukana. Ympäristön eniten altistuvan ryhmän säteilyannosten ohella tarkastellaan käyttöhenkilökunnan säteilyaltistusta sekä maaekosysteemin eliöstöön ja kasveihin kohdistuvaa säteilyaltistusta. Loppusijoituslaitoksesta pumpattujen vuotovesien radioaktiivisuutta monitoroidaan. Päästöjä vesistöihin asti ei oleteta tapahtuvan ja siten ei myöskään säteilyannoksia ole tätä kautta arvioitu. Kuvassa 1.1 on esitetty ydinjätelaitosten (kapselointilaitos maanpinnalla) sijainti kartalla. Annoslaskennassa otetaan paikallinen sääjakauma huomioon. Säätiedot on saatu Olkiluodon ydinvoimalaitosalueella sijaitsevasta säämastosta.

13 7 Kuva 1.1. Olkiluodon ydinjätelaitosten sijaintipaikka. Kuvaan on merkitty kapselointilaitos. Loppusijoituslaitos sijaitsee pääosin maanpinnan alla. Maastotietokanta, Maanmittauslaitos, lupa nro 41/MYY/12. Tämä käyttöturvallisuusraportti on päivitys raporteista (Kukkola 2009) ja (Rossi & Suolanen 2012). Raportissa on otettu huomioon niin kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen suunnitelmien kehittyminen (Kukkola 2012) kuin myös viranomaisvaatimusten uudistuminen. Raportti perustuu kapselointilaitoksen ja loppusijoituslaitoksen luonnossuunnitelmavaiheen aikaiseen tilanteeseen. Työ on tehty Posiva Oy:n tilauksesta. Yhteyshenkilöinä ovat toimineet Jukka Rossi (VTT) ja Linda Kumpula (Posiva). Ari Ikonen (Posiva) on avustanut alkuperäisessä vuoden 2009 ekosysteemiarvioinnissa. Teollisuuden Voima Oyj ja Fortum Power and Heat Oy ovat toimittaneet tutkimuksessa tarvittuja mittaustietoja. 1.2 Yleiset turvallisuusperiaatteet Tässä luvussa esitetään ensin yleisiä turvallisuusvaatimuksia ja luvussa niitä säteilyturvallisuusvaatimuksia, joita vastaan tämän tutkimuksen normaalikäytön sekä häiriö- ja onnettomuustilanteiden aiheuttamia säteilyannoksia verrataan. Ydinenergialain (990/1987) mukaan kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen rakentaminen ja käyttäminen on ydinenergian käyttöä. Näin ollen kapselointi- ja loppusijoituslaitosta koskee ydinenergialain 7a :ssä säädetty periaate: Ydinenergian käytön turvallisuus on pidettävä niin korkealla tasolla kuin käytännöllisin toimenpitein on mahdollista. Kapselointi- ja loppusijoituslaitosten suunnittelu ja suunnitelmien päivittäminen vaativat samalla jatkuvaa arviointia siitä, mitä vaikutuksia niillä on turvallisuuteen.

14 8 Ydinpolttoainenippujen turvallinen käsittely edellyttää erityisesti, että huolehditaan niiden eheydestä ja ydinpolttoainesauvojen tiiviydestä, eristetään vuotavat ydinpolttoaineniput, sovelletaan tehokkaita säteilysuojajärjestelyjä, huolehditaan ydinpolttoaineen jäähdytyksestä ja estetään kriittisten ydinpolttoainekeskittymien muodostuminen. Ydinpolttoaineen käsittely on suunniteltava siten, että ydinpolttoaineelle tapahtuvien vaurioiden mahdollisuus on erittäin pieni (STUK 2013a). Ydinenergia-asetuksen 4 :n mukaan käytettyyn ydinpolttoaineeseen sovelletaan sekä ydinainetta että ydinjätettä koskevia ydinenergialainsäädännön määräyksiä. Ydinenergialain 7 h :n mukaan ydinlaitoksella on oltava tilat, laitteistot ja muut järjestelyt, joilla voidaan huolehtia turvallisesti laitoksen tarvitsemien ydinaineiden ja käytössä syntyvien ydinjätteiden käsittelystä ja varastoinnista. Valtioneuvoston asetusta ydinjätteiden loppusijoituksen turvallisuudesta (VNA 2008) sovelletaan käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamiseen sekä kapselointiin loppusijoitusta varten. Tässä asetuksessa tarkoitetaan: 1) ydinjätelaitoksella ydinlaitosta, jota käytetään käytetyn ydinpolttoaineen kapselointiin tai muun ydinjätteen käsittelyyn loppusijoitusta varten, sekä käytetyn ydinpolttoaineen tai muun ydinjätteen loppusijoituslaitosta; 2) loppusijoituslaitoksella kokonaisuutta, johon kuuluvat jätepakkausten loppusijoitukseen tarkoitetut tilat (loppusijoitustila) sekä niihin liittyvät maanalaiset ja maanpäälliset aputilat Säteilyturvallisuusvaatimukset Kapselointilaitos on asetuksen tarkoittama ydinjätelaitos, jota käytetään polttoaineen kapselointiin. Ydinjätelaitoksen tulee täyttää ohjeissa YVL D.3, YVL D.4 sekä YVL D.5 (STUK 2013a, 2013b, 2013c) esitetyt turvallisuusvaatimukset. Ydinjätelaitoksen käytöstä ei saa aiheutua työntekijöiden tai väestön terveyttä vaarantavia säteilyhaittoja eikä vahinkoa ympäristölle tai omaisuudelle. YVL-ohjeen D.5 mukaan odotettavissa olevalla käyttöhäiriöllä tarkoitetaan käyttövaiheen aikaista turvallisuuteen vaikuttavaa tapahtumaa, joka sattuu varsin todennäköisesti laitoksen käyttöaikana (keskimäärin vähintään kerran sadan käyttövuoden aikana). Oletetut onnettomuudet luokitellaan kahteen luokkaan siten, että luokan 1 onnettomuuksien todennäköisyys on suurempi ja luokan 2 onnettomuuksien todennäköisyys pienempi kuin kerran tuhannessa vuodessa. Seuraavassa on lueteltu eri käyttötapahtumia koskevat annosrajat, joiden toteutumista arvioidaan tässä tutkimuksessa: 1) Ydinjätelaitos ja sen käyttö tulee suunnitella siten, että laitoksen käytön ollessa häiriötöntä, radioaktiivisten aineiden päästöt ympäristöön jäävät merkityksettömän pieniksi, eikä väestön eniten altistuvan henkilön keskimääräinen vuosiannos ylitä arvoa 0,01 msv; 2) odotettavissa olevien käyttöhäiriöiden seurauksena väestön eniten altistuville yksilöille aiheutuva efektiivinen vuosiannos ei ylitä arvoa 0,1 millisievertiä (msv); sekä

15 9 3) oletetun onnettomuuden seurauksena väestön eniten altistuville yksilöille aiheutuva efektiivinen vuosiannos ei ylitä a) arvoa 1 msv luokan 1 oletetun onnettomuuden sattuessa b) arvoa 5 msv luokan 2 oletetun onnettomuuden sattuessa. Tässä tutkimuksessa kaikki onnettomuudet oletetaan luokkaan 1 kuuluviksi. Edellä esitetyt käyttöhäiriöiden ja onnettomuuksien annosrajat on annettu valtioneuvoston asetuksessa (736/2008). Pitkäaikaisturvallisuuteen liittyviä määräyksiä ei tarkastella tässä yhteydessä. 1.3 Tarkasteltavat käyttöhäiriöt ja onnettomuudet Tässä kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käyttöanalyysissä käsitellään valtioneuvoston asetuksen (736/2008) sekä YVL-ohjeiden D.3, D.5 ja B.7 mukaiset käyttöhäiriöt ja oletetut onnettomuudet soveltuvin osin. Valtioneuvoston asetuksen 736/2008 mukaan käytetyn ydinpolttoaineen käsittelyssä on suurella varmuudella estettävä polttoaineen vaurioituminen ja itseään ylläpitävän fissioiden ketjureaktion syntyminen sekä varmistettava polttoaineen riittävä jäähdytys. STUKin YVL-ohjeen D.3 (STUK 2013a) mukaan käyttöhäiriöt on määriteltävä tapahtumina, joilla on suuri todennäköisyys tapahtua laitoksen käyttöaikana (keskimäärin vähintään kerran sadan käyttövuoden aikana). Käyttöhäiriöinä on tarkasteltava ainakin: a. ydinpolttoainesauvan suojakuorivaurio tai ydinpolttoainenipun mekaaninen muodonmuutos, b. siirtosäiliön, ydinpolttoainenipun tai loppusijoituskapselin käsittelyvirhe, c. jäähdyteveden vuoto esim. ydinpolttoaineen varastoaltaan vuorauksen, allasportin tai altaaseen liittyvän putkiston tiiviyden heikentymisen vuoksi, d. kaasutiiviin siirtosäiliön tai käsittelykammion vuoto, e. laitevika tai virhetoiminto ja sen aiheuttama varmistamattoman järjestelmän toimimattomuus, f. tehonmenetys ydinpolttoaineen käsittelyjärjestelmässä tai siihen liittyvässä turvallisuusjärjestelmässä, g. rajoitettu tulipalo turvallisuuden kannalta merkityksellisessä kohteessa. Kohtaa c ei ole tarpeen käsitellä, koska kapselointilaitoksella ydinjätettä ei jäähdytetä vedellä. Lisäksi YVL-ohje D.5 (STUK 2013c) määrää, että jätepakkausten osalta käyttöhäiriöitä ovat tyypillisesti jätepakkauksen käsittelyvirhe

16 10 laitevika tai virhetoiminto ja sen aiheuttama varmistamattoman järjestelmän toimimattomuus tehonmenetys jätepakkausten käsittelyjärjestelmässä tai siihen liittyvässä turvallisuusjärjestelmässä rajoitettu tulipalo turvallisuuden kannalta merkityksellisessä kohteessa suuri vesivuoto tai tulva loppusijoituslaitoksessa (k1). Näistä neljä keskimmäistä kohtaa sisältyvät kohtiin a, g, mutta viimeinen kohta eivät sisälly niihin, joten merkitään sitä kirjaimella k1. Tarkasteltavat oletetut onnettomuudet on määriteltävä ja luokiteltava arvioidun todennäköisyyden perusteella siten, että luokan 1 onnettomuus voi sattua useammin ja luokan 2 onnettomuus harvemmin kuin kerran tuhannessa vuodessa. Oletettuina onnettomuuksina on tarkasteltava ainakin: h. ydinpolttoainenipun, niitä sisältävän siirtosäiliön tai loppusijoituskapselin putoaminen tai muu käsittelyvahinko, i. laitevikojen tai virhetoimintojen aiheuttama varmistetun järjestelmän toimimattomuus (esimerkiksi ydinpolttoaineen varastoaltaan jäähdytysjärjestelmä tai käsittelykammion alipaine- ja suodatusjärjestelmä), j. merkittävä ulkoinen tapahtuma, kuten suunnitteluperusteena oleva maanjäristys tai pienlentokoneen törmäys. Lisäksi YVL-ohje D.5 (STUK 2013c) määrää, että jätepakkausten osalta on tarkasteltava oletettuina onnettomuuksina ainakin loppusijoituskapselin putoaminen tai muu käsittelyvahinko jätepakkauksia vahingoittava räjähdys tai sortuma loppusijoitustiloissa (o1) suunnitteluperusteena oleva maanjäristys. Näistä kolmesta ensimmäinen ja kolmas sisältyvät kohtiin h, j, mutta toisena mainittu räjähdysonnettomuus tai tunnelisortuma eivät esiinny ohjeessa (STUK 2013a). Merkitään sitä vastaavasti kuin käyttöhäiriöiden osalta o1-tunnisteella. Kapselointilaitoksessa kerralla säilytettävä tai käsiteltävä ydinpolttoaineen määrä ei ylitä 100 uraanitonnia, joten YVL-ohjeen D.3 (STUK 2013a) vaatimusta 308 (luokan 1 onnettomuus yhteisvialla, todennäköisyyspohjaisen riskianalyysin perusteella valitut vikayhdistelmät, oletetut ulkoiset tapahtumat kuten esimerkiksi harvinaiset sääilmiöt tai lentokoneen törmäys) ei tarvitse ottaa huomioon. Ohjeessa YVL B.7 esitetään, miten sisäiset ja ulkoiset uhat on otettava huomioon ydinlaitoksen suunnittelussa. (STUK 2013d). Ulkoisista uhkista mainitaan mm. sääilmiöt, tulvat ja metsäpalot. Ydinjätelaitoksia koskevat yleiset vaatimukset varautumisesta sisäisiin ja ulkoisiin uhkiin on esitetty valtioneuvoston asetuksen (736/2008) 8 :n 4. momentissa: Ydinjätelaitoksessa on varmistettava järjestelmien sijoituksella ja suojauksella sekä operatiivisin keinoin, etteivät tulipalot, räjähdykset tai muut laitoksen sisäiset tapahtumat uhkaa turvallisuutta.

17 11 2 NORMAALIKÄYTÖN, KÄYTTÖHÄIRIÖIDEN JA ONNETTOMUUKSIEN MÄÄRITTELY 2.1 Yleistä Luvussa 2 tarkastellaan kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen normaalia käyttöä, käyttöhäiriöitä ja onnettomuustilanteita niiltä osin kuin ne liittyvät säteilyturvallisuuteen. Tämä rajaa tarkastelun kapselointilaitokseen, loppusijoitustiloihin ja näiden välisiin yhteyksiin. Käyttöhäiriöitä ja onnettomuustilanteita on pyritty tunnistamaan käyttäen lähtökohtana normaalikäytön työvaiheita. Tarkempaan analysointiin on valittu ne tapahtumat, joilla voi olla vaikutusta ydinlaitosten henkilökunnan saamiin säteilyannoksiin tai joista voi aiheutua päästöjä ja säteilyannoksia ympäristön asukkaille ja maaekosysteemille. Normaalikäyttö, käyttöhäiriöt ja onnettomuustilanteet pyritään erittelemään polttoaineen käsittelyjärjestyksessä. Tämä luku perustuu raporttiin (Kukkola 2009). Ajallisesti tarkastelu alkaa siitä hetkestä, kun kuljetussäiliö otetaan vastaan kapselointilaitoksella ja tarkastelu loppuu, kun loppusijoituskapseli on asennettu loppusijoitusreikään ja peitetty puskurilohkoilla. Siten käytetyn polttoaineen kuljetus kapselointilaitokselle, käytetyn polttoaineen kriittisyysturvallisuus sekä loppusijoitetun ydinmateriaalin pitkäaikaisturvallisuus eivät sisälly tähän tarkasteluun, vaan ne käsitellään erikseen muissa dokumenteissa. Kapselointilaitoksen oletetaan olevan loppusijoituslaitokseen kytketty ja sijoittuvan loppusijoitustilojen yläpuolelle. Käytetty polttoaine tuodaan kapselointilaitokselle käytetyn polttoaineen kuljetussäiliöissä märkä- (vesitäyttöinen kuljetussäiliö) tai kuivakuljetuksena Olkiluodon ja Loviisan käytetyn polttoaineen välivarastoista. Loppusijoituskapselit viedään loppusijoitustilaan kapselihissillä, joka kytkeytyy kapselointilaitokseen. Lainvastaisen toiminnan seurauksia ei käsitellä tässä yhteydessä. Todennäköisesti eniten säteilyannoksia normaalikäytössä laitoksen henkilökunnalle aiheuttaa polttoaineen kuljetussäiliöiden vastaanotto. Normaalikäytössä myös käsittelykammion laitteiden huolto ja korjaus sekä siivous aiheuttavat henkilöstölle säteilyannoksia. Normaalikäytössä laitoksesta ei pääse merkittävässä määrin radioaktiivisia aineita ympäristöön, mutta erityisesti sellaisissa polttoaine-elementtien käsittelyonnettomuuksissa, joissa polttoainesauvoja rikkoutuu, voi aiheutua päästöjä laitoksen sisälle sekä ilmastoinnin kautta laitoksen ulkopuolelle. Säteilyturvakeskuksen asettamana vaatimuksena on, että laitoksen normaalikäytöstä ei saa aiheutua merkittävää lisäystä normaaliin vuosiannokseen väestön eniten altistuville yksilöille (YVL D.3, kohta 303). Käyttöhäiriötä kuvaavia piirteitä esitetään seuraavassa. Käyttöhäiriössä ei oleteta tapahtuvan suuria polttoainevaurioita eikä suuria aktiivisuuspäästöjä. Käyttöhäiriö voidaan palauttaa lyhyessä ajassa normaaliksi käyttötilanteeksi. Palautuksen yhteydessä laitoksen käyttöhenkilökunta voi saada säteilyannoksia, mutta laitoksen ulkopuolelle ei vuoda radioaktiivisia aineita. Käyttöhäiriöt jaetaan kahteen kategoriaan sen mukaan, miten nopeasti häiriön seuraukset vaikuttavat. Henkilökunta voi saada säteilyannoksia heti tai vasta sitten, kun tilannetta mennään korjaamaan.

18 12 Käyttöhäiriöt voivat aiheutua virheellisestä, ohjeiden vastaisesta toiminnasta tai erilaisista laitevioista. Tässä tarkastelussa myös tulipalot katsotaan käyttöhäiriöiksi. Polttoaineen poikkeuksellinen kolhiminen ohjeiden vastaisen toiminnan tai laitevikojen seurauksena katsotaan käyttöhäiriöksi. Onnettomuudet aiheutuvat vakavista laitevioista tai virheistä ihmisen toiminnassa tai poikkeuksellisista ulkoisista tapahtumista. Joissain tilanteissa virheellinen suunnitelma voi olla onnettomuuden syynä. Onnettomuustilanteiden seurauksena saattaa syntyä suuria polttoainevaurioita ja suuria aktiivisuuspäästöjä. Radioaktiivisia aineita voi päästä myös laitoksen ulkopuolelle merkittäviä määriä ja siitä voi aiheutua säteilyannoksia myös laitoksen ulkopuolella asuville ihmisille ja maaekosysteemille. Onnettomuuden jälkeen laitoksen toiminta keskeytetään siksi aikaa, että tilanne on selvitetty, korjaavat toimenpiteet on toteutettu ja laitosta voidaan käyttää jälleen normaalisti. Kapselointi- ja loppusijoituslaitos pyritään suunnittelemaan siten, että käyttövirhe ei aiheuta onnettomuutta. Tässä tarkastelussa on otettu huomioon sekä kapselointi- että loppusijoitusprosessin tarkentuneet suunnitelmat, joista voidaan mainita esimerkiksi uusi polttoaineen kuivausprosessin suunnitelma (Suikki ym. 2007), kapselin telakointiaseman suunnitelma (Suikki 2006), kapselin hitsausaseman suunnitelma (Suikki ja Wendelin 2008) sekä kapselin siirto- ja asennusajoneuvon täydennetty suunnitelma (Wendelin ja Suikki 2008) sekä yleisesti ottaen kapselointilaitoksen ja loppusijoituslaitosten suunnitelmat vuoden 2012 tasolla (Kukkola 2012, Saanio ym. 2012) 2.2 Normaalikäyttö Polttoaineen vastaanotto Polttoaine suunnitellaan referenssitapauksessa kuljetettavan kapselointilaitokselle vesitäytteisissä polttoaineen kuljetussäiliöissä, mutta vaihtoehtoisena kuljetussäiliönä on kaasutäytteinen kuljetussäiliö. Vesitäytteisissä kuljetussäiliöissä vesi ei ehdi merkittävästi lämmetä kuljetusmatkan aikana, kun polttoainetta siirretään Olkiluodon KPAvarastosta. Loviisan laitokselta käytettyä polttoainetta tuotaessa veden lämpötila on noin 40 o C (Kukkola 2012). Märkäkuljetustapaa on pidetty referenssitapauksena tässä luvussa, mutta seuraavissa luvuissa tarkastellaan päästöjä myös kuivan kuljetuksen yhteydessä. Olkiluodon käytetyn polttoaineen välivarastosta (KPA-varastosta) polttoaine voidaan siirtää kapselointilaitokselle laitosaluekuljetuksena samalla tavoin kuin polttoainetta siirretään TVOn käyviltä laitoksilta KPA-varastoon. Kapselointilaitoksessa kuljetussäiliö nostetaan joko välivarastoitavaksi kuljetussäiliöiden vastaanottotilaan tai kuljetussäiliö lasketaan samalla nostolla ajoneuvosta tasolle +1,60 kuljetussäiliön siirtokäytävään. Loviisasta käytetyn polttoaineen kuljetussäiliöt tuodaan kapselointilaitokselle sääsuojatuissa kuljetusajoneuvoissa. Sääsuoja ja auton renkaat pestään kuljetussäiliöiden vastaanottotilassa tai tilan ulkopuolella painepesurilla. Pesuvesi voidaan johtaa normaaliin laitosalueen viemäröintiin. Tämän jälkeen sääsuoja avataan kuljetussäiliöiden vastaanottotilassa, ja kuljetussäiliölle tehdään säteilytaso- ja kontaminaatio-

19 13 mittaukset. Kuljetussäiliön iskunvaimentimet ja kiinnitykset poistetaan ja kuljetussäiliö nostetaan joko välivarastoitavaksi kuljetussäiliöiden vastaanottotilaan tai kuljetussäiliö lasketaan suoraan tasolle +1,60 kuljetussäiliön siirtokäytävään. Mikäli kuljetussäiliön pintakontaminaatio ylittää sallitut rajat, kuljetussäiliö lasketaan aina kuljetussäiliön siirtokäytävään pestäväksi. Kuljetussäiliön siirtokäytävä on valvonta-aluetta ja huuhteluvesi käsitellään aktiivisena vetenä. Polttoainenipuista on saattanut karista crudia (aktivoituneita korroosiotuotteita) kuljetussäiliöön. Tarvittaessa polttoaineen kuljetussäiliön sisäpinta pestään ennen polttoaineen kuormaamista KPA-varastossa, jossa on valmiit pesulaitteet ja jätteen käsittelyjärjestelmät. Kuljetussäiliö palautetaan siihen KPA-varastoon, josta kuljetussäiliö on kapselointilaitokselle lähetetty. Jos osoittautuu, että myös kuljetusajoneuvon kuljetusalusta on kontaminoitunut matkan aikana, niin tällöin kuljetusalusta pestään ennen kuljetusajoneuvon lähettämistä takaisin. Kuljetusajoneuvojen ei pitäisi kontaminoitua kuljetusten aikana, mutta jos näin käy, on syyt poikkeamaan selvitettävä ja ne on pyrittävä estämään jatkossa. Kuljetussäiliön siirtokäytävässä kuljetussäiliön sisätilan yläosan kaasupatjasta otetaan näytteet, jotta voidaan todeta, onko polttoaineesta irronnut poikkeavia määriä aktiivisia aineita kuljetuksen tai siirron aikana. Samassa yhteydessä kuljetussäiliön paine tasataan ennen kannen avaamista. Kuljetussäiliön siirtokäytävässä kuljetussäiliön säteilysuojakannen pultit irrotetaan ja kuljetussäiliö nostetaan polttoaineen käsittelykammion telakointiasemaan (jos kuljetussäiliössä on useampia päällekkäisiä kansia, niin kuljetussäiliön ulommat suojakannet irrotetaan ja poistetaan siirtokäytävässä ennen säteilysuojakannen ruuvien irrotusta). Kuljetussäiliö telakoidaan tiiviisti käsittelykammioon. Käsittelykammiossa telakointiaseman suojakansi avataan ja kuljetussäiliön säteilysuojakansi nostetaan käsittelykammioon. Käsittelykammion lattialle sijoitetun säteilysuojakannen päälle nostetaan erillinen suojakansi, joka estää kannen mahdollisen lisäkontaminoitumisen. Annoslaskuissa käytetään kuljetussäiliön pinta-annosnopeutena käytännön mittauksista konservatiivisesti arvioitua annosnopeutta. Polttoaineniput poistetaan kuljetussäiliöstä kapselointiprosessiin. Kun kaikki polttoaineniput on poistettu kuljetussäiliöstä, telakointiaseman suojakansi nostetaan pois kuljetussäiliön säteilysuojakannen päältä ja kuljetussäiliön säteilysuojakansi asetetaan paikalleen kuljetussäiliön päälle. Käsittelykammio suljetaan nostamalla telakointiaseman suojakansi paikoilleen. Kuljetussäiliö voidaan irrottaa käsittelykammion telakoinnista. Käsittelykammiossa kuljetussäiliön säteilysuojakansi saattaa lievästi kontaminoitua, vaikka käsittelykammiossa säteilysuojakannen päällä on ollut suojakansi. Kuljetussäiliön säteilysuojakannen kontaminaatio mitataan. Jos kontaminaatiota havaitaan, niin kuljetussäiliön kansi dekontaminoidaan siirtokäytävässä. Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pultit asennetaan paikoilleen ja pultit kiristetään. Kuljetussäiliön ulompi suojakansi asetetaan paikoilleen ja pultit kiristetään. Kuljetussäi-

20 14 liö siirretään takaisin kuljetussäiliön vastaanottotilaan. Kuljetussäiliö nostetaan kuljetusalustalle, iskunvaimentimet kiinnitetään ja sääsuoja asetetaan paikoilleen (Loviisan kuljetussäiliön tapauksessa). Kuljetussäiliö palautetaan sen lähettäneeseen KPA-varastoon, joko Loviisaan tai Olkiluotoon Toimenpiteet käsittelykammiossa Kaikki käsittelykammion työvaiheet tehdään kauko-ohjatusti säteilysuojatusta tilasta, jolloin henkilöstö ei altistu suoralle säteilylle. Kuljetussäiliön telakointiaseman suojakansi avataan ja siirretään sivuun. Kuljetussäiliön säteilysuojakansi nostetaan käsittelykammioon. Käsittelykammiossa säteilysuojakannen päälle nostetaan telakointiaseman suojakansi, jotta käsittelykammiossa mahdollisesti leijuva pöly ei kontaminoi kuljetussäiliön säteilysuojakantta. Kuljetussäiliö on kytkettynä telakointiasemaan niin kauan kuin säiliössä riittää polttoainenippuja kapseloitavaksi. Lämpö siirtyy polttoaineesta käsittelykammioon kuljetussäiliön ollessa telakoituna, koska säiliön kansi on auki. Kun kuljetussäiliö on tyhjä polttoaineesta, niin telakointiaseman suojakansi poistetaan kuljetussäiliön säteilysuojakannen päältä, säteilysuojakansi nostetaan kuljetussäiliön päälle paikalleen ja telakointiaseman suojakansi suljetaan. Kuljetussäiliö voidaan irrottaa telakoinnista ja laskea alas siirtokäytävään. Polttoaineniput siirretään polttoaineen siirtokoneella (Kukkola ym. 2006) kuljetussäiliöstä kuivausjärjestelmän säiliöön, johon sopii joko 12 LO1-2 tai 12 OL1-2 polttoainenippua. Käsittelykammioon on kytketty kaksi kuivausjärjestelmää, yksi Loviisan laitoksen polttoaineelle ja toinen Olkiluodon laitoksen polttoaineelle. Kun Olkiluodon kolmannen yksikön kapselointi alkaa, niin Loviisan polttoaineen kuivaussäiliön sisärakenne korvataan OL3 polttoainetelineellä, johon sopii neljä polttoainenippua. Kuivausjärjestelmän säiliöt toimivat samalla myös polttoainenippujen varastopositioina. Polttoaineniput siirretään kuivauksen jälkeen loppusijoituskapseliin. Polttoainenippujen kuivaus tapahtuu tyhjökuivausprosessissa, jossa polttoaineen lämpötila pysyy käytännössä vakiona (Suikki ym. 2007). Jälkilämpöteho on niin alhainen, että polttoaine ei missään tilanteessa kuumene liikaa. Loppusijoituskapseli telakoidaan tiiviisti yläosan lieriöpinnasta käsittelykammioon. Kapselin telakointiaseman erotuskansi avataan. Kapselin sisäosat ovat nyt avoinna käsittelykammioon. Kaasunvaihtokupu asennetaan kapselin päälle. Kaasunvaihtokuvun sisässä on ruuvin kierrin, joilla kapselin sisäkannen pultti avataan ja kapselin sisäkansi nostetaan kaasunvaihtokuvun sisään magneettitarraimella. Kaasunvaihtokupu nostetaan ylös ja käännetään sivuun, kapselin sisäkansi on edelleen kaasunvaihtokuvun sisässä. Suojakartio, eräänlainen keskeltä avoin kaulusrakenne, asennetaan kapselin päälle kuparikapselin hitsipinnan suojaksi (Suikki 2006). Polttoaineniput siirretään kuivaussäiliöstä kapseliin. Mahdollisesti suojakartioon nippujen siirrossa karissut crudi pyyhitään loppusijoituskapseliin manipulaattorin ja harjan avulla. Kapselin suojakartio nostetaan ylös ja käännetään sivuun. Kaasunvaihtokupu käännetään kapselin telakointiasemaan ja tiivistetään loppusijoituskapseliin.

21 15 Loppusijoituskapselin kaasuatmosfääri vaihdetaan. Loppusijoituskapselin sisäkansi asetetaan paikoilleen kaasukuvun sisältä ja sisäkapselin kannen pultti kiristetään. Sisäkapselin tiiveys tarkastetaan pumppaamalla tyhjö kaasunvaihtokupuun ja mittaamalla mahdolliset kaasuvuodot. Kaasunvaihtokupu nostetaan ylös ja käännetään sivuun kapselin telakointiasemasta. Kapselin sisäkansi tarkastetaan visuaalisesti TV-kameran avulla ja kansi imuroidaan crudin imurointijärjestelmällä siirtokoneen manipulaattoria hyväksikäyttäen. Kapselin telakointiaseman erotuskansi kiinnitetään paikoilleen ja loppusijoituskapseli irrotetaan käsittelykammion telakoinnista. Käsittelykammio on vuorattu kauttaaltaan ruostumattomalla teräsverhouksella. Käsittelykammio varustetaan erillisellä crudin imurointijärjestelmällä normaalin imurointijärjestelmän lisäksi sekä dekontaminointijärjestelmällä. Nämä luokitellaan aktiivisiksi järjestelmiksi. Imurointijärjestelmän keräämät jätteet pakataan terässäiliöön tai sitten lasketaan loppusijoituskapselin vapaisiin positioihin ennen nippujen asennusta. Kuparivaipan hitsipinnasta otetaan pyyhkäisynäyte, joka analysoidaan. Jos hitsipinta on kontaminoitunut, niin pinta puhdistetaan Kapselin kannen hitsaus, tarkastukset ja välivarastointi Kuparikansi asennetaan kapselin siirtovaunun nostimen päälle. Loppusijoituskapseli siirretään hitsausasemaan, jossa kapseli telakoidaan hitsauskammioon. Kuparikansi hitsataan kiinni hitsauslaitteella. Kapseli irrotetaan hitsauskammion telakoinnista (Suikki ja Wendelin 2008). Hitsauksen jälkeen hitsin pinta koneistetaan otsajyrsimellä kapselin siirtokäytävässä. Jyrsimeen on yhdistetty lastuimuri, joten koneistuksen jälkeen hitsin pinta on valmis tarkastettavaksi Kapseli siirretään tarkastusasemaan, jossa hitsi kuvataan röntgentarkastuslaitteella. Samassa asemassa hitsille tehdään visuaalinen tarkastus, ultraäänitarkastus ja pyörrevirtatarkastus. Hyväksyttyjen tarkastusten jälkeen loppusijoituskapseli siirretään kapselointilaitoksen tai loppusijoitustilan kapselivarastoon. Kapselia siirretään kapselin siirtokäytävässä työasemasta toiseen kiskoilla liikkuvalla siirtovaunulla (Suikki 2011). Vaunun prototyyppiä on suunniteltu edelleen vuonna Kaikki kapseliin kohdistuvat työvaiheet tapahtuvat kapselin siirtokäytävässä. Loppusijoituskapseli siirretään kapselin siirtovaunusta kapselivarastoon siirtotrukilla (Suikki 2012a). Kapseli siirretään siirtovaunusta siirtotrukkiin siirtokäytävän kattoon kiinnitetyn nostimen avulla. Nostimella tartutaan kapselia kannesta kiinni, kapselin siirtovaunun kelkka lasketaan alas ja vaunu ajetaan pois. Trukki ajetaan kapselin alle ja se ottaa kapselin kannatukseensa Kapselin siirto loppusijoitustilaan ja kapselin loppusijoitus Loppusijoituskapseli siirretään kapselivarastosta kapselihissiin samalla siirtotrukilla, jolla kapselia liikutellaan kapselivarastossa.

22 16 Loppusijoituskapseli lasketaan kapselihissillä loppusijoitustasolle, jossa loppusijoituskapseli ajetaan siirtotrukilla hissistä ulos loppusijoitustilassa olevaan kapselivarastoon. Myöhemmin loppusijoituskapseli nostetaan kapselivarastosta kapselin siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisään kapselin lastausasemassa. Nosto varmistetaan saattonostimella. Loppusijoituskapseli siirretään kapselin siirto- ja asennusajoneuvolla loppusijoitustunneliin, ajoneuvo asemoidaan loppusijoitusreiän kohdalle ja loppusijoituskapseli lasketaan bentoniitillä vuorattuun loppusijoitusreikään. Loppusijoitusreikään kapselin päälle lasketaan bentoniittilohkot, jotka toimivat myös säteilysuojana Määräaikaishuollot, normaali kunnossapito ja siivous Valvonta-alueen laitteistojen ennakkohuolto ja korjaustyöt sekä siivous hoidetaan normaalikäytön aikana siten, että polttoainetta tai polttoainetta sisältäviä kapseleita ei ole samaan aikaan henkilöstön läsnäoloa vaativissa tiloissa, jolloin suoralta säteilyltä voidaan välttyä. Poikkeuksena ovat polttoaineen käsittelykammio ja käsittelykammioon liittyvä aktiivinen korjaamo, joissa kontaminaatio saattaa ajoittain olla niin suurta, että siellä työskenneltäessä kertyy huoltohenkilöstölle säteilyannoksia. Kapselin siirtokäytävän, kapselin hitsausaseman ja tarkastusaseman laitteet huolletaan silloin, kun siirtokäytävässä ei ole säteilevää loppusijoituskapselia. Näissä tiloissa kontaminaatiotason odotetaan pysyvän alhaisena. Käsittelykammion laitteita huolletaan määräajoin (ennen laitteiden rikkoutumista). Mikäli laitteet kuitenkin rikkoutuvat ennakkohuollosta huolimatta, laitteet pyritään korjaamaan mahdollisimman vähäisin henkilöstöannoksin. Tiloja siivotaan määräajoin. Esim. käsittelykammion ilmastoinnin suodattimet keräävät ainakin jossain määrin aktiivisuutta, joten niiden vaihtoon suunnitellaan henkilöannoksia rajoittavat laitteet. Nämä työt eivät aiheuta merkittäviä säteilyannoksia kapselointilaitoksen käyttöhenkilöstölle. Toimilaitteita ei sijoiteta käsittelykammioon, jos muita mahdollisuuksia on tarjolla. Käsittelykammiossa olevat laitteet pyritään korjaamaan aktiivisessa korjaamossa, jossa dekontaminointi on mahdollista ja työskentelyolosuhteet ovat suotuisammat. Taulukossa 2.1 on esitetty normaalikäytön mahdollisia säteilyannoksia aiheuttavat työvaiheet, työntekijöiden määrät ja työhön kuluva aika.

23 17 Taulukko 2.1. Normaalikäytön työvaiheet. Tila ja työvaiheet Tekijät Työaika lukum. min Polttoaineen vastaanotto Sääsuojan huuhtelu ja avaus 2 30 Säteilytaso- ja pintakontaminaatiomittaus 1 20 Kuljetussäiliön iskunvaimentimien irrotus 2 20 Kuljetussäiliön kiinnityksen irrotus 2 10 Nostotyökalujen kiinnitys kuljetussäiliöön 2 10 Kuljetussäiliön kääntö pystyasentoon 1 10 Kuljetussäiliön nosto kuljetuskäytävään (tai varastopaikkaan) 1 10 Kuljetussäiliön nosto kuljetussäiliön siirtokäytävään 1 10 Kuljetussäiliön ulkopinnan pesu (tarvittaessa) 2 20 Kuljetussäiliön näytteenottoyhteiden kytkentä 2 20 Kuljetussäiliön kaasutilasta näytteenotto ja paineentasaus 1 10 Kuljetussäiliön ulomman suojakannen pulttien avaus ja kannen 2 20 poisto Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pulttien irrotus 2 60 Kuljetussäiliön nosto käsittelykammion telakointiasemaan ja 1 30 kuljetussäiliön telakointi Kuljetussäiliön irrotus käsittelykammion telakointiasemasta 1 30 Säteilysuojakannen kontaminaatiomittaus 1 20 Säteilysuojakannen dekontaminointi (tarvittaessa) 1 20 Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pulttien asennus ja kiristys 2 60 Kuljetussäiliön ulomman suojakannen asennus ja pulttien kiristys 2 20 Kuljetussäiliön nosto vastaanottotilaan 1 20 Kuljetussäiliön nosto kuljetusalustalle 1 20 Kuljetussäiliön ja iskunvaimentimien kiinnitys 2 30 Sääsuojan kiinnitys 2 30 Käsittelykammiossa tehtävät työt Telakointiaseman suojakannen avaus 1 10 Kuljetussäiliön säteilysuojakannen avaus 1 20 Suojakannen nosto säteilysuojakannen päälle 1 10 Polttoainenippujen nosto kuljetussäiliöstä kuivausjärjestelmän säiliöön (10 min per nippu, 12 nippua) Suojakannen nosto pois kuljetussäiliön säteilysuojakannen päältä 1 10 Kuljetussäiliön säteilysuojakannen asennus paikoilleen 1 20 Telakointiaseman suojakannen sulkeminen 1 10 Kuivaussäiliön sulkeminen 1 10 Polttoainenippujen kuivaus 300 Loppusijoituskapselin telakointi käsittelykammioon 1 20 Kapselin telakointiaseman erotuskannen avaus 1 10 Kaasunvaihtokuvun asennus kapselin päälle 1 10 Kapselin sisäkannen avaus ja kaasunvaihtokuvun poisto 1 20 Suojakauluksen asennus kapselin päälle 1 10 Kuivaussäiliön kannen avaus 1 10

24 18 Tila ja työvaiheet Tekijät Työaika lukum. min Polttoainenippujen siirto kuivaussäiliöstä kapseliin Mahdollisen crudin pyyhintä suojakauluksesta kapseliin Suojakauluksen poisto 1 10 Kaasunvaihtokuvun asennus telakointiasemaan 1 10 Loppusijoituskapselin kaasuatmosfäärin vaihto 1 30 Loppusijoituskapselin sisäkannen kiinnitys 1 30 Sisäkapselin tiiveyden tarkastus 1 30 Kaasunvaihtokuvun poisto 1 10 Kapselin sisäkannen tarkastus ja mahdollinen imurointi 1 30 Kapselin telakointiaseman erotuskannen kiinnitys 1 10 Kapselin irrotus käsittelykammion telakoinnista 1 20 Pyyhkäisynäyte kapselin yläpinnasta ja mahd. puhdistus 1 10 Kuparikannen hitsaus, tarkastukset ja varastointi Loppusijoituskapselin siirto hitsausasemaan 1 20 Kuparikannen asennus kapselin siirtovaunun telineen päälle 1 20 Kapselin telakointi hitsauskammioon 1 20 Kuparikannen hitsaus elektronisuihkuhitsauslaitteella 1 60 Kapselin irrotus hitsauskammion telakoinnista 1 20 Kapselin hitsisauman koneistus kapselin siirtokäytävässä 1 30 Kapselin telakointi tarkastuskammioon 1 20 Kapselin kannen hitsin ultraäänitarkastus 1 30 Kapselin kannen hitsin pyörrevirtatarkastus 1 30 Kapselin kannen hitsin röntgentarkastus 1 30 Kapselin irrotus tarkastusasemasta 1 20 Kapselin siirto siirtotrukkiin 1 20 Kapselin siirto kapselivarastoon 1 20 Kapselin siirto loppusijoitustilaan ja loppusijoitus Kapselin siirto kapselivarastosta kapselihissiin 1 20 Kapselin ajo kapselihissillä loppusijoitustasolle 1 10 Kapselin ajo siirtotrukilla kapselihissistä varastoon 1 10 Kapselin nosto varastosta kapselin siirto- ja asennusajoneuvoon 1 20 Kapselin ajo siirto- ja asennusajoneuvolla loppusijoitustunneliin 1 20 Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon asemointi loppusijoitusreiän 1 20 kohdalle Kapselin asennus loppusijoitusreikään 1 30 Bentoniittilohkojen asennus kapselin päälle 1 10 Määräaikaishuollot, kunnossapito ja siivous Huollot (per viikko) Kunnossapito (per viikko) Siivous (per viikko) 2 300

25 Välittömästi säteilyannoksia synnyttävät käyttöhäiriöt Käyttöhäiriöt voidaan jakaa kahteen kategoriaan seurausten välittömyyden mukaan; sellaisiin, joista aiheutuu välittömästi päästöjä ja/tai säteilyannoksia ja jotka vaativat välitöntä toimintaa, ja muihin käyttöhäiriöihin, joista päästöjä ja/tai säteilyannoksia ei aiheudu välittömästi ja joissa on aikaa harkita, mitä pitää tehdä. Häiriötilanteen korjaaminen voi ehkä myöhemmin aiheuttaa säteilyannoksia. Edelliseen kategoriaan kuuluvat esimerkiksi erilaiset vuodot ja jälkimmäiseen esimerkiksi vialliset hitsaukset ja myös käsittelykammion tulipalot, joiden aiheuttamaa vahinkoa pyritään rajoittamaan suunnittelemalla huonetilan palokuorma mahdollisimman alhaiseksi ja käyttämällä sammutusmenetelmiä, jotka eivät vaadi henkilöstön tunkeutumista polttoaineen käsittelykammioon. Välittömästi säteilyannoksia synnyttävät käyttöhäiriöt johtuvat joko virheellisestä toiminnasta tai erilaisista laitevioista. Toiminta on virheellistä, kun polttoaineen vastaanotossa, kapseloinnissa ja loppusijoituksessa poiketaan annetuista ohjeista ja määräyksistä. Laitevikojen seurauksena prosessin toiminta yleensä pysäytetään. Järjestelmä voi alkaa vuotaa kaasua tai nestettä tai molempia. Polttoaineen käsittelylaitteiden viat yleensä keskeyttävät polttoaineen käsittelyn. Polttoaine saattaa myös vaurioitua laitevian seurauksena Virheellinen toiminta Tarkastellun tapauksen kohdalla viitataan häiriöanalyysin tunnukseen Tx (x=1,2, jne.), mikäli se on analysoitu. Muussa tapauksessa todetaan, että Ei analysoitu. Polttoaineen kuljetussäiliön pesujärjestelmä kuljetussäiliön siirtokäytävässä voidaan kytkeä väärin ja aiheuttaa vuodon järjestelmän laitetilassa. Ei analysoitu, koska pesuvedet joka tapauksessa kerätään talteen viemäröintijärjestelmään. Käytetyn polttoaineen vastaanotossa kuljetussäiliön näytteenotto- ja paineenalennusputket voidaan kytkeä väärin siten, että kuljetussäiliö vuotaa mahdollisesti rikkoutuneesta polttoaineesta vapautunutta aktiivista kaasua suoraan polttoaineen kuljetussäiliön siirtokäytävään. Oletetaan, että yhden polttoainesauvan suojakuori on rikkoutunut. Siirtokäytävä on valvonta-aluetta ja sieltä poistuva ilma suodatetaan, joten aktiivisia kaasuja tai hiukkasia ei pääse suodattamattomana ulos. Analyysi T1. Polttoainetta voidaan käsitellä virheellisesti. Pahimmassa tapauksessa kaksi polttoainenippua voi vaurioitua, jos esimerkiksi kuivaussäiliön samaan positioon yritetään asettaa päällekkäin kahta polttoainenippua. Polttoaineen virheellistä käsittelyä ei voida käytännössä lukituksilla ja suojauksilla täysin estää. Ohjaus- ja valvonta-automaation varmentaminen pienentää käsittelyriskejä. Analyysi T2. Kapselointilaitoksella pyritään hallinnollisin määräyksin ja fyysisin suojauksin (lukitseminen) estämään henkilökunnan mahdollisuus astua tilaan, jossa on käytettyä polttoainetta joko suojaamattomana tai kapseloituna ja näin altistuminen suoralle säteilylle. Tällaisia tiloja ovat polttoaineen käsittelykammio, kapselin siirtokäytävä, kapselivarasto

26 20 sekä kapselihissi. Hälytyksillä ja ovien lukituksilla sekä kieltomerkein voidaan estää, että erehdyksessä ei mennä tilaan, jossa polttoainetta on suojaamattomana. Jos henkilökunnan suojaaminen jostain syystä epäonnistuu, aiheutuu polttoaineen tai kapselin läheisyydessä merkittäviä henkilöannoksia. Analyysi T3 esitetty luvussa Samantyyppinen toimintavirhe voi tapahtua loppusijoitustilassa, jos henkilö menee virheellisesti tarkastelemaan loppusijoituskapselia, kun kapseli on loppusijoitettu, mutta kapselin päälle tulevia bentoniittilohkoja ei ole vielä asennettu. Tämä voidaan ehkäistä hälytyksillä, varoituskylteillä sekä asentamalla bentoniittilohkot ensi tilassa kapselin päälle, kun kapseli on asennettu loppusijoitusreikään. Henkilön tulo suojaamattoman kapselin läheisyyteen, analyysi T3, on esitetty myös luvussa Loppusijoitustilassa loppusijoituskapselin siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan rakenne on sellainen, että päätysuojaa ei voida avata säteilysuojan ollessa vaakaasennossa. Kapselin pohjapäädyn paljastumisen riski kapselinasennusajoneuvossa on näin eliminoitu, kun säteilysuojaa ei voida avata väärällä hetkellä siten, että henkilöstö altistuisi loppusijoituskapselin suoralle säteilylle. Ei analysoitu pidemmälle. Loppusijoituskapselin laskeminen väärään paikkaan ja jumiutuminen bentiniittipuskuriin sijoitusvaiheessa voi aiheutua siitä, että kapselin siirto- ja asennusajoneuvo on ennen kapselin laskua asemoitu väärin. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon automatiikalla sekä ajoneuvon kameravalvonnalla voidaan asemointi varmistaa eli kapselin lasku loppusijoitusreikään aloitetaan vasta, kun säteilysuoja on nostettu täysin pystyasentoon ja sen paikoitus on varmistettu. Tapausta ei ole analysoitu pidemmälle. Taulukossa 2.2 on esitetty toimintavirheistä aiheutuvat käyttöhäiriöt sekä missä ne tapahtuvat ja seuraako niistä päästöä ja/tai henkilökunnan altistumista. Tapahtuman yhteyteen on lisätty kirjainkoodi, joka vastaa ohjeen (STUK 2013a) mukaista tapahtumaa, jotka on esitetty myös luvussa 1.3.

27 21 Taulukko 2.2. Toimintavirheistä aiheutuvat käyttöhäiriöt. Tapahtuman yhteydessä on esitetty, mitä ohjeen (STUK 2013a) tapahtumaa se vastaa. Paikka Tapahtuma Seuraus Säiliön siirtokäytävä Kytkentävirhe kuljetussäiliön näytteenotossa (b, d) Radioaktiivisten aineiden vapautuminen Säiliön siirtokäytävä Kytkentävirhe kuljetussäiliön pesussa (b) Radioaktiivinen vesivuoto keruujärjestelmään Käsittelykammio Polttoainenippujen kolhinta käsittelykammiossa (b, a) Radioaktiivisten aineiden vapautuminen, crudin Käsittelykammio Käsittelykammio Kapselin siirtokäytävä Kapselivarasto Kapselihissi Loppusijoitustila Loppusijoitustila Loppusijoitustila Astutaan sisään, kun polttoainetta on vapaana käsittelykammiossa (e) Polttoainenipun jumittuminen (e, f) Astutaan sisään, kun kapseli on paikoillaan kapselin siirtovaunussa (e) Astutaan sisään, kun kapseleita on kapselivarastossa (e) Astutaan sisään kapselihissiin, kun kapseli on siinä (e) Astutaan sisään kapselihissiin, kun kapseli on siinä (e) Kapselin epäonnistunut lasku loppusijoitusreikään (b) Lähestytään avointa kapselia loppusijoitusreiässä (e) irtoaminen Altistuminen suoralle säteilylle, hengitysannos Altistuminen suoralle säteilylle, hengitysannos Altistuminen suoralle säteilylle Altistuminen suoralle säteilylle Altistuminen suoralle säteilylle Altistuminen suoralle säteilylle Altistuminen suoralle säteilylle Altistuminen suoralle säteilylle Laiteviat Tarkastellun tapauksen kohdalla viitataan laitevika-analyysin tunnukseen Lx, mikäli se on analysoitu. Muussa tapauksessa todetaan, että Ei analysoitu. Kuljetussäiliöitten vastaanottotilassa polttoaineen kuljetussäiliön kannen tiivisteet voivat rikkoutua ja kuljetussäiliön sisällä olevat aerosolit vuotaa vastaanottotilaan. Tällaisen tilanteen todennäköisyys on äärimmäisen pieni. Analyysi L1. Polttoaineen kuljetussäiliön pesujärjestelmä kuljetussäiliön siirtokäytävässä voi vioittua ja aiheuttaa vuodon järjestelmän laitetilassa. Ei analysoitu, koska pesuvedet joka tapauksessa kerätään talteen viemäröintijärjestelmään. Polttoaineniput voivat kolhiintua, jos polttoaineen käsittelylaitteet vikaantuvat tai suojaukset pettävät. Analyysi L3.

28 22 Polttoaineniput joudutaan kuivaamaan, mikäli polttoainetta kuljetetaan vesitäytteisissä kuljetussäiliöissä. Kuivausjärjestelmän toimintahäiriöt eivät voi vaurioittaa polttoainenippuja, koska järjestelmä toimii tyhjöperiaatteella, eivätkä polttoaineniput voi ylikuumentua. Polttoaineen kuivausjärjestelmä on valvonta-alueella ja järjestelmä on kytketty aktiiviseen ilmastointiin. Ei analysoitu. Polttoaineen käsittelykammion ilmastoinnin alipaineistus voi joutua epäkuntoon ja mahdolliset aktiivisuudet vuotaa väärään suuntaan. Käsittelykammion ilmastointijärjestelmä on kaksinkertainen ja dieselvarmennettu, joten todennäköisyys järjestelmän epäkäytettävyyteen on pieni (Nieminen & Ikonen 2012a). Ei analysoitu. Käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmä voi vioittua ja aiheuttaa aktiivisen kaasupäästön valvonta-alueelle. Järjestelmä on kahdennettu ja dieselvarmennettu, joten järjestelmän epäkäytettävyyden todennäköisyys on pieni. Lisäksi valvonta-alueella on oma suodatusjärjestelmä, joten yhden vian seurauksena päästöjä ympäristöön ei synny. Käsittelykammion telakointiasemien tiiveys voidaan menettää, jos tiivisteet vikaantuvat. Telakointiasemissa on paineilmalla toimivat kaksoistiivisteet. Paineilmaa ei syötetä samasta lähteestä, joten tiivisteiden samanaikainen vioittuminen on epätodennäköistä. Ei analysoitu. Imurointi- ja dekontaminointijärjestelmien vikaantuminen voi aiheuttaa sen, että aktiivisuutta vuotaa järjestelmästä ulos. Kyseiset järjestelmät ovat valvonta-alueella, joten suoraan ympäristöön ei vuoda aktiivisuutta. Ei analysoitu. Kapselin kannen hitsausasemassa on tarpeelliset varmistukset, että elektronisuihku ei voi karata kapselin sisärakenteeseen hitsauksen aikana. Kapselin kannen hitsausmenetelmä valitaan elektronisuihku- ja kitkatappihitsauksen välillä vuoden 2013 lopussa. Ei analysoitu. Loppusijoituskapselin sijoitus loppusijoitusreikään voi epäonnistua. Kapseli ei mene oikeaan asentoon tai syvyyteen loppusijoitusreiässä. Vinosyöttö voi tapahtua esimerkiksi syystä, että paikannuslaitteet näyttävät väärin. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon paikannuslaitteiden toimintahäiriöiden varalta kapselin asennusta loppusijoitusreikään valvotaan myös ajoneuvon kameravalvonnalla sijoituksen luotettavuuden parantamiseksi. Ei analysoitu. Taulukossa 2.3 on esitetty laitevioista aiheutuvat käyttöhäiriöt sekä missä ne tapahtuvat ja seuraako niistä päästöä ja/tai henkilökunnan altistumista. Tapahtuman yhteyteen on lisätty kirjainkoodi, joka vastaa ohjeen (STUK 2013a) mukaista tapahtumaa, jotka on esitetty myös luvussa 1.3.

29 23 Taulukko 2.3. Laitevioista aiheutuvat käyttöhäiriöt. Tapahtuman yhteydessä on esitetty, mitä ohjeen (STUK 2013a) tapahtumaa se vastaa. Paikka Tapahtuma Seuraus Vastaanottotila Kuljetussäiliön tiivisteen rikkoutuminen (e, d) Radioaktiivisten aineiden vapautuminen Säiliön siirtokäytävä Säiliön pesulaitteen rikkoutuminen (e) Radioaktiivinen vesivuoto keruujärjestelmään Käsittelykammio Polttoainenippujen kolhinta laitevian seurauksena (e, a) Radioaktiivisten aineiden päästö, crudin irtoaminen Kapselointilaitos Kapselointilaitos Käsittelykammio Kapselointilaitos Kapselointilaitos Loppusijoitustila Loppusijoitustila 2.4 Muut käyttöhäiriöt polttoainenipuista Radioaktiivisten aineiden päästö Radioaktiivisten aineiden päästö Crudin leviäminen Käsittelykammion alipaineilmastointijärjestelmän vikaantuminen (e, d) Valvonta-alueen alipaineilmastointijärjestelmän vikaantuminen (e) Crudin imurointijärjestelmän vikaantuminen (e) Imurointijärjestelmän vikaantuminen (e) Dekontaminointijärjestelmän vikaantuminen (e) Kapselin vinosyöttö loppusijoitus- Radioaktiivisen pölyn leviäminen Radioaktiivinen vuoto keruujärjestelmään Altistuminen suoralle reikään (kapselin jumittuminen) (e) säteilylle Bentoniittilohkon asennusvirhe Altistuminen suoralle loppusijoitusreiän yläosaan (e) säteilylle Muut käyttöhäiriöt ovat tapauksia, jotka vaativat korjaustoimenpiteitä, mutta niissä ei tapahdu välitöntä altistusta ulkoiselle säteilylle tai radioaktiivisille aineille Kapselointi- ja loppusijoitusprosessin häiriöt Polttoaineen käsittelykammion laitteistojen suunnitteluperusteena on, että selviydytään häiriötilanteesta, jossa oletetaan sähkönmenetys tai mekaanisen laitteen toimimattomuus missä tahansa työskentelyvaiheessa. Vaikeimmin selvitettävä tilanne syntyy silloin, kun polttoaineen siirtokoneen toisen maston tarraimessa on polttoainenippu ja polttoaineen siirtokone vikaantuu tavalla tai toisella. Polttoaineen siirtokoneen siltavaunussa on karuselli, johon on kiinnitetty varsinainen käsittelymasto ja erillinen käsittelyvarsi, joihin kumpaankin voidaan kiinnittää tarraimia tai työkaluja. Esimerkiksi kiinnijuuttunut polttoainenippu voidaan irrottaa käsittelyvarren manipulaattorilla ja siirtää takaisin polttoaineen kuljetussäiliöön (Suikki 2012b). Käsittelykammion yläpuolella on aktiivinen korjaamo, jossa siirtokoneen laitteita voidaan korjata ja huoltaa. Loppusijoituskapselin sisäkapselin kannen kiinnitys saattaa epäonnistua niin, että sisäkapselista ei tule tiivistä. Tällöin sisäkapselin kansi voidaan irrottaa ja asentaa varakansi sekä uudet tiivisteet paikoilleen. Käsittelykammioon toimitetaan varakansi tätä varten

30 24 kaasunvaihtokuvun toimialueelle. Hankalin tilanne syntyy silloin, kun polttoainenipuilla täytetty sisäkapseli todetaan epätiiviiksi ja sisäkapselin kansi juuttuu syystä tai toisesta kiinni niin, että kantta ei saada auki. Tällöin sisäkannen pultti voidaan esimerkiksi porata auki ja kapselin sisäkansi poistaa. On huomattava, että korjausprosessiin on aikaa käytettävissä prosessia ei ohjaa aikataulullisesti mikään ulkopuolinen pakko. Kapselin siirtokäytävässä loppusijoituskapselin siirtovaunu voi jumittua kiinni joko kapselia käsittelykammion telakoinnista laskettaessa, kapselia käytävässä siirrettäessä tai kapselia nostettaessa tai laskettaessa hitsauskammioon. Pahin tilanne syntyy silloin, kun siirtovaunun laskumekanismi jumittuu laskettaessa valmista loppusijoituskapselia käsittelykammion telakoinnista kapselin siirtovaunuun. Jos kuparikantta ei ole hitsattu kiinni, niin tällöin periaatteena on, että kapseli telakoidaan uudestaan käsittelykammioon, ja polttoaineniput poistetaan kapselista, jolloin siirtokäytävä muuttuu luokse päästäväksi. Siirtovaunun nostomekanismi on varmennettu (Suikki 2011). Jos kapselinsiirtovaunun siirtoliike jumittuu, niin se voidaan hinata vaijerilla siirtokäytävässä kapselin tartuntalaitteen kohdalle ja loppusijoituskapseli voidaan siirtää siirtotrukin avulla pois siirtokäytävästä kapselivarastoon. Tämän jälkeen siirtokäytävään voidaan mennä vapaasti siirtovaunua korjaamaan. Loppusijoituskapselin kuparikansi voidaan hitsata käyttäen vääriä hitsausparametreja, minkä seurauksena hitsistä ei tule spesifikaatioiden mukaista. Loppusijoituskapselin kuparikannen hitsaus voi epäonnistua myös hitsauslaitteen vikaantumisen johdosta. Jos korjaushitsauskaan ei tuota hyväksyttävää lopputulosta, hitsi koneistetaan auki, kannet ja polttoaine poistetaan käsittelykammiossa ja tyhjennetty kapseli palautetaan dekontaminoinnin kautta korjattavaksi tai romutettavaksi. Kapselivaraston siirtotrukin toimintahäiriöt voidaan hoitaa toisella siirtotrukilla, joka hakee viallisen pois ja menee itse viallisen trukin tilalle. Loppusijoitustilassa kapselin siirto- ja asennusajoneuvon mekanismeihin saattaa tulla vikoja. Kun loppusijoituskapseli on säteilysuojan sisässä ja säteilysuojakansi suljettuna, päästään ajoneuvoa vaivatta korjaamaan. Jos kapseli jää häiriötilanteessa vuorokautta pidemmäksi ajaksi siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisään, on kapselin lämpötilaa tarkkailtava. Kapselin design-raportissa (Raiko 2012, luku 8.5.2) on tilannetta analysoitu ja tuloksena on arvio, että kapselin lämpötila pysyy alle 100 C:n kuljetusajoneuvon säteilysuojan sisällä kuinka pitkään tahansa. Kuitenkin suojan muoviosat saattavat alkaa pehmetä tällaisessa lämpötilassa. Loppusijoituskapselin asennus loppusijoitusreikään voi epäonnistua. Kapseli ei ehkä osu loppusijoitusreiän keskelle. Kapseli rikkoo bentoniittivuorauksen ja jumittuu puoliväliin. Kapselin vinosyöttö voi aiheutua myös siitä, että loppusijoitusreiän pohjalohko pettää ja kapseli kallistuu loppusijoitusreiässä. Tällaisissa tapauksissa loppusijoituskapseli pitää nostaa ylös ja loppusijoitusreiän vuoraus pitää uusia. Kapselin palauttaminen loppusijoitusreiästä ja loppusijoituksen toistaminen aiheuttavat ylimääräistä työtä ja ylimääräisiä henkilöstön säteilyannoksia. Jos kapselin kuparivaippa vaurioituu kyseisessä operaatiossa, niin kapseli palautetaan kapselointilaitokseen, kapseli avataan ja polttoaineniput sijoitetaan uuteen kapseliin.

31 25 Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon tarrainlaitteen jumittuminen kiinni kapseliin estetään kaksoisvarmentamalla tarrainlaitteen kiinnitys/irrotusmekanismi (Wendelin & Suikki 2008). Bentoniittilohkojen asennus loppusijoituskapselin päälle voi epäonnistua niin, että säteilysuojaus jää vajaaksi. Asennustyön laatu on tarkastettava esim. mittaamalla säteilytaso ennen kuin loppusijoitusreiän läheisyydessä sallitaan henkilöiden oleskelu. Tällaisen tapauksen todennäköisyys voidaan hallinnollisin menettelyin pitää pienenä Viallisen polttoaineen kapselointi KPA-varastosta lähtevät aikaisemmin vaurioituneet polttoaineniput (tai erilliset sauvatelineet) toimitetaan kapselointilaitokselle, jossa ne kuivataan polttoaine-elementtien kuivaussäiliössä. Ydinvoimalaitoksilla tai välivarastoinnissa vaurioituneet niput käsitellään ja pakataan niiden käyttöturvallisuuden ja pitkäaikaisturvallisuuden edellyttämällä tavalla ennen niiden kuljettamista kapselointilaitokselle. Tällaisen vuotavan polttoaineen kuljetus ja käsittely kapselointilaitoksella on loppusijoituslaitoksen normaalia käyttötoimintaa. Häiriötilanteeksi katsotaan tilanne, kun polttoaine alkaa vuotaa kapselointilaitoksen käsittelyprosesseissa virheellisen toiminnan tai laitevian seurauksena. Mikäli polttoaineelementit ovat vaurioituneet kuljetuksen aikana tai kapselointiprosessissa, ne käsitellään mahdollisuuksien mukaan kuten vaurioitumattomat elementit. Vaurioituneesta polttoainesauvasta vapautuu radioaktiivisia aineita kuljetussäiliön näytteenotto- ja paineenalennusjärjestelmään, kuivaussäiliöön tai käsittelykammioon. Vioittunut polttoainesauva lisää kapselointiprosessilaitteiston ja käsittelykammion ilmatilan kontaminaatiota. Kontaminaation poisto laitostiloista on kuitenkin tavanomaista suojelu- ja huoltotoimintaa Tehonmenetys rajoitetuksi ajaksi Tehonmenetys kapselointilaitoksella tai loppusijoitustilassa aiheuttaa prosessin pysähtymisen, mutta ei aiheuta päästöjä tai säteilyannoksia. Manipulaattorit lukittuvat paikoilleen siinä tapauksessa, että sähkönsyöttö katkeaa. Varatehon syöttöä varten kapselointilaitokseen on sijoitettu dieselaggregaatti (Tuominen 2012). Dieselaggregaatti varmentaa kapseleitten kapselivaraston ja käsittelykammion jäähdytyksen sekä valvonta-alueen poistoilmastointikoneiden sähkönsyötön. Lisäksi diesel varmentaa kapselointilaitoksen UPS-varmennetun keskuksen. Käsittelykammiossa olevan polttoaineen sekä kapselivarastoissa olevien loppusijoituskapselien jälkilämmön poiston riittävyyttä on tarkasteltu ilmastointisuunnitelmassa (Nieminen & Ikonen 2012), jossa todetaan jälkilämmön poiston olevan sähkönsaannista riippumatta riittävää useamman viikon ajan. Jos kapselihissin sähkönsyöttö menetetään, hissin jarrut lukittuvat. Kapselihissin vastapainon ja hissikorin köysivoimat ovat tasapainossa kapselia kuljetettaessa.

32 Tulipalot Tulipalot saattavat sattua esimerkiksi seuraavissa kohteissa: Polttoaineen kuljetusajoneuvon palo kuljetussäiliön vastaanottotilassa. Varmennetun vaihtosähköjärjestelmän dieselaggregaatin palo. Kytkinlaitospalo tai jakokeskuksen muuntajapalo. Siltanostureitten ja hissien sähkömoottoripalot mukaan lukien vaihteistoöljyt. Kaapelipalo oikosulun seurauksena. Loppusijoituskapselin siirto- ja asennusajoneuvon palo loppusijoitustilassa. Tulipalojen seurauksena ei arvioida syntyvän ylimääräisiä päästöjä tai säteilyannoksia. Polttoaineen kuljetussäiliön pitää suunnitteluperusteidensa mukaisesti kestää puolen tunnin palo 800 asteen lämpötilassa ilman tiiveyden menetystä. Kuljetussäiliö kestää ajoneuvopalon polttoaineen kuljetussäiliön vastaanottotilassa. Polttoaineen kapselointiprosessin palokuorma on minimaalisen pieni. Käsittelykammiossa toimilaitteet sijoitetaan tavanomaisesta tavasta poiketen käsittelykammion ulkopuolelle luokse päästävään tilaan. Näin myös palokuorma on pienempi kuin jos toimilaitteet olisivat käsittelykammiossa. Valmis loppusijoituskapseli ei ole herkkä tulipalolle. Kapselointilaitoksella ja loppusijoitustilassa palovaaralliset kohteet osastoidaan ja varustetaan sammutusjärjestelmillä. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palo loppusijoitustilassa saattaa olla seurauksiltaan vakava. Siirto- ja asennusajoneuvon palokuormaa on pyritty pienentämään suunnittelun edetessä. Nykyisen suunnitelman mukaisen asennusajoneuvon palotilanteesta aiheutuvat lämpökuormat, lämpötilat ja savukaasujen kulkeutuminen on simuloitu (Peltokorpi 2012). Ajoneuvopalossa loppusijoituskapseli ja sen sisältö pysyvät suurella todennäköisyydellä vaurioitumatta (Lautkaski ym. 2003). Siirto- ja asennusajoneuvon paloturvallisuuteen kiinnitetään erityistä huomiota. Ajoneuvo varustetaan automaattisella ja varmennetulla sammutusjärjestelmällä Tulvat ja vesivuodot Tulvat loppusijoitustilassa voivat aiheutua vuotovesipumppujen pitkäaikaisesta toimintahäiriöstä. Tämä ei kuitenkaan aiheuta päästöriskiä eikä säteilyannoksia. Bentoniitin odottamaton paisuminen loppusijoitusreiässä ennen sijoitustunnelin täyttöä on eräs häiriötilanne. Tämä voi aiheutua siitä, että loppusijoitusreikään tunkeutuu liian runsaasti vettä ja bentoniitti paisuu ennen aikojaan. Kallioinjektoinnin riittämättömyys tai tulva saattaisi olla eräs tällainen syy. Mikäli bentoniitti nousee ylös sijoitusreiästä turpoamisen seurauksena, loppusijoituskapseli voidaan joutua poistamaan loppusijoitusreiästä ja sijoitusreiän vuoraus uusimaan. Taulukossa 2.4 on esitetty edellä kuvattuja käyttöhäiriöitä sekä missä ne tapahtuvat ja millaisia korjaustoimenpiteitä niissä vaaditaan. Tapahtuman yhteyteen on lisätty kirjainkoodi, joka vastaa ohjeen (STUK 2013a) mukaista tapahtumaa, jotka on esitetty myös luvussa 1.3.

33 27 Taulukko 2.4. Muut käyttöhäiriöt. Tapahtuman yhteydessä on esitetty, mitä ohjeen (STUK 2013a, 2013c) tapahtumaa se vastaa. Paikka Tapahtuma Korjaustoimenpiteet Käsittelykammio Kuljetussäiliön kannen nosturin juuttuminen (e, f) Kannen nosturin siirto huollettavaan tilaan huoltonosturilla Käsittelykammio Polttoaineen siirtomanipulaattorin juuttuminen (e, f) Manipulaattorin siirto huolettavaan tilaan. Ennen siirtoa polttoainenippu poistetaan huoltomanipulaattorilla Käsittelykammio Sisäkapselin kannen kiinnitys Kannen irrotus ja vaihto uuteen Kapselin siirtokäytävä Kapselin siirtokäytävä Kapselin siirtokäytävä Kapselointilaitos Loppusijoitustila Loppusijoitustila Loppusijoitustila epäonnistuu (e) Kapselin nostomekanismin jumittuminen käsittelykammion alla (e, f) Kapselin siirtovaunun siirtomekanismin jumittuminen (e) Kapselin nostomekanismin jumittuminen hitsauskammion alla (e) Kapselitrukin häiriö kapselivarastossa (e) Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon vikaantuminen (e) Kapselin vinosyöttö loppusijoitusreikään (e) Bentoniittilohkojen asennus loppusijoituskapselin päälle epäonnistuu (e) kanteen Uudelleentelakointi ja kapselin tyhjennys polttoainenipuista Veto vaijerilla nosturin alle ja kapselin siirto kapselivarastoon Uudelleentelakointi ja kapselin tyhjennys Kapselitrukin vaihto uuteen toisella kapselitrukilla. Ajoneuvo korjataan Kapseli vedetään takaisin säteilysuojan sisään. Vuoraus uusitaan ja kapseli loppusijoitetaan uudelleen Asennuksen uusinta Loppusijoitustila Tulva(k1) Asennuksen uusinta 2.5 Onnettomuustilanteet Polttoaineen käsittelyonnettomuudet Polttoaineen käsittelyonnettomuudet saattavat aiheutua polttoaineen käsittelylaitteiden totaalisesta rikkoutumisesta. Kapselointiprosessi pyritään suunnittelemaan siten, että virheellinen käsittely ei aiheuta onnettomuutta. Tarkastellun tapauksen kohdalla viitataan onnettomuusanalyysin tunnukseen Ox (x=1,2, jne.), mikäli se on analysoitu. Muussa tapauksessa todetaan, että Ei analysoitu.

34 Polttoaineen kuljetussäiliön putoaminen Käytetyn polttoaineen kuljetussäiliö putoaa maanpinnan tasolta +10,00 kuljetussäiliön siirtokäytävän pohjalle tasolle +1,60 siltanosturin tai nostoapuvälineiden pettäessä. Kuljetussäiliön tulee kestää 9 metrin pudotus periksi antamattomalle alustalle ilman tiiveyden menetystä iskunvaimentimien kanssa. Siirtosäiliöitä käsiteltäessä kuljetuksen aikaiset iskunvaimentimet eivät kuitenkaan voi olla paikoillaan, joten tässä nostotilanteessa nostokuilun pohjalle on rakennettava riittävä iskunvaimennus. Kuljetussäiliön oletetaan kestävän pudotuksen tiiviinä, mutta kaikkien polttoainenippujen oletetaan rikkoutuvan säiliön sisällä. Mikäli kuljetussäiliö on vesitäytteinen, on polttoaineen lämpötila alhainen, jolloin todennäköisesti suurin osa cesiumista jää polttoainesauvojen sisään tai veteen. Radioaktiivisten aineiden vapautumismääriin polttoainesauvoista kuljetussäiliöön vaikuttaa eniten polttoainesauvojen vaurioitumistapa ja -osuus. Pudonneen kuljetussäiliön jälkitilanteen hoito on vaativa operaatio. Pudonneen kuljetussäiliön avaamiseen ei ole kiirettä. Pudonnut säiliö todennäköisesti yritetään telakoida olemassa olevaan käsittelykammioon ja niput poistamaan erikoisjärjestelyin. Toinen mahdollisuus on palauttaa kuljetussäiliö KPA-varastoon ja avata kuljetussäiliö veden alla Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa Käsittelykammion polttoainesäiliön telakointiasemassa polttoainesäiliön säteilysuojakantta nostettaessa nostolaite pettää juuri telakointiaseman reunalla. Polttoainesäiliön säteilysuojakansi putoaa reunan päälle, kansi kääntyy kyljelleen ja rikkoo polttoainenippuja kuljetussäiliössä. Oletetaan, että neljä polttoainenippua rikkoutuu. Arviot perustuvat tyypillisten kuljetussäiliöiden kansikonstruktioiden mittoihin. Tilanne korjataan sijoittamalla rikkoutuneet polttoaineniput kuivaamisen jälkeen loppusijoituskapseliin sekä keräämällä polttoaineen siirtokoneen manipulaattorilla mahdolliset pellettien kappaleet tai muut aktiiviset irto-osat kuljetussäiliön pohjalta talteen. Talteen otettu irtojäte pakataan ja sijoitetaan loppusijoituskapselin vapaisiin positioihin ja loppusijoitetaan muun polttoaineen mukana. Vaurioituneet polttoaineniput kuivataan antamalla ilmastoinnin kuivata polttoaineniput. Käsittelykammion ilmastoinnin jäähdytys kuivattaa ilmaa ja vesi kertyy jäähdyttimiin kondenssivetenä. Analyysi O Polttoainenipun putoaminen käsittelykammiossa Polttoainenippu putoaa käsittelykammiossa nippua siirrettäessä kuljetussäiliöstä kuivaussäiliöön tai kuivaussäiliöstä loppusijoituskapseliin. Oletetaan, että polttoainenippu putoaa toisen polttoainenipun päälle ja että kummankin nipun kaikki sauvat rikkoutuvat. Tilanne korjataan sijoittamalla pudonnut polttoainenippu normaalisti loppusijoituskapseliin sekä keräämällä mahdolliset irto-osat talteen siirtokoneen manipulaattorilla. Talteen otettu irtojäte pakataan ja sijoitetaan loppusijoituskapselin vapaisiin positioihin ja loppusijoitetaan muun polttoaineen mukana. Analyysi O3.

35 Loppusijoituskapselin putoaminen Suljettu loppusijoituskapseli ei voi missään vaiheessa pudota kapselin siirtokäytävässä, koska loppusijoituskapselia ei nostella erillisellä nosturilla missään vaiheessa. Lisäksi kapselin siirtovaunun nostolaite on kaksoisvarmennettu ja sen runkorakenne estää kaatumisen (Suikki 2011). Kapseli siirretään siirtovaunusta siirtotrukkiin siirtokäytävän kattoon kiinnitetyn kiinteän nostimen avulla. Nostimella tartutaan kapselia kannesta kiinni, kapselin siirtovaunun kelkka lasketaan alas ja vaunu ajetaan pois. Siirtotrukki ajetaan kapselin alle ja se nostaa kapselin kuormalavan kannattimilleen. Kapselia ei siis missään vaiheessa nosteta siten, että se voisi pudota. Ei analysoitu Kapselihissin pettäminen Loppusijoituskapseli putoaa kapselihissin pettäessä yhdessä hissikorin kanssa kapselikuiluun. Pudotuskorkeus on suurimmillaan noin 450 metriä. Kapselin isku kuilun pohjaan vaimennetaan mekaanisella vaimentimella, jona toimii kapselikuilun pohjalle asennettu sorakerros (Kuutti ym. 2013). Näiden järjestelyjen avulla kapseli todennäköisesti pysyy tiiviinä, mutta kaikki kapselin sisällä olevat polttoaineniput voivat vaurioitua. Seuraukset eivät ole vakavia, vaikka loppusijoituskapseli rikkoutuisi putoamisen seurauksena. Kapselikuilun poistoilma johdetaan kapselointilaitoksen valvonta-alueen ilmastointiin, jossa on suodatus. Kapselin ylösnostoon joudutaan järjestämään tilapäiset nosturit ja tarrainlaitteet. Tarrainlaitteesta on tehty suunnitelma asennusajoneuvon suunnitelman yhteydessä (Wendelin & Suikki 2008). Loppusijoituskapseli nostetaan ylös kapselointilaitokseen ja palautetaan takaisin kapselointilinjalle, jossa kapselin kuparivaippa voidaan vaihtaa uuteen. Kapselin tarpeetonta avaamista ja polttoaineen purkamista tulee kuitenkin välttää, koska tämä sisältää suuren kapselointilaitoksen kontaminaatioriskin. Loppusijoituskapselin eheyttä kapselin putoamiseen liittyvissä onnettomuustilanteissa sekä putoamisen liike-energian absorboivien materiaalien käyttäytymistä kahdessa erilaisessa onnettomuustilanteessa on tarkasteltu viitteessä (Kuutti ym. 2013). Analyysi osoitti, että kapseli säilyttää tiiviytensä kapselin pudotessa hissikuilussa iskunvaimentimen päälle. Analyysissä oletetaan kuitenkin kapselin rikkoutuminen, O Kapselin putoaminen loppusijoitusreikään Loppusijoitustilan hissin alatasanteella loppusijoituskapseli ajetaan siirtotrukilla hissistä ulos kapselivarastoon ja sieltä myöhemmin edelleen telakointiasemaan, josta kapselin siirto- ja asennusajoneuvo kerrosta ylempänä nostaa loppusijoituskapselin ajoneuvon säteilysuojan sisään. Nosto varmistetaan saattonostimella niin, että kapseli ei voi pudota nostovaiheessa.

36 30 Loppusijoituskapseli putoaa loppusijoitusreikään kapselin siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisältä. Pudotuskorkeus on suurimmillaan noin 7 metriä. Loppusijoituskapseli putoaa puristettujen bentoniittilohkojen päälle. Bentoniittilohkot rikkoutuvat, loppusijoituskapselin kuparivaippa deformoituu, mutta kapseli todennäköisesti säilyy tiiviinä. Polttoaineniput kapselin sisällä saattavat vaurioitua. Myös tämä putoamistilanne on analysoitu kapselin putoamistarkasteluissa (Kuutti ym. 2013). Kapseli nostetaan ylös ja viedään takaisin kapselointilaitokseen tarkastettavaksi. Oleellisena tarkastelukohteena ovat kuparikapseliin kohdistuneet plastiset muodonmuutokset tai painaumat, jotka aiheuttavat kuparin kylmämuokkautumista. Kylmämuokkautuneen kuparin pitkäaikaiskestävyys ei täytä kapselin pitkäaikaisturvallisuusvaatimuksia. Jos kapseli todetaan vahingoittumattomaksi tai kapseli voidaan korjata, niin kapseli loppusijoitetaan uudelleen vuorattuun loppusijoitusreikään. Muussa tapauksessa kapseli hylätään tarkastuksessa, palautetaan takaisin kapselointilinjalle ja tyhjennetään polttoaineesta. Loppusijoituskapseli voi irrota kapselin siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisältä säteilysuojaa asennusvaiheessa kallistettaessa. Kapseli iskeytyy kulma edellä loppusijoitusreiän bentoniitilla vuoraamattomaan osaan, kallioon. Tämä estetään sillä, että ajoneuvossa olevien köysinostimien tarrain on kaksoisvarmennettu ja hydrauliset nostovinssit on kahdennettu. Loppusijoituskapselin eheyttä kapselin putoamiseen liittyvissä onnettomuustilanteissa sekä putoamisen liike-energian absorboivien materiaalien käyttäytymistä kahdessa erilaisessa onnettomuustilanteessa on tarkasteltu viitteessä (Kuutti ym. 2013). Analyysi osoitti, että kapseli säilyttää tiiviytensä kapselin pudotessa loppusijoitusreikään. Ei analysoitu. 2.6 Sisäiset uhkat Tässä luvussa käsitellään kapselointi- ja loppusijoituslaitokselle soveltuvia ohjeen YVL B.7 mukaisia sisäisiä uhkia (STUK 2013d). Ulkoisia uhkia käsitellään luvussa Putkien ja säiliöiden rikkoutuminen Kapselointilaitoksen järjestelmät suunnitellaan siten, että putkien ja säiliöiden rikkoutuessa aktiivinen vesi ei leviä kapselointilaitoksen ulkopuolelle. Vuotavien vesien aktiivisuustaso on alhainen. Polttoaineen kuivausjärjestelmän säiliön huuhtelujärjestelmässä on oma viemäriputki jätelaitokselle, joten crudia ei päästetä lattiaviemäröintiin. Kapselointilaitos varustetaan rakennuksen pohjan vesieristyksellä. Ei analysoitu Polttoaineen jäähdytyksen menetys, ylikuumeneminen ja tulipalo Kapselointilaitoksella käsiteltävän polttoaineen jäähdytyksen menetys on mahdollista sähkönmenetyksen aikana mutta polttoaineen ylikuumentuminen ei ole mahdollista pitkänkään jäähdytyksenmenetyksen aikana luonnollisen jälkilämmönpoiston takia. Ilmiötä on analysoitu ilmastointisuunnitelmassa (Nieminen & Ikonen 2012).

37 31 Polttoaine kestää korkeita lämpötiloja. Suojakuoret kestävät noin 800 o C lämpötilan, kun virumisaikarajoja ei ylitetä. Polttoaineen pitkäaikaisessa kuivavarastoinnissa sallitaan luokkaa o C olevia pysyviä lämpötiloja. Vaikka polttoaine kestäisi korkeita lämpötiloja, niin huonetilojen lämpötilan nousua on syytä rajoittaa, jotta huoneissa olevat järjestelmät ja laitteet sekä betonirakenteet pysyvät toimintakykyisinä. Kapseloitava polttoaine on jäähtynyt vähintään 20 vuotta. BWR polttoaineen loppusijoituskapselille sallitaan 1700 W lämmöntuotto. OL3 laitoksen PWR-loppusijoituskapselin sallittu lämmöntuotto on 1830 W. VVER loppusijoituskapselille sallitaan 1370 W lämmöntuotto. BWR-elementtiä kohti laskettuna keskimääräinen lämpöteho on noin 140 W, PWR-polttoaine-elementin lämmöntuotto on noin 458 W ja yksi VVERtyyppinen polttoaine-elementti tuottaa lämpöä keskimäärin 114 W (Raiko 2012). Tyypillinen BWR-polttoaineen 48 elementin kuljetussäiliö tuottaa lämpöä enimmillään 6,7 kw. PWR-polttoaineen 8 nipun kuljetussäiliö tuottaa lämpöä 3,6 kw ja esimerkiksi Castor VVER-440/84-kuljetussäiliön (voi sisältää 84 polttoainenippua) lämmöntuotto on enimmillään 9,6 kw. Loviisan voimalaitoksella käytössä olevan 30 polttoainenipun siirtosäiliön suurin lämmöntuotto on 3,4 kw. Kapselointilaitoksen kapselivarastossa on enimmillään 12 kapselia. Näiden tuottama lämpöteho voi olla enintään noin 22,0 kw (PWR-loppusijoituskapselit). Sekä kapselivarastosta että polttoaineen käsittelykammiosta jälkilämpöteho poistetaan ilmastoinnin avulla. Kapselivarastojen jälkilämmönpoisto normaalitilanteessa sekä häiriötilanteiden analysointi on suoritettu raportissa (Nieminen & Ikonen 2012). Käsittelykammiossa mitoittava lämpökuorma on kuljetussäiliön polttoainenippujen tuottama lämpöteho, noin 9,6 kw. Lämpötila nousee tunnissa noin 20 o C, jos ilmastointi ei ole käytettävissä. Tällöin oletetaan, että rakenteisiin ei siirry lämpöä ja että käsittelykammion ilmatilavuus on noin 1500 m 3. Parin tunnin sähkökatkosta ei ole siis vaaraa. Lämmön poistamista luonnonkierrolla suoraan ulos käsittelykammiosta ei voida sallia ilmassa mahdollisesti olevien hiukkasaktiivisuuksien vuoksi. Tämän vuoksi käsittelykammion alipaineilmastoinnin ja jäähdytyksen sähkönsyöttö dieselvarmistetaan ja laitteet kahdennetaan. Kapselointilaitoksen kapselivarastossa on enimmillään 12 kapselia. PWR-kapseleiden tuottama suurin lämpöteho 22 kw lämmittää ilmaa noin 16 o C tunnissa, jos jäähdytysilmastointi kytketään pois päältä. Viikonkaan sähkökatko ei ole analyysin (Nieminen & Ikonen 2012) mukaan vaarallinen. Lämpö voidaan poistaa kapselien kapselivarastosta myös luonnonkierrolla, jos rakennukseen avataan ilmastointiaukot. Tämän on mahdollista, koska tämän alueen ilmassa ei voi olla kaasumaisia tai hiukkasmaisia aktiivisuuksia. Kapselivarasto varustetaan kuitenkin omalla kahdennetulla ja dieselvarmennetulla jäähdytysjärjestelmällä. Ei analysoitu Räjähdysonnettomuudet loppusijoitustilassa Tämä liittyy luvussa 1.3 esitettyyn vaatimukseen (o1) (STUK 2013c). Loppusijoitustiloja louhitaan sitä mukaa kun kapseleita loppusijoitetaan. Tunneleiden louhinnassa käsitellään räjähdysaineita mahdollisesti samanaikaisesti polttoainekapseleiden loppu-

38 32 sijoituksen kanssa. Paineiskut ja louhintatärinä voivat aiheuttaa riskejä loppusijoitustoimintaan. Tunneleita louhintaan kuitenkin riittävän etäällä ja räjäytysten paineiskut suunnataan poispäin loppusijoitustoiminnasta. Räjähdysaineet kuljetetaan eri reittiä kuin loppusijoituskapselit eikä niiden reitit kohtaa toisiaan. Onnettomuusriskiä pienentää emulsiopanostus, jota on käytetty jo tutkimustila ONKALOn louhinnassa. Tässä tapauksessa räjähdysaine valmistetaan vasta panostusreiässä. Loppusijoituskapselin asennuksen aikana loppusijoitusreikään ei suoriteta lähialueella räjäytystä. Loppusijoituskapseli säilyy mitä todennäköisimmin ehjänä räjähdysonnettomuudessa, jossa loppusijoitustunnelin yhden louhintakatkon räjähdysainemäärä räjähtää kerralla keskustunnelissa. Tällöin kapseli on kapselin siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisässä. Ei analysoitu Loppusijoitustunnelin sortuma Tämä liittyy luvussa 1.3 esitettyyn vaatimukseen (o1) (STUK 2013c). Loppusijoitustunnelin katon oletetaan sortuvan polttoainetta loppusijoitettaessa. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo jää sortuman alle. Loppusijoituskapseli on sortumahetkellä siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisässä. Valurautainen säteilysuoja (suojaputken seinämänpaksuus 150 mm) on niin vahva, että se ei rikkoudu tai menetä plastisesti muotoaan kohtuullisen kokoisten kivien pudotessa tunnelin katosta ajoneuvon päälle. Kapseli säilyy ehjänä säteilysuojan sisällä eikä suoja edes tukeudu kapseliin, koska niiden halkaisijoissa on 20 mm välys. Asia varmennetaan asennusajoneuvon suunnittelun osana kestävyystarkastelujen avulla. Kapselin lämpeneminen ilmastoinnin/jäähdytyksen menetyksen jälkeen on analysoitu viitteessä (Nieminen & Ikonen 2012). Kalliosortuma keskustunnelissa aiheuttaa kalliossa olevassa kapselivarastossa ilmastoinnin menetyksen. Tapahtuman jälkeen kapselien lämpötila pysyy reilun viikon alle 100 C:ssä ja kuukaudenkin jälkeen kapselien lämpötila on enintään 105 C. Tämä siis tarkoittaa, että ainakin kuukauden kuluessa keskustunnelisortuman jälkeen on saatava korjaavana toimenpiteenä kapselivarastoon jonkinlainen ilmakierto, esim. tuuletus hissikuilun kautta tai pakotettu ilmakierto loppusijoitustilan tunnelistoon, jossa jäähdyttävää kalliopintaa riittää. Kapseli ja polttoaine kestävät vaurioitumatta huomattavasti korkeampia lämpötiloja, mutta betonirakenteet alkavat vaurioitua yli 100 C lämpötilassa. Lopputulos tästä on, että sekä kapselointilaitoksen että loppusijoitustilan kapselivarastojen jälkilämmönpoisto voi olla täysin poissa ainakin viikon kapselien pysyessä edelleen loppusijoituskelpoisina ja sen jälkeen on järjestettävä jollakin tilapäisillä apuvälineillä (esim. palokunnan savunpoistopuhallin) ilmakierto kyseiseen tilaan rakenteiden liiallisen kuumenemisen estämiseksi.

39 Tulvat Tulviin voidaan rakenteellisesti varautua ja niissä on yleensä aikaa ryhtyä vastatoimiin. Vaikka sademäärät ovat Suomessa ehkä kasvutrendillä, oleellisiin ilmastomuutoksiin ei näiltä osin ole tarvetta varautua. Tulvien ei odoteta esiintyessäänkään aiheuttavan loppusijoituslaitoksessa päästöjä. Tämä liittyy luvussa 1.3 esitettyyn vaatimukseen (k1) (STUK 2013c). Ei analysoitu. Taulukossa 2.5 on esitetty onnettomuustilanteet sekä missä ne tapahtuvat ja seuraako niistä päästöä ja/tai henkilökunnan altistumista. Tapahtuman yhteyteen on lisätty kirjainkoodi, joka vastaa ohjeen (STUK 2013a) mukaista tapahtumaa, jotka on esitetty myös luvussa 1.3. Taulukko 2.5. Onnettomuustilanteet. Tapahtuman yhteydessä on esitetty, mitä ohjeen (STUK 2013a, 2013c) tapahtumaa se vastaa. Paikka Tapahtuma Seuraus Vastaanottotila, säiliön siirtokäytävä Kuljetussäiliön putoaminen kuljetussäiliön siirtokäytävään (h) Ei primääristä vuotoa. Tilanteen palauttaminen vaatii erikoisjärjestelyjä, jolloin potentiaalinen radioaktiivisten aineiden Käsittelykammio Käsittelykammio Kapselikuilu Loppusijoitustila Loppusijoitustila Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa kuljetussäiliön päälle (i) Polttoainenipun putoaminen käsittelykammiossa (h) Loppusijoituskapselin putoaminen kapselikuiluun (h, i) Loppusijoituskapselin putoaminen loppusijoitusreikään (h, i) Loppusijoitustunnelin sortuma kapselia asennettaessa (o1) 2.7 Käyttöjäteastian rikkoontuminen ja tulipalo Radioaktiivinen käyttöjäte vuodon mahdollisuus Radioaktiivisten aineiden päästö Radioaktiivisten aineiden päästö Altistuminen suoralle säteilylle. Kapselia avattaessa potentiaalinen radioaktiivisten aineiden vuodon mahdollisuus Altistuminen suoralle säteilylle Altistuminen suoralle säteilylle Kapselointilaitoksen käytöstä syntyy sekä kiinteää että nestemäistä radioaktiivista käyttöjätettä. Radioaktiiviset aineet ovat peräisin fissiotuotteiden vapautumisesta polttoaineesta tai aktivoituneiden korroosiotuotteiden irtoamisesta polttoainesauvojen pinnoilta. Lopulta radioaktiiviset aineet päätyvät huolto- ja korjaustöiden, dekontaminoinnin, siivouksen ja suodattimien mukana käyttöjätteeksi. Osa jätteestä kertyy

40 34 laitoksen rakenteisiin ja siirtyy vasta laitoksen käytöstäpoistovaiheessa radioaktiivisiin jätteisiin. Kaikki radioaktiiviset jätteet loppusijoitetaan kiinteytettynä. Käyttöjäte loppusijoitetaan sitä mukaa kuin sitä syntyy sille varattuun tilaan loppusijoituslaitoksen yhteydessä. Jätteiden syntymistä on käsitelty laajemmin raportissa (Kukkola ja Eurajoki 2009, Paunonen ym. 2012). Säteilyturvakeskuksen ohjeen (STUK 2013) mukaan käyttöjäte jaetaan radioaktiivisuuden perusteella kolmeen luokkaan. Keskiaktiivisen jätteen aktiivisuuspitoisuus on arvojen 1 MBq/kg ja 10 GBq/kg välillä. Matala-aktiivisen jätteen aktiivisuuspitoisuus on enintään 1 MBq/kg. Jos pitoisuus on pieni (esimerkiksi merkittävät gamma ja beetasäteilijät alle 1kBq/kg), voidaan jäte vapauttaa valvonnasta ja käsitellä tavallisena jätteenä. Mikäli laitoksella syntyy korkea-aktiivista jätettä (>10GBq/kg) pyritään se sijoittamaan polttoainekapseleiden vapaisiin positioihin ja loppusijoittamaan polttoaineen kanssa Jätteen määrä ja radioaktiivisuus Raportissa (Paunonen ym. 2012) arvioidaan kapselointilaitoksen käytöstä syntyvän käyttöjätteen määrää ja radioaktiivisuutta. Tässä jätettä ei ole jaoteltu matala- tai keskiaktiiviseen jätteeseen. Jätekertymän arvio perustuu laitoksen 110 vuoden pituiseen käyttöjaksoon. Nestemäiset jätteet kiinteytetään ennen pakkausta. Kapselointilaitos tuottaa käytön aikana kiinteää radioaktiivista jätettä 17 m 3 ja nestemäistä jätettä 15 m 3 vuodessa. Ennen jätteiden pakkausta ne käsitellään, jotta tilavuutta saadaan pienennettyä. Nestemäisen jätteen tilavuuspienennys on 99,5 % ja suolaksi asettuvan kiinteän jätteen tiheys 2164 kg/ m 3. Kiinteää jätettä kertyy lopulta noin 12 m 3 ja nestemäisestä kiinteytettyä jätettä noin 0,075 m 3 vuodessa. Pakkauksina käytetään 200 litran metallitynnyreitä ja 3 m 3 :n metallilaatikoita. Laitoksen käytöstäpoistovaiheen aikana kertyy vielä lisää jätettä. Käyttöjätteen radioaktiivisuus on arvioitu karkeasti perustuen oletuksiin polttoainevuodoista. Vaurioituvien sauvojen määrä on arvioitu voimalaitoksilta saatujen käyttökokemusten perusteella olettamalla korrelaatio polttoainenippujen siirtojen ja sauvojen rikkoontumisten välille. Näin on saatu arvio, että polttoainesauvoja rikkoutuu noin 1-2 promillea nippujen siirtojen määrään suhteutettuna. Kapselointilaitoksella käsiteltävien nippujen kokonaismäärän perusteella saadaan arvio, että 95 sauvaa vuotaa 110 käyttövuoden aikana (Paunonen ym. 2012). Sauvasta vapautuva osuus perustuu IRF-kaasurako-osuuteen. Ottamalla huomioon laitosten OL1-3 ja LO1-2 polttoaineet, saadaan arvio, että 110 vuodessa kertyvän käyttöjätteen aktiivisuusinventaari vuonna 2130 on GBq, josta laitoksen käytöstäpoisto aiheuttaa noin 10 %. Olettamalla konservatiivisesti, että kaikki vuodessa kertyvä radioaktiivinen jäte on nestemäisessä jätteessä, saadaan noin kolmessa vuodessa täyttyvän 200 litran tynnyrin radioaktiivisuusmääräksi GBq. Tärkeimmät isotoopit ovat: Cs % ja Sr %. Tämä on keskiaktiivista jätettä.

41 Päästöt jätetynnyristä Kapselointilaitoksen käyttöjäte on kiinteytettyä. Päästön aiheutuminen jätetynnyristä vaatisi ensinnä tynnyrin rikkoontumisen ja sen jälkeen normaalista poikkeavia olosuhteita. Esimerkiksi jätetynnyrin rikkoontuminen, tulipalo ja sitä seuraava jätteen lämpötilan nousu voisivat jossain määrin vapauttaa radionuklideja rikkoutuneesta tynnyristä. Tynnyrissä on mm. 450 GBq isotooppia Cs-137 ja 60 GBq Sr-90 isotooppia. Tämä inventaari on samaa luokkaa kuin onnettomuuksista aiheutuvat suodattamattomat päästöt. Toisin sanoen, jos yksi jätetynnyri palaisi kokonaan ja kaikki sen sisältämä inventaari vapautuisi ilmaan, olisivat säteilyannokset samaa luokkaa kuin tässä raportissa esitetyistä onnettomuuksista aiheutuvista suodattamattomista päästöistä.

42 36

43 37 3 KAPSELOITAVAN POLTTOAINEEN KOOSTUMUS JA RADIO- AKTIIVISUUS Polttoaineen palaman kasvaessa kasvavat pitkäikäisten fissiotuotteiden ja aktinidien määrät. Polttoaineen 20 vuoden jäähtymisajan jälkeen on jäljellä merkittäviä määriä vain suhteellisen pitkäikäisiä fissiotuotteita ja transuraaneja. Mittauksin on havaittu sekä laskelmin on osoitettu, että korkeampi palama ja lyhyempi jäähdytysaika johtavat suurempaan gamma- ja neutronituottoon. Poistopalamaennusteiden mukaan keskimääräiset poistopalamat koko loppusijoitettavalle polttoainemäärälle ovat 39,5 MWd/kgU (BWR-polttoaine), 40,6 MWd/kgU (VVER-polttoaine) ja 45 MWd/kgU (PWR-polttoaine). Viitteessä (Ranta-aho 2008) arvioidaan, että 60 MWd/kgU palamainen polttoaine kattaa säteilyrasitukseltaan konservatiivisesti kaiken Loviisa 1 & 2, Olkiluoto 1 & 2 sekä tulevan Olkiluoto 3 käytetyn polttoaineen. Näitä polttoaineita jäähdytetään vähintään 20 vuotta ennen siirtoa ydinjätelaitokselle. Siksi valitaan nämä kaksi parametria (20 v, 60 MWd/kgU) käytettäviksi tässä turvallisuustutkimuksessa (Anttila 2005b, Ranta-aho 2008, STUK 2012a). Kuvassa 3.1 on esitetty polttoaineen aktiivisuus jäähtymisajan funktiona kolmella eri loppupalamalla. Kuva 3.1. Ydinpolttoaineen radioaktiivisuus jäähtymisajan funktiona. Kolme eri loppupalamaa: 40, 50 ja 60 MWd/kgU (Anttila 2005b). Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksilla mahdollisesti tapahtuvista päästöistä ympäristövaikutusten kannalta tärkeimpien nuklidien radioaktiivisuusinventaarit uraanitonnia kohden on esitetty taulukossa 3.1 Loviisan VVER-polttoaineelle sekä Olkiluodon BWR- ja PWR-polttoaineelle palama-arvolla 60 MWd/kgU. Tässä ei tarkastella pitkäaikaisturvallisuutta. Koska viitteessä (Anttila 2005b) ei ole polttoaineen inventaaria 20 vuoden jäähtymisajalle, se on laskettu 5 vuotta jäähtyneestä inventaarista 20 vuoden jäähtymisajalle RASCAL-ohjelmaa käyttäen (RASCAL 3.0.5, 2007).

44 38 Taulukko 3.1. Olkiluodon BWR-, PWR- ja Loviisan VVER-polttoaineen sisältämien ympäristövaikutusten kannalta merkittävien nuklidien inventaarit (Anttila 1992, 1995, 1998, 2005b). Polttoaineen jäähtymisajaksi oletetaan 20 vuotta reaktorista poiston jälkeen. Palama 60 MWd/kgU. Nuklidi Inventaarit (Bq/tU) Olkiluodon PWRpolttoaine Olkiluodon BWRpolttoaine Loviisan VVER-polttoaine H-3 1,3E+13 1,3E+13 1,3E+13 C-14 3,3E+10 5,2E+10 1,9E+11 Kr-85 1,5E+14 1,5E+14 1,6E+14 Cl-36 1,2E+09 1,6E+09 0,0E+00 (4 Se-79 4,6E+09 4,6E+09 4,6E+09 Sr-90 2,8E+15 2,8E+15 2,8E+15 Tc-99 8,2E+11 8,3E+11 8,2E+11 Pd-107 9,2E+09 8,5E+09 9,2E+09 Sn-126 3,8E+10 3,7E+10 3,8E+10 I-129 1,9E+09 1,8E+09 1,9E+09 Cs-134 1,6E+13 1,5E+13 1,6E+13 Cs-135 3,3E+10 3,4E+10 3,0E+10 Cs-137 4,4E+15 4,3E+15 4,4E+15 1) Atrium 10x10-9Q, polttoaineen väkevöinti 4,2 % 2) PWR 17x17-24 polttoaineen väkevöinti 4 % 3) VVER-440, polttoaineen väkevöinti 4 % 4) viitteessä (Anttila 2005b) ei määritelty Väkevöintiasteen pieni nosto ei merkittävästi vaikuta inventaariin, kun poistopalama on suuri. Taulukosta 3.1 saadaan laskettua nippu- ja sauvakohtaiset inventaarit seuraavien tietojen avulla: PWR-polttoainetta nipussa 530 kgu ja 265 polttoainesauvaa, BWRpolttoainetta nipussa 180 kgu ja 91 polttoainesauvaa, VVER-polttoainetta nipussa 120 kgu ja 126 polttoainesauvaa (Anttila 2005a). Taulukossa 3.2 on esitetty eri polttoaineiden nippu- ja sauvakohtaiset inventaarit.

45 39 Taulukko 3.2. Olkiluodon BWR-, PWR- ja Loviisan VVER-polttoaineen inventaarit taulukon 3.1 perusteella. Nuklidi Inventaarit (Bq) Olkiluodon PWRpolttoaine Olkiluodon BWRpolttoaine Loviisan VVER-polttoaine Nippu Sauva Nippu Sauva Nippu Sauva H-3 6,8E+12 2,6E+10 2,3E+12 2,5E+10 1,5E+12 1,2E+10 C-14 1,8E+10 6,6E+07 9,4E+09 1,0E+08 2,3E+10 1,8E+08 Kr-85 8,1E+13 3,1E+11 2,8E+13 3,0E+11 1,9E+13 1,5E+11 Cl-36 6,3E+08 2,4E+06 2,8E+08 3,1E+06 0,0E+00 0,0E+00 Se-79 2,4E+09 9,2E+06 8,4E+08 9,2E+06 5,5E+08 4,4E+06 Sr-90 1,5E+15 5,5E+12 5,1E+14 5,6E+12 3,3E+14 2,6E+12 Tc-99 4,4E+11 1,6E+09 1,5E+11 1,6E+09 9,9E+10 7,8E+08 Pd-107 4,8E+09 1,8E+07 1,5E+09 1,7E+07 1,1E+09 8,7E+06 Sn-126 2,0E+10 7,6E+07 6,6E+09 7,3E+07 4,6E+09 3,6E+07 I-129 9,9E+08 3,7E+06 3,3E+08 3,6E+06 2,2E+08 1,8E+06 Cs-134 8,3E+12 3,1E+10 2,6E+12 2,9E+10 2,0E+12 1,6E+10 Cs-135 1,7E+10 6,5E+07 6,2E+09 6,8E+07 3,6E+09 2,9E+07 Cs-137 2,3E+15 8,8E+12 7,8E+14 8,6E+12 5,3E+14 4,2E+12 Kapseleiden kuljetuksia loppusijoitustiloihin (loppusijoitustilan kapselivarastoon) tapahtuu keskimäärin kerran viikossa. Mikäli sijoittaminen kuitenkin toteutetaan kampanjoina, voi sijoitustahti olla nopeimmillaan noin kerran päivässä. Vuositasolla kuljetuksia on loppusijoitustoiminnan alkuvuosikymmeninä noin 35 kpl/vuosi ja myöhemmin OL3-OL4-polttoainetta sijoitettaessa noin 50 kpl/vuosi.

46 40

47 41 4 KÄYTETYN POLTTOAINEEN LÄMPÖTILAN ARVIOINTI KULJETUKSEN, KAPSELOINNIN JA KAPSELEIDEN VARASTOINNIN AIKANA Käytetty ydinpolttoaine kehittää jälkilämpöä, jonka määrä tietyllä polttoainetyypillä on riippuvainen polttoaineen palamasta ja polttoaineen reaktorista poiston jälkeen kuluneesta ajasta. Tästä jälkilämmön kehityksestä johtuu, että polttoaine pyrkii varastoitaessa lämpenemään ja lämpötilan nousu on voimakkaasti riippuvainen varastointitavan jäähdytysominaisuuksista. Seuraavassa yksinkertaistetussa laskelmassa tarkastellaan polttoaineen lämpenemistä loppusijoituksen yhteydessä polttoaineen kuljetuksen, ydinjätelaitoksilla tapahtuvan käsittelyn sekä suljetussa loppusijoituskapselissa tapahtuvan välivarastoinnin aikana. Lämpötilat on selvitetty siksi, että kyseisissä käsittelyvaiheissa tapahtuviksi oletettujen onnettomuuksien päästömäärät ovat riippuvaisia polttoaineen lämpötilasta kyseisen tapahtuman aikana. 4.1 Käytetyn polttoaineen jälkilämpöteho Posivan omistajayhtiöiden ydinvoimalaitosyksiköistä loppusijoitettavaksi kertyvän käytetyn polttoaineen ominaisuuksista on esitetty arvio luvussa 3. Koska loppusijoitettavan polttoaineen jälkijäähdytysaika on vähintään 20 vuotta, käytetään päästömitoituksessa näitä arvoja (20 v, 60 MWd/kgU) tapauksissa, joissa polttoainetta vaurioituu. Tällöin polttoainesauvoista onnettomuustilanteissa mahdollisesti vapautuvat aktiivisuusmäärät tulevat konservatiivisesti arvioiduiksi. Käytetyn polttoaineen jälkilämmönkehityksen määrä on esitetty taulukossa 4.1 Olkiluodon laitoksen BWR-polttoaineelle ja tulevalle PWR-polttoaineelle sekä Loviisan laitoksen VVER-polttoaineelle. Lämmönkehityksen erot eri polttoainetyypeillä ovat vähäisiä, mutta pienet erot johtuvat kyseisen käytetyn polttoaineen aktiivisuusinventaarien ja sitä kautta säteilyn spektrien erilaisuuksista. Lämmöntuottoarvoja käytetään yksittäiseen kapseliin sijoitettavien polttoaine-elementtien valintaan sekä eri tilanteissa (vapaana ilmassa olevana nippuna, kapseloituna tai kuljetussäiliössä) olevan polttoaineen lämpötilan laskentaan. Polttoaineen lämpötilan tunteminen on päästöanalyyseissä tärkeää siksi, että korkeammissa lämpötiloissa rikkoutuvasta polttoaineesta tapahtuva välitön päästö saattaa olla suurempi joidenkin aineiden höyrystymisestä johtuen. Taulukko 4.1. Käytetyn polttoaineen lämmöntuotto [W/tU] poistopalaman ja jäähtymisajan funktiona (Anttila 2005b). Valitut poistopalama-arvot ovat konservatiivisen korkeita, 60 MWd/kgU. Väkevöintiasteella ei ole suurempaa merkitystä jälkilämmön tuottoon, sen sijaan sillä on vaikutusta saavutettavan poistopalaman määrään ja reaktiivisuuteen. Jäähtymisaika [a] Tyyppi; poistopalama [MWd/kgU] / väkevöintiaste [%] VVER; 60 /4,0 BWR (1 ; 60 / 4,2 PWR; 60 / 4, , , ,7 64,4 85,5 (1 Aukko-osuushistoria 40 %

48 42 Taulukossa 4.2 on esitetty eri polttoainetyyppien nippukohtaiset lämmöntuotot. Näissä havaitaan olevan eroja nippujen kokoeroista johtuen. PWR-tyyppinen nippu tuottaa noin kolminkertaisen lämpötehon verrattuna VVER- ja BWR-nippuun. Taulukko 4.2. Yksittäisen käytetyn polttoainenipun lämmöntuotto [W] poistopalaman ja jäähtymisajan funktiona (Anttila 2005b). Jäähtymisaika tarkoittaa polttoaineen reaktorista poiston jälkeen kulunutta aikaa. Jäähtymisaika [a] Tyyppi; poistopalama [MWd/kgU] / väkevöintiaste [%] VVER; 60 /4,0 BWR (1 ; 60 / 4,2 PWR; 60 / 4, ) Aukko-osuushistoria 40 % On kuitenkin huomattava, että kuljetussäiliö ja loppusijoituskapseli eivät sisällä pelkästään tällaista kuumaa polttoainetta. Kuljetussäiliössä voi olla yksittäinen palamaltaan 60 MWd/kgU ja jälkijäähdytysajaltaan 20 v. oleva nippu, mutta keskimäärin säiliöön valitaan sellainen polttoainenippukokonaisuus, joka voidaan kapseloida eli lämmöntuotto on kuljetuserässä keskimäärin 806 W/tU BWR, 951 W/tU VVER tai 859 W/tU PWR (Raiko 2012, luku 13). Kuvasta 4.1 voidaan arvioida, minkä ikäistä sijoitettava ja siis ydinjätelaitoksissa käsiteltävä polttoaine keskimäärin on, kun keskimääräinen lämpöteho kapseloitaessa on tunnettu/rajoitettu. 70 Keskimääräinen jäähdytysaika loppusijoitettaessa Jäähtymisaika (a) PWR 863 W/tU BWR 806 W/tU VVER 950 W/tU Palama (MWd/kgU) Kuva 4.1. Ydinjätelaitoksissa käsiteltävän polttoaineen keskimääräinen lämmöntuotto sekä vastaavat palaman ja jäähtymisajan arvo.

49 43 Loppusijoitettavaksi hyväksyttävän erän lämpöteho voi siis aiheutua yksittäisissä polttoaine-elementeissä erilaisilla palaman ja jäähtymisajan kombinaatioilla. Tässä tutkimuksessa käytetään konservatiivisesti päästön määrityksessä korkeinta mahdollista nippukohtaista inventaaria, kun nippuja tai sauvoja vaurioituu. Kun verrataan taulukossa 4.1 esitettyjä lämpötehojen arvoja (20 v, 60 MWd/kgU), voidaan havaita, että ne ovat karkeasti ottaen kaksinkertaiset verrattuna kuvassa 4.1 esitettyihin keskimääräisiin lämpötehoihin. Kokonaisen loppusijoituskapselin nuklidikohtaiset aktiivisuusmäärät ovat todellisuudessa huomattavasti pienempiä kuin pelkästään edellä mainitun aktiivisuussisällöltään suurimman nipun (20 v, 60 MWd/kgU) kaltaisia nippuja sisältävässä kapselissa olisi. Tämä siis johtuu siitä, että kapselikohtaisen jälkitehon rajoituksen vuoksi yksittäiseen kapseliin on mahdollisen kuuman nipun vastapainoksi sijoitettava myös aktiivisuussisällöltään vähäisempiä, kylmiä polttoainenippuja, jolloin keskiarvo väkisinkin alenee. 4.2 Lämmönsiirtymismekanismit Rikkoutuvasta polttoainesauvasta tapahtuvaa päästöä arvioitaessa on oleellista tietää, missä lämpötilassa päästö tapahtuu, sillä päästön määrä ja laatu muuttuu korkeissa lämpötiloissa haitallisemmaksi. Myös polttoaineen mahdollinen ylikuumeneminen saattaa johtaa yksinäänkin polttoaineen vaurioitumiseen. Siksi käyttöturvallisuusanalyysissä on oltava käytettävissä oleellinen taustatieto, polttoaineen lämpötila, käytetyn polttoaineen eri käsittelyvaiheissa: siirtosäiliössä tapahtuvien kuljetusten, käsittelykammiossa tapahtuvien nippujen käsittelyn ja kuivatuksen sekä kapseliin sijoittamisen yhteydessä. Seuraavassa selvitetään polttoaineen mahdollisia korkeimpia lämpötiloja loppusijoitusprosessin eri vaiheissa. Lämpöä voi siirtyä kolmella eri tavalla: johtumalla, kulkeutumalla tai säteilemällä. Usein käytännössä lämmönsiirtymistä tapahtuu tietyssä paikassa samanaikaisesti usealla mekanismilla. Kahden pisteen välillä johtumalla siirtyvä lämpöteho on seuraavan kaavan (4.1) mukainen. jossa T A P J, (4.1) x on lämmönjohtavuus (W/m/K), on lämpötilaero pisteiden välillä (K), A on lämpöä johtavan väliaineen poikkipinta-ala kyseisten pisteiden välillä (m 2 ), x on kyseisten pisteiden välinen etäisyys (m). Kulkeutumalla siirtyvä lämpöteho on riippuvainen väliaineesta ja sen nopeudesta. Usein jostakin pinnasta liikkuvaan väliaineeseen siirtyvää lämpötehoa kuvataan laskentakaavalla (4.2), jossa pintaan liittyvä lämmönsiirtymiskerroin ( ) kuvaa liikkuvan väliaineen lämpöä siirtävän vaikutuksen. jossa P K * T * A, (4.2)

50 44 on pinnan lämmönsiirtymiskerroin (W/m 2 /K), on lämpötilaero pinnan ja siirtävän väliaineen välillä (K) ja A on lämpöä siirtävän pinnan pinta-ala (m 2 ). Nyt kyseeseen tulevissa tapauksissa lämpöä mahdollisesti kuljettava väliaine on ilma, joka tyypillisesti jäähdyttää säiliöiden ulkopintoja. Pystyasennossa olevalle ilman jäähdyttämälle pinnalle on esitetty taulukossa 4.3 lämmönsiirtymiskertoimien arvoja, jotka sisältävät vain johtumalla ja kulkeutumalla tapahtuvan lämmönsiirtymisen osuuden. Toisin sanoen kyseisestä pinnasta saattaa lisäksi siirtyä samanaikaisesti lämpöä myös säteilemällä. Koneellisesti ilmastoiduissa huonetiloissa, jollaisissa loppusijoituskapselit aina sijaitsevat kapselointilaitoksessa tai loppusijoitustilan kapselien välivarastossa, pystysuorista pinnoista on seuraavissa laskelmissa oletettu siirtyvän lämpöä 5 W/m 2 /K. Säteilylämmönsiirtoa ei kapselien ulkopinnoissa ole oletettu tapahtuvan eikä vaakasuorista pinnoista (säiliöiden päädyt) ole oletettu tapahtuvan minkäänlaista lämmönsiirtymistä, koska vaakasuorilla pinnoilla luonnonkierto on vähäisempää ja kapselin pohjapääty on useissa tilanteissa joko lattiaa ja kuljetustelinettä (palettia) vasten, mikä myös osaltaan vähentää luontaisen ilmajäähdytyksen määrää pohjapinnassa. Taulukko 4.3. Pystysuoran pinnan lämmönsiirtymiskertoimen arvoja ympäröivän ilman nopeuden funktiona (Vähäkallio 1970, s. 399). Ilman nopeus (m/s) Lämmönsiirtymiskerroin (W/m 2 /K) 0,0 2,7 0,3 7,4 1,6 12,6 3,4 20,4 Säteilemällä tapahtuva lämmönsiirtoteho kahden pinnan välillä lasketaan kaavasta (4.3). Säteilylämmönsiirto on voimakkaasti riippuvainen lämpötilatasosta ja se usein muuttuu korkeammissa lämpötiloissa tärkeimmäksi lämmönsiirtymismekanismiksi. Polttoaineen lämpötiloja laskettaessa kaasussa (ilmassa) olevan polttoaine-elementin sisäinen lämmönsiirto polttoainesauvojen välillä tapahtuu valtaosin säteilylämmönsiirrolla, koska itse polttoaineen lämpötila on useimmissa tapauksissa luokkaa C ja elementin sisällä kaasun luontainen kierto on pienten rakojen takia vähäistä. jossa P S 4 4 * A*( TS TY ), S Y on Stefan-Bolzmanin vakio mustalle säteilijälle (5,67*10-8 W/m 2 /K 4 ), T S on säteilevän pinnan lämpötila (K), T Y on vastaanottavan pinnan tai ympäristön lämpötila (K), A on lämpöä säteilevän pinnan pinta-ala (m 2 ), S on säteilevän pinnan emissiviteetti (pinnan laadusta riippuva kerroin) ja Y on vastaanottavan pinnan tai ympäristön emissiviteetti. (4.3)

51 45 Taulukossa 4.4 on esitetty tyypillisiä emissiviteettikertoimia tässä tapauksessa kyseeseen tuleville pintatyypeille. Epätasaiset tummat pinnat säteilevät ja absorboivat tehokkaammin lämpöä kuin sileät ja kiiltävät pinnat. Taulukko 4.4. Eräiden pintojen tyypillisiä emissiviteettikertoimia (Vähäkallio 1970, s. 396). Pinnan laatu Emissiviteetti Kupari, oksidoitunut 0,76 Kupari, koneistettu 0,1 0,5 ( * Teräs, kirkas 0,24 Teräs, oksidoitunut 0,61 Teräs, ruostunut 0,85 * ) pinnankarheudesta ja patinoitumisasteesta riippuen (Ikonen 2006) 4.3 Lämpötilojen laskentamenetelmiä Seuraavassa suoritetuissa tarkasteluissa lämpötilat on laskettu ns. stationäärisessä tilassa, jossa ne ovat asettuneet vakiona pysyvään tilanteeseen ja jossa siten saavutetaan korkeimmat esiintyvät lämpötilat. Stationäärisessä tilassa polttoaineesta ulos johtuva lämpöteho on tunnettu eli siis kohdassa 4.1 kuvatun jälkilämpötehon suuruinen. Tähän tietoon perustuen voidaan lämmönsiirtoketjun eri pisteissä suorittaa yksinkertaisia tarkasteluja, joilla saadaan selville tässä tarkastelupisteessä vallitseva lämpötila edellä esitettyjen yhtälöiden (1), (2) ja (3) avulla. Mikäli tietyllä tarkasteluvälillä tapahtuu samanaikaisesti lämmönsiirtoa eri mekanismeilla, on eri lämmönsiirtomuotojen välinen tehojakauma etsittävä iteroimalla. Polttoainenippu ilmassa Kuvassa 4.2 on esitetty yksinkertaistettuna yksittäiseen polttoainenippuun liittyvä laskentamalli, jossa yksittäistä polttoainenippua käsitellään ilmassa huoneenlämpötilassa. Yksittäisen PWR-polttoainenipun lämmöntuotto on enintään 983 W (taulukko 4.2). Nipussa on oletettu olevan 265 sauvaa, jotka sijaitsevat 17x17-matriisissa. Sauvojen ulkohalkaisija on 9,5 mm ja jäähdyttävä pituus 4,2 m. Nippu on koteloimaton, se on tuettu yhteensä neljällä tukiristikolla. Sauvojen keskipisteiden etäisyys on 12,6 mm, josta nipun leveydeksi saadaan 211 mm. Sauvojen pinnat ja virtauskanavan pinnat ovat vahvasti tummuneet (reaktorin primääripiirissä kaikki pinnat peittyvät metallioksideilla eli ns. crudilla) niiden käytön aikana, joten niiden emissiviteetin arvona on käytetty 0,80. Sauvan ollessa pystyasennossa vapaana ilmassa sen sisällä syntyy luonnonkiertoa eli ilman pituussuuntaista liikettä, mikä aiheuttaa voimakkaan jäähdytyksen kulkeutuvan ilman avulla. Yhdessä nipussa olevien sauvojen jäähdyttävä kokonaispinta-ala on A = 265* *D*L = 33,2 m 2 ja lämpöteho on enintään 983 W. Valitaan konservatiivisesti taulukosta 4.4 lämmönsiirtokertoimeksi 0-nopeutta vastaava = 2,7 W/m 2 /K, jolloin saadaan jäähdytyksen kannalta riittäväksi sauvojen ja ympäröivän ilman lämpötilaeroksi T = P/(A* ) = 11,0 K. Tarkistetaan vielä, kuinka suuri ilmakierto nipun läpi tarvitaan, jotta kyseinen jäähdytysteho voisi olla mahdollinen. Oletetaan, että sisään menevä ilma on +20 C ja ulos tuleva on

52 46 lämmennyt +10 C eli sen lämpötila on +30 C. Polttoainenippua vastaava poikkipinta-ala on noin 0,0459 m 2. Nipussa olevien 265 sauvan yhteinen poikkipinta-ala on noin 0,0239 m 2, joten nettopoikkipinta-alaa ilmavirtausta varten nipun sisällä jää noin A N = 0,021 m 2. Ilman lämpökapasiteetti huoneen lämpötilassa normaalipaineessa on noin c = 873 J/m 3 /K. Näin ollen 983 W tehon pois kuljettamiseen esimerkiksi +10 C:n lämpötilanousulla tarvitaan nipun sisällä ilmavirran nopeus v = P/ T/c/A N = 5,4 m/s. Voidaan myös toisin päin laskea, että jos ilman sallitaan lämmetä kierron aikana +20 C:sta +100 C:een, riittää nipun sisällä kiertävän ilmavirran nopeudeksi 10*5,4/80 m/s = 0,68 m/s. Luonnonkierto aiheutuu erilämpöisten kaasujen tiheyserosta. Esim C lämpöinen ilma on yli 20 % kevyempää kuin +20 C:n ilma, joten pitkänomaiseen polttoainenipun ympärillä olevaan virtauskanavaan syntyy pienistäkin lämpötilaeroista huomattava veto eli virtausnopeus. Yllä olevaa luonnonkierrolla tapahtuvaa laskelmaa on vaikeaa yksinkertaisin laskentamenetelmin tarkentaa, kun ei ole tarkkaa tietoa nipun sisäisistä virtausvastuksista, mutta voidaan kuitenkin päätellä, että ilmavirran kulkeutuminen polttoainekanavan läpi pitää lämpötilan alle +100 C:n, kun nippu on vapaana pystyasennossa huoneilmassa. Tässä esimerkkitapauksessa ei ole tarkasteltu lainkaan muiden lämmönsiirtomuotojen vaikutusta. Ympäristö: ilmaa Polttoainesauvat: Säteilylämmönsiirto+ johtuminen+ kulkeutuminen läpivirtaavan ilman mukana Polttoainekanava: Säteilylämmönsiirto+ ulkopinnalla kulkeutuminen Kuva 4.2. Yksittäisen polttoainenipun lämmönsiirtoketju sauvoista virtauskanavaan ja sen ulkopinnan kautta ilmaan sekä suoraan kanavan läpi luonnonkierrolla virtaavaan ilmaan. Loppusijoituskapseli varastotilassa Raportissa (Ikonen 2006) esitetään BWR-, PWR ja VVER 440 -ydinpolttoaineen loppusijoituskapselin sisustan lämpenemisanalyysin tuloksia, kun mallinnus tehdään hyvin yksityiskohtaisesti. Polttoaineen tuottaman jälkilämmön olennainen lämmönsiirtomeka-

53 47 nismi on lämpösäteily sauvojen välillä ja johtuminen kapselin metalliosia pitkin kapselin ulkopinnalle. Kapselin ulkopinnan lämpötilana on tarkasteluissa pidetty konservatiivisesti +100 C. Tutkimuksessa (Ikonen 2006) varioitiin useita alkuarvoja, jotta saatiin selville niiden suhteellinen vaikutus polttoaineen maksimilämpötiloihin. Kuparista tehdyn ulkovaipan ja valuraudan välisessä raossa säteilyllä ja erityisesti emissiviteetillä on suurin vaikutus sisäalueiden lämpötiloihin. Muut merkittävät parametrit ovat polttoainesauvojen välissä olevan kaasun lämmönjohtumiskerroin, kuparisen ulkopinnan lämpötila ja kapselin lämpöteho. Sen sijaan metallien lämmönjohtumiskertoimien vaihteluilla on merkityksetön vaikutus maksimilämpötilaan. BWR-, PWR- ja VVER 440- kapseleiden alkutehoksi asetettiin kaikissa analyyseissä sijoitushetkellä W, W ja W, jotka ovat kyseisille kapselityypeille määritellyt jälkilämpötehon suunnitteluarvot sijoitushetkellä (Raiko 2012, luku 13.4). Keskimääräisillä lämmönjohtavuuksilla ja muilla ominaisuuksilla vastaaviksi polttoaineen maksimilämpötiloiksi saatiin 213 C, 229 C ja 233 C. Tärkein lämpötilaa nostava yksityiskohta kapselirakenteessa on sisäosan ja vaipan välinen rako, joka kapselia elektronisuihkuhitsauksella (EBW) suljettaessa jää tyhjötilaan. Mikäli rako on kaasutäytteinen (kuten tyypillisesti kitkatappihitsatussa (FSW) rakenteessa), polttoaineen lämpötilat ovat noin 80 C alempia. Laskettuja polttoainesauvan maksimilämpötiloja voidaan käyttää hyväksi arvioitaessa polttoainesauvojen päästöarvoja vaurioitumistilanteessa sekä polttoaineen pitkäaikaiskestävyyttä loppusijoituskapselissa. Ikonen (2006) esittää polttoaineen lämpötila-arvion kapseloidussa polttoaineessa hyvin konservatiivisin olettamuksin. Myöhemmin kapselin jäähtymistä varastointitiloissa ja asennusajoneuvolla kuljetettaessa on analysoitu yksityiskohtaisemmin kapselin designraportissa (Raiko 2012, luvut ja 8.5.2). Nämä analyysit osoittavat, että aikaisemmat tulokset (Ikonen 2006) ovat konservatiivisia kaikissa loppusijoitusprosessissa esiin tulevissa olosuhteissa. Polttoaineen kuivausyksikössä polttoaineen lämpötilaa tarkkaillaan mittauksella eikä lämpötila nouse häiriötilanteessakaan sitä korkeammaksi mitä esiintyy loppusijoituskapselissa. Kuivatusyksikössä on kerrallaan yhteen kapseliin kapseloitavaksi suunniteltu polttoainemäärä. Kuljetussäiliön lämpeneminen Käytetyn polttoaineen kuljetuksiin on käytettävissä sekä vesitäytteisiä että suojakaasutäytteisiä kansainväliset standardit täyttäviä kuljetussäiliöitä. Toistaiseksi ei loppusijoituslaitokselle tapahtuviin kuljetuksiin ole hankittu kuljetussäiliöitä eikä niiden tyyppiä ole valittu. Seuraavat tarkastelut perustuvat tunnettujen säiliövalmistajien omista säiliöistään antamiin teknisiin arvoihin. Märkäkuljetus Loviisasta Venäjälle aikanaan tapahtuneiden kuljetusten antamien kokemusten mukaan vesitäytteisten kuljetussäiliöiden lämpötilat pysyivät noin 40 C:ssa (Kukkola 2009).

54 48 Nykyaikaisissa vesitäytteisissä kuljetussäiliöissä (jälkiteho 10 kw, 84 nippua, VVER 440 polttoaine) valmistajien antamien tietojen mukaan käytetyn polttoaineen suojakuoren lämpötilat ovat enintään noin 115 C. Kuivakuljetus Kapselivalmistajien tietojen mukaan kyseeseen tulevilla tyypillisillä kuljetussäiliöillä polttoaineen maksimilämpötila kuivakuljetuksissa on noin 270 C.

55 49 5 VAPAUTUMISOSUUDET POLTTOAINESAUVASTA KÄYTÖN AIKANA KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSLAITOKSELLA Käytetyn polttoaineen kuljetusvaihtoehtoina ovat kuiva ja märkä (vesitäytteinen kuljetussäiliö) kuljetus. Tämän perusteella kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käytön aikana voi vuotoa polttoainesauvoista esiintyä kahdessa erilaisessa ympäristössä: kuivassa tai märässä. Kuivassa tilanteessa radionuklidit vapautuvat ympärillä olevaan ilmatilaan, märässä tilanteessa ympäröivään kuljetussäiliön veteen. Vettä ei esiinny muissa astioissa tai kapselointiprosessissa. Jos kuljetus tapahtuu vedellä täytetyssä kuljetussäiliössä, pitää polttoainesauvoissa mahdollisesti jäljellä olevat vesitipat poistaa erillisessä kuivainlaitteistossa. Tässä tapauksessa vettä on niin vähän, että vapautumisen voidaan olettaa tapahtuvan kuin kuivasta nipusta. On myös suunniteltu, että polttoaineniput joka tapauksessa kuljetussäiliön tyypistä riippumatta pannaan kuivausyksikköön, koska muutoin ei saada varmuutta pintojen kuivuudesta. Käytetyn polttoaineen pitkäaikaisturvallisuusanalyyseissä on käytetty termiä IRF (instant release fraction) sen vapautumisosuuden kuvaamiseen, jonka arvioidaan vapautuvan polttoainesauvasta, kun loppusijoituskapseli vaurioituu loppusijoitustilan kallioperässä ja vesi pääsee kapselin sisään (NAGRA 2004, Pastina ym. 2010, Johnson ym. 2012). Tällöin oletetaan konservatiivisesti, että polttoainesauvan kaasuaukossa oleva osuus sauvan inventaarista vapautuu nopeasti sauvan ulkopuolelle vaikka todellisuudessa tämä prosessi veisi huomattavasti pidemmän ajan. Yleensä IRF sisältää myös raerajoilla, polttoaineen halkeamissa ja rim-kerroksessa olevan pitoisuuden vapautumisen. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käytönaikaisessa turvallisuusarvioinnissa on ehdotettu käytettävän myös IRF:iin perustuvia lukuarvoja, kun polttoainesauva vaurioituu laitoksen käytön aikana (luku 5.1). Perustelut IRF-lukuarvoille löytyvät viitteistä (NAGRA 2004, Pastina ym. 2010, Johnson ym. 2012). Olennaista tässä on veden vaikutus vapautumiseen vaikuttavana tekijänä. Siten voidaan arvioida, että IRFarvot sopivat tilanteeseen, jossa polttoainevuoto tapahtuu veden alla. Koska on tarpeen arvioida myös kuivaa vapautumisympäristöä, ei IRF:llä pystytä realistisesti kuvaamaan kuivaa vapautumistilannetta. Koska vesi ei ole liuottamassa kiinteitä aineita, voidaan olettaa, että kiinteiden aineiden vapautuminen jää pienemmäksi kuin märässä tilanteessa. Kuivassa tilanteessa vapautumisosuutta on muutettu pienemmäksi vain säteilyannosten kannalta tärkeimpien nuklidien osalta ja muut vähemmän tärkeiden nuklidien vapautumisosuudet on jätetty samoiksi kuin märässä tilanteessa (luku 5.2). Ydinjätelaitoksilla polttoaineen lämpötilat eri käsittelyvaiheissa ovat normaalisti o C sisältäen kuivakuljetusvaihtoehdon. Polttoaine kestää korkeita lämpötiloja. Polttoaineen pitkäaikaisessa ilmajäähdytteisessä varastoinnissa sallitaan luokkaa o C olevia lämpötiloja. Kuitenkin huoneiden jäähdytyksestä on huolehdittava, jotta laitteet ja järjestelmät eivät vaurioidu (Kukkola 2009).

56 50 Fissiotuotekaasut Polttoainesauvan radioaktiivisten aineiden vapautumistarkastelut aloitetaan yleensä fissiotuotekaasujen määrän arvioinnilla, koska muiden fissiotuotteiden vapautuminen on jossain suhteessa tähän. Voidaan arvioida, että fissiotuotekaasuja on kaasuraossa enemmän kuin kiinteitä fissiotuotteita, koska kaasut vapautuvat herkemmin polttoainematriisista kuin hiukkaset. Yleisen käsityksen mukaan polttoaineen palama vaikuttaa fissiotuotekaasujen määrään polttoainesauvan kaasuaukossa. Kuva 5.1 on fissiotuotekaasujen vapautumista käsittelevästä koodivertailusta (Uffelen 2006). Vertailussa esiintyi huomattavia eroavuuksia eri koodien ennusteiden välillä. Kuvasta 5.1 nähdään, että palaman kasvaessa yli 60 MWd/kgU fissiotuotekaasujen vapautuminen polttoainematriisista kaasuaukkoon alkaa laskelmien antamien ennusteiden mukaan yleensä lisääntyä merkittävästi. Kuva 5.1. Eri malleilla ennustettu fissiotuotekaasujen kertyminen (FGR) polttoainesauvan kaasuaukkoon palaman funktiona FUMEX-II koodivertailussa (Uffelen 2006). Kuvassa on esitetty kaasuaukkoon vapautuneiden kaasujen määrä suhteessa koko polttoainesauvassa syntyneeseen määrään. Korkeilla palama-arvoilla fissiotuotekaasujen vapautumista voi tapahtua myös alhaisissa lämpötiloissa. Kokeellistenkin tutkimusten mukaan fissiotuotekaasujen määrän on havaittu kasvavan korkeilla palama-arvoilla (Johnson ym. 2012). Polttoaineen rakenteessa tapahtuu tällöin muutoksia (säröilyä tai vastaavaa), jotka edesauttavat fissiotuotekaasujen vapautumista sauvan vapaaseen tilaan. Fissiotuotekaasujen lisääntymisen yhteydessä havaittava ilmiö korkeilla palamilla on, että polttoaineen lämmönjohtavuus laskee. Lämmönjohtavuuden muutokset antavat viitteitä polttoaineen rakenteellisista muutoksista. BWR-polttoainesauvoissa fissiotuotekaasuja on havaittu kertyvän enemmän kaasuaukkoon kuin VVER-polttoainesauvoissa. Yksi selittävä tekijä on BWR:n yleensä alhaisempi esipaineistus. Toinen mahdollinen selitys on, että BWR:n säätösauvojen yläpään

57 51 kohdalla on havaittu voimistunutta fissiotuotekaasujen muodostumista. Myös BWRpolttoaineen korkeampaa lineaaritehoa pidetään syynä suurempaan vapautumisosuuteen. Säätösauvaliikkeet voivat aiheuttaa paikallisia reaktiivisuusmuutoksia ja fissiotuotteiden määrän kasvua. Jäähdytteen aukkoisuudesta johtuen BWR on VVER:ää herkempi paikallisille reaktiivisuusmuutoksille. Kryptonin pitkäikäisen isotoopin (Kr-85) lisäksi päästöanalyysissa ovat kaasumaisista aineista mukana ympäristössä globaalisti leviävät tritium (H-3) ja hiilikiertoon liittyen C-14, joka leviää hiilidioksidin ja metaanin muodossa. Tritium on hyvin mobiili nuklidi. Jodin (I-129) oletetaan esiintyvän vain partikkelimuodossa. Jodista voisi pienen osan olettaa olevan orgaanista (NUREG 1995), jolloin se ei jäisi hiukkassuodattimeen, mutta sitä ei ole käsitelty, koska jodin päästö verrattuna cesiumin päästöön jää hyvin vähäiseksi. 5.1 Vapautuminen veteen Käyttöturvallisuusanalyysissä, kun vapautuminen tapahtuu vesiympäristöön, käytetään suoraan IRF-arvoja. Vesiympäristö tarkoittaa tässä vapautumista kuljetussäiliössä, jossa on vettä ja polttoaine vaurioituu ja vuotaa veden pinnan alapuolella. Vapautumista veteen on tutkittu paljon enemmän kuin vapautumista kuivana. Menetelmät perustuvat useimmiten siihen, että jauhettua tai murskattua polttoainetta liuotetaan vedessä ja mitataan vedessä oleva nuklidipitoisuus. Taulukossa 5.1 on esitetty vapautumisosuudet, kun palamaksi oletetaan 60 MWd/kgU (NAGRA 2004, Pastina ym. 2010, Johnson ym. 2012). Taulukon arvoja käytetään tässä kaikille kolmelle polttoaineelle. Todellisuudessa painevesilaitosten polttoaineella esiintyy hieman pienempiä vapautumisosuuksia kuin BWR-polttoaineella. Taulukko 5.1. Kapselointilaitoksen käyttöturvallisuuteen liittyvät käytetyn polttoaineen vapautumisosuudet, kun polttoainesauva vuotaa veteen (Pastina ym. 2010). Vapautuminen veteen polttoainesauvasta Nuklidi Vapautumisosuus H-3 0,1 C-14 0,1 Cl-36 0,13 Se-79 0,005 Kr-85 0,1 Sr-90 0,01 Tc-99 0,002 Pd-107 0,002 Sn-126 0,0001 I-129 0,05 Cs-134 0,05 Cs-135 0,05 Cs-137 0,05

58 52 Taulukon 5.1 nuklidilistaan on lisätty kaksi kaasumaista nuklidia H-3 ja Kr-85, joita viitteen (Pastina ym. 2010) IRF-osuuksien taulukoissa ei ole. Niillä voi olla merkitystä käytön aikaisissa päästöissä (luku 6.4), joten varmuuden vuoksi ne on lisätty ja niiden vapautumisosuudet on määritelty samoiksi kuin C-14 osalta. Fissiokaasujen vapautumisosuutta kaasurakoon on arvioitu mm. lähteessä (Uffelen 2006), joista voidaan päätellä, että palamalla 60 MWd/kgU sen osuus jää 5 % tasolle. Mittauksissa on löydetty myös samaa suuruusluokkaa olevia arvoja mutta hajontaa on myös havaittavissa (Johnson ym. 2012). Kaasuraossa olevien kiinteiden fissiotuotteiden osuus on yleensä pienempi kuin fissiokaasujen osuus, joten 5 % arvo cesiumille on konservatiivinen arvio. Taulukosta 5.1 nähdään, että cesiumista ovat myös mukana Cs-134 ja Cs-137, koska ne ovat erittäin merkittäviä isotooppeja säteilyannosten kannalta, kun tarkastellaan 20 vuotta jäähtynyttä polttoainetta. Alkuaine cesium on kiinteä, vesiliukoinen aine ja sen takia cesiumin vapautumisosuus on suuri. Myös strontium ja jodi ovat vesiliukoisia. Aktinidit ja lantanidit ovat niukkaliukoisia. Vapauduttuaan sauvan ulkopuolelle kiinteät aineet jäävät pääosin veteen, mutta kaasumaisten aineiden voidaan olettaa vapautuvan sellaisenaan ympäristöön. 5.2 Vapautuminen kuivissa olosuhteissa Kuivassa ympäristössä käytetään IRF-osuuksia muille aineille paitsi cesiumille, jodille ja strontiumille, koska muilla aineilla ei näillä päästöllä ole säteilyannosten kannalta suurta merkitystä (luku 6.4). Kaasumaisten aineiden vapautumisosuudet oletetaan yhtä suuriksi sekä kuivassa että märässä ympäristössä. Kiinteitä aineita, kuten cesiumia, jodia ja strontiumia vapautuu merkittävästi vähemmän kuivassa tilanteessa kuin märässä tilanteessa, koska vesi ei ole liuottamassa radioaktiivisia aineita sauvan sisältä. Merkittävimmät mekanismit cesiumin tapauksessa ovat vapautuminen polttoainehiukkasina sekä haihtuneena olevan komponentin purkautuminen kaasuaukosta (Sanders ym. 1992). Diffuusiovapautumista polttoaineen raerajoilta tapahtuu vasta, kun lämpötila on noin 1200 o C (Andre ym. 1995). Diffuusiosta aiheutuvalla lisävapautumisella ei kapselointiprosessin päästöjen tarkastelussa ole siten merkitystä. Taulukossa 5.2 on esitetty vapautumisosuudet, kun palamaksi oletetaan 60 MWd/kgU. Taulukon arvot ovat sekä BWR- että PWR- ja VVER-tyyppiselle polttoaineelle. Todellisuudessa painevesilaitosten polttoaineella esiintyy hieman pienempiä vapautumisosuuksia kuin BWR-polttoaineella.

59 53 Taulukko 5.2. Kapselointilaitoksen käyttöturvallisuuteen liittyvät käytetyn polttoaineen vapautumisosuudet, kun polttoainesauva vuotaa kuivaan tilaan. Vapautuminen polttoainesauvasta kuivaan tilaan Nuklidi Vapautumisosuus H-3 0,1 C-14 0,1 Cl-36 0,13 Se-79 0,005 Kr-85 0,1 Sr-90 0,00015 Tc-99 0,002 Pd-107 0,002 Sn-126 0,0001 I-129 0,00015 Cs-134 0,00015 Cs-135 0,00015 Cs-137 0, Polttoainehiukkaset Cesiumin vapautumista kuivissa olosuhteissa on käsitellyt (Sanders ym. 1992). Polttoainesauvasta vapautuu vauriotilanteessa hiukkasmuodossa olevia aineita. Tarkasteltaessa polttoainesauvan poikkipinnan palamaa yksityiskohtaisemmin, on havaittu, että polttoainepelletin pinnalle muodostuu alle millimetrin syvyinen korkean palaman kerros. Korkeaan palamaan liittyvä uraanimatriisin haurastuminen ja säröileminen sekä tästä aiheutuva voimistuva fissiotuotekaasujen ja hiukkasten vapautuminen on siten mahdollista ainakin pellettien pintaosista. Hiukkasiin sitoutuneen aktiivisuuden osuus on noin 0,001 0,003 % koko sauvan nuklidikohtaisista määristä. Turvallisuusanalyyseissä on ehdotettu epävarmuudet huomioonottaen käyttämään, cesiumia lukuun ottamatta, hiukkasten vapautumiselle arvoa 0,003 % (Sanders ym. 1992). Samassa viitteessä on arvioitu, että cesium kerääntyy muita aineita paremmin hiukkasiin. Mikäli kaasuaukossa on cesiumia enemmän kuin 1 %, tulee 0,003 %:in hiukkasosuutta korjata cesiumin tapauksessa suuremmaksi. Cesiumin kaasuaukko-osuuden ollessa 5 % (IRF:ssä käytetty lukuarvo), saadaan cesiumhiukkasten osuus kertomalla 0,003 % viidellä, jolloin tulokseksi saadaan cesiumin hiukkas- ja vapautumisosuudeksi 0,015 %. Samaa lähestymistapaa noudattaen esimerkiksi Sr-90 vapautumisosuudeksi tulisi vain 0,00003, joka on huomattavasti pienempi lukuarvo kuin taulukossa 5.1 esitetty lukuarvo 0,01. Tässä tutkimuksessa oletetaan konservatiivisesti, että Sr-90 vapautuu samalla osuudella kuin cesium. Myös jodi, esiintyessään CsI:na, vapautuu niukasti. Jodin vapautumisosuuden arvoksi on oletettu sama arvo kuin cesiumille eli 0,00015.

60 Haihtuvien aineiden purkautuminen Haihtuvista aineista merkittävin on cesium ja sen yhdisteet. Cesiumin mahdollisia kemiallisia yhdisteitä ovat esim. cesiumjodidi (CsI) ja cesiumhydroksidi (CsOH). On mahdollista, että vioittuneista sauvoista vapautuva cesium olisi cesiumjodidin muodossa. CsI:n kiehumispiste on vasta 1277 o C. Alkuaine cesium kuuluu alkalimetalleihin, on reaktiivinen ja kiehuu 669 o C:n lämpötilassa. Strontium on metalli, jonka sulamispiste on 777 o C. Polttoaineen suojakuori kestää noin 800 o C lämpötilan. Mikäli polttoaineen lämpötila nousisi voimakkaasti esimerkiksi tulipalon yhteydessä, kun samalla olisi rikkoontunutta polttoainetta, voisi aiheutua cesiumin vapautumista haihtumisen muodossa. Kaasuaukkoon kulkeutunut cesium on polttoaine-elementtien reaktorista poiston jälkeen valtaosaltaan tiivistynyt polttoainepellettien pinnoille sekä suojakuorten sisäpinnalle. Lämpötilasta riippuva cesiumin vapautuminen on hiukkasvapautumiseen nähden merkittävää, kun lämpötila on noin 500 o C tai korkeampi. Kapselointiprosessin lämpötilat eivät siten riitä vapauttamaan koko kaasuaukon pinnalla olevaa cesiumin määrää vaurioituneista polttoainesauvoista. 5.3 Radionuklidien pidättyminen laitoksella ennen vapautumista ilmakehään Vapauduttuaan polttoainesauvasta hiukkasmaiset radionuklidit voivat osittain pidättyä ympäröivään tilaan (veteen, pinnoille) ja suodattimeen. Tässä oletetaan, että ilmastointipiipussa on vain yksi suodatin. Käsittelykammiossa on myös sisäilman kierrätyksen yhteydessä toimiva suodatin, mitä ei laskennassa oteta huomioon. Lisäksi oletetaan, että kaasumaiset nuklidit vapautuvat ilmakehään pidättymättä suodattimiin. Tämän lisäksi on tulokset esitetty myös suodattamattomille päästöille Pidättyminen veteen Jos polttoainesauva vuotaa kuljetussäiliön veteen, voidaan olettaa, että merkittävä osuus partikkeleista pidättyy veteen. Laskennassa oletetaan, että 99 % partikkeleista jää veteen. Pidättymiseen vaikuttaa veden syvyys. Mikäli sauvat ovat useita metrejä veden pinnan alapuolella, partikkelit jäävät kokonaisuudessaan veteen. Kuljetussäiliössä sauvat ovat veden peitossa, mutta eivät useita metrejä veden pinnan alapuolella Pidättyminen pinnoille kuivissa olosuhteissa Huonetilan ilmaan vapautuneet partikkelimaiset aineet deposoituvat gravitaation vaikutuksesta pinnoille. Myös termoforeesilla voisi olla vaikutusta, mikäli pintojen lämpötila olisi alhainen verrattuna huoneilman lämpötilaan, mitä tässä ei oleteta, koska huoneen ilman lämpötila ei ole korkea. Gravitaatio on sitä voimakkaampaa, mitä suurempia partikkeleita esiintyy. Viitteessä (Sanders ym. 1992) todetaan, että 90 % polttoainesauvasta vapautuneista partikkeleista deposoituu aivan purkauspaikan lähelle kuivan kuljetussäiliön olosuhteissa. Samassa viitteessä suositellaan, että turvallisuusarvioinneissa voidaan olettaa partikkeleista 10 % osuuden jäävän ilmaan ja loput laskeutuvan pinnoille. Ilmaan jäävien hiukkasten aerodynaaminen halkaisija on tällöin alle 4 m.

61 Suodatettu päästö Aktiivisen ilmastoinnin järjestelmässä on suodatus. ANSI standardissa (ANSI/ANS , kohta ) on käytetyn polttoaineen välivarastoihin asennettujen sarjaan kytkettyjen HEPA-ilmansuodattimien suodatustehokkuudelle esitetty suunnitteluvaatimuksena arvo 99,97 % (ANSI 1983). Tässä tutkimuksessa käytetään kuitenkin lukuarvoa 99,7 % kaikille muille paitsi kaasumaisille nuklideille H-3, C-14, Kr-85, joiden ei oleteta pidättyvän suodattimiin. Siten tässä laskennassa käytetty suodatustehokkuus on konservatiivisesti tekijällä 10 heikompi kuin ANSIssa esitetty vaatimus. Valittu suodatustehokkuus on myös heikompi kuin standardin SFS-EN1822 suodatinluokka H13:n tehokkuusarvo 99,95 % (EN ), jollaista suodatinta on suunniteltu käytettävän kapselointilaitoksella. Lisäksi käsittelykammiossa on suodatinjärjestelmä, jonka kautta osa käsittelykammion ilmasta kiertää. Tämän vaikutusta päästöön ei oteta laskennassa huomioon, vaan hiukkasten suodatuksen oletetaan tapahtuvan kerran kertoimella 1-0,997=0, Suodattamaton päästö Päästöt määritellään myös tilanteessa, missä suodatuksen ei oleteta toimivan. Tällä on vaikutusta hiukkasmaisiin päästöihin, mutta ei kaasumaisiin päästöihin. 5.4 Yhteenveto päästöjen laskennasta Yhdistämällä kohdissa 5.1, 5.2 ja 5.3 esitetyt periaatteet, saadaan päästö ulos ilmakehään laskettua kaavalla 5.1. Nuklidin päästö ilmakehään [Bq] = Q * Vapa * Veteen * Pinnalle * Suodatus, (5.1) missä Q = nuklidin inventaari vaurioituneessa polttoaineessa [Bq], Vapa = nuklidin vapautumisosuus sauvasta (taulukoista 5.1 tai 5.2), Veteen = pidättyminen veteen märässä tapauksessa (kerroin 1 kaasuilla ja 0,01 hiukkasilla), Pinnalle = pinnoille poistumisen vaikutus (kerroin 1 kaasuilla ja 0,01 hiukkasilla), Suodatus = suodatuksen vaikutus (kerroin 1 kaasuilla ja 0,003 hiukkasilla). Mikäli suodatusta ei ole, on kerroin hiukkasille 1. Kuvassa 5.2 on esitetty kaaviona vapautumisosuuden (ympäristöön) laskenta hiukkasmaiselle aineelle (esimerkkinä Cs-137) ja kaasumaiselle aineelle (esimerkkinä Kr-85), kun suodatus toimii. Päästö ympäristöön saadaan kertomalla vielä vaurioituneen polttoaineen inventaarilla. Vastaavasti kuva 5.3 esittää tapausta, kun suodatus ei toimi. Vapautumisosuudet polttoaineesta muille nuklideille saadaan taulukoista 5.1 ja 5.2.

62 56 Vapautuminen veteen, vapautumisosuus Cs 5 % Vapautuminen kuivaan tilaan, vapautumisosuus Cs 0,015 % Vapautuminen veteen tai kuivaan tilaan, vapautumisosuus Kr % 99 % jää veteen 0 % jää veteen 0 % jää veteen Huonetila Pinnoille deposoituu 90 % Huonetila Pinnoille deposoituu 90 % Huonetila Pinnoille deposoituu 0 % Ilmastointi Suodatintehokkuus 99,7 % Ilmastointi Suodatintehokkuus 99,7 % Ilmastointi Suodatintehokkuus 0 % Ympäristöön osuus 0,05*0,01*0,1*0,003=1,5E-7 Ympäristöön osuus 1,5E-4*1*0,1*0,003=4,5E-8 Ympäristöön osuus 0,1*1*1*1=0,1 Kuva 5.2. Vapautumisosuudet ympäristöön eri laskentatilanteissa, kun suodatus toimii. Cesium edustaa hiukkasmaisia aineita, krypton kaasumaisia aineita.

63 57 Vapautuminen veteen, vapautumisosuus Cs 5 % Vapautuminen kuivaan tilaan, vapautumisosuus Cs 0,015 % Vapautuminen veteen tai kuivaan tilaan, vapautumisosuus Kr % 99 % jää veteen 0 % jää veteen 0 % jää veteen Huonetila Pinnoille deposoituu 90 % Huonetila Pinnoille deposoituu 90 % Huonetila Pinnoille deposoituu 0 % Ilmastointi Suodatintehokkuus 0 % Ilmastointi Suodatintehokkuus 0 % Ilmastointi Suodatintehokkuus 0 % Ympäristöön osuus 0,05*0,01*0,1*1=5E-5 Ympäristöön osuus 1,5E-4*1*0,1*1=1,5E-5 Ympäristöön osuus 0,1*1*1*1=0,1 Kuva 5.3. Vapautumisosuudet ympäristöön eri laskentatilanteissa, kun suodatus ei toimi. Cesium edustaa hiukkasmaisia aineita, krypton kaasumaisia aineita.

64 58

65 59 6 PÄÄSTÖT Seuraavaksi arvioidaan ydinjätelaitosten normaalikäytöstä sekä mahdollisista käyttöhäiriö- ja onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden päästömäärät ympäristöön. Viitteessä (Kukkola 2009) on esitetty mahdolliset käyttöhäiriö- ja onnettomuustilanteet, mutta tässä käydään läpi vain pahimmat tilanteet päästöjen kannalta. Ensin tulee arvioida vaurioituvien polttoainesauvojen tai -nippujen määrä ja sitten käytetään luvun 5.4 menetelmää. Päästöt arvioidaan sekä kuiva- että märkäkuljetuksista. Tarkastelut tehdään kaikille kolmelle polttoainetyypille (BWR, PWR ja VVER). Vaurion kohteena olevan polttoaineen inventaariin vaikuttaa polttoaineen tyypin lisäksi palama sekä jäähtymisaika reaktorista poiston jälkeen. Polttoaineen lämpötilan on arvioitu pysyvän alle 300 C kaikissa ydinjätelaitosten tiloissa, jolloin ei ole odotettavissa suojakuorivaurioita lämpötilasta johtuen. Kaikissa tämän tutkimuksen tapauksissa vapautuvat radioaktiiviset aineet ohjautuvat suodatuksen kautta ilmastointipiippuun ja päästönä ulos. Tässä tutkimuksessa esitetään laskentatulokset lisäksi myös suodattamattomille päästöille. Päästöjen ajallista käyttäytymistä ei ole esitetty, koska vapautuvat nuklidit ovat pitkäikäisiä ja päästön kesto on lyhyt. Laskentaohjelmissa tarvitaan päästön kesto, joten oletetaan kaikissa tilanteissa, että päästö tapahtuu puolen tunnin kuluessa. 6.1 Normaalikäyttö Ydinjätelaitosten suunniteltu enimmäiskapselointikapasiteetti on 100 kapselia vuodessa (tämä vastaa 1200 polttoainenippua vuodessa BWR- ja VVER-polttoaineen tapauksessa) (Kukkola ym. 2009). Kuitenkin tämän hetken suunnitelmien mukaan vuositasolla loppusijoituskapseleita on arvioitu sijoitettavan alkuvuosikymmeninä keskimäärin 40 kpl/vuosi (Kukkola 2012). VVER- ja BWR-tyyppistä polttoainenippuja käsitellään tätä varten 420 kappaletta ja PWR-polttoainenippuja 200 kappaletta. OL4-laitosyksikön tyyppiä ei ole vielä päätetty. Arvioitaessa normaalikäytön päästöä, oletuksena on, että polttoaine vuotaa. Kuvia 5.2 ja 5.3 vertailemalla nähdään, että vuodon tapahtuessa veteen seuraa suurin cesiumin päästöosuus. Siksi valitaan tarkasteltavaksi päästö veteen. Normaalikäytön osalta tulee arvioida, miten monta polttoainesauvaa voidaan olettaa vuotavan vuosittain. Lähdeaineistona käytetään ydinvoimalaitoksilla esiintyneiden vuotavien polttoainesauvojen määrää sekä viitteessä (Kukkola ym. 2009) esitettyä menettelyä. Noin kolmenkymmenen käyttövuoden aikana on Suomen neljällä ydinvoimalaitosyksiköllä tähän mennessä saatu havainto yhteensä 58 vaurioituneesta polttoainesauvasta. Karkeasti laskien vuodessa on esiintynyt keskimäärin yksi polttoainesauvan vuoto laitosta kohden (sisältää kaksi yksikköä). Vaikka voimalaitoksilla polttoainevauriot ovat tapahtuneet reaktorikäytön aikana, arvioidaan tässä kapselointilaitoksen osalta, että polttoainesauvoja vaurioituu noin 1-2 promillea nippujen siirtojen määrään suhteutettuna. Kapselointiprosessissa koko sen käytön aikana rikkoutuvien sauvojen lukumääräksi saadaan edellisen perusteella 35. Tämä jakaantuu polttoaine-

66 60 tyyppien välille seuraavasti: OL(BWR) 17, LO 10 ja OL3(PWR) 8 kpl (Kukkola ym. 2009). Kapselointinopeudella 35 kapselia vuodessa kestää BWR-polttoaineen kapselointi 55 vuotta ja VVER-polttoaineen kapselointi 46 vuotta, kun BWR- ja VVER-polttoainetta sijoitetaan sesonkeina vuorotellen. Myöhemmin aloitettava PWR-polttoaineen kapselointi kestää 44 vuotta. Loppusijoitustoiminnan kokonaispituudeksi tulee noin 100 vuotta. Edellä esitetyn käsiteltävien nippujen määrään suhteutetun rikkoontumisen perusteella saadaan, että kapseloitaessa vuoden ajan vain yhtä polttoainetyyppiä keskimäärin 0,5 BWR-sauvaa, 0,6 VVER-sauvaa ja 0,4 PWR sauvaa vuotaa. Normaalikäytön päästön laskentaa varten oletetaan konservatiivisesti, että yksi polttoainesauva vuotaa vuoden kuluessa. Taulukoissa 6.1 ja 6.2 on esitetty vastaavat päästömäärät eri polttoainetyypeille, kun vapautuminen polttoaineesta tapahtuu veteen. Laskenta perustuu kaavaan 5.1, sauvan inventaariin (taulukko 3.2), vapautumisosuuksiin (taulukko 5.1) sekä kuvissa 5.2 ja 5.3 esitettyihin laskentamenettelyihin. Mikäli vapautuminen polttoaineesta tapahtuu kuivassa tilassa, jää sen suuruus cesiumin, jodin ja strontiumin osalta pienemmäksi kuvien 5.2 ja 5.3 perusteella. Vähintään 20 vuotta vesialtaissa tapahtuneen välivarastoinnin jälkeen polttoaine-elementit on suunniteltu kuljetettavan joko vesitäytteisessä tai kuivassa kuljetussäiliössä. Kuljetuksen aikana niihin kohdistuu jonkin verran kuljetuksen tärinästä aiheutuvaa kuormitusta, jonka voi pessimistisesti arvioiden olettaa vioittavan polttoainesauvan suojakuorta. Viitteessä (Sanders ym. 1992) on esitetty, että sauvan vaurioitumistodennäköisyys on 2E-7/sauva. Kertomalla tämä lukuarvo vuodessa käsiteltävillä sauvamäärällä (esim. BWR: 2E-7/sauva*1200nippua*91sauvaa/nippu =0,02), ei sillä ole vaikutusta edellä esitettyyn arvioon, jonka mukaan yksi sauva vuotaa. Vuotavien polttoainesauvojen määrä loppusijoitusprosessissa on valittu vain tätä analyysiä varten riittävän konservatiivisuuden takia. Polttoaineen kuljetussäiliöiden vastaanottotila on ilmastoinnin osalta säteilysuojelullisesti valvomatonta aluetta. Kun vastaanottotilassa ei säilytetä polttoainetta, vaihdetaan ja lämmitetään ilma kokonaan säteilysuojelullisesti valvomattoman alueen ilmastointijärjestelmän avulla. Kun tilassa on käytettyä polttoainetta sisältäviä kuljetussäiliöitä, jäähdytetään tilaa tarvittaessa ulkoa ulos johdettavalla ilmakierrolla. Vaurioitunut polttoainesauva ei voi aiheuttaa radioaktiivisten aineiden päästöä polttoainenipusta käsittelykammion ulkopuolelle kuljetussäiliötä tyhjennettäessä, koska kuljetussäiliö on tiivistetty käsittelykammioon siten, että vuotoja ei sallita. Tiivisteen pettäminen tässä yhteydessä luokitellaan häiriötilanteeksi. Lisäksi käsittelykammiossa on alempi ilmanpaine ympäröivään säteilysuojelulliseen valvonta-alueeseen nähden. Kuljetussäiliö on siirtokäytävän alapuolisessa tilassa, joka on valvonta-aluetta ja siten aktiivisen ilmastoinnin aluetta. Tämän ilmastointijärjestelyn ansiosta radioaktiiviset aineet johdetaan suodatuksen kautta ilmastointipiippuun ja edelleen ulos.

67 61 Taulukko 6.1. Normaalikäytön aiheuttamat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt vuodessa Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella. Nuklidi Päästö [Bq] Olkiluodon PWRpolttoaine Olkiluodon BWRpolttoaine Loviisan VVER-polttoaine H-3 2,6E+09 2,5E+09 1,2E+09 C-14 6,6E+06 1,0E+07 1,8E+07 Kr-85 3,1E+10 3,0E+10 1,5E+10 Cl-36 9,3E-01 1,2E+00 0,0E+00 Se-79 1,4E-01 1,4E-01 6,6E-02 Sr-90 1,7E+05 1,7E+05 7,9E+04 Tc-99 9,9E+00 9,8E+00 4,7E+00 Pd-107 1,1E-01 1,0E-01 5,2E-02 Sn-126 2,3E-02 2,2E-02 1,1E-02 I-129 5,6E-01 5,4E-01 2,7E-01 Cs-134 4,7E+03 4,3E+03 2,3E+03 Cs-135 9,8E+00 1,0E+01 4,3E+00 Cs-137 1,3E+06 1,3E+06 6,3E+05 Taulukko 6.2. Normaalikäytön aiheuttamat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt vuodessa Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella. Nuklidi Päästö [Bq] Olkiluodon PWRpolttoaine Olkiluodon BWRpolttoaine Loviisan VVER-polttoaine H-3 2,6E+09 2,5E+09 1,2E+09 C-14 6,6E+06 1,0E+07 1,8E+07 Kr-85 3,1E+10 3,0E+10 1,5E+10 Cl-36 3,1E+02 4,0E+02 0,0E+00 Se-79 4,6E+01 4,6E+01 2,2E+01 Sr-90 5,5E+07 5,6E+07 2,6E+07 Tc-99 3,3E+03 3,3E+03 1,6E+03 Pd-107 3,7E+01 3,4E+01 1,7E+01 Sn-126 7,6E+00 7,3E+00 3,6E+00 I-129 1,9E+02 1,8E+02 8,9E+01 Cs-134 1,6E+06 1,4E+06 7,8E+05 Cs-135 3,3E+03 3,4E+03 1,4E+03 Cs-137 4,4E+08 4,3E+08 2,1E Toimintavirheet ja laiteviat Käyttöhäiriöihin kuuluvat laitoksella ajoittain ilmenevät toimintavirheet tai laiteviat, jotka saattavat aiheuttaa vähäisen radioaktiivisten aineiden päästön laitoksen sisätiloihin ja ilmastoinnin kautta edelleen ympäristöön. Näiden tilanteiden (Kukkola 2009) päästö-

68 62 reitit ja laskentaoletukset on esitetty jäljempänä. Suodatetut päästöt laskettavista tapauksista on esitetty taulukoissa 6.3, 6.4 ja 6.5. Vastaavat suodattamattomat päästöt on esitetty taulukoissa 6.6, 6.7 ja 6.8. Laskenta perustuu kaavaan 5.1, vaurioituvien polttoainesauvojen tai -nippujen inventaariin (taulukko 3.2), vapautumisosuuksiin (taulukot 5.1 ja 5.2) sekä kuvissa 5.2 ja 5.3 esitettyihin laskentamenettelyihin. Tässä ei käsitellä kaikkia viitteessä (Kukkola 2009) esitettyjä tapauksia, vaan mukaan on poimittu päästöjen kannalta pahimpia mahdollisia tapauksia. Toimintavirheet T1-toimintavirheen tapauksessa kuljetussäiliön näytteenotto- ja paineentasausputket on kytketty väärin siten, että kuljetussäiliö vuotaa radioaktiivista kaasua suoraan polttoaineen kuljetussäiliön siirtokäytävään. Koska polttoaineen vastaanoton aikana siirtokäytävän ilmastointi on kytketty suoraan valvonta-alueen ilmastointiin, päästö suodatetaan ja lasketaan piipun kautta ulos. Oletetaan, että kuljetussäiliössä on yksi vuotava polttoainesauva. T2-toimintavirheen tapauksessa polttoaine-elementtiä käsitellään virheellisesti. Pahimmassa tapauksessa oletetaan, että kaksi polttoainenippua voi vaurioitua, jos esimerkiksi kuivausyksikön samaan positioon yritetään asettaa väkisin kahta polttoainenippua. Polttoaineen virheellistä käsittelyä ei voida lukituksilla ja suojauksilla estää. Tapauksessa oletetaan, että 10 % kahden polttoainenipun sauvoista vaurioituu ja vuotaa käsittelykammioon. T3-toimintavirheen tapauksessa ydinjätelaitoksilla astutaan tilaan, jossa on käytettyä polttoainetta suojaamattomana ja altistutaan näin suoralle säteilylle. Virheen mahdollistavia huonetiloja ovat polttoaineen käsittelykammio, kapselin siirtokäytävä, valmiiden kapseleiden kapselivarasto sekä kapselihissi. Käsittelykammiossa voi olla myös ilmakontaminaatiota, jolloin altistusta voi seurata myös hengityksen kautta. Hälytyksillä ja ovien lukituksilla nämä virheelliset toiminnot voidaan estää. Loppusijoitustilassa henkilö voi mennä tarkastelemaan loppusijoitettua kapselia, jota ei ole vielä yläpäästään vuorattu bentoniittilohkoilla, mistä seuraa altistus ulkoiselle säteilylle. Tällöin ei päästöä kuitenkaan tapahdu. Laiteviat L1-laitevian tapauksessa kuljetussäiliön kannen tiivisteet rikkoutuvat ja kuljetussäiliön sisällä olevat aerosolit vapautuvat vastaanottotilaan. Kuljetussäiliön oletetaan tässä yhteydessä täyttävän kuljetussäiliöille asetetut tiiveysvaatimukset. Päästö verrattavissa tapaukseen T1 ja vapautuu suodatettuna ulos. L3-tapaus on samankaltainen T2:n kanssa, polttoainenipun kolhiintumisen oletetaan vain nyt aiheutuvan esim. elementin siirtokoneessa ilmenevästä viasta. Seuraavassa on esitetty yhteenvetona laskettavien tapausten tärkeimmät lähtötiedot ja - oletukset, kun suodatus toimii:

69 63 Kytkentävirhe kuljetussäiliön näytteenotossa (T1) Päästöreitti Kuljetussäiliön kuiva- tai vesitila siirtokäytävä ilmastointi suodatus piippu Lähtöoletukset: 1 vioittunut polttoainesauva kuljetussäiliössä Polttoainenippujen kolhinta käsittelykammiossa (T2) Päästöreitti Käsittelykammio ilmastointi suodatus piippu Lähtöoletukset: 10 % kahden polttoainenipun sauvoista rikkoontuu, kun polttoainenippua kolhitaan käsittelykammiossa Henkilön astuminen tilaan, jossa ulkoista annosnopeutta tai ilmakontaminaatiota (T3) Altistus ulkoiselle säteilylle (hengitysannosta vain, jos radioaktiivisia aineita ilmassa): polttoaineen käsittelykammiossa, altistus myös hengityksen kautta kapselin siirtokäytävässä valmiiden kapseleiden kapselivarastossa kapselihississä loppusijoitusreiän äärellä Laskentaperiaate: arvioidaan ulkoinen annosnopeus ja hengitysannosnopeus ko. paikassa Polttoaineen kuljetussäiliön kannen tiivisteen rikkoontuminen (L1) Päästöreitti Kuljetussäiliön kuiva- tai vesitila siirtokäytävä ilmastointi suodatus piippu Lähtöoletukset: 1 vioittunut polttoainesauva kuljetussäiliössä Polttoainenippujen kolhinta laitevian seurauksena (L3) Päästöreitti Käsittelykammio ilmastointi suodatus piippu

70 64 Lähtöoletukset: 10 % kahden polttoainenipun sauvoista rikkoontuu, kun polttoainenippua kolhitaan käsittelykammiossa Tämän perusteella T1 ja L1 johtavat samansuuruisiin päästöihin, kuten myös T2 ja L3. Taulukko 6.3. Toimintavirheistä ja laitevioista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt: Kytkentävirhe kuljetussäiliön näytteenotossa kuiva säiliö (T1) ja Polttoaineen kuljetussäiliön kannen tiivisteen rikkoontuminen kuiva säiliö (L1). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,6E+09 2,5E+09 1,2E+09 C-14 6,6E+06 1,0E+07 1,8E+07 Kr-85 3,1E+10 3,0E+10 1,5E+10 Cl-36 9,3E+01 1,2E+02 0,0E+00 Se-79 1,4E+01 1,4E+01 6,6E+00 Sr-90 2,5E+05 2,5E+05 1,2E+05 Tc-99 9,9E+02 9,8E+02 4,7E+02 Pd-107 1,1E+01 1,0E+01 5,2E+00 Sn-126 2,3E+00 2,2E+00 1,1E+00 I-129 1,7E-01 1,6E-01 8,0E-02 Cs-134 1,4E+03 1,3E+03 7,0E+02 Cs-135 2,9E+00 3,1E+00 1,3E+00 Cs-137 3,9E+05 3,9E+05 1,9E+05 Taulukko 6.4. Toimintavirheistä ja laitevioista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt: Kytkentävirhe kuljetussäiliön näytteenotossa vesitäyttöinen säiliö (T1) ja Polttoaineen kuljetussäiliön kannen tiivisteen rikkoontuminen vesitäyttöinen säiliö (L1). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,6E+09 2,5E+09 1,2E+09 C-14 6,6E+06 1,0E+07 1,8E+07 Kr-85 3,1E+10 3,0E+10 1,5E+10 Cl-36 9,3E-01 1,2E+00 0,0E+00 Se-79 1,4E-01 1,4E-01 6,6E-02 Sr-90 1,7E+05 1,7E+05 7,9E+04 Tc-99 9,9E+00 9,8E+00 4,7E+00 Pd-107 1,1E-01 1,0E-01 5,2E-02 Sn-126 2,3E-02 2,2E-02 1,1E-02 I-129 5,6E-01 5,4E-01 2,7E-01 Cs-134 4,7E+03 4,3E+03 2,3E+03 Cs-135 9,8E+00 1,0E+01 4,3E+00 Cs-137 1,3E+06 1,3E+06 6,3E+05

71 65 Taulukko 6.5. Toimintavirheistä ja laitevioista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt: Polttoainenippujen kolhinta käsittelykammiossa (T2) ja Polttoainenippujen kolhinta laitevian seurauksena (L3). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 1,4E+11 4,6E+10 3,1E+10 C-14 3,5E+08 1,9E+08 4,6E+08 Kr-85 1,6E+12 5,5E+11 3,7E+11 Cl-36 4,9E+03 2,2E+03 0,0E+00 Se-79 7,3E+02 2,5E+02 1,7E+02 Sr-90 1,3E+07 4,6E+06 3,0E+06 Tc-99 5,2E+04 1,8E+04 1,2E+04 Pd-107 5,8E+02 1,8E+02 1,3E+02 Sn-126 1,2E+02 4,0E+01 2,8E+01 I-129 8,9E+00 2,9E+00 2,0E+00 Cs-134 7,5E+04 2,3E+04 1,8E+04 Cs-135 1,6E+02 5,6E+01 3,3E+01 Cs-137 2,1E+07 7,0E+06 4,8E+06 Suodattamattomat päästöt Taulukko 6.6. Toimintavirheistä ja laitevioista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt: Kytkentävirhe kuljetussäiliön näytteenotossa kuiva säiliö (T1) ja Polttoaineen kuljetussäiliön kannen tiivisteen rikkoontuminen kuiva säiliö (L1). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,6E+09 2,5E+09 1,2E+09 C-14 6,6E+06 1,0E+07 1,8E+07 Kr-85 3,1E+10 3,0E+10 1,5E+10 Cl-36 3,1E+04 4,0E+04 0,0E+00 Se-79 4,6E+03 4,6E+03 2,2E+03 Sr-90 8,3E+07 8,4E+07 4,0E+07 Tc-99 3,3E+05 3,3E+05 1,6E+05 Pd-107 3,7E+03 3,4E+03 1,7E+03 Sn-126 7,6E+02 7,3E+02 3,6E+02 I-129 5,6E+01 5,4E+01 2,7E+01 Cs-134 4,7E+05 4,3E+05 2,3E+05 Cs-135 9,8E+02 1,0E+03 4,3E+02 Cs-137 1,3E+08 1,3E+08 6,3E+07

72 66 Taulukko 6.7. Toimintavirheistä ja laitevioista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt: Kytkentävirhe kuljetussäiliön näytteenotossa vesitäyttöinen säiliö (T1) ja Polttoaineen kuljetussäiliön kannen tiivisteen rikkoontuminen vesitäyttöinen säiliö (L1). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,6E+09 2,5E+09 1,2E+09 C-14 6,6E+06 1,0E+07 1,8E+07 Kr-85 3,1E+10 3,0E+10 1,5E+10 Cl-36 3,1E+02 4,0E+02 0,0E+00 Se-79 4,6E+01 4,6E+01 2,2E+01 Sr-90 5,5E+07 5,6E+07 2,6E+07 Tc-99 3,3E+03 3,3E+03 1,6E+03 Pd-107 3,7E+01 3,4E+01 1,7E+01 Sn-126 7,6E+00 7,3E+00 3,6E+00 I-129 1,9E+02 1,8E+02 8,9E+01 Cs-134 1,6E+06 1,4E+06 7,8E+05 Cs-135 3,3E+03 3,4E+03 1,4E+03 Cs-137 4,4E+08 4,3E+08 2,1E+08 Taulukko 6.8. Toimintavirheistä ja laitevioista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt: Polttoainenippujen kolhinta käsittelykammiossa (T2) ja Polttoainenippujen kolhinta laitevian seurauksena (L3). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 1,4E+11 4,6E+10 3,1E+10 C-14 3,5E+08 1,9E+08 4,6E+08 Kr-85 1,6E+12 5,5E+11 3,7E+11 Cl-36 1,6E+06 7,3E+05 0,0E+00 Se-79 2,4E+05 8,4E+04 5,5E+04 Sr-90 4,4E+09 1,5E+09 1,0E+09 Tc-99 1,7E+07 6,0E+06 3,9E+06 Pd-107 1,9E+05 6,1E+04 4,4E+04 Sn-126 4,0E+04 1,3E+04 9,2E+03 I-129 3,0E+03 9,8E+02 6,7E+02 Cs-134 2,5E+07 7,8E+06 5,9E+06 Cs-135 5,2E+04 1,9E+04 1,1E+04 Cs-137 7,0E+09 2,3E+09 1,6E Onnettomuustilanteet O1-tapauksessa kuljetussäiliö putoaa 8,4 metriä vastaanottotasolta siirtokäytävän lattiatasolle nostovälineiden pettäessä (Kukkola 2009). Tässä tapauksessa kaikkien polttoainesauvojen oletetaan pessimistisesti vioittuvan, mutta kuljetussäiliön säilyvän

73 67 tiiviinä, koska kuljetussäiliö täyttää kuljetussäiliöille asetetut tiiveysvaatimukset (IAEA 2005). Polttoainesauvojen suojakuoret voivat rikkoontua, mutta kuljetussäiliö ei vuoda. O2-tapauksessa kuljetussäiliön kansi putoaa käsittelykammiossa rikkoen samalla polttoainenippuja kuljetussäiliössä (Kukkola 2009). Tässä tapauksessa oletetaan, että neljä BWR-, VVER tai PWR-polttoainenippua rikkoontuu ja, että tällöin kaikki vaurioituneiden nippujen kaasumaiset aineet ja 1 % hiukkasmaisista aineista vapautuu käsittelykammion ilmatilaan. O3-tapauksessa polttoainenippu putoaa käsittelykammiossa nippua siirrettäessä kuljetussäiliöstä kuivausyksikköön tai kuivausyksiköstä loppusijoituskapseliin (Kukkola 2009). Laskentatapauksessa oletetaan, että nippu putoaa toisen päälle ja kummankin nipun kaikki sauvat rikkoontuvat. Polttoainesauvojen kaasumaiset aineet ja osa kaasuaukossa olevista hiukkasmaisista aineista vapautuvat. Jos polttoaine jostain syystä lämpiäisi käsittelykammiossa olon aikana esim. jopa 300 o C:een, ei se kuitenkaan vielä muuta olennaisesti vapautumisosuuksia vioittuneesta sauvoista. O5-tapauksessa kapselihissi pettää ja loppusijoituskapseli putoaa yhdessä hissikorin kanssa kapselikuiluun (Kukkola 2009). Kuilun pohjalla olevan vaimennussysteemin toimiessa oletetulla tehokkuudella kapseli todennäköisesti pysyisi tiiviinä, mutta kaikki sen sisällä olevat polttoaineniput vaurioituvat. Tässä kuitenkin oletetaan konservatiivisesti, että kapseli menettää tiiveytensä. Kapselikuilun poistoilma johdetaan ydinjätelaitosten säteilysuojelullisen valvonta-alueen ilmastointiin, jossa on suodatus. Laskettavien onnettomuustilanteiden aiheuttamat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt on esitetty taulukossa 6.9, 6.10, 6.11 ja Vastaavat suodattamattomat päästöt on esitetty taulukoissa 6.13, 6.14, 6.15 ja Laskenta perustuu kaavaan 5.1, vaurioituvien polttoainesauvojen tai -nippujen inventaariin (taulukko 3.2), vapautumisosuuksiin (taulukot 5.1 ja 5.2) sekä kuvissa 5.2 ja 5.3 esitettyihin laskentamenettelyihin. Seuraavassa on esitetty yhteenvetona laskettavien tapausten tärkeimmät lähtötiedot ja -oletukset, kun suodatus toimii: Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa (O2) Päästöreitti Kuljetussäiliö-käsittelykammion ilmatila ilmastointi suodatus piippu Lähtöoletukset: 4 BWR-, VVER- tai PWR polttoainenippua ja kaikki niiden sauvat vioittuvat Polttoainenipun putoaminen käsittelykammiossa (O3) Päästöreitti Käsittelykammion ilmatila ilmastointi suodatus piippu

74 68 Lähtöoletukset: nostettu polttoainenippu putoaa päittäin toisen nipun päälle, jolloin molempien nippujen kaikkien sauvojen oletetaan vioittuvan Kapselihissi pettää ja loppusijoituskapseli putoaa yhdessä hissikorin kanssa kapselikuiluun (O5) Päästöreitti Loppusijoituskapseli kapselikuilu ilmastointi suodatus piippu Lähtöoletukset: 12 BWR-, 12 VVER- tai 4 PWR polttoainenippua ja kaikki niiden sauvat vioittuvat Taulukko 6.9. Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa kuiva säiliö (O2). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,7E+12 9,2E+11 6,1E+11 C-14 7,0E+09 3,8E+09 9,3E+09 Kr-85 3,2E+13 1,1E+13 7,4E+12 Cl-36 9,8E+04 4,4E+04 0,0E+00 Se-79 1,5E+04 5,0E+03 3,3E+03 Sr-90 2,6E+08 9,2E+07 6,0E+07 Tc-99 1,0E+06 3,6E+05 2,4E+05 Pd-107 1,2E+04 3,7E+03 2,6E+03 Sn-126 2,4E+03 7,9E+02 5,5E+02 I-129 1,8E+02 5,9E+01 4,0E+01 Cs-134 1,5E+06 4,7E+05 3,5E+05 Cs-135 3,1E+03 1,1E+03 6,6E+02 Cs-137 4,2E+08 1,4E+08 9,5E+07

75 69 Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa vesitäyttöinen säiliö (O2). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,7E+12 9,2E+11 6,1E+11 C-14 7,0E+09 3,8E+09 9,3E+09 Kr-85 3,2E+13 1,1E+13 7,4E+12 Cl-36 9,8E+02 4,4E+02 0,0E+00 Se-79 1,5E+02 5,0E+01 3,3E+01 Sr-90 1,8E+08 6,1E+07 4,0E+07 Tc-99 1,0E+04 3,6E+03 2,4E+03 Pd-107 1,2E+02 3,7E+01 2,6E+01 Sn-126 2,4E+01 7,9E+00 5,5E+00 I-129 5,9E+02 2,0E+02 1,3E+02 Cs-134 5,0E+06 1,6E+06 1,2E+06 Cs-135 1,0E+04 3,7E+03 2,2E+03 Cs-137 1,4E+09 4,7E+08 3,2E+08 Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Polttoainenipun putoaminen käsittelykammiossa (O3). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 1,4E+12 4,6E+11 3,1E+11 C-14 3,5E+09 1,9E+09 4,6E+09 Kr-85 1,6E+13 5,5E+12 3,7E+12 Cl-36 4,9E+04 2,2E+04 0,0E+00 Se-79 7,3E+03 2,5E+03 1,7E+03 Sr-90 1,3E+08 4,6E+07 3,0E+07 Tc-99 5,2E+05 1,8E+05 1,2E+05 Pd-107 5,8E+03 1,8E+03 1,3E+03 Sn-126 1,2E+03 4,0E+02 2,8E+02 I-129 8,9E+01 2,9E+01 2,0E+01 Cs-134 7,5E+05 2,3E+05 1,8E+05 Cs-135 1,6E+03 5,6E+02 3,3E+02 Cs-137 2,1E+08 7,0E+07 4,8E+07

76 70 Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodatetut päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Kapselihissi pettää ja loppusijoituskapseli putoaa yhdessä hissikorin kanssa kapselikuiluun (O5). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,7E+12 2,8E+12 1,8E+12 C-14 7,0E+09 1,1E+10 2,8E+10 Kr-85 3,2E+13 3,3E+13 2,2E+13 Cl-36 9,8E+04 1,3E+05 0,0E+00 Se-79 1,5E+04 1,5E+04 1,0E+04 Sr-90 2,6E+08 2,8E+08 1,8E+08 Tc-99 1,0E+06 1,1E+06 7,1E+05 Pd-107 1,2E+04 1,1E+04 7,9E+03 Sn-126 2,4E+03 2,4E+03 1,7E+03 I-129 1,8E+02 1,8E+02 1,2E+02 Cs-134 1,5E+06 1,4E+06 1,1E+06 Cs-135 3,1E+03 3,3E+03 2,0E+03 Cs-137 4,2E+08 4,2E+08 2,9E+08 Suodattamattomat päästöt Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa kuiva säiliö (O2). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,7E+12 9,2E+11 6,1E+11 C-14 7,0E+09 3,8E+09 9,3E+09 Kr-85 3,2E+13 1,1E+13 7,4E+12 Cl-36 3,3E+07 1,5E+07 0,0E+00 Se-79 4,9E+06 1,7E+06 1,1E+06 Sr-90 8,8E+10 3,1E+10 2,0E+10 Tc-99 3,5E+08 1,2E+08 7,9E+07 Pd-107 3,9E+06 1,2E+06 8,8E+05 Sn-126 8,1E+05 2,6E+05 1,8E+05 I-129 5,9E+04 2,0E+04 1,3E+04 Cs-134 5,0E+08 1,6E+08 1,2E+08 Cs-135 1,0E+06 3,7E+05 2,2E+05 Cs-137 1,4E+11 4,7E+10 3,2E+10

77 71 Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Kuljetussäiliön kannen putoaminen käsittelykammiossa vesitäyttöinen säiliö (O2). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,7E+12 9,2E+11 6,1E+11 C-14 7,0E+09 3,8E+09 9,3E+09 Kr-85 3,2E+13 1,1E+13 7,4E+12 Cl-36 3,3E+05 1,5E+05 0,0E+00 Se-79 4,9E+04 1,7E+04 1,1E+04 Sr-90 5,9E+10 2,0E+10 1,3E+10 Tc-99 3,5E+06 1,2E+06 7,9E+05 Pd-107 3,9E+04 1,2E+04 8,8E+03 Sn-126 8,1E+03 2,6E+03 1,8E+03 I-129 2,0E+05 6,5E+04 4,5E+04 Cs-134 1,7E+09 5,2E+08 3,9E+08 Cs-135 3,5E+06 1,2E+06 7,3E+05 Cs-137 4,6E+11 1,6E+11 1,1E+11 Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Polttoainenipun putoaminen käsittelykammiossa (O3). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 1,4E+12 4,6E+11 3,1E+11 C-14 3,5E+09 1,9E+09 4,6E+09 Kr-85 1,6E+13 5,5E+12 3,7E+12 Cl-36 1,6E+07 7,3E+06 0,0E+00 Se-79 2,4E+06 8,4E+05 5,5E+05 Sr-90 4,4E+10 1,5E+10 1,0E+10 Tc-99 1,7E+08 6,0E+07 3,9E+07 Pd-107 1,9E+06 6,1E+05 4,4E+05 Sn-126 4,0E+05 1,3E+05 9,2E+04 I-129 3,0E+04 9,8E+03 6,7E+03 Cs-134 2,5E+08 7,8E+07 5,9E+07 Cs-135 5,2E+05 1,9E+05 1,1E+05 Cs-137 7,0E+10 2,3E+10 1,6E+10

78 72 Taulukko Onnettomuustilanteista aiheutuvat radioaktiivisten aineiden suodattamattomat päästöt Olkiluodon BWR- ja PWR- sekä Loviisan VVER-polttoaineella: Kapselihissi pettää ja loppusijoituskapseli putoaa yhdessä hissikorin kanssa kapselikuiluun (O5). Nuklidi Päästö [Bq] PWR BWR VVER H-3 2,7E+12 2,8E+12 1,8E+12 C-14 7,0E+09 1,1E+10 2,8E+10 Kr-85 3,2E+13 3,3E+13 2,2E+13 Cl-36 3,3E+07 4,4E+07 0,0E+00 Se-79 4,9E+06 5,0E+06 3,3E+06 Sr-90 8,8E+10 9,2E+10 6,0E+10 Tc-99 3,5E+08 3,6E+08 2,4E+08 Pd-107 3,9E+06 3,7E+06 2,6E+06 Sn-126 8,1E+05 7,9E+05 5,5E+05 I-129 5,9E+04 5,9E+04 4,0E+04 Cs-134 5,0E+08 4,7E+08 3,5E+08 Cs-135 1,0E+06 1,1E+06 6,6E+05 Cs-137 1,4E+11 1,4E+11 9,5E+10 Liitteessä 5 on tarkasteltu radioaktiivisten aineiden leviämistä huonetilaan ja edelleen ilmastointijärjestelmiin. Tarkastelussa käsitellään tapauksia T2, O2 ja O Nuklidien merkittävyys säteilyannoksen muodostajana Tärkeimmät nuklidit altistusreiteillä Raportissa (IAEA 2001, luku 6) on esitetty yksinkertaistettu menetelmä, miten voidaan seuloa päästön tärkeät nuklidit esille ja tarkempiin laskelmiin. Tämä ei korvaa lopullista annoslaskentaa vaan tarkoitus on poimia kultakin altistusreitiltä merkittävimmät nuklidit esiin. Tällöin säteilyannos lasketaan eri altistusreiteiltä käyttäen mainituissa viitteissä annettuja annosmuunnoskertoimia. Tässä käsitellään altistusreitteinä suoraan päästövanasta tulevaa ulkoista annosta, laskeumasta tulevaa ulkoista annosta, hengityksen kautta kertyvää annosta ("hengitysannos") sekä ravinnon kautta saatavaa annosta ("ravintoannos"). Kaavassa 6.1 on esitetty eri annoskomponenttien laskennan yleisperiaate. D i = Q i * Χ *DF i *k (6.1) jossa D i efektiivinen säteilyannos nuklidista i vuodessa (Sv), Q i nuklidin i päästömäärä (Bq), Χ laimennustekijä (s/m 3 ), DF i nuklidin i annoskerroin,

79 73 k - ulkoinen annos pilvestä (Svm 3 /Bqs) - laskeumasta (Sv m 2 /Bqs ) - hengityksestä (Sv/Bq) - ravinnosta (Svm 3 /Bqs) altistusreitistä riippuva kerroin. - ulkoinen annos pilvestä (-) - laskeuma, depositionopeus (m/s ), aika vuoden yli (s) - hengitys, hengitysnopeus (m 3 /s) - ravinto (-) Jos nuklideja on enemmän kuin yksi, tulee myös kunkin nuklidin arvioitu päästö ottaa huomioon kokonaisannosta (nuklidikohtaisten annosten summaa) laskettaessa. Käytetään laimennustekijänä (X) lukuarvoa 1E-4 s/m 3. Tämä on vain tähän valittu arvo, eikä sillä ole merkitystä, koska eri altistusreittejä ei tule verrata toisiinsa. Hengitysnopeutena (k) käytetään arvoa 22.2 m 3 /vrk (ICRP 1995) ja hiukkasmaisen aineen laskeumanopeudelle (k) arvoa 0.01 m/s, inerteille aineille arvoa 0 m/s (IAEA 2001, luku 3.9). Taulukossa 6.17 on esitetty annoskertoimet, jotka on poimittu viitteistä: (Eckerman ym. 1993) ulkoiset altistusreitit, (STUK 1999) hengitysannos sekä (IAEA 2001) ravintoannos. Ravintoannoksen annoskertoimen laskenta perustuu viitteen (IAEA 2001 liite 1), taulukon 1-1 arvoihin elintarvikkeille, kun ulkoisen ja hengitysannoksen osuus on vähennetty pois. Viitteen (IAEA 2001) mukaan H-3 sekä C-14 tulisi käsitellä erikseen ominaisaktiivisuusperiaatteella. Siinä oletetaan, että ympäristön pitoisuuden ja kehon pitoisuuden välillä saavutetaan altistilanteessa tasapainotila, jossa on vielä tietty suhde radioaktiivisen ja stabiilin komponentin välillä kehossa. Tässä tutkimuksessa on erikseen arvioitu näiden kahden nuklidin aiheuttama yksilöannos luvussa 9.2. Tässä tutkimuksessa on tärkeää arvioida päästöjä ja niistä aiheutuvia säteilyannoksia sekä mitkä ovat tärkeimpiä nuklideja. Suurimmat päästöt muodostuvat onnettomuuspäästöistä. Vertailtaessa päästömääriä taulukoissa voidaan havaita, että säteilyvaikutusmielessä suurimmat suodatetut päästöt ovat peräisin onnettomuudesta O2 (eli kuljetussäiliön kannen putoamisesta käsittelykammiossa), polttoaineella PWR. Taulukossa 6.18 on esitetty säteilyannokset nuklideittain, kun suodatettu päästö tapahtuu kuivasta kuljetussäiliöstä ja taulukossa 6.19, kun suodatettu päästö tapahtuu märästä kuljetussäiliöstä.

80 74 Taulukko Eri nuklidien tärkeyttä haettaessa laskennassa käytetyt annoskertoimet. Nuklidi ulkoinen(pilvi) (Sv/Bq)/(s/m 3 ) (Eckerman ym. 1993) ulkoinen(laskeuma) (Sv/Bq)/(s/m 2 ) (Eckerman ym. 1993) hengitys (Sv/Bq) (Säteilyturvakeskus 1999) ravinto (Sv/a)/(Bq/m 3 ) (IAEA 2001) H-3 3,3E-19 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 C-14 2,2E-19 1,6E-20 0,0E+00 0,0E+00 Cl-36 2,2E-17 6,7E-19 7,3E-09 0,0E+00 Se-79 3,0E-19 2,1E-20 6,8E-09 0,0E+00 Kr-85 1,2E-16 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 Sr-90 7,5E-18 2,8E-19 1,6E-07 1,7E-01 Tc-99 1,6E-18 7,8E-20 1,3E-08 6,6E-03 Pd-107 0,0E+00 0,0E+00 5,9E-10 1,1E-04 Sn-126 2,1E-15 5,5E-17 2,8E-08 0,0E+00 I-129 3,8E-16 2,6E-17 3,6E-08 2,3E-01 Cs-134 7,6E-14 1,5E-15 2,0E-08 3,6E-02 Cs-135 5,7E-19 3,3E-20 8,6E-09 4,4E-03 Cs-137 2,9E-14 5,8E-16 3,9E-08 2,6E-02 Taulukko Vertailulaskelma nuklidien merkittävyydestä säteilyannoksissa (Sv). Onnettomuus O2, kuiva kuljetussäiliö. Nuklidi ulkoinen (pilvi) ulkoinen (laskeuma) hengitys ravinto H-3 9,0E-11 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 C-14 1,5E-13 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 Cl-36 2,2E-16 2,1E-12 1,9E-11 0,0E+00 Se-79 4,5E-19 9,7E-15 2,6E-12 0,0E+00 Kr-85 3,9E-07 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 Sr-90 2,0E-13 2,3E-09 1,1E-06 4,4E+01 Tc-99 1,7E-16 2,6E-12 3,5E-10 6,9E-03 Pd-107 0,0E+00 0,0E+00 1,8E-13 1,3E-06 Sn-126 5,1E-16 4,2E-12 1,8E-12 0,0E+00 I-129 6,7E-18 1,5E-13 1,7E-13 4,1E-05 Cs-134 1,1E-11 7,1E-08 7,8E-10 5,4E-02 Cs-135 1,8E-19 3,2E-15 7,0E-13 1,4E-05 Cs-137 1,2E-09 7,6E-06 4,2E-07 1,1E+01 Total 3,9E-07 7,7E-06 1,5E-06 5,5E+01 Tärkeimmät osuudella Kr-85 Cs-137 Sr-90+Cs-137 Cs-137+Sr-90 1,00 0,99 1,00 1,00

81 75 Taulukko Vertailulaskelma nuklidien merkittävyydestä säteilyannoksissa (Sv). Onnettomuus O2, vesitäyttöinen kuljetussäiliö. Nuklidi ulkoinen (pilvi) ulkoinen (laskeuma) hengitys ravinto H-3 9,0E-11 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 C-14 1,5E-13 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 Cl-36 2,2E-18 2,1E-14 1,9E-13 0,0E+00 Se-79 4,5E-21 9,7E-17 2,6E-14 0,0E+00 Kr-85 3,9E-07 0,0E+00 0,0E+00 0,0E+00 Sr-90 1,3E-13 1,6E-09 7,3E-07 1,8E+02 Tc-99 1,7E-18 2,6E-14 3,5E-12 1,0E-02 Pd-107 0,0E+00 0,0E+00 1,8E-15 1,2E-04 Sn-126 5,1E-18 4,2E-14 1,8E-14 0,0E+00 I-129 2,2E-17 4,8E-13 5,5E-13 5,9E-04 Cs-134 3,8E-11 2,4E-07 2,6E-09 5,0E+00 Cs-135 5,9E-19 1,1E-14 2,3E-12 1,0E-02 Cs-137 4,0E-09 2,5E-05 1,4E-06 1,4E+03 Total 3,9E-07 2,6E-05 2,1E-06 1,6E+03 Tärkeimmät osuudella Kr-85 Cs-137 Sr-90+Cs-137 Cs-137+Sr-90 1,00 0,99 1,00 1,00 Säteilyannokset märästä kuljetussäiliöstä ovat suuremmat kuin kuivasta säiliöstä paitsi pilvivanasta tulevasta suorasta ulkoisesta altistuksesta, koska silloin suurin osuus säteilyannoksesta tulee kryptonista, jota pääsee ympäristöön molemmissa tapauksissa yhtä paljon. Pilvivanasta tulevasta suorasta ulkoisesta säteilyannoksessa aiheuttaa Kr-85 lähes 100 % säteilyannoksesta. Laskeumasta tulevassa ulkoisessa säteilyannoksessa ovat Cs- 137 ja Cs-134 tärkeimmät nuklidit. Sekä hengitysannoksessa että ravintoannoksessa aiheuttavat Cs-137 ja Sr-90 säteilyannoksen. Näin voidaan todeta, että muista kuin edellä mainituista nuklideista aiheutuu alle yksi prosenttia säteilyannoksesta kullakin altistusreitillä. Jos tarkastellaan suodattamatonta päästöä, tulee pilvivanareitillä annos Cs-137:sta samansuuruiseksi kuin Kr-85:stä. Muilla altistusreiteillä eri nuklidien merkittävyys pysyy samana kuin suodatetussa päästössä Hengitys- ja ravintoaineannoksen tarkastelua Hengitys- ja ravintoaineannosta laskettaessa tulee arvioida, aiheutuuko lapsille suurempia säteilyannoksia kuin aikuiselle. Tarkastellaan ensin hengitysannosta. Tämä voidaan tehdä laskemalla hengitysannos eri ikäryhmissä käyttäen ikäryhmään sopivaa hengitysnopeutta ja annoskerrointa. Jos nuklideja on enemmän kuin yksi, tulee myös kunkin nuklidin arvioitu päästö ottaa huomioon. Viitteessä (ICRP 1995) on annettu eri ikäryhmien hengitysnopeudet sekä annoskertoimet. Laimennustekijänä on käytetty lukuarvoa 1E-4 s/m 3. Laskentaparametrit esitetään taulukossa 6.20.

82 76 Taulukko Hengitysannos eri ikäluokissa. Onnettomuus O2, vesitäyttöinen kuljetussäiliö. Päästö [Bq] Sr-90 1,8E+08 I-129 5,9E+02 Cs-137 1,4E+09 Efektiivinen annos hengityksestä Ikä (v) < >17 Hengitysnopeus 2,86 5,18 8,72 15,3 20,1 22,2 (m 3 /vrk) Annoskertoimet (Sv/Bq) Sr-90 4,2E-07 4,0E-07 2,7E-07 1,8E-07 1,6E-07 1,6E-07 I-129 7,2E-08 8,6E-08 6,1E-08 6,7E-08 4,6E-08 3,6E-08 Cs-137 1,1E-07 1,0E-07 7,0E-08 4,8E-08 4,2E-08 3,9E-08 Annos [Sv] Sr-90 2,5E-07 4,3E-07 4,9E-07 5,7E-07 6,7E-07 7,4E-07 I-129 1,4E-13 3,0E-13 3,6E-13 7,0E-13 6,3E-13 5,5E-13 Cs-137 5,1E-07 8,4E-07 9,9E-07 1,2E-06 1,4E-06 1,4E-06 Total 7,6E-07 1,3E-06 1,5E-06 1,8E-06 2,0E-06 2,1E-06 Taulukon 6.20 perusteella voidaan päätellä, että aikuiselle kertyy suurin hengitysannos, joten riittää tarkastella tätä annosta. Kilpirauhasen saaman säteilyannoksen ( kilpirauhasannos ) osalta suoritetaan vastaava tarkastelu eri ikäluokissa, joka on esitetty taulukossa Annoskertoimet ovat viitteestä (ICRP 1995). Päästö on I-129:n päästö ja laimennustekijä edellä mainittu 1E-4 s/m 3. Taulukko I-129:n aiheuttama kilpirauhasannos eri ikäluokissa. Onnettomuus O2, vesitäyttöinen kuljetussäiliö. Ikä (v) < >17 Hengitysnopeus 2,86 5,18 8,72 15,3 20,1 22,2 (m 3 /vrk) Annoskertoimet 1,4E-06 1,7E-06 1,2E-06 1,3E-06 9,2E-07 7,1E-07 (Sv/Bq) Annos (Sv) 2,7E-12 6,0E-12 7,1E-12 1,4E-11 1,3E-11 1,1E-11 Taulukosta 6.21 nähdään, että ikäluokassa 7-12 vuotta aiheutuu suurin annos. Annos jää kuitenkin hyvin pieneksi. Kilpirauhasannosta ei tämän vuoksi tarkastella muissa tuloksissa erikseen. Ravintoaineiden osalta voidaan viitteen (STUK 1999, taulukko A) perusteella ensinnäkin todeta, että Cs-137:n annoskerroin lapsilla on pienempi kuin aikuisella, joten silloin ei

83 77 suurempaa annostakaan lapselle voi aiheutua. Sen sijaan Sr-90:n suurin annoskerroin 10- vuotiaalla lapsella on lähes kolminkertainen verrattuna aikuisen annoskertoimeen. Kuitenkin 10-vuotiaan lapsen nautintamäärä on suunnilleen kolmasosan aikuisen määrästä, joten annos ei silloin tule suuremmaksi kuin aikuisella. Lisäksi I-129:n päästö on niin pieni verrattuna kahteen edellä mainitun nuklidin päästöön, ettei sitä ole tarpeen tarkemmin arvioida.

84 78

85 79 7 SÄTEILYANNOSTEN ARVIOINTI 7.1 Käytönaikaiset säteilyannokset ydinjätelaitoksilla Loppusijoituslaitos pyritään suunnittelemaan siten, että työntekijöiden kollektiivinen säteilyannos jää mahdollisimman pieneksi. Suunnittelutavoite on, että työntekijälle aiheutuva efektiivinen säteilyannos jää selvästi alle annosrajojen. Annosraja määritellään niin, että työntekijän annos ei saa ylittää keskiarvoa 20 millisievertiä (msv) vuodessa viiden vuoden aikana eikä minkään vuoden aikana arvoa 50 msv. Ydinjätelaitosten työntekijöiden annoslaskenta perustuu raportissa (Kukkola 2009) esitettyihin tehtävä- ja työntekijäkohtaisiin työskentelyaikoihin ja Olkiluodossa vuonna 2003 tehtyihin ulkoisen säteilyannoksen mittauksiin siirrettäessä käytettyä polttoainetta KPA-varastoon. Ydinjätelaitoksilla prosessin ohjaus tapahtuu pääasiassa ohjaamoista, jotka sijaitsevat alueella, jossa ulkoinen annosnopeus on pienempi kuin 0,0025 msv/h (Kukkola 2009). Kuljetussäiliötä kapselointilaitokselle vastaanotettaessa joudutaan kuitenkin työskentelemään säiliön lähistöllä. Kuljetussäiliön pinnalla sallitaan korkeintaan annosnopeustaso 2 msv/h ja yhden metrin päässä 0,1 msv/h (IAEA 2000). Lisäksi loppusijoitustilassa siirtoajoneuvon kuljettajan annosnopeustason enimmäisarvo on suunnitteluperusteiden mukaan 0,025 msv/h. Normaalikäytössä työntekijät altistuvat ulkoiselle säteilylle ja säteilyannos on altistusajan ja ulkoisen annosnopeuden tulo. 7.2 Annoslaskenta ydinjätelaitosten ympäristössä Leviämismalli Päästön ilmakehän leviämismallin perusteita tarkastellaan aluksi Gaussin vanamallia käyttäen (IAEA 2001). Tämän luvun loppuosassa käsitellään ARANO-mallia, jolla tämän tutkimuksen laskelmat on tehty. Tilastolliseen leviämisteoriaan perustuva Gaussin leviämismalli voidaan esittää seuraavassa muodossa: ( x, y, z, t ) (exp( ( z H ) 2 2 z 2 q 0 ( t x / ) (exp( u H ( z H ) 2 2 z ) 2 )) 1 2 u y z H exp( 2 y 2 2 y ) (7.1) jossa x on ilman aktiivisuuspitoisuus (Bq/m 3 ), x, y, z ovat paikkakoordinaatteja (m), t on aikakoordinaatti (s), q 0 päästönopeus (Bq/s), sääluokasta riippuva dispersioparametri (m), y z u H H sääluokasta riippuva dispersioparametri (m), tuulennopeus korkeudella H (m/s), päästön korkeus (m).

86 80 Kaavassa (7.1) ei vielä ole otettu huomioon aktiivisuuden q 0 vähenemistä kulkeutumisen aikana, mikä tehdään erikseen (vrt. kaavat ). Paikkakoordinaatiston origo on maanpinnan tasossa, x on leviämissuunta, y on vaakatasossa kohtisuorasti leviämissuuntaa vastaan (symmetrinen vana: suunnalla ei merkitystä) ja z on pystysuunta. Päästön korkeudella H tarkoitetaan korkeutta, johon päästö asettuu, kun sen lämpötila ja purkautumisnopeus otetaan huomioon. Kapselointilaitosta koskevissa laskuissa H on kuitenkin aina 20 metriä, mikä on arvioitu ilmastointipiipun korkeus. Termi exp[-(z+h) 2 /2 2 z ] kuvaa sitä osaa päästöstä, joka maanpinnan vaikutuksesta 'heijastuu' ylöspäin päästöpilven alaosan saavuttaessa maan tason. Tarkasteltaessa aktiivisuuspitoisuutta maanpinnan tasossa z = 0, voidaan pystysuuntaista jakautumaa kuvaavat termit exp[-(z+h) 2 /2 2 z ] ja exp[-(z-h) 2 /2 2 z ] laskea yhteen. Kulkeutuva aktiivisuus vähenee radioaktiivisen hajoamisen ja laskeuman seurauksena. Siksi päästön aktiivisuus oletetaan etäisyyden x (tai kulkeutumisajan x/u H ) funktioksi. Annoslaskujen yksinkertaistamiseksi muodostetaan kaavasta 6.1 aktiivisuuspitoisuuden aikaintegraali, kun z = 0, jolloin dimensioksi tulee Bq s/m 3. Pitoisuuden aikaintegraalia laskettaessa otetaan huomioon radioaktiivinen hajoaminen leviämisen aikana kertoimen f r (x) avulla, f r (x) = exp(- x/u), (7.2) jossa on nuklidin radioaktiivinen hajoamisvakio ( = ln(2)/t ½, missä T ½ on nuklidin puoliintumisaika). Kuivan laskeuman aiheuttama poistuma pilvestä otetaan huomioon pilveenjäämiskertoimessa f d (x): x 2 v d 2 1 H f d ( x ) exp exp( ) dx, (7.3) 2 u H z 2 0 z jossa v d on depositionopeus. Kostean laskeuman aiheuttama poistuma pilvestä otetaan huomioon kertoimella f w (x): x f w ( x ) exp( ), (7.4) u jossa on sadenopeudesta ja ilman stabiilisuudesta riippuva pesukerroin. Päästön aktiivisuudeksi etäisyydellä x saadaan Q(x) =f r (x) f d (x) f w (x)q 0, (7.5) jossa Q 0 on aktiivisuus, kun x = 0. Radioaktiivinen laskeuma C A (Bq/m 2 ) saadaan :n lausekkeesta:

87 81 C A (x,y) = v d (x,y), (ei sadetta) (7.6) z C A ( x, y ) v d ( x, y ), (sadetta) (7.7) 2 2 H exp( ) 2 2 z Laskeuman kuvaus K z -teorian avulla Kaavassa (7.3) lasketaan kuivan laskeuman aiheuttama pilvessä olevan materiaalin väheneminen olettaen, että poistuminen ei vaikuta pilven pystysuuntaiseen pitoisuusjakautumaan. Tämä pätee vain lähinnä labiileissa ja neutraaleissa leviämisolosuhteissa. Stabiileissa olosuhteissa materiaalin kulkeutuminen on pienen pyörteisyyden takia hidasta ja kaavan (7.3) käyttö johtaa poistumisen yliarviointiin. Realistisempi kuvaus tässä suhteessa saadaan käyttämällä K z -leviämisteoriaan (Savolainen ym. 1977) perustuvaa lähestymistapaa, jossa ilman pystysuuntainen pitoisuusjakautuma C z (z,t) ratkaistaan kaavasta C z ( z, t ) t z ( K z ( z ) C z ( z, t ) ) z, (7.8) jossa K z (z) on korkeudesta z ja stabiilisuudesta riippuva diffuusiokerroin. Maanpinnan reunaehto esitetään muodossa C z ( z, t ) C z ( z, t ) ( ) m K z ( z ) v d C zm ( z, t ) t z z, (7.9) C z jossa indeksi m viittaa maanpintaan ja K z ( z ) -termi kuvaa turbulenttista vuota z ylhäältäpäin maanpintatasolle (laskennallisesti vähän maanpinnan yläpuolelle) ja V d C zm -termi maanpinnalle tapahtuvaa vuota. Tätä laskeuman kuvaustapaa on käytetty mm. VTT:n ja Ilmatieteen laitoksen kehittämässä lähialuemallissa ARANO (Savolainen ym. 1977, Ilvonen 1994). Jos päästölähteen lähellä on maastoesteitä, voivat ne aiheuttaa ylimääräistä sekoitusta päästöpilveen. Tässä työssä on kapselointilaitoksen rakennuksen vaikutus otettu huomioon ns. virtuaalilähteen periaatteella ja siinä on käytetty apuna professori Savolaisen käyrästöä (Savolainen 1983). Tässä menettelyssä käytetään parametrina rakennuksen pinta-alaa tuulen leviämissuuntaa vasten ja käyrästöltä saadaan stabiiliutta vastaava siirrosetäisyys, jota vastaavat dispersioparametrit otetaan käyttöön päästön lähtöpisteessä Annoslaskentamallit Tässä arvioinnissa on käytetty annoslaskentaohjelmaa ARANO. Sen kaikkien osamallien tarkempi kuvaus löytyy viitteestä (Savolainen ym. 1977) ja tärkeimmät osamallit on esitelty seuraavana.

88 82 Päästöpilvestä tuleva gammasäteily Suoraan päästöpilvestä tulevan ulkoisen gamma-annoksen ( 0 ) laskemiseksi suoritetaan seuraava integrointi havaintopistettä ( d, d,0) ympäröivän alueen yli: (, 0 d d,0 ) K / 2 r B ( r ) e (,, z ) d dz 2 4 r 0 z 0 / 2 d, (7.10) missä K = 0, en E, en = energia-absorptiokerroin (cm 2 /g), E = kokonaisgammaenergiatuotto (MeV/hajonta), B = lisäystekijä, = lineaarinen vaimennuskerroin ilmalle (1/m), r 2 = d - 2 d cos( - d ) + z 2. Säteilyannosten laskemisessa tulee radioaktiivisen hajoamisen lisäksi ottaa huomioon myös mahdolliset tytärnuklidit. Laskeumasta tuleva säteily Laskeumasta tulevan säteilyannoksen laskennassa annoksen voidaan olettaa olevan suoraan verrannollinen tarkastelupaikalla olevaan laskeumaan. Käytännössä maanpinnan korkeus ja muodot sekä rakenteet rajoittavat säteilyannokseen vaikuttavan alan suhteellisen pieneksi. Pitkäaikaista laskeuma-annosta laskettaessa tulee ottaa huomioon säteilytasoa alentavat poistumisprosessit kuten radioaktiivisten aineiden kulkeutuminen maan pinnalta maan sisään. Maaperässä tapahtuvaa kulkeutumista syvemmälle kuvataan migraatiomallilla (Gale 1964). Hengityksen kautta kertyvä annos Hengityksen kautta kertyvä säteilyannos D lasketaan kaavasta: D i = Q i X J DF i, (7.11) jossa Q on nuklidin i päästömäärä (Bq), Χ on laimennustekijä (s/m 3 ), J on hengitysnopeus (m 3 /s)ja DF tarkastellun nuklidin annostekijä (Sv/Bq), joka ilmaisee säteilyannoksen suuruuden sisäänhengitettyä aktiivisuusyksikköä kohti. Tekijän DF laskemisessa otetaan huomioon nuklidin käyttäytyminen hengityselimissä (esim. kantavien hiukkasten kokojakauma), imeytyminen kehon nesteisiin ja kulkeutuminen eri elimiin sekä poistuminen aineenvaihdunnan mukana. Annostekijä ottaa huomioon 50 vuoden kuluessa kertyvän säteilyannoksen. Lisäksi tulee ottaa huomioon myös nuklidien hajotessaan lähettämät säteilylajit ja energiat sekä mahdollisten tytärnuklidien käyttäytyminen, jotta eri elimille aiheutuva annos saadaan laskettua.

89 83 Ravinnon kautta kertyvä annos Tärkeimpiä mahdollisia ravintoannosreittejä ovat maito, naudan liha, vilja, vihannekset, juurekset, marjat, sienet ja kala. Erityisesti jodin kulkeutuminen reittiä laskeuma-laidunlehmä-maito-ihminen kilpirauhaseen voi olla merkittävää. Ravinnon kautta aiheutuvia säteilyannoksia arvioitaessa tulee ottaa huomioon radionuklidien kulkeutuminen kasvin syötäviin osiin sekä suoraan kasveille tapahtuvan laskeuman kautta että maahan tapahtuneesta laskeumasta juurien kautta. Maahan tulleesta aktiivisuudesta osa voi levitä pölynä kasvien päälle ja myös karja syö ruohon mukana jonkin verran maata. Radioaktiivisten aineiden jakautumaan maassa vaikuttavat myös maan muokkaus ja radionuklidien kulkeutuminen sadeveden mukana syvemmälle. Juurien kautta kasviin tulevien radionuklidien siirtyminen kuvataan tavallisesti kokeisiin tai kokemusperäiseen tietoon perustuvalla rikastustekijällä, joka esittää maan ja kasvin pitoisuuksien suhdetta. Maito- ja naudanliha-annosteissä tulee ottaa lisäksi naudan aineenvaihdunta huomioon, mihin tavallisesti käytetään malleja, joissa parametrit sovitetaan vastaamaan kokeita tai kokemusperäistä tietoa. Kuten hengitysannoksessa, ravintoaineen annostekijä ottaa huomioon 50 vuoden kuluessa kertyvän säteilyannoksen. ARANOn ravintoainemallin AGRID tarkempi kuvaus löytyy viitteestä (Kakko ym.1984) ARANOn kelpoistus VTT on osallistunut ARANO-ohjelmalla kansainväliseen koodivertailuun kahdesti (OECD/NEA 1984, OECD/NEA 1994). Vertailussa laskettiin säteilyannoksia eri altistusreittien (ulkoiset säteilyannokset pilvestä ja laskeumasta, hengitysannos ja ravintoaineannokset) kautta. Mallikohtaiset eroavuudet huomioon ottaen ARANOohjelman todettiin laskevan samansuuntaisia tuloksia muihin koodeihin verrattuna (Rossi 1994) Annoslaskennan lähtötietoja Tässä selvityksessä ihmisen säteilyannos koostuu neljästä altistusreitistä: suora ulkoinen säteily pilvestä, suora ulkoinen säteily laskeumasta, sisäinen altistus hengitetystä ja ravinnon kautta saadusta radioaktiivisesta materiaalista. Ilmaan uudelleen pölyävän kuivan aineksen (resuspensio) aiheuttamaa hengitysannosta ei ole käsitelty, koska kyseisen altistusreitin merkitys katsotaan yleensä vähäiseksi suomalaisissa olosuhteissa kasvillisuudesta ja lumipeitteestä johtuen. Annosta rajoittavia vastatoimenpiteitä ei sisälly laskentaan. Kohdissa 1-4 esitetään altistusreitteihin liittyviä laskentaparametrien valintoja. 1) Päästöpilvestä tuleva säteily: Henkilöiden suojauskertoimen arvona käytetään lukua 1, joka tarkoittaa, että henkilö oleskelee ulkona, kun pilvivana kulkee ohi. 2) Laskeumasta tuleva ulkoinen säteily: Koska tässä altistus kestää pitkään, suojauskerroin eli todellisen säteilyannoksen suhde täysin suojaamattomasti saatavaan säteilyannokseen on kaikissa henkilöannosten

90 84 tapauksissa 0,3. Laskentaperuste on seuraava: Oletetaan ydinjätelaitosten ympäristössä vallitsevan seuraavat suojauskertoimet ulkoiselle laskeumasta tulevalle säteilylle: - ulkona 0,7 - pientalossa 0,4 - kerrostalossa 0,1 Lisäksi oletetaan, että henkilöt oleskelevat 10 % ajastaan ulkona ja 90 % sisällä. Oletetaan, että 40 % väestöstä asuu pientaloissa ja 60 % kerrostaloissa, jolloin saadaan 0,1 0,7 + 0,36 0,4 + 0,54 0,1 = 0,3. Altistuksen kokonaiskestoaikoina tarkastellaan 1 ja 50 vuotta. 3) Hengityksen kautta tuleva sisäinen säteilyannos: Suojauskerroin on 1 eli ei oleteta lainkaan suojausta. Hengitysnopeudeksi oletetaan 22,2 m 3 /vrk (ICRP 1995). Annoskertoimet ovat viitteestä (Säteilyturvakeskus 1999). 4) Ravintoaineannokset: Maataloustuotteista aiheutuvat säteilyannokset on laskettu ARANO-ohjelmaan sisältyvällä AGRID-mallilla (Kakko ym. 1984). Mallissa ravintoaineannos riippuu vuodenajasta, jolloin päästö tapahtuu. Jos radioaktiivinen laskeuma tapahtuu talvella, kulkeutuvat radioaktiiviset nuklidit ravintoketjun kautta ihmiseen vasta seuraavan kasvukauden aikana juurien välityksellä. Jos sen sijaan radioaktiivinen laskeuma tapahtuu kesällä, niin osa laskeutuvista radionuklideista jää kasvien pinnoille ja osa joutuu maahan. Kasvien päälle tuleva laskeuma aiheuttaa sen, että huomattavan suuri määrä radionuklideja voi kulkeutua lyhyessä ajassa eri ravintoaineiden mukana ihmiseen. Edellä esitetyn vuoksi päästö ja sitä seuraava laskeuma kasvukaudella voi aiheuttaa moninkertaisen säteilyannoksen ravintoteitä pitkin verrattuna kasvukauden ulkopuolella tulevan samansuuruisen laskeuman aiheuttamaan säteilyannokseen. Ravintoaineita oletetaan käytettävän ravinnoksi joko yhden tai 50 vuoden ajan. Kummastakin altistuksesta lasketaan efektiivinen, ts. 50 vuoden kuluessa kertyvä annos. Yhden vuoden aikana nautituista ravintoaineista yhden vuoden kuluessa kertyvää annosta ei siis ole erikseen laskettu. Esim. cesiumin yhden vuoden annoskerroin (Sv/Bq) on noin 90 % 50 vuoden kertoimesta ja strontiumilla luku on noin 75 %. Eniten altistuvan henkilön vuosittain käyttämille ravintoaineille on käytetty seuraavia konservatiivisia arvoja: lehmän maito 365 kg, naudanliha 50 kg, vihannekset 60 kg, vilja 100 kg ja juurekset 100 kg. Nämä ravintoainemäärät ovat suurempia kuin kansallisessa ravintotutkimuksessa esitetyt lukuarvot (KTL 2008). AGRID-mallissa maanviljelystuotteiden kasvukauden pituudeksi oletetaan 60 vrk ja nautojen laidunkauden pituudeksi 100 vrk.

91 85 5) Säteilyannosten laskentaperiaate: Tässä selvityksessä noudatetaan YVL-ohjeessa C.4 (STUK 2011) esitettyä menettelyä erilaisten leviämistilanteiden käsittelystä annoslaskelmia suoritettaessa sekä tulosten esittämistavasta. Tässä on laskettu annos kaikissa erilaisissa leviämistilanteissa, joihin liittyy tietty todennäköisyys. Leviämisaineistona on käytetty Olkiluodon länsikärjessä vuosina metrin korkeudelta mitattuja säätietoja, jotka on jaettu leviämissuuntiin 30-asteen sektoreissa, stabiiliusluokkiin, tuulennopeusluokkiin ja sateen esiintymiseen (TVO 2008). Päästökorkeudeksi on oletettu 20 metriä, joka vastaa ilmastointipiipun alustavaa korkeutta. Loppusijoituspaikka (kapselointilaitos kuvassa 1.1) sijaitsee hieman sisämaahan päin ydinvoimalaitospaikkaan nähden, joten tässä käytetty leviämisaineisto voi hieman poiketa loppusijoituspaikalla vallitsevista leviämisolosuhteista. Väestön kollektiivinen annos on laskettu Olkiluodon väestöjakauman perusteella (TVO 2008). Väestöjakauma ulottuu 100 km etäisyydelle (Liite 2). Ravintoaineista aiheutuvaa kollektiivista annosta ei tässä ole laskettu. Kun useissa eri leviämistilanteissa, joiden esiintymistaajuus tunnetaan mittausaineiston pohjalta, aiheutuvat säteilyannokset järjestetään suuruusjärjestykseen, voidaan poimia yläfraktiilia 99,5 % vastaava annosarvo, jota on käytetty tässä tarkastelussa. Tämä tarkoittaa, että tätä annosta suurempia arvoja voi esiintyä vain 0,5 %:n todennäköisyydellä. Toisin sanoen tässä esitettävät tulokset eivät ole maksimiarvoja, vaan niitä hyvin lähellä olevia jonkin verran niitä pienempiä arvoja. 6) Maaekosysteemi: Maaekosysteemissä tarkastellaan tässä eläin- ja kasvikuntaan kohdistuvasta altistuksesta aiheutuvia annosnopeuksia. Tässä tarkastelussa rajoitutaan yksinkertaisesti vain maan ekosysteemiin ja pahimpaan onnettomuustilanteeseen, eikä makean veden tai meriveden ekosysteemiä käsitellä. Annosnopeuksien laskenta perustuu lähteessä (D-Erica 2007) esitettyihin menetelmiin. Menetelmä jakaantuu periaatteessa kolmeen tasoon: 1) Konservatiivisin oletuksin ja tiedoin lasketaan annosnopeus kaikille referenssilajeille. Jos kaikkien lajien pitkäkestoinen annosnopeus jää alle 10 Gy/h, ei altistuksesta todennäköisesti aiheudu haittaa lajistolle ja tarkastelu voidaan lopettaa tähän. Tässä kohdassa voidaan myös soveltaa annosnopeusrajasta laskettua pitoisuusrajaa. 2) Annosnopeuslaskenta vähemmän konservatiivisin oletuksin ja tiedoin, oletusparametreja muuttaen ja valitsemalla tyypilliset referenssiorganismit. Tällöin annosnopeuden voidaan todeta joko olevan merkityksetön, aiheuttavan mahdollista tarvetta lisätarkasteluun tai jopa todennäköistä lisätarkastelutarvetta tasolla 2 tai tasolla 3. Viimemainitussa voidaan käyttää apuna FREDERICA- (annosnopeus-vaikutus)-tietokantaa, joka on integroitu ERICA-työkaluun.

92 86 3) Tason 3 tarkastelu vaatii monipuolisempaa ja yksityiskohtaisempaa tarkastelua. Tässä voidaan käsitellä mm. biologisia ja ekologisia tekijöitä ja vaikutuksia. Tässä tutkimuksessa on rajoituttu tason 1 menetelmään, johon on liitetty organismikohtaista annosnopeus-vaikutusarviointia sekä laskentatilanteen muuta arviointia. Ensin lasketaan annosnopeutta referenssiorganismeille nuklidikohtaisen ilmapitoisuuden ja laskeuman perusteella pahimmassa onnettomuuspäästössä. Ilmapitoisuus ja laskeuma on otettu 99,5 % yläfraktiilia vastaava arvo. Saatuja annosnopeuksia verrataan referenssiannosnopeuteen 10 Gy/h ja, mikäli se ylittyy, arvioidaan annosnopeutta mahdollisesti lieventäviä seikkoja.

93 87 8 LASKEUMAKARTTA Tässä on tarkoituksena arvioida Posivan loppusijoituspaikalla ilmaan tapahtuvasta yksikköpäästöstä (1 Bq/vuosi) aiheutuvaa laskeumaa ympäristössä. Otetaan huomioon leviämisolosuhteiden vaikutus dispersioon ja laskeumaan, joten lopputuloksena saadaan eräänlainen laskeumakartta, josta mm. laskeuman maksimiarvot voidaan paikallistaa. Loppusijoituspaikka sijaitsee Olkiluodon saarella, joten sääaineistona käytetään Olkiluodon ydinvoimalaitoksen säämastolta mitattua leviämisdataa. 8.1 Laskentamalli Tärkeimpiä fysikaalisia prosesseja päästön leviämisen kannalta ovat: 1) tuulensuunnan vaihtelut, turbulentin diffuusion aiheuttama dispersio ja keskimääräinen kuljetus (tuulennopeus) 2) kuiva laskeuma päästöpilven ja maaperän/kasvuston/rakenteiden vuorovaikutuksessa 3) märkä laskeuma sateen vaikuttaessa pilveen 4) radioaktiivinen hajoaminen ja tytärnuklidien muodostuminen Kohdassa 4 mainittua ilmiötä ei tässä oteta huomioon. Sateen vaikutuksesta suurempi osa laskeumasta tulisi maahan lähempänä päästön lähdettä. Ilman stabiilius riippuu maanpinnan säteilytasapainosta ja tuulen nopeudesta. Ilman stabiiliutta kuvataan usein kuudella ns. Pasquillin luokalla A-F. Käytännössä leviämisluokka voidaan määrittää mittaamalla suoraan tuulen heilahteluja, mittaamalla tuulennopeus ja ilman lämpötila korkeuden funktiona tai arvioimalla maanpinnan nettosäteilyä pilvisyys- ja kellonaikatietojen pohjalta. On myös mahdollista, että eri ilmakerroksissa vallitsee eri leviämisluokka. Tällöin on mahdollista, että vain jokin tietty ilmakerros muodostuu tilavuudeksi, johon päästö sekoittuu. Laskennassa on käytetty luvussa esitettyä ARANO-laskentamallia. ARANO-ohjelmaan tehdyt muutokset ARANO on suunniteltu ensisijaisesti annosten laskentaa varten, joten laskeuman laskeminen ja tulostaminen napakoordinaatistossa vaatii joitakin muutoksia ohjelmaan. Periaatteessa tässä pitää laskea laskeuma kussakin sektorissa eri etäisyyspisteissä ja erilaisissa leviämistilanteissa. Tämä voidaan tehdä kirjoittamalla pääohjelma, joka kutsuu aliohjelmanaan ARANOa. Täten käymällä läpi kaikki laskentaetäisyydet ulommassa luupissa ja sektorit sisemmässä luupissa ja tulostamalla välitulokset talteen, saadaan lopulta muodostettua kuhunkin laskentapisteeseen liittyvä laskeuman jakauma. Jakaumassa laskeuma-arvot on järjestetty suuruusjärjestykseen ja vastaavat esiintymistodennäköisyydet kumuloitu. Kun tämä muutetaan vielä komplementaariseen muotoon saadaan laskeuman komplementaarinen kumulatiivinen todennäköisyys-jakauma (CCDF). Tällaisesta jakaumasta voidaan muutoin lasketun odotusarvon lisäksi poimia fraktiiliarvoja kuten esim. 90, 95, 99,5 ja 99,9 % fraktiileja vastaavat arvot. Esimerkiksi 99,5 %:n fraktiilin osalta tämä tarkoittaa, että tätä laskeumaa suurempia arvoja voi esiintyä vain 0,5 %:n todennäköisyydellä.

94 Lähtötiedot Päästö Päästönä on käytetty yksikköpäästöä 1 Bq/vuosi. Päästökorkeus on 20 metriä. Rakennuksen taakse tuulen alapuolelle syntyy alipainealue, joka aiheuttaa pyörteisyyttä laitoksen ohi kulkevaan ilmavirtaukseen ja täten tehostaa päästöpilven sekoittumista. Rakennuksen vaikutuksen huomioonottamiseksi sovelletaan mallia, jossa päästöpilveä siirretään uuteen lähdepisteeseen. Virtuaalisiirtymää määritettäessä on kapselointilaitoksen rakennuksen pinta-alana käytetty arvoa 400 m 2, joka on peräisin laitossuunnitelman rakennekuvista. Viitteen (Savolainen 1983) perusteella on virtuaalisiirros stabiiliusluokissa A, B, C, D, E ja F vastaavasti 18, 21, 38, 50, 70 ja 113 metriä. Sääaineisto TVO on toimittanut aikoinaan kaksi erillistä sääaineistoa, joista ensimmäinen kattaa vuodet ja toinen vuodet Aineistot perustuvat Olkiluodon säämastolta 20 ja 100 metrin korkeudelta mitattuun leviämisdataan. Tästä aineistosta on sitten määritetty jokaiselle vuoden tunnille leviämissuunta, tuulennopeus, stabiilius sekä sademäärä. ARANO-ohjelmaa varten sääaineisto muutetaan jakaumaksi, joka koostuu tuulensuunnan esiintymistaajuudesta kahdessatoista 30-asteen sektorissa, stabiiliusluokkien esiintymistaajuudesta sektoreissa, tuulennopeusluokkien esiintymistaajuudesta stabiiliusluokissa sektoreittain sekä sateen esiintymistaajuudesta stabiiliusluokittain. Kuvassa 8.1 on esitetty leviämissuuntien määrittely. Kahden eri sääaineiston vertailua esitetään kuvissa 8.2 ja 8.3. Leviämissuunnan ja stabiiliuden jakaumissa ei ole suurta eroa eri vuosille sijoittuvien aineistojen välillä. Eniten leviämistä tapahtuu yksittäisissä sektoreissa pohjoisen suuntaan. Stabiliusluokka D on yleisin ja luokka F harvinaisin. 8.3 Laskeuma Laskeuman odotusarvo saadaan, kun kerrotaan yksittäisen leviämistilanteen laskeuma sen esiintymistodennäköisyydellä ja summataan kaikki laskeumat erilaisissa leviämistilanteissa yhteen. Taulukoissa 8.1 ja 8.2 on esitetty laskeuman odotusarvot etäisyyspisteissä sektoreittain molemmilla sääjakaumilla. Taulukoiden lukuarvoista nähdään, että 200 metrin etäisyydellä olevat laskeuman odotusarvot ovat suurempia kuin muilla etäisyyksillä. Liitteistä 3 ja 4 nähdään, että myös 99,5 %:n laskeuma-arvot ovat suurimpia 200 metrin etäisyydellä. Tämän takia säteilyannokset on laskettu 200 metrin etäisyydellä. Kuvissa 8.4 ja 8.5 on esitetty laskeuman komplementaariset kumulatiiviset jakaumat (CCDF) sektoreittain etäisyydellä 200 metriä, laskettuna ensimmäisessä vuosien sääjakaumasta ja toisessa vuosien sääjakaumasta. Kuvat 8.6 ja 8.7 esittävät vastaavia tuloksia etäisyydellä 5 km. Kuvasta 8.4 ja 8.5 käy ilmi esimerkiksi, että lähietäisyydellä suurimmat eroavuudet sektorikohtaisissa arvoissa löytyvät 99,9 % fraktiililla, jossa suurimman ja pienimmän

95 89 arvon eroavuus on lähes kertaluokkaa. Kuvissa 8.6 ja 8.7 ei näin suuria eroavuuksia havaita. Liitteisiin 3 ja 4 on koottu laskeuman jakaumista poimitut fraktiiliarvot molemmista käytetyistä sääjakaumista. Verrattaessa 99,5 %:n fraktiilien arvoja eri etäisyyksillä, nähdään, että arvot ovat suurimpia etäisyydellä 200 m. Leviämisuunnat sektoreittain Pohjoinen Kuva 8.1. Leviämissuunnat Olkiluodossa. Suunta 1 on sektorissa 1-30 astetta, suunta 2 on sektorissa 31-60, jne.

96 90 Leviämissuunnat Olkiluodossa Esiintymistaajuus Sektori Kuva 8.2. Leviämissuuntien esiintymistaajuus Olkiluodossa perustuen kahteen eri mittausajanjaksoon. Stabiliuden jakauma Olkiluodossa Esiintymistaajuus A B C D E F Pasquillin stabiliusluokka Kuva 8.3. Stabiiliusluokkien jakauma perustuen kahteen eri mittausajanjaksoon. A on labiili, F on stabiili.

97 91 Todennäköisyys ylittää laskeuma Laskeuman jakauma sektoreittain, etäisyydellä 200 m 1E+00 1E-01 1E-02 1E-03 1E-04 1E-05 1E-06 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 Laskeuma [Bq/m2] % 90% 95% 99,5 % 99,9 % Kuva 8.4. Yksikköpäästön laskeuman komplementaarinen kumulatiivinen todennäköisyysjakauma. Kuvaan on merkitty myös fraktiilien tasot (punaiset viivat samassa järjestyksessä). Sää Todennäköisyys ylittää laskeuma Laskeuman jakauma sektoreittain, etäisyydellä 200 m 1E+00 1E-01 1E-02 1E-03 1E-04 1E-05 1E-06 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 Laskeuma [Bq/m2] % 90% 95% 99,5 % 99,9 % Kuva 8.5. Yksikköpäästön laskeuman komplementaarinen kumulatiivinen todennäköisyysjakauma. Kuvaan on merkitty myös fraktiilien tasot (punaiset viivat samassa järjestyksessä). Sää

98 92 Todennäköisyys ylittää laskeuma Laskeuman jakauma sektoreittain, etäisyydellä 5 km 1E+00 1E-01 1E-02 1E-03 1E-04 1E-05 1E-06 1E-09 1E-08 1E-07 Laskeuma [Bq/m2] % 90% 95% 99,5 % 99,9 % Kuva 8.6. Yksikköpäästön laskeuman komplementaarinen kumulatiivinen todennäköisyysjakauma. Kuvaan on merkitty myös fraktiilien tasot (punaiset viivat samassa järjestyksessä). Sää Todennäköisyys ylittää laskeuma Laskeuman jakauma sektoreittain, etäisyydellä 5 km 1E+00 1E-01 1E-02 1E-03 1E-04 1E-05 1E-06 1E-09 1E-08 1E-07 Laskeuma [Bq/m2] % 90% 95% 99,5 % 99,9 % Kuva 8.7. Yksikköpäästön laskeuman komplementaarinen kumulatiivinen todennäköisyysjakauma. Kuvaan on merkitty myös fraktiilien tasot (punaiset viivat samassa järjestyksessä). Sää

99 93 93 Taulukko 8.1. Laskeuman odotusarvot [Bq/m 2 ] sektoreittain yksikköpäästöstä. Sää Sektori Etäisyys [km] ,2 5,6E-08 3,2E-08 2,5E-08 2,8E-08 3,1E-08 3,7E-08 3,0E-08 3,1E-08 2,9E-08 4,0E-08 5,7E-08 5,2E-08 0,5 1,7E-08 9,9E-09 7,5E-09 8,0E-09 9,2E-09 1,2E-08 1,0E-08 9,3E-09 8,9E-09 1,2E-08 1,7E-08 1,6E ,6E-09 3,8E-09 2,8E-09 2,7E-09 3,3E-09 4,9E-09 4,3E-09 3,3E-09 3,3E-09 4,5E-09 5,8E-09 5,5E ,1E-09 1,5E-09 1,1E-09 9,4E-10 1,2E-09 2,0E-09 1,7E-09 1,2E-09 1,2E-09 1,7E-09 2,1E-09 2,0E ,2E-09 9,0E-10 6,0E-10 5,1E-10 6,8E-10 1,1E-09 1,0E-09 6,6E-10 6,6E-10 9,2E-10 1,1E-09 1,1E ,4E-10 4,5E-10 3,0E-10 2,4E-10 3,3E-10 5,7E-10 5,0E-10 3,0E-10 3,0E-10 4,2E-10 5,2E-10 5,1E ,3E-10 2,8E-10 1,8E-10 1,5E-10 2,0E-10 3,5E-10 3,0E-10 1,8E-10 1,8E-10 2,5E-10 3,1E-10 3,0E ,9E-10 1,6E-10 1,0E-10 8,3E-11 1,1E-10 2,0E-10 1,7E-10 1,0E-10 9,8E-11 1,4E-10 1,7E-10 1,7E ,8E-11 8,4E-11 5,4E-11 4,3E-11 5,9E-11 1,0E-10 8,9E-11 5,1E-11 4,9E-11 7,1E-11 8,7E-11 8,7E ,1E-11 5,2E-11 3,3E-11 2,7E-11 3,6E-11 6,3E-11 5,4E-11 3,1E-11 3,0E-11 4,3E-11 5,4E-11 5,3E-11 Taulukko 8.2. Laskeuman odotusarvot [Bq/m 2 ] sektoreittain yksikköpäästöstä. Sää Sektori Etäisyys [km] ,2 6,2E-08 3,0E-08 2,7E-08 3,2E-08 3,2E-08 2,9E-08 2,6E-08 2,8E-08 2,6E-08 3,7E-08 4,3E-08 4,6E-08 0,5 1,9E-08 9,4E-09 7,9E-09 9,1E-09 9,5E-09 1,1E-08 8,7E-09 8,2E-09 7,9E-09 1,1E-08 1,3E-08 1,4E ,6E-09 3,5E-09 2,8E-09 3,1E-09 3,4E-09 4,5E-09 3,6E-09 3,0E-09 3,0E-09 4,1E-09 4,4E-09 5,0E ,5E-09 1,4E-09 9,9E-10 1,1E-09 1,3E-09 1,9E-09 1,5E-09 1,1E-09 1,1E-09 1,5E-09 1,6E-09 2,0E ,4E-09 8,3E-10 5,5E-10 5,8E-10 7,3E-10 1,1E-09 8,4E-10 6,1E-10 6,1E-10 8,5E-10 9,1E-10 1,1E ,7E-10 4,1E-10 2,6E-10 2,7E-10 3,5E-10 5,5E-10 4,1E-10 2,8E-10 2,8E-10 3,9E-10 4,2E-10 5,5E ,1E-10 2,5E-10 1,6E-10 1,6E-10 2,1E-10 3,3E-10 2,5E-10 1,6E-10 1,6E-10 2,3E-10 2,5E-10 3,3E ,3E-10 1,5E-10 9,0E-11 9,4E-11 1,2E-10 1,9E-10 1,4E-10 9,2E-11 9,2E-11 1,3E-10 1,4E-10 1,9E ,2E-10 7,6E-11 4,6E-11 4,9E-11 6,3E-11 9,7E-11 7,3E-11 4,7E-11 4,6E-11 6,6E-11 7,2E-11 9,7E ,7E-11 4,7E-11 2,9E-11 3,0E-11 3,9E-11 5,9E-11 4,5E-11 2,8E-11 2,8E-11 4,0E-11 4,4E-11 6,0E-11

100 94 94

101 95 9 TULOKSET Tässä luvussa tarkastellaan säteilyannoksia sekä laitoksen henkilökunnalle että ympäristön asukkaille. Ympäristön säteilyannokset on laskettu edellä luvuissa ja esitetyin menetelmin ja lähtötiedoin vain säteilyvaikutusmielessä suurimman päästön aiheuttavasta PWR-polttoainetyypistä. Käyttöhenkilökunnan säteilyannokset normaalikäytössä on esitetty luvussa 9.1 ja häiriötilanteissa luvussa 9.8. Tulokset suodatetuista päästöistä on esitetty luvuissa ja suodattamattomista päästöistä luvussa Normaalikäytöstä aiheutuva vuosiannos laitoshenkilökunnalle Laitoshenkilökunnan altistumista tarkastellaan raportissa (Kukkola 2009) esitetyn laitoksen toimintatavan mukaisesti. Suomessa on kuljetuskokemuksia toistaiseksi vain BWR:stä ja VVER:stä. Kapselointi tapahtuu pääasiallisesti kauko-ohjatusti. Kuitenkin kuljetussäiliön vastaanotossa työskennellään säteilylähteen lähellä. Kuljetussäiliön vastaanotossa esiintyvää annosnopeutta voidaan arvioida eräiden TVO:lla vuonna 2003 suoritettujen mittausten avulla. Tällöin annosnopeuksia mitattiin käytetyn BWR-polttoaineen KPA-varastoon siirron yhteydessä. Kuljetussäiliön rinnalla sen keskikohdalla metrin etäisyydellä saatiin suurimmaksi kokonaisannosnopeudeksi (gamma + neutronisäteily) 0,06 msv/h ja päädyissä 0,02 msv/h. Annosnopeus vähenee voimakkaasti etäisyyden kasvaessa. Voidaan myös olettaa, että kuljetussäiliön vastaanotossa työskennellään keskimäärin kauempana kuin alle metrin etäisyydellä. Valitaan tämän perusteella annosnopeuden arvoksi 0,03 msv/h. Toinen hieman pienempi arvio kuljetussäiliön ympäristössä esiintyvästä annosnopeudesta saadaan samaisen TVO:n kuljetussäiliön siirtotyön kokonaisannoksen ja henkilötyömäärän avulla. Siirtotyön kokonaisannos oli 0,138 mmansv ja työmäärä 64 tuntia, josta annosnopeudeksi saadaan 0,002 msv/h. Tämä on kertaluokkaa pienempi arvio annosnopeudelle kuin edellä esitetty. Loviisan polttoainetta kuljetettiin Neuvostoliittoon ja Venäjälle vielä 1990-luvulla. Noista kuljetuksista on mittaustuloksia, joiden mukaan annosnopeudet kuljetussäiliön lähellä jäivät hieman pienemmiksi kuin edellä esitetty arvo 0,002 msv/h (Hägg 2008). Näissä edellä esitetyissä kahden eri laitoksen polttoaineen siirtoihin liittyvissä mittaustuloksissa polttoaineen jäähtymisaika oli suhteellisen lyhyt, TVO:n osalta 3 4 ja Loviisan osalta 5,5 vuotta. Voidaan karkeasti arvioida, että käytetyn polttoaineen annosnopeus vähenee vuodessa noin sadasosaan ja 40 vuodessa tuhannesosaan. Siten voidaan arvioida, että polttoaineen jäähtyminen 4 5 vuodesta 20 vuoteen mennessä alentaa sen säteilyä vielä tekijällä 2, joten edellä esitetyt lukuarvot voidaan jakaa kahdella (YJT 1982). Taulukossa 9.1 käytetään annosnopeudelle vaihteluväliä 0,015 0,001 msv/h. Loppusijoituslaitoksella työskentelevien henkilöiden saamaa kollektiivista annosta voidaan arvioida kaavan 9.1 mukaisesti.

102 96 jossa D i = T * H * Dnop * k, (9.1) D i T H Dnop k kollektiivinen säteilyannos vuodessa työvaiheessa i (mansv), työntekijän altistusaika (h), työntekijöiden lukumäärä, annosnopeus työkohteessa (Sv/h) altistustapahtumien lukumäärä työvaiheessa vuosittain. Kokonaisannos on annosten summa kaikista työvaiheista. Esimerkiksi voidaan arvioida, että k:n arvot eri työvaiheissa BWR-polttoaineella, jota otetaan vastaan 10 kuljetussäiliötä, ovat: kuljetussäiliön vastaanotto k=10, käsittelykammion työt k=10*4 kapselia=40, kuparikannen hitsaus k=40, kapselin siirto k=40, määräaikaishuollot k=10. Jos annosnopeus on enintään 0,0025 msv/h, on kyseessä säteilysuojelullisesti valvomaton alue, jolla oleskelua ei tarvitse rajoittaa. Kuitenkin ydinvoimalaitosten valvontaalueilla sijaitsee paljon paikkoja, joissa on alempi annosnopeus. Ydinjätelaitosten säteilysuojausten mitoitusperusteena on saavuttaa alle 0,0025 msv/h annostaso (Rantaaho 2008). Oletetaan kapseloitavan 40 kapselia vuodessa (Kirkkomäki ym. 2005). Yhteen kapseliin mahtuu 12 nippua BWR ja VVER 440 -tyyppistä polttoainetta. Sen sijaan PWR:lle suunniteltuun loppusijoituskapseliin mahtuu vain 4 polttoainenippua. TVO:n BWR-polttoaineella tämä tarkoittaa 10 kuljetussäiliön purkamista, koska yhteen säiliöön oletetaan mahtuvan 48 nippua Loviisan VVER 440 -polttoaineella tämä tarkoittaa 6 kuljetussäiliön purkamista, koska yhteen säiliöön oletetaan mahtuvan 84 nippua PWR-polttoaineen kuljetussäiliön kapasiteetti ei ole tiedossa Taulukossa 9.1 on esitetty ydinjätelaitoksilla arvioituja työskentelyaikoja (Kukkola 2009) ja annosnopeusarvioita työvaiheittain. Oletetaan, että kapselointilaitos ottaa vastaan BWR-tyyppistä polttoainetta. Kuljetussäiliöön liittyvät työvaiheet toistuvat 10 kertaa. Oikealla olevassa sarakkeessa on esitetty arvioitu kollektiivinen säteilyannos. Säteilyannokset kertyvät työkohteittain: 1) Kuljetussäiliön vastaanotto: 2,2 mmansv, 2) Käsittelykammiossa tehtävät työt: 1,5 mmansv, 3) Kuparikannen hitsaus: 0,58 mmansv, 4) Kapselin siirto loppusijoitustilaan: 0,23 mmansv, 5) Määräaikaishuollot, kunnossapito, siivous: 0,63 mmansv. Tämän lisäksi on odotettavissa, että 5 vuoden välein suoritettavassa käsittelykammion huollossa joudutaan puhdistamaan koko kammio sisältäpäin ja ainakin osittain

103 97 henkilötyönä. Samaten laitoksen yläkerroksessa olevassa dekontaminointikeskuksessa ja aktiiviverstaalla joudutaan käsittelemään komponentteja, joiden kontaminaatiotaso voi olla merkittävä. Näiden työskentelytilojen kontaminaatiotasosta johtuen ne tultaneen luokittelemaan oranssiksi tai punaiseksi työskentelyalueeksi (Kukkola 2000). Arvioidaan alustavasti, että vuosittain näissä tiloissa työskennellään 40 henkilötyötuntia ja annosnopeustaso on 1 msv/h, jolloin kollektiivinen annoslisä olisi 40 mmansv. Keskimääräinen vuosiannos on 8 mmansv. Jos käsittelykammiota pidettäisiin puhtaampana käymällä useammin siivoamassa kontaminaatiota, olisi seurauksena suurempi altistumisaika, mutta samalla pienempi annosnopeus. Seurauksena olisi ehkä sama kollektiivinen annos. Kun tämä lisätään taulukon 9.1 annosarvioon, kertyy laitoshenkilöstölle annosta yhteensä 13 mmansv / vuosi. Todettakoon, että Loviisan ja Olkiluodon ydinvoimalaitoksilla laitoshenkilökunnan saama vuosiannos on aivan viime vuosina jäänyt tasolle 1000 mmansv. Suomalaisen ydinvoimalaitostyöntekijän suurin säteilyannos oli 11,5 msv vuonna 2011 (STUK 2012b).

104 98 Taulukko 9.1. Normaalikäytöstä aiheutuvat kollektiiviset säteilyannokset ydinjätelaitosten työntekijöille eri työvaiheissa (Kukkola 2009). Tila ja työvaiheet Tekijät Työaika Annosnopeus Annos vuodessa minuuttia msv/h mmansv Polttoaineen vastaanotto Sääsuojan huuhtelu ja avaus ,015 0,001 0,15 Säteilytaso- ja pintakontaminaatiomittaus ,015 0,001 0,05 Kuljetussäiliön iskunvaimentimien irrotus ,015 0,001 0,1 Kuljetussäiliön kiinnityksen irrotus ,015 0,001 0,05 Nostotyökalujen kiinnitys kuljetussäiliöön ,015 0,001 0,05 Kuljetussäiliön kääntö pystyasentoon ,015 0,001 0,025 Kuljetussäiliön nosto kuljetuskäytävään ,015 0,001 0,025 Kuljetussäiliön nosto kuljetussäiliön ,015 0,001 0,025 siirtokäytävään Kuljetussäiliön ulkopinnan pesu (tarvittaessa) ,015 0,001 0,1 Kuljetussäiliön näytteenottoyhteiden ,015 0,001 0,1 kytkentä Kuljetussäiliön kaasutilasta näytteenotto ja ,015 0,001 0,025 paineentasaus Kuljetussäiliön ulomman suojakannen pulttien ,015 0,001 0,1 avaus ja kannen poisto Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pulttien ,015 0,001 0,3 irrotus Kuljetussäiliön nosto käsittelykammion telakointiasemaan ,015 0,001 0,075 ja kuljetussäiliön telakointi Kuljetussäiliön irrotus käsittelykammion telakointiasemasta ,015 0,001 0,075 Säteilysuojakannen kontaminaatiomittaus ,015 0,001 0,05 Säteilysuojakannen dekontaminointi ,015 0,001 0,05 (tarvittaessa) Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pulttien ,015 0,001 0,3 asennus ja kiristys Kuljetussäiliön ulomman suojakannen asennus ,015 0,001 0,1 ja pulttien kiristys Kuljetussäiliön nosto vastaanottotilaan ,015 0,001 0,05 Kuljetussäiliön nosto kuljetusalustalle ,015 0,001 0,05 Kuljetussäiliön ja iskunvaimentimien ,015 0,001 0,15 kiinnitys Sääsuojan kiinnitys ,015 0,001 0,15 Σ= 2,15 Käsittelykammiossa tehtävät työt Telakointiaseman suojakannen avaus ,0025 0,004 Kuljetussäiliön säteilysuojakannen avaus ,0025 0,008 Suojakannen nosto säteilysuojakannen päälle ,0025 0,004 Polttoainenippujen nosto kuljetussäiliöstä kuivausjärjestelmän säiliöön (10 min per nippu, 12 nippua) ,0025 0,050

105 99 Tila ja työvaiheet Tekijät Työaika Annosnopeus Annos vuodessa minuuttia msv/h mmansv Suojakannen nosto pois kuljetussäiliön säteilysuojakannen ,0025 0,004 päältä Kuljetussäiliön säteilysuojakannen asennus ,0025 0,008 paikoilleen Telakointiaseman suojakannen sulkeminen ,0025 0,004 Kuivaussäiliön sulkeminen ,0025 0,004 Polttoainenippujen kuivaus 300 Loppusijoituskapselin telakointi käsittelykammioon ,0025 0,008 Kapselin telakointiaseman erotuskannen ,0025 0,004 avaus Kaasunvaihtokuvun asennus kapselin päälle ,0025 0,004 Kapselin sisäkannen avaus ja kaasunvaihtokuvun ,0025 0,008 poisto Suojakauluksen asennus kapselin päälle ,0025 0,004 Kuivaussäiliön kannen avaus ,0025 0,004 Polttoainenippujen siirto kuivaussäiliöstä ,0025 0,050 kapseliin Mahdollisen crudin pyyhintä 0,000 suojakauluksesta kapseliin Suojakauluksen poisto ,0025 0,004 Kaasunvaihtokuvun asennus telakointiasemaan ,0025 0,004 Loppusijoituskapselin kaasuatmosfäärin ,0025 0,013 vaihto Loppusijoituskapselin sisäkannen kiinnitys ,0025 0,013 Sisäkapselin tiiveyden tarkastus ,0025 0,013 Kaasunvaihtokuvun poisto ,0025 0,004 Kapselin sisäkannen tarkastus ja mahdollinen ,0025 0,013 imurointi Kapselin telakointiaseman erotuskannen ,0025 0,004 kiinnitys Kapselin irrotus käsittelykammion telakoinnista ,0025 0,008 Pyyhkäisynäyte ja mahd. puhdistus ,0025 0,004 Σ= 1,50 Kuparikannen hitsaus, tarkastukset ja varastointi Loppusijoituskapselin siirto hitsausasemaan ,0025 0,008 Kuparikannen asennus kapselin siirtovaunun ,0025 0,008 telineen päälle Kapselin telakointi hitsauskammioon ,0025 0,008 Kuparikannen hitsaus ,0025 0,025 elektronisuihkuhitsauslaitteella Kapselin irrotus hitsauskammion telakoinnista ,0025 0,008

106 100 Tila ja työvaiheet Tekijät Työaika Annosnopeus Annos vuodessa minuuttia msv/h mmansv Kapselin hitsisauman koneistus kapselin ,0025 0,013 siirtokäytävässä Kapselin telakointi tarkastuskammioon ,0025 0,008 Kapselin kannen hitsin ultraäänitarkastus ,0025 0,013 Kapselin kannen hitsin pyörrevirtatarkastus ,0025 0,013 Kapselin kannen hitsin röntgentarkastus ,0025 0,013 Kapselin irrotus tarkastusasemasta ,0025 0,008 Kapselin siirto kapselivarastoon ,0025 0,008 Σ= 0,58 Kapselin siirto loppusijoitustilaan ja loppusijoitus Kapselin siirto kapselivarastosta kapselihissiin ,0025 0,008 Kapselin ajo kapselihissillä loppusijoitustasolle ,0025 0,004 Kapselin ajo siirtotrukilla kapselihissistä ulos ,0025 0,004 kapselivarastoon Kapselin nosto kapselivarastosta kapselin ,0025 0,008 siirtoajoneuvoon Kapselin ajo siirtoajoneuvolla loppusijoitustunneliin ,0025 0,008 Kapselin siirtoajoneuvon asemointi loppusijoitusreiän ,0025 0,008 kohdalle Kapselin asennus loppusijoitusreikään ,0025 0,013 Bentoniittilohkojen asennus kapselin päälle ,0025 0,004 Σ= 0,233 Määräaikaishuollot, kunnossapito ja siivous Huollot (per viikko) ,0025 0,250 Kunnossapito (per viikko) ,0025 0,125 Siivous (per viikko) ,0025 0,250 Σ= 0,625 Summa= 5, Normaalikäytöstä aiheutuvat säteilyannokset laitoksen ympäristössä Taulukon 6.1 perusteella säteilyvaikutusmielessä suurin normaalikäytössä aiheutuva suodatettu päästö tapahtuisi Olkiluodon PWR-tyyppisestä polttoaineesta. Taulukossa 9.2 on esitetty tästä päästöstä ympäristössä 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitoksista laskettuja yksilöannoksia oletetulle eniten altistuvan väestöryhmän edustajalle (luku 7.2.3).

107 101 Taulukko 9.2. Eniten altistuvaa väestöryhmää edustavan henkilön efektiivinen annos 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitosten yhden vuoden päästöistä ilmakehään normaalikäytössä TVO:n PWR- polttoaineelle. Ei-ravinto sisältää annoksen ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineet sisältävät lehmän maidon, naudanlihan, vihannekset, viljan ja juurekset. Ravintoa nautitaan joko 1 tai 50 vuotta. Annos on suurempi korkeintaan 0,5 %:n todennäköisyydellä. Altistusaika Yksilöannos[mSv] Ei-ravinto Ravinto 1 vuosi 0, , vuotta 0,0006 0,001 Taulukon 9.2 mukaan vuoden altistuksesta seuraava yksilöannos jää alle 0,001 msv:n, kun ohjeluonnoksen STUK YVL D.5 normaalikäytön keskimääräisen vuosiannoksen raja-arvo on 0,01 msv. Muilla polttoainetyypeillä säteilyannokset laitoksen ympäristössä jäävät pienemmiksi, koska päästöt ovat hiukan pienempiä. C-14, Kr-85, I-129 ja H-3 ovat ominaisuuksiltaan laajemmin leviäviä ja vaikuttavia nuklideja ja koska niiden merkitys lähialueen säteilyannoksessa jää pieneksi, on niiden globaalia merkitystä tarkasteltu erikseen. Näiden pitkäikäisten nuklidien merkitys voi kasvaa pitkän ajan globaalin väestöannoksen yhteydessä. Yhdistyneiden kansakuntien ionisoivan säteilyn vaikutuksia arvioiva tiedekomitea (UNSCEAR 1993) esittää raportissaan laskentamenetelmiä nuklidien H-3, Kr-85, I-129 ja C-14 (puoliintumisajat 12, 11, 1, ja 5730 vuotta) aiheuttamien säteilyannosten laskemiseksi. Esimerkiksi nuklidia C-14 on vielä vuoden jälkeen 30 % alkuperäisestä määrästä jäljellä. Vapautuessaan ilmakehään nämä nuklidit leviävät kaikkialle maapallolle altistaen väestöä ulkoisen säteilyn (Kr-85), hengityksen (H-3, I-129 ja C-14) ja ravinnon (H-3, I- 129 ja C-14) välityksellä. UNSCEAR ilmoittaa annosmuunnoskertoimet olettamalla leviämisen koko maapallolle ja käyttäen säteilyannoksen kertymäaikana vuotta. Ottamalla huomioon UNSCEAR:in käyttämät väestömäärät ja väestöannoksen muunnoskertoimet päästöyksikköä kohti, saadaan taulukossa 6.1 esitetyistä suurimmista päästöarvioista laskettua taulukossa 9.3 esitetyt säteilyannokset. Taulukko 9.3. Maapallon laajuinen keskimääräinen yksilöannos vuoden kertymäajalla pitkäikäisnuklidien yhden vuoden päästöistä ydinjätelaitosten normaalikäytön aikana viitteessä (UNSCEAR 1993) esitettyjä globaaleja annosmuunnoskertoimia käyttäen. Nuklidi Päästö[Bq] Annoskerroin[Sv/TBq] Annos[Sv] C-14 1,0E7 8,5E-9 9E-14 H-3 2,6E9 2,4E-13 6E-16 Kr-85 3,1E10 4,0E-14 1E-15 I-129 5,6E-1 4,0E-10 2E-22

108 102 Taulukon 9.3 mukaan pitkäikäisten nuklidien aiheuttamat keskimääräiset yksilöannokset jäävät erittäin pieniksi verrattuna Säteilyturvakeskuksen ilmoittamaan suomalaisen keskimääräiseen vuosiannoksen arvoon 3,7 msv (STUK 2012b). 9.3 Käyttöhäiriöt ja laiteviat Ympäristön väestölle voi aiheutua annosta käyttöhäiriöistä ja laitevioista arvioitujen päästöjen seurauksena. Myös käyttöhenkilökunta voi altistua säteilylle ydinjätelaitosten sisätiloissa tapahtuneen käyttöhäiriön tai laitevian seurauksena ja näitä tilanteita tarkastellaan luvussa 9.8. Taulukoiden 6.3, 6.4 ja 6.5 perusteella voidaan todeta, että suurin suodatettu päästö aiheutuu toimintavirheestä T2, kun polttoaineena on Olkiluodon PWR-tyyppi. Päästö vastaa myös laitevian L3 päästöä. Taulukossa 9.4 on esitetty toimintavirheen T2 päästön aiheuttamat säteilyannokset eniten altistuvaa väestöryhmää edustavalle henkilölle 200 metrin etäisyydellä. Annoksen ylittymistodennäköisyys on korkeintaan 0,5 %. Taulukko 9.4. Eniten altistuvaa väestöryhmää edustavan henkilön efektiivinen annos 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitosten toimintavirheestä T2 tai laiteviasta L3 Olkiluodon PWR-polttoaineella. Ei-ravinto sisältää annoksen ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineet sisältävät lehmän maidon, naudanlihan, vihannekset, viljan ja juurekset. Ravintoa nautitaan joko 1 tai 50 vuotta. Yksilöannos[mSv] Ei-ravinto Ravinto 1 vuosi 0,0008 0,02 50 vuotta 0,01 0,05 Ensimmäisen vuoden altistuksesta aiheutuu maataloustuotteiden nautinnasta 0,02 msv:n annos ja muista altistusreiteistä selvästi pienempi annos. Laskeumasta aiheutuvien säteilyannosten merkitys kasvaa, mikäli tarkastellaan 50 vuoden altistusaikaa. Vuoden altistuksesta seuraava annos on selvästi pienempi kuin häiriötilanteita koskeva annosraja 0,1 msv vuotta kohden. Ravinto- ja hengitysannos lasketaan vuoden altistuksesta sitä seuraavan 50 vuoden kertymänä. 9.4 Onnettomuudet Käyttöhenkilökunta voi altistua suoralle ulkoiselle säteilylle ydinjätelaitosten sisätiloissa tapahtuneen onnettomuuden seurauksena tai ympäristön väestölle voi aiheutua annosta arvioitujen päästöjen seurauksena. Taulukoiden 6.9, 6.10, 6.11 ja 6.12 perusteella voidaan todeta, että suurin suodatettu päästö aiheutuu onnettomuudesta O2 vesitäytteisestä kuljetussäiliöstä, kun polttoaineena on Olkiluodon PWR-tyyppi. Taulukossa 9.5 on esitetty onnettomuuden O2 päästön aiheuttamat säteilyannokset eniten altistuvaa väestöryhmää edustavalle henkilölle 200 metrin etäisyydellä. Säteilyannoksen ylittymistodennäköisyys on korkeintaan 0,5 %.

109 103 Taulukko 9.5 Eniten altistuvaa väestöryhmää edustavan henkilön efektiivinen annos 200 metrin etäisyydellä onnettomuudesta O2 Olkiluodon PWR-polttoaineella. Eiravinto sisältää annoksen ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineet sisältävät lehmän maidon, naudanlihan, vihannekset, viljan ja juurekset. Ravintoa nautitaan joko 1 tai 50 vuotta. Yksilöannos[mSv] Ei-ravinto Ravinto 1 vuosi 0,05 0,9 50 vuotta 0,8 1 Ensimmäisen vuoden altistuksesta aiheutuu maataloustuotteiden nautinnasta 0,9 msv:n annos ja muista altistusreiteistä selvästi pienempi annos. Näitä säteilyannoksia ei voi suoraan laskea yhteen, koska ne eivät välttämättä esiinny samassa leviämistilanteessa. Voidaan kuitenkin arvioida, että summattunakin vuoden altistusta seuraava annos on niukasti pienempi kuin oletettuja onnettomuustilanteita koskeva annosraja 1 msv vuotta kohden. Jos tarkastellaan laskettuja säteilyannoksia, saadaan arvioitua konversiokerroin säteilyannoksen ja päästön välille. Ravinnosta aiheutuu suurin annos. Olettamalla, että Cs-137 aiheuttaa säteilyannoksen, saadaan karkea konversiokerroin päästötapauksessa O2: 0,0009 Sv/1,4E9 Bq = 6E-13 Sv/Bq. Vastaavasti päästölle T2: 0,00002 Sv/2,1E7 Bq = 1E-12 Sv/Bq. Tämä ehdolla, että Cs-137 aiheuttaa säteilyannoksen. Valitaan konservatiivisesti konversiokertoimeksi 1E-12 Sv/Bq. Luvussa 1.2 on esitetty viranomaisrajoja eri päästötyypeille. Niissä esitetyt annosrajat saadaan nyt konvertoitua päästörajoiksi edellä esitetyn perusteella: Annosraja (msv) Cs-137 Päästöraja(Bq) Todennäköisyys(1/v) 5 5E9 <0, E9 >0,001 0,1 1E8 <0,01 0,01 1E7 >0,01 Tätä tietoa voidaan käyttää hyödyksi arvioitaessa kapselointi- ja loppusijoituslaitosten riskitarkasteluissa (Holmberg ym. 2012) esitettyjä tuloksia erityyppisille päästötilanteille. 9.5 Kollektiiviset väestösäteilyannokset Taulukossa 9.6 on esitetty kollektiiviset säteilyannokset suodatetusta normaalikäytön päästöstä, häiriöstä T2 sekä onnettomuudesta O2. Laskenta kattaa laitosaluetta ympäröivän alueen, jonka säteenä on 100 km. Säteilyannoksen ylittymistodennäköisyys on korkeintaan 0,5 %.

110 104 Taulukko 9.6. Normaalikäytön, toimintavirheen T2 ja onnettomuuden O2 aiheuttamat kollektiiviset annokset Olkiluodon PWR-polttoaineen yhden vuoden päästöistä 100 km säteellä laitoksesta. Annos sisältää ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineita ei sisälly laskentaan. Kollektiivinen annos [mansv] Normaalikäyttö T2 O2 1 vuosi 2E-6 70E E-6 50 vuotta 9E-6 200E E-6 Kollektiiviset säteilyannokset jäävät pieniksi kaikissa päästötapauksissa. Ravintoaineiden osalta voidaan todeta, että saastuneet maataloustuotteet todennäköisesti jätettäisiin käyttämättä ravinnoksi. 9.6 Maaekosysteemin tarkastelu Maaekosysteemissä oleville organismeille laskettiin annosnopeuksia viitteessä (D-Erica 2007) esitettyjä menetelmiä soveltaen (ks. luku kohta 6). Arvioidun päästön lisäksi laskennan lähtötietoina on käytetty ERICA-työkalun oletusarvoja. Nuklidia Kr-85 ei käsitelty, koska ERICA:ssa ei ole sille määriteltyä dataa. Koska suodatettu päästö on suurimmillaan tapauksessa O2 PWR-polttoaineella, valittiin se tähän käsiteltäväksi tapaukseksi. Taulukossa 9.7 on esitetty laskentatulokset oletetulla 200 metrin etäisyydellä laitoksesta. Etäisyytenä on käytetty samaa arvoa kuin ihmisille, joka on valittu konservatiivisesti arvioimalla luvussa 8 esitetyn laskeuman perusteella.

111 105 Taulukko 9.7. Maan ekosysteemissä aiheutuvat annosnopeudet 200 metrin päässä eri organismeille Olkiluodon PWR-tyypin polttoaineesta suodatetusta päästöstä O2. Oikeanpuoleisessa sarakkeessa on esitetty annosnopeus vaikutus arvioita ERICA:n FREDERICA-tietokannan perusteella. Tiedot FREDERICA-tietokannasta poimittu maaliskuussa Laji Annosnopeus Annosnopeus Vaikutus [ Gy/h] Sammakko 19 Ei tietoa Lintu/linnunmuna 19/18 30 µgy/h ei merkittäviä vaikutuksia lisääntymiseen; 10 µgy/h yksittäisessä tutkimuksessa loisten määrä kasvanut Hajottajaselkärangaton 19 ei tilastollisesti merkittäviä vaikutuksia edes 41,55 µgy/h Lentävä hyönteinen 18 ainoa tutkimus 2 µgy/h, muutoin puuttuu dataa ei vaikutuksia, ensimmäiset raportoidut vaikutukset luokassa >900 µgy/h Etanat 20 ei tilastollisesti merkittäviä vaikutuksia 17 µgy/h, ensimmäiset raportoidut vaikutukset 125 µgy/h Kasvit 21 havaintoja lehvästön lukumäärän ja värin muutoksista sekä mutaatioiden määrässä jo 4 µgy/h, vastannee mitä kuiva kesä tai tavanomaiset kasvitaudit voivat saada aikaan Jäkälät ja sammalet µgy/h ei tilastollisesti merkittäviä vaikutuksia, muutoin ei käytännössä dataa Nisäkkäät 19 saukoilla elopaino ja lajitiheys pienempää 10 µgy/h kohdalla, hiirille taas ei vaikutusta - 16 µgy/h kohdalla hiirien elinikä pitenee kolmanneksen 42 µgy/h myyrän ääreisverenkierrossa solumäärällistä heikkenemistä 70 µgy/h koirien elinikä lyhenee, 80 µgy/h myyrillä elämänlaadussa heikkenemistä; vaikutus riippuu paljon lajista; lisäksi nisäkkäiden reviiri yleensä laaja ja liikkumiskyky hyvä Matelijat 19 ei tietoja Maaperän hajottajaorganismi (mato) ja 42 µgy/h tutkittu maasiiroilla, ei tilastollisesti merkittäviä vaikutuksia, µgy/h ei tutkimuksia, 109 µgy/h maaeläimistössä havaittu hidastunutta palautumista stressitilanteesta Taulukon 9.7 perusteella voidaan todeta, että ERICA-arviointimenettelyn ensimmäisen tason 10 µgy/h annosnopeus ylittyy kaikilla eliölajeilla. Lasketut annosnopeudet voisivat aiheuttaa useilla tarkastelluilla organismeilla vaikutuksia. Päästön kesto on tässä kuitenkin puoli tuntia ja koska altistus koostuu ilmassa olevasta pitoisuudesta, ei altistus ole erityisen pitkäkestoista, mihin taulukon 9.7 annosnopeus-vaikutus taas

112 106 oleellisesti perustuu. Voidaan karkeasti arvioida, että radioaktiivisten aineiden pitoisuus ilmassa laskee kertaluokan siirryttäessä 0,2 kilometristä yhden kilometrin etäisyydelle (liite 3 ja liite 4), jolloin annosnopeustaso myös laskee tasolle 10 µgy/h, eikä vaikutuksia silloin ole todennäköisesti odotettavissa. Siten mahdollisia vaikutuksia maaekosysteemille esiintyisi huonoimmassakin tapauksessa suhteellisen pienellä pintaalalla. Päästöjen (taulukot 6.1, 6.3, 6.4, 6,5, 6.6) perusteella voidaan arvioida, että normaalikäytössä ja toimintavirheiden sekä laitevikojen seurauksena säteilyannokset jäisivät suurimmillaan kaksi kertaluokkaa pienemmälle tasolle, eikä 10 µgy/h annosnopeus ylittyisi. 9.7 Ympäristöannokset suodattamattomista päästöistä Tässä luvussa 9.7 tarkastellaan säteilyannoksia suodattamattomista päästöistä valmiustoiminnan suunnittelun varalle. Näistä annosarvioista saadaan vastaus kysymykseen mitä, jos suodatus ei toimikaan? Tulokset myös osoittavat, että ellei suodatus toimi, ylittyvät annosrajat ja ympäristössä tarvitaan väestönsuojelutoimenpiteitä. Normaalikäyttö, häiriö- ja onnettomuustilanteet käydään suoraviivaisesti läpi. Hiukkassuodattimien tehokkuus on 99,7 % ja koska ympäristön eniten altistuvan ryhmän jäsenen annos koostuu lähes kokonaan hiukkasmaisten aineiden päästöstä (luvut ja 5.3.4), jaetaan edellä esitetyt suodatettuihin päästöihin liittyvät säteilyannokset luvulla 1-0,997=0,003. Nuklideihin H-3, C-14 ja Kr-85 suodatuksella ei ole vaikutusta. Normaalikäyttö Mikäli suodatus ei normaalikäytössä toimi, olisi kyseessä oikeammin häiriötilanne. Taulukossa 9.8 on esitetty suodattamattomasta päästöstä ympäristössä 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitoksista laskettuja yksilöannoksia oletetulle eniten altistuvan väestöryhmän edustajalle (luku 7.2.3). Taulukko 9.8. Eniten altistuvaa väestöryhmää edustavan henkilön efektiivinen annos 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitosten yhden vuoden suodattamattomasta päästöstä ilmakehään normaalikäytössä TVO:n PWR- polttoaineelle. Annos sisältää ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen altistuksen hengityksen ja ravintoaineiden (lehmän maito, naudanliha, vihannekset, vilja ja juurekset) kautta. Annos on suurempi korkeintaan 0,5 %:n todennäköisyydellä. Altistusaika Yksilöannos[mSv] Ei-ravinto Ravinto 1 vuosi 0,02 0,2 50 vuotta 0,2 0,3 Taulukon 9.8 mukaan vuoden altistusta seuraava yksilöannos suodattamattomasta päästöstä on 0,2 msv, kun ohjeluonnoksen STUK YVL D.5 normaalikäytön keskimääräisen vuosiannoksen raja-arvo on 0,01 msv. Muilla polttoainetyypeillä

113 107 laitoksen ympäristössä esiintyvät annokset jäävät pienemmiksi, koska päästöt ovat pienempiä. Käyttöhäiriöt ja laiteviat Taulukossa 9.9 on esitetty toimintavirheen T2 ja myös laitevian L3 päästön aiheuttamat säteilyannokset suodattamattomasta päästöstä eniten altistuvaa väestöryhmää edustavalle henkilölle 200 metrin etäisyydellä. Säteilyannoksen ylittymistodennäköisyys on korkeintaan 0,5 %. Taulukko 9.9. Eniten altistuvaa väestöryhmää edustavan henkilön efektiivinen annos 200 metrin etäisyydellä ydinjätelaitosten toimintavirheestä T2 tai laiteviasta L3 Olkiluodon PWR-polttoaineella suodattamattomasta päästöstä. Ei-ravinto sisältää annoksen ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineet sisältävät lehmän maidon, naudanlihan, vihannekset, viljan ja juurekset. Ravintoa nautitaan joko 1 tai 50 vuotta. Yksilöannos[mSv] Ei-ravinto Ravinto 1 vuosi 0, vuotta 3 20 Ensimmäisen vuoden altistuksesta aiheutuu maataloustuotteiden nautinnasta 5 msv:n annos ja muista altistusreiteistä vähän pienempi annos. Vuoden altistusta seuraava annos on suurempi kuin häiriötilanteita koskeva annosraja 0,1 msv vuotta kohden. Onnettomuudet Taulukossa 9.10 on esitetty onnettomuuden O2 (märkä) päästön aiheuttamat säteilyannokset suodattamattomasta päästöstä eniten altistuvaa väestöryhmää edustavalle henkilölle 200 metrin etäisyydellä. Säteilyannoksen ylittymistodennäköisyys on korkeintaan 0,5 %. Taulukko Eniten altistuvaa väestöryhmää edustavan henkilön efektiivinen annos 200 metrin etäisyydellä onnettomuudesta O2 Olkiluodon PWR-polttoaineella suodattamattomasta päästöstä. Ei-ravinto sisältää annoksen ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineet sisältävät lehmän maidon, naudanlihan, vihannekset, viljan ja juurekset. Ravintoa nautitaan joko 1 tai 50 vuotta. Yksilöannos[mSv] Ei-ravinto Ravinto 1 vuosi vuotta

114 108 Ensimmäisen vuoden altistuksesta aiheutuu maataloustuotteiden nautinnasta 300 msv:n annos ja muista altistusreiteistä selvästi pienempi annos. Vuoden altistusta seuraava annos on selvästi suurempi kuin oletettuja onnettomuustilanteita koskeva annosraja 1 msv vuotta kohden. Kollektiiviset säteilyannokset Taulukossa 9.11 on esitetty kollektiiviset säteilyannokset suodattamattomista normaalikäytön päästöstä, häiriöstä T2 sekä onnettomuudesta O2 (märkä). Laskenta kattaa laitosaluetta ympäröivän alueen, jonka säde on 100 km. Säteilyannoksen ylittymistodennäköisyys on korkeintaan 0,5 %. Taulukko Normaalikäytön, toimintavirheen T2 ja onnettomuuden O2 aiheuttamat kollektiiviset annokset Olkiluodon PWR-polttoaineen yhden vuoden päästöistä 100 km säteellä laitoksesta suodattamattomasta päästöstä. Sisältää annoksen ulkoisen säteilyn päästöpilvestä ja laskeumasta sekä sisäisen annoksen hengityksen kautta. Altistusaika ulkoiselle säteilylle on joko 1 tai 50 vuotta. Ravintoaineita ei sisälly laskentaan. Kollektiivinen annos [mansv] Normaalikäyttö T2 O2 1 vuosi 7E-5 2E-3 8E-2 50 vuotta 3E-4 6E-3 3E-1 Maaekosysteemin tarkastelu Suodattamaton päästö on suurimmillaan tapauksessa O2 PWR-polttoaineella. Tarkasteltaessa viitteessä (D-Erica 2007) esitettyjä menetelmiä, voidaan todeta, että Cs- 137:n päästön kasvaessa kertoimella 333, tulee nuklidin merkitys huomattavasti suuremmaksi kuin suodatetussa päästössä. Siten annosnopeudet maaeliöstölle tulevat merkittävästi suuremmiksi kuin 10 µgy/h, mitä voidaan pitää karkeana annosnopeusrajana säteilyn aiheuttamille vaikutuksille. 9.8 Käyttöhenkilökunnan säteilyannoksia häiriötilanteissa Käyttöhenkilökunnalle aiheutuvia säteilyannoksia tarkastellaan aluksi kuljetussäiliön vastaanottotilassa tapahtuvan toimintovirheen seurauksena, koska tässä tapauksessa altistuminen myös hengityksen kautta on mahdollista. Kuljetussäiliön kaasutilan näytteenottoletku irtoaa kuljetussäiliön vastaanotossa Kuljetussäiliön kaasutilan näytteenottoletkujen väärinkytkennästä johtuen (toimintovirhe T1) näytteenottoletku voi irrota kuljetussäiliön vastaanottotilassa. Oletetaan, että yksi sauva on vuotanut radioaktiivisia aineita kuljetussäiliön veteen jo kuljetuksen aikana. Otettaessa näytettä kuljetussäiliön ilmatilasta tapahtuu häiriö siten, että kuljetussäiliön ilmatilassa olevat radioaktiiviset aineet vapautuvat kuljetussäiliön siirtokäytävään. Tästä seuraa työntekijöille sekä ulkoista että hengitysannosta. kun päästö sekoittuu siirtokäytävän ilmatilaan.

115 109 Hengitysannoksen arvioimiseksi oletetaan, että yksi PWR-polttoainesauva on vuotanut kaasuraossa olevan aktiivisuuden siirtokäytävään ja aktiivisuus on sekoittunut tasaisesti huoneen ilmatilavuuteen. Oletetaan säteilytyötä tekevän henkilön hengitysnopeudeksi 10 m 3 /8 h, joka on konservatiivinen arvio (vrt. luku 6.4.2). Annosmuunnoskertoimet ovat peräisin taulukosta C1 lähteessä (STUK 1999). Säteilyannoksen kertymäaika on 50 vuotta. Hengitysannosnopeus isotoopista i saadaan kaavasta (9.2). D i,heng = P i H DF i,heng, (9.2) missä D i,heng on hengitysannosnopeus [Sv/h], P i on pitoisuus hengitysilmassa [Bq/m 3 ], H on hengitysnopeus [m 3 /h], on annosmuunnoskerroin [Sv/Bq]. DF i,heng Taulukosta 6.7 saadaan inventaari PWR-polttoaineelle, joka sekoittuu siirtokäytävän tilavuuteen 1100 m 3 (Nieminen & Ikonen 2012). Kaavan 9.2 avulla saadaan hengitysannosnopeudeksi 0,3 Sv/h. Vastaavasti ulkoinen annosnopeus isotoopista i saadaan kaavasta (9.3), kun annosmuunnoskertoimet ovat saatavilla taulukosta D i,heng = P i DF i,heng, (9.3) D i,heng on annosnopeus [Sv/h], P i on pitoisuus ilmassa [Bq/m 3 ], DF i,heng on annosmuunnoskerroin [Sv/Bq]. Ulkoinen gamma-annosnopeus siirtokäytävän ilmakontaminaatiosta on tasolla 0,04 Sv/h. Siten toimintohäiriöstä T1 seuraa 0,3 Sv:n annos tunnin kuluessa kuljetussäiliön siirtokäytävässä työskentelevälle henkilölle. Näin suuri annos voi aiheuttaa säteilysairausoireita. Hengityssuojaimella ja rajoittamalla oleskeluaikaa saastuneella alueella voidaan työntekijän annosta rajoittaa merkittävästi. Astuminen tilaan, jossa ulkoista annosnopeutta Henkilökohtaisella säteilymittarilla, huoneessa vallitsevan säteilyn mittareilla, hälytyksillä ja ovien lukituksilla sekä kieltomerkein voidaan estää, että erehdyksessä ei ydinjätelaitoksilla mennä tilaan, jossa polttoainetta on suojaamattomana. Seuraavassa tarkastellaan kuitenkin muutamaa tilannetta, jolloin henkilön oletetaan astuvan tilaan, jossa on ulkoista annosnopeutta mutta ei kontaminoitunutta ilmaa. Tällaiset tapaukset kuuluvat toimintovirheeseen T3. Mahdollisia altistumispaikkoja ovat mm. käsittelykammio, kapselin siirtokäytävä, kapselivarasto, kapselihissi ja loppusijoitustila.

116 110 Seuraavassa on kaksi tapausta: altistuminen paljaalle polttoainenipulle ja altistuminen loppusijoituskapselille. Eri huonetiloissa olevien lähteiden ulkoisten annosnopeuksien perusteella on arvioitu työntekijän ulkoisen annosnopeuden taso. Käyttöhenkilökunnan säteilyannoksia voidaan verrata vuosiannosrajaan 50 msv. Astuminen käsittelykammioon Oletetaan, että henkilö astuu käsittelykammioon, kun siellä on polttoainetta. Kuvassa 9.1 on esitetty polttoainenipun aiheuttama gamma-annosnopeus etäisyyden funktiona (Ranta-aho 2008). Kuva 9.1. Gamma-annosnopeus etäisyyden funktiona polttoainenipun pinnasta (Rantaaho 2008). Gamma-annosnopeus on selvästi suurin PWR-nipulla (kuvassa 9.1 EPR): sen pintaannosnopeus on 130 Sv/h, yhden metrin etäisyydellä 13 Sv/h ja 10 metrin etäisyydellä 0,5 Sv/h. Neutroniannosnopeus on 0,036 Sv/h (Ranta-aho 2008). Jos polttoainenippu on käsittelykammiossa ja henkilö astuu käsittelykammioon, on ulkoinen annosnopeus välittömästi terveydelle vaarallinen. Noin 0,5 Sv annos aiheuttaa säteilysairausoireita, mutta ei välitöntä hengenvaaraa. Jos henkilö viipyy käsittelykammiossa vain pari minuuttia ja pysyttelee yli 5 metrin etäisyydellä polttoainenipusta, jää annos alle 50 msv. Jos henkilö oleskelee käsittelykammiossa 5 metrin etäisyydellä polttoainenipusta puoli tuntia, on ulkoinen annos 0,5 Sv. Tämä vastaa tulosta toimintovirheen T3 osalta.

117 111 Altistuminen loppusijoituskapselille Useassa eri paikassa on mahdollista altistua loppusijoituskapselista tulevalle ulkoiselle säteilylle (Anttila 2005a). Tässä tarkastellaan tapausta, jossa astutaan kapselihissiin, kun hississä on loppusijoituskapseli. Tällöin altistusreitti on suora ulkoinen säteily kapselista. Kuvassa 9.2 on esitetty gamma-annosnopeus etäisyyden funktiona loppusijoituskapselin ulkopuolella. Kuva 9.2. Gamma-annosnopeus etäisyyden funktiona loppusijoituskapselin pinnasta (Ranta-aho 2008). Kuvan 9.2 mukaan BWR-tyypin polttoaine aiheuttaa suurimman annosnopeuden. Neutroniannosnopeus on kertaluokkaa pienempi (Ranta-aho 2008). Oletetaan oleskelu metrin etäisyydellä, jossa annosnopeus on luokkaa 60 msv/h. Tällöin henkilö voisi viipyä kapselihississä 50 minuuttia ennen kuin 50 msv annos ylittyy.

118 112

119 ULKOISIA UHKIA Maan pinnalla sijaitseva kapselointilaitos sekä alapuolella kalliotiloissa sijaitseva loppusijoitustila on rakenteellisesti mitoitettu myös oletettuja ulkoisia uhkia vastaan (Kukkola 2009) Pienlentokoneen törmäys Kapselointilaitoksen suunnittelussa varaudutaan pienlentokoneen törmäyksen seurausvaikutuksiin. Lentokoneen törmäystä kuvataan mistä tahansa suunnasta iskeytyvällä kovalla sylinterimäisellä kappaleella, jonka massa on 200 kg, halkaisija 0,45 m ja törmäysnopeus 50 m/s (Kukkola 2009). Muita loppusijoituslaitoksen maanpäällisiä osia ei mitoiteta pienlentokoneen törmäykselle, koska niissä ei säilytetä ydinpolttoainetta (Kukkola 2009) Maanjäristys Kapselointilaitoksen suunnittelussa varaudutaan maanjäristyksen seurausvaikutuksiin ja laitos mitoitetaan kestämään ohjeessa YVL B.7 esitetyt mitoitusvaatimukset. (Kukkola 2009). Kalliotiloissa maanjäristyksen vaikutus on pienempi kuin maan pinnalla ja normaalimitoitus kattaa kuormitukset. Maanjäristykseen mahdollisesti liittyvä sähkönmenetys aiheuttaa prosessin pysähtymisen kapselointilaitoksella, jolloin laitteet vain pysähtyvät paikoilleen (Kukkola 2009) Sään ääri-ilmiöistä aiheutuvat riskit Sään ääri-ilmiöitä, niiden esiintymistä ja niistä aiheutuvia riskejä on tarkasteltu laajemmin liitteessä 1. Näitä ovat: tuuli ja tuulenpuuskat, myrskymatalapaineet, rankkasateet, ukkoset ja maasalamat, lumimyrskyt, jäätävät sateet ja tihkut. Nopeasti syvenevät matalapaineet voivat aiheuttaa vaaraa, mutta tuulennopeudet eivät aiheuttane todellista vaaraa kapselointilaitoksen tukeville rakenteille eikä ole siten todennäköistä, että tuulen sisältämä energia pääsisi vaurioittamaan käsiteltäviä polttoainesauvoja. Salaman isku kapselointilaitokseen on mahdollinen ja tästä voi aiheutua sähköhäiriö, mahdollisesti myös tulipalo, joka kuitenkin pystyttäneen sammuttamaan hallitusti eikä päästötilannetta synny. Todennäköisyytenä voidaan arvioida, että voimakkaan salaman iskeminen kapselointilaitokseen on arviolta pienempi kuin 0,00015/vuosi. Tulviin voidaan rakenteellisesti varautua ja niissä on yleensä aikaa ryhtyä vastatoimiin. Vaikka sademäärät ovat Suomessa ehkä kasvutrendillä, oleellisiin ilmastomuutoksiin ei näiltä osin ole tarvetta varautua. Tulvien ei odoteta esiintyessäänkään aiheuttavan loppusijoituslaitoksessa päästöjä. Yhteenvetona näyttää siltä, että sään ääri-ilmiöiden seurauksena ei suurella todennäköisyydellä muodostu radioaktiivisen päästöön johtavia tilanteita.

120 Metsäpalot Metsäpalot todennäköisesti rajoittuisivat kapselointilaitoksen ulkopuolelle, joten niistä ei aiheudu radioaktiivisen päästön tilannetta. Palot saattavat aiheuttaa sähkönmenetyksen määräajaksi, mutta laitos on varautunut sähkökatkoksiin.

121 YHTEENVETO Raportin alussa kuvattu ydinjätelaitoksen (kapselointi- ja loppusijoituslaitos) normaalit työvaiheet sekä kuvattu ne riskialttiit työvaiheet, joissa voi syntyä käyttöhäiriöitä tai jotka voivat johtaa onnettomuuteen. Lopulta on tarkasteltu kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käytöstä aiheutuvia säteilyannoksia laitoksen työntekijöille ja ympäristön asukkaille sekä maaekosysteemin organismeihin kohdistuvia annosnopeuksia. Arviointi on tehty sekä kuivalle että vesitäytteiselle kuljetussäiliölle. Tarkastelu kattaa sekä normaalikäytön että olennaiset häiriö- ja onnettomuustilanteet. Tarkastelu rajoittuu deterministiseen analyysiin, mutta annoslaskennassa otetaan huomioon säätilanteiden esiintymistodennäköisyys. Nykyisen suunnitelman mukaan kapselointilaitoksella kapseloidaan vuodessa keskimäärin 420 Loviisan VVER-polttoainenippua tai Olkiluodon BWR-polttoainenippua tai 200 Olkiluodon PWR-polttoainenippua, jolloin vuodessa käsitellään loppusijoitettavaa kapselia. Normaalikäytön aikaiset säteilytasot laitostiloissa pohjautuvat laitoksen suunnitteluperusteisiin ja osittain myös suoritettujen polttoainekuljetusten yhteydessä tehtyihin mittauksiin. Normaalikäytössä sekä oletetuissa häiriö- ja onnettomuustilanteissa päästön ympäristöön oletetaan tapahtuvan laitoksen ilmastointipiipusta ulos. Suodattimien vaikutus otetaan huomioon 99,7 %:n suodatustehokkuudella hiukkasmaisille nuklideille, mutta jalokaasulle Kr-85, tritiumille H-3 ja hiilelle C-14 suodatustehokkuus oletetaan nollaksi. Laskennassa käytetty hiukkasten suodatustehokkuus on konservatiivisesti pienempi kuin suunniteltu suodatustehokkuus 99,95 %. Myös suodattamattomat päästöt ja niihin liittyvät säteilyannokset on esitetty raportissa. Arvioitaessa normaalikäytön päästöä, voidaan olettaa, että polttoaine vuotaa loppusijoituslaitoksella tiiveytensä menettäneen polttoainesauvan seurauksena. Neljältä ydinvoimalaitosyksiköltämme saadun kokemuksen mukaan voidaan arvioida konservatiivisesti, että loppusijoituslaitoksella vaurioituisi yksi polttoainesauva vuotta kohden. Häiriö- ja onnettomuustilanteissa päästön suuruus perustuu tapahtumaketjuihin, joiden seurauksena polttoainesauvan tiiveys menetetään ja radionuklideja vapautuu käsittelytilaan ja edelleen osittain ilmastoinnin mukana laitoksen ympäristöön. Arvioiduissa häiriö- ja onnettomuustilanteissa polttoaineen lämpötilat eivät nouse yli 300 ºC:n, jolloin merkittävin vapautumismäärä aiheutuu sauvojen kaasuaukoissa olevista hiukkasista. Jos polttoaine vaurioituu kuljetussäiliössä, jossa on vettä, oletetaan 99 % hiukkasista jäävän kuljetussäiliön veteen ja lopun siirtyvän huoneen ilmatilaan. Kaasumaisia aineita ei oleteta pidättyvän veteen lainkaan. Kun sauva vaurioituu vedessä, pääsee vesi liuottamaan radioaktiivisia aineita sauvan sisältä. Kun kuljetussäiliö on kuiva, ei liukenemista tapahdu ja päästö sauvasta jää pienemmäksi. Ilmatilavuudessa olevien hiukkasmaisten aineiden määrästä oletetaan 90 % laskeutuvan huonetilan pinnoille ja lopun siirtyvän ilmastointipiippuun. Tässä tutkimuksessa tarkastellut päästöt menevät säteilysuojelullisen valvonta-alueen ilmastointiin, jossa on suodatus. Myös ulkoisia häiriöitä kuten pienlentokoneen törmäys, maanjäristys, sään ääri-ilmiöt, metsäpalot ja tulvat arvioitiin. Niiden aiheuttamat riskit todettiin pieniksi.

122 116 Ympäristössä aiheutuvien säteilyannosten laskennassa on käytetty hyväksi Olkiluodon säämastolla mitattua kolmen vuoden leviämisaineistoa, jolloin säteilyannokset voitiin laskea erilaisissa leviämistilanteissa, joiden esiintymistodennäköisyys tunnetaan. Lopulta säteilyannokset yhdistettiin kumulatiivisiksi jakaumiksi, joista poimittiin annosarvo, jota suurempia säteilyannoksia aiheutuu vain 0,5 %:ssa leviämistilanteita. Annos laskettiin eniten altistuvan ryhmän henkilölle, jonka oletettiin asuvan 200 metrin päässä loppusijoituslaitoksesta ja siten saavan useimmissa leviämistilanteissa suurimmat säteilyannokset. Säätietojen perusteella lasketun laskeuman arvo oli suurimmillaan 200 metrin etäisyydellä laitoksesta. Lisäksi on arvioitu maaekosysteemin organismeille aiheutuvia annosnopeuksia samalla etäisyydellä. Makean veden ja meriveden ekosysteemejä ei ole tarkasteltu. Ympäristön asukkaiden altistusreiteiksi oletettiin ulkoinen säteily yli kulkevasta päästövanasta ja laskeumasta, hengitysaltistus sekä altistus paikalla tuotetuista maataloustuotteista (maito, naudanliha, vihannekset, vilja, juurekset). Maataloustuotteiden kautta saatava annos riippuu vuodenajasta, jolloin päästö tapahtuu. Talvikauden sekä kasvu- ja laidunkauden kestot on ravintoaineannoksessa otettu huomioon painottamalla kunkin kauden annosta kauden kestolla. Maaekosysteemille aiheutuvat säteilyannokset arvioitiin ilmassa esiintyvän annosnopeuden perusteella käyttäen ERICA-arviointimenetelmän ensimmäistä tasoa. Näin saatuja annosnopeuksia verrattiin vastaaviin tunnettuihin säteilyvaikutuksiin ERICA:n FREDERICA-tietokannan avulla. Ydinjätelaitoksen yleiset säteilyturvallisuusvaatimukset sisältävän valtioneuvoston asetuksen mukaan väestön eniten altistuvan yksilön efektiivinen annos ei saa ylittää normaalikäytössä 0,01 msv, käyttöhäiriöiden seurauksena 0,1 msv eikä onnettomuustilanteessa 1 msv vuodessa luokassa 1 (luokan 1 onnettomuuksien todennäköisyys on suurempi kuin kerran tuhannessa vuodessa). Laskentatulokset osoittavat, että normaalikäytössä ympäristön vuosittaiset säteilyannokset jäävät merkityksettömän pieniksi eli alle arvon 0,001 msv. Häiriötilanteessa säteilyannokset jäävät alle arvon 0,1 msv. Onnettomuustilanteissa säteilyannokset jäävät alle arvon 1 msv. Siten kaikissa tapauksissa säteilyannokset jäävät alle viranomaisrajojen, kun ilmastointipiipun suodatus toimii. Mikäli suodatus ei toimisi, tarvitaan ympäristössä toteutettavia väestösuojelutoimenpiteitä. Pahin onnettomuus tapahtuu, kun kuljetussäiliön kansi putoaa käsittelykammiossa rikkoen samalla polttoainenippuja kuljetussäiliössä. Tämän seurauksena radioaktiiviset aineet vapautuvat kammion ilmatilaan ja kulkeutuvat edelleen suodatuksen kautta ilmastointipiippuun, josta tapahtuu päästö ympäristöön. Päästöstä aiheutuu vuoden kuluessa enintään 0,9 msv:n säteilyannos eniten altistuvan ryhmän jäsenelle. Tällöin 95 % säteilyannoksesta aiheutuu paikalla tuotetuista maataloustuotteista. Tässä ravintoaineiden käyttöä ei ole rajoitettu, mutta todellisessa tilanteessa saastuneen ravinnon käyttöä todennäköisesti rajoitettaisiin. Annostasot jäävät lyhyellä ajalla niin pieniksi, että välittömien terveysvaikutusten vaaraa ei ole. Väestön kollektiivisten annosten perusteella myös myöhäisvaikutusten riski säilyy hyvin pienenä. Maaekosysteemin organismien osalta annosnopeudet ovat suurimman päästön tapauksessa tasolla, joka voisi aiheuttaa joillekin lajeille haitallisia vaikutuksia, mikäli

123 117 altistus olisi pitkäkestoista. Tässä altistus jää kuitenkin lyhytaikaiseksi. Normaalikäytön ja häiriötilanteiden päästöistä ei maaekosysteemille aiheutuisi haitallisia vaikutuksia. Laitoshenkilökunnan säteilyannokset normaalikäytön aikana ovat sallitulla tasolla. Suurimmat säteilyannokset syntyvät polttoaineen kuljetussäiliön vastaanotossa työskenneltäessä. Lisäksi tarkasteltiin toimintavirheinä tilanteita, joissa henkilö astuu tilaan, jossa on mahdollisesti ilmakontaminaatiota ja jossa ulkoinen annosnopeustaso ylittää normaalitason. Tällaisia paikkoja ovat esim. kuljetussäiliön vastaanottotila, käsittelykammio ja kapselihissi. Näissä tapauksissa säteilysairausoireiden esiintyminen on mahdollista, riippuen kuitenkin altistusajasta.

124 118

125 119 LÄHDELUETTELO Andre, B., Ducos, G., Leveque, J. P., Osborne, M. F., Lorenz, R. A., Maro, D Fission product releases at severe light water reactor accident conditions: ORNL/CEA measurements versus calculations, Nuclear technology, Vol ANSI/ANS Design requirements for light water reactor spent fuel storage facilities at nuclear power plants. La Grange Park, Illinois, USA: American National Standards Institute, Inc. (ANSI)/American Nuclear Society (ANS). 27 s. American National Standard. ANSI/ANS Anttila, M TVO:n käytetyn polttoaineen koostumus, aktiivisuus, lämmöntuotto ja muut radioaktiiviset ominaisuudet jäähtymisajan funktiona, YJT-92-03, Helsinki. Anttila, M Characteristics of Loviisa NPP spent fuel, YJT-95-21, Helsinki. Anttila, M Radiation protection calculations for an encapsulation plant, Posiva R&D Report 98-01e, Helsinki. Anttila, M., 2005a, Gamma and Neutron Dose Rates on the Outer Surface of the Three Types of Final Disposal Canisters. Working Report , Posiva Oy, Olkiluoto. Anttila, M., 2005b, Radioactive Characteristics of the Spent Fuel of the Finnish Nuclear Power Plants, Working Report , Posiva Oy, Olkiluoto. 310 s. D-ERICA An integrated approach to the assessment and management of environmental risk from ionising radiation. Description of purpose, methodology and application, Beresford, Nick; Brown, Justin; Copplestone, David; Garnier- Laplace, Jacqueline; Howard, Brenda; Larsson, Carl-Magnus; Oughton, Deborah; Prohl, Gerhard; Zinger, Irene. European Commission. (CEH Project Number: C02465, F16R- CT ) Eckerman, K. F., Ryman, J.C External Exposure to Radionuclides in Air, Water, and Soil. EPA-402-R Federal Guidance Report no. 12. EN1822, High efficiency air filters (HEPA and ULPA). Part 1: Classification, performance testing, marking, EN Gale H.J., Humphreys D.L.O., Fisher E.M.R., Weathering of Cs-137 in soil. Nature 2001(1964), s Holmberg, J-E, Kuusela, P., Malmén, Y Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen PRA. Luku 9. Tulokset. VTT-R Hägg Per-Erik Sähköposti , Fortum, Loviisan voimalaitos. IAEA Regulations for the safe transport of radioactive materials. Vienna: International Atomic Energy Agency. IAEA Safety Series, 1996 edition, as amended 2000.

126 120 IAEA Safety Reports Series No. 19. Generic Models for Use in Assessing the Impact of Discharges of Radioactive Substances to the Environment. ISBN IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material 2005 Edition IAEA Safety Requirements No. TS-R Edition. ICRP ICRP Publication 71. Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 4 inhalation Dose Coefficients. Ikonen K Fuel Temperature in Disposal Canister. Working Report , Posiva Oy, Olkiluoto. 47 s. Ilvonen, M Ilmakehään päässeiden radioaktiivisten aineiden leviämistä simuloivien ja niistä aiheutuvia säteilyannoksia laskevien ohjelmistojen kehittäminen. Espoo. Diplomityö, TKK, Tietotekniikan osasto. 119 s. Johnson, L., Günther-Leopold, I., Kobler Waldis, J., Linder, H. P., Low, J., Cui, D., Ekeroth, E., Spahiu, K., Evins, L. Z. 2012, Rapid aqueous release of fission products from high burn-up LWR fuel: Experimental results and correlations with fission gas release, Journal of Nuclear Materials 420 (2012) KTL Finravinto 2007 tutkimus The National FINDIET 2007 Survey. Kansanterveyslaitoksen julkaisuja 23/2008. Kakko, R, Partanen, J Assessment of doses from ingestion of contaminated agricultural products due to radioactive deposition. VTT Research Reports s. Kirkkomäki T., Raiko H., Kapselin kuljetus ajotunnelissa. Tila-, järjestelmä- ja toimintakuvaus. Työraportti Posiva Oy, Olkiluoto. 33 s. Kukkola, T Kapselointilaitoksen luokitukset. Posivan työraportti Kukkola, T. ja Rönnqvist, P-E Kapselointilaitoksen polttoaineen siirtokone. Työraportti Posiva Oy, Olkiluoto. Kukkola, T., Olkiluodon kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen normaalikäytön, käyttöhäiriöiden ja onnettomuustilanteiden määritys päästö- ja annoslaskentaa varten. Posivan työraportti , Kukkola, T., Eurajoki, T Kapselointilaitoksessa syntyvät radioaktiiviset jätteet. Posivan työraportti Kukkola, T., Encapsulation Plant Design Posiva Working Report Kuutti, J., Hakola, I & Fortino, S Analyses of Disposal Canister Falling Accident. Report POSIVA Posiva Oy.

127 121 Lautkaski, R., Ikonen K., Hostikka, S Kapselin siirtoajoneuvon palotarkastelut. Työraportti Posiva Oy, Olkiluoto. NAGRA L. Johnson et al, Estimates of the Instant Release Fraction for UO2 and MOX Fuel at t=0, Technical Report 04-08, Nieminen, J., Ikonen K Kapselointilaitoksen ilmastointijärjestelmät. Työraportti , Posiva Oy. NUREG Accident Source Terms for Light-Water Nuclear Power Plants, NUREG Final Report, USNRC. OECD/NEA International comparison study on reactor accident consequence models. Nuclear Energy agency, OECD, OECD/NEA Probabilistic accident consequence assessment codes. Second international comparison. Technical Report (EUR EN). ISBN Pastina, B., Hellä, P. 2010, Models and Data Report 2010, Posiva , Paunonen, M., Kelokaski, P., Eurajoki, T., Kyllönen, J waste drums at the encapsulation plant. Working report Posiva Oy, Olkiluoto. Peltokorpi, L Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palosimulointi. Työraportti Posiva Oy. Raiko, H Canister design Posiva raportti Posiva Oy, Olkiluoto. Ranta-aho, A., Review of the radiation protection calculations for the encapsulation plant. Posiva Working report RASCAL 3.0.5, Workbook. U.S. Nuclear Regulatory Commission. NUREG September Rossi, J Loppuraportti osallistumisesta OECD/NEA:n ja CEC:n organisoimaan kansainväliseen reaktorionnettomuuksien ympäristöseurauksia laskevien ohjelmien vertailuun. STUK-YTO-TR s. Rossi, J., Suolanen, Olkiluodon kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käyttöturvallisuusanalyysi. Posiva työraportti Posiva Oy, Olkiluoto. Sanders, T. L., Seager, K. D., Rashid, Y. R., Barrett, P. R., Malinauskas, A. P., Einziger, R. E., Jordan, H., Duffey, T. A., Sutherland, S. H., Reardon, P. C. A Method for determining the spent-fuel contribution to transport cask containment requirements, SAND , Albuquerque.

128 122 Savolainen, I., Vuori S Assessment of risks of accidents and normal operation at nuclear power plants. Technical research Centre of Finland, Electrical and Nuclear Technology, Publication 21, Espoo. Savolainen, I Virtuaalisen siirroksen arviointikäyrästö. VTT STUK Sisäisestä säteilystä aiheutuvan annoksen laskeminen. Ohje ST 7.3. Säteilyturvakeskus. STUK YVL C.4 L2 ( ) Ydinlaitoksen ympäristön säteilyturvallisuus. Säteilyturvakeskus. STUK 2012a. YVL B.3 L2 ( ). Ydinvoimalaitoksen turvallisuuden arviointi. Säteilyturvakeskus. STUK 2012b. radioaktiivisuus/fi_fi/ keskimaarainen_sateilyannos/ Säteilyturvakeskus. STUK 2013a. Ohjeluonnos YVL D.3 L5 ( ). Ydinpolttoaineen käsittely ja varastointi. Säteilyturvakeskus. STUK 2013b. Ohjeluonnos YVL D.4 L5 ( ). Matala- ja keskiaktiivisten ydinjätteiden käsittely ja ydinlaitoksen käytöstäpoisto. Säteilyturvakeskus. STUK 2013c. Ohjeluonnos YVL D.5 L5 ( ). Ydinjätteiden loppusijoitus. Säteilyturvakeskus. STUK 2013d. Ohjeluonnos YVL B.7 L5 ( ). Varautuminen sisäisiin ja ulkoisiin uhkiin ydinlaitoksessa. Säteilyturvakeskus. Suikki, M Spent Fuel Canister Docking Station. Working Report Posiva Oy, Olkiluoto. Suikki, M., Warinowski, M. and Nieminen, J A Drying System for Spent Fuel Assemblies. Working Report Posiva Oy, Olkiluoto. Suikki, M. and Wendelin, T A welding System for Spent Fuel Canister Lid. Working Report Posiva Oy, Olkiluoto. Suikki, M Canister transfer trolley and canister transfer corridor equipment. Working report Posiva OY. Suikki, M. 2012a. Remote controlled mover for disposal canister transfer. Working report Posiva OY. Suikki, M. 2012b. The fuel handling machine and the auxiliary systems of the fuel handling cell. Working report

129 123 Tuominen, J Electric power systems of the encapsulation plant and the spent fuel disposal facility. Working report Posiva OY. (In Finnish) TVO Olkiluodon ympäristön väestöjakauma ja säätiedot vuosilta , toimittanut Eero Schultz Uffelen, P.V Modelling of Nuclear Fuel Behaviour. Institut for Transuranium Elements. European Commission. EUR EN. UNSCEAR Sources and effects of ionizing radiation. New York, USA: United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR). 922 s. ISBN VNA Valtioneuvoston asetus ydinjätteiden loppusijoituksen turvallisuudesta 736/2008. Vähäkallio, P Talonrakennustekniikka. Teoksessa: Leskinen, J. (päätoimittaja). Tekniikan käsikirja 5. Jyväskylä: K. J. Gummerus. s YJT Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus Suomen kallioperään. Voimayhtiöiden ydinjätetoimikunta. Raportti YJT Wendelin, T. and Suikki, M The spent fuel canister handling systems for canister installation vehicle. Working Report Posiva Oy, Olkiluoto.

130 124

131 125 LIITE 1. SÄÄN ÄÄRI-ILMIÖISTÄ AIHEUTUVAT RISKIT (Sivu 1/8) Taustatietoa säähäiriöiden kehittymisestä Paikallisen säähäiriön kehittyminen ja voimakkuus on usein heijastusta suuremman mittakaavan säähäiriöstä. Synoptisen skaalan säähäiriöt (taulukko 1) eli matala- ja korkeapaineet ovat tärkeitä lämpöerojen tasoittajia ja lämmön kuljettajia ilmakehässä. Pohjoisen pallonpuoliskon länsituulivyöhykkeellä otollisia seutuja säähäiriöiden kehitykselle ovat lämpimät merivirrat (Golfvirta ja Kuroshio). Lämpimillä valtamerillä liikkuvat matalapaineet kulkevat keskimäärin itään ja voimistuvat. Voimistumiseen vaikuttavat merivedestä saatava lämpöenergia ja meriveden haihtuessa ilmaan siirtyvä sidottu lämpö. Voimistuttuaan mereltä ja saapuessaan mantereelle matalapaineet ovat yleensä kehityskaarensa huipussa. Mantereella liikkuessaan ne heikkenevät edellä mainittujen energialähteiden puuttuessa ja lisäksi kitka on suuri (Gregow, ym. 2008). Taulukko 1. Ilmakehän liikemuotojen kokoluokkia (Gregow, ym. 2008). Liike Horisontaalinen mittakaava (m) Pienet pyörteet 0,1 1 Pölypyörteet 1 10 Puuskat Trombit 100 Rintamat Pyörremyrskyt Synoptiset säähäiriöt Planetaariset aallot Pohjois-Atlantin värähtely (Northern Atlantic Oscillation, NAO) liittyy koko pohjoisen pallonpuoliskon kiertoliikkeeseen. Useimmat nk. NAO-indeksin (kuva 1) arvot perustuvat Azorien korkeapaineen ja Islannin matalapaineen väliseen paine-eroon. NAO-indeksi on keskimäärin suurimmillaan pohjoisen pallonpuoliskon talvella ja pienimmillään kesällä. NAO-indeksin korkeat positiiviset arvot ja NAM-indeksin (Northern Hemisphere Annular Mode, NAM) selvä positiivinen trendi ovat herättäneet keskustelua siitä, mistä talvi-ilmaston lämpeneminen johtuu. Kasvihuonekaasujen lisääntyessä yläilmakehän otsonia tiedetään tuhoutuneen, mikä nostaa maapallon pintalämpötilaa.

132 126 Kuva 1. Joulu-maaliskuun standardoidut tasoittamattomat keskimääräiset NAO- ja NAM-indeksit sekä lineaariset trendit (Ostermeier & Wallace, 2002). Pohjoisen pallonpuoliskon lämpenemisen seurauksena matalapainemyrskyjen keskuspaineet ovat laskeneet ts. myrskyt ovat entistä syvempiä. Matalapaineiden määrät ovat myös kasvaneet mikä tukee hypoteesia myrskyratojen siirtymisestä pohjoisemmaksi ilmaston lämpenemisen seurauksena. Maan pinnalla koettavat häiriöt liikkuvat voimakkaiden yläaaltojen ohjaamina. Kun esimerkiksi pintamatalapaine on vasta kehittymässä, voidaan samalla paikalla havaita ylempänä ilmakehässä esimerkiksi 850 hpa pinnalla (1,5-2 km korkeudella) selvät lämpötilaerot. Ilmakehässä esiintyy tyypillisesti suihkuvirtauksia eri korkeuksilla ja niiden voimakkuus kertoo minne ja kuinka nopeasti säähäiriöt pienemmän skaalan yksityiskohtineen ovat matkalla. Matalapaineisiin liittyvät oleellisesti niin sanotut syöttövirtaukset: lämmin, kylmäkostea tai kylmä-kuiva syöttövirtaus. Erityyppisten syöttövirtausten ja säärintamien yhteisvaikutuksena aiheutuu pilvipeitettä, sadetta, myrskytuulet, alailmakehän suihkuvirtaukset, puuskat, ukkoset tai raekuurot. Myrskymatalapaineissa myrskytuulten (keskituuli > 21 m/s) esiintyminen liittyy enimmäkseen kylmiin rintamiin sekä okluusio- ja sekluusiorintamiin. Myös solien tuntumassa voi äkillisesti tuulla myrskyisästi. Keski- ja pohjoisleveysasteilla myrskytuulet ovat voimakkaimmillaan matalapaineen kulkusuuntaan nähden sen oikealla puolella etäällä itse matalapaineen keskuksesta. Polaarimatalan (pommi tai nk. arktinen hurrikaani) tuuli voi kuitenkin olla myrskyistä lähellä matalan keskustaakin. Polaarimatalia pidetään erityisesti vaaraa aiheuttavina matalapaineina, joissa matalapaineen syveneminen tapahtuu nopeasti, vähintään 24 hpa/24h. Polaarimatalille tyypillistä on: