Radioaktiivisia mineraaleja sisaltavan esiintynan paalta poistettava maapeite vaatii toisinaan erityisia sijoitustoimenpitei ta. Maapei te on rnyos

Transkriptio

1

2 Uraanin talteenotto malmista on nykyaan niin tehokasta, etta malmijatteet harvoin sisaltavat taloudellisesti kannattavia maaria uraania. Kuitenkin uraanikaivosjatteisiin liittyy sen verran radioaktiivisuutta, etta se vaatii ympariston suojelun kannalta tehokkaita ja kestavia toimenpiteita. Kaivosjatteita voidaan pitaa sedimentteina, joilla on fysikaaliset ja kernialliset erityisominaisuudet. Uraanin ja toriumin hajoamisessa syntyvan radiumin puoliintumisaika on noin vuotta, joten se on uraanikaivosjatteessa hyvin pitkaaikainen radonin lahde. Kaivosjatteeseen liittyyat sulfidimineraalit, joista pyriitti on yleisin, lisaavat haitallisten aineiden ymparist66n joutumisen vaaraa. Pyriitin hapettuminen on voimakkainta kaivosjatekasan ylaosissa. Syvemmalla prosessi hidastuu johtuen hapen kulkeutumisen vaikeutumisesta. Sulfidimineraalien rapautumisesta ja hapettumisesta seuraa kaivosjatteen sisalthien vesien happamoituminen, jolloin radionuklidien ja muiden haitallisten aineiden liukeneminen tehostuu, Uraani-238:n tytarnuklidit aiheuttavat noin 55 % ja uraani-235:n tytarnuklidit noin 5 % kaivosjatteiden radioaktiivisuudesta. ~adioaktiivisia mineraaleja sisaltavastz malmijatteesta vapautuu jatkuvasti radonia, joka kaasumaisena pystyy kulkeutumaan seka ilman, veden etta maaperan v3lityksellz. misen lopputuloksena syntyy lyhytikaisia kiinteassa olomuodossa olevia tytarnuklideja. ad on in puoliintu- Uraanikaivosjatteiden pitkaaikaisen erist%nisen varmistamiseksi sijoituspaikaksi pitaisi valita mahdollisimman syrjainen seutu. Sijoituspaikan pohjarakennelmat pitaa suunnitella huolellisesti ja mahdollisuuksien mukaan paikaksi valitaan huonosti vettajohtava mutta tehokkaasti haitallisia aineita pidattava muodostuma. Laaksot eivat ole kaikkien sopivimpia uraanikaivosjatteiden sijoituspaikkoja, koska niiden pohjalla maapeitteiden alla on useinkin ruhjeita, jotka ovat hyvin vettajohtavia kallioperan rakenteita. Ilmaan tapahtuvia radonpaastoja heikennetaan riittavan paksulla peitemateriaalikerroksella. Keinotekoiset peitemateriaalit ovat osoittautuneet tehokkaiksi paastoesteiksi, mutta niiden pitkaaikainen kestavyys on kyseenalainen. Kostea savi pidattaa radonia tehokkaasti, mutta kuivuessaan se rakoilee. Myos betonin ym. aineiden haittana on kuivumisen aiheuttama halkeilu, ja on laskettu, etta tallgin pidatysominaisuudet ovat kayt3nnollisesti katsoen olemattomat. Kuivuttuaan ne eivat my6skaan pysty mukautumaan esim. tiivistymisesta johtuvien painumien aiheuttamiin nuodonmuutoksiin. Varsinaisenpeitemateriaalin paalle on yleensa levitetty multakerros, johon kasvillisuus voi juurtua. Nain sijoituspaikka saadaan sulautumaan ymparoivaan luontoon.

3 Radioaktiivisia mineraaleja sisaltavan esiintynan paalta poistettava maapeite vaatii toisinaan erityisia sijoitustoimenpitei ta. Maapei te on rnyos voinut toimia s-atei-lyn heikenta jan2, nika on lisaksi otettava huoqioon kaivostoimintaa aloitettaessa. Korkeissa kasoissa kaivosjatteet lajittuvat koon mukaan suurikokoisen kiviaineksen vieriessa rinteita pitkin alas. Mutta myos hyvin hienojakoista ainesta valuu vahitellen alaspain, mika on radionuklidien pidattymisen kannalta hyva asia, koska hienoaineksella on suuri yhteenlaskettu pinta-ala haitallisten aineiden pidattymiseksi. Jatteiden keraantyessa karkeasta osasta syntyy vettajohtava horisontti. Myos malmin harmemineralogia vaikuttaa veteen liuenneiden haitallisten aineiden pidattymiseen, milta kannalta kvartsi on epaedullinen mineraali, kun taas kiilleja savimineraalit ovat tehokkaita pidattajia. Eri maiden uraanikaivosjatteiden sijoitusperiaatteet ovat melko samankaltaisia. Pienta vaihtelua esiintyy peitemateriaalien valinnassa johtuen osaksi siita, etta samalla kokeillaan eri materiaalien radonkaasun pidatysominaisuuksia. Ruotsalaisessa kokeilussa moreeni. on havaittu tehokkaaksi radonkaasun ilmaanpaasyn esteeksi. Sijoituspaikka-alueiden laheisyydessa radonpitoisuudet ovat kohonneet, mutta etaisyyden kasvaessa ne laskevat tausta-arvojen tasolle. Haitalliset aineet kulkeutuvat myos pohjaveden mukana. Liike tapahtuu joko syvyys- tai sivusuuntai~.ti vettajohtavien muodostumien sijainnista riippuen, Veteen liuenneiden aineiden pitoisuudet laskevat vtihitellen rintaman edetessa johtuen kemiallisten reaktioiden aiheuttamasta pidattymisesta tietyissa ph- ja Eh-olosuhteissa, Suomen uraanimineralisaatiot ovat pienehkaja esiintymia, joista paria on louhittu uraanin koerikastusta varten. Varsinaistq uraanikaivosjatteen sijoitusongelmaa ei Suomessa viela ole, mutta silti on tulevaisuuden kannalta syyta hankkia tietoutta ja valmius uraanikaivosjatteen sijoitusmenetelmista.

4 URAANIKAIVOSTOIPlINTAAN SEKX URAANIMALMIJXTTEESEEN JA SEN SIJOITTAFIISEEN LIITTYVIEN HAITTOJEN VXHENT~IINEN Marianna Lehtio SISXLLYSLUETTELO sivu 1 JOHDANTO URAANIKAIVOSTQIMINTAA KOSKEVA LAINS~DXNT~ URAANIMALMI JA YDINPOLTTOAINEKIERTO Uraanisarja ja radioaktiivinen hajoaminen Sateily- ja diffuusioteoria Uraani ja torium kallio- ja maaperassa URAANIKAIVOSTQIMINNAN ERITYISHAITTQJA Uraanimalmijatteen koostumus Haitallisten aineiden kulkeutuminen jatteista URAANIMALMIJXTTEEN SIJOITUSTOIMENPITEET Witwatersrand. Etela-Afrikka Kanada Australia Yhdysvallat Ruotsi Ranstad Pleutajokk Suomen uraanikaiyostoiminta jamalmijatteet MALMIJXTTEEN SIS~LT&MIEN HAITALLISTEN AINEIDEN LIU- KENEMISESTA JA KULKEUTUMISESTA SAATUJA TULOKSIA... 55

5 1 JOHDANTO Ryhdyttaessa selvittamaan ydinpolttoainekiertoa, sen voidaan laskea alkavan uraanimalmin hyodyntamisesta; Suomessa tosin ei harjoiteta uraanikaivostoimintaa, mutta silti on syyta olla selvilla maailmalla kaytettzvista uraanikaivosjatteen sijoitustoimenpi teis ta. Runsaasti huomiota ja varoja on kohdistettu seka kaytetyn ydinpolttoaineen etta voimalaitosjatteen sijoitustutkimuksiin. Uraanikaivosjatteen ja jonkin muun alkuaineen kuin uraanin vuoksi louhittavan, heikosti radioaktiivisen malmijatteen sijoitustutkimukset ovat jaaneet vahemmalle. Kuitenkin uraanin tuotannon kasvaessa lisaantyy myos erikoiskasittelya tarvitsevan kaivosjatteen maara. Koska uraanikaiyostoiminta on kokonaan luvanvaraista. ja lain saatelemaa, niin ydinenergialakitoimikunnan mietintoa uudeksi ydinenergialaiksi tqrkastellaan lyhyesti raportin alkuosassa, Uraanikaivosjatteen kasittelyssa kaytettavien menetelmien selvittamiseksi myos radioaktiivisuuden esiintymiseen ja kul- keutumiseen liittyvia periaatteita selvitetaan lyhyesti. Kunkin maan malmijatteen kasittelytoimenpiteet maaraytyvat mrn. ao. maan luonnonolosuhteista, vaestosta, lainsaadannosta ja politiikasta) joten rqp~rtissa kuyataan muutamissa uraanintuottajanqissa sovellettuja uraanikaivosjatteen sijoitusmenetelmia ja jatteista vapautuvien haitallisten aineiden kulkeutumisen estamiseksi tehtyja ratkaisuja. Lopuksi selvitetaan lyhyesti Suomessa uraanin koerikastusta varten louhitun malmijatteen kasittelytoinenpitei-ta. Raportissa ei olla perehdytty uraanimalmin liuotukseell in situ. -

6 2 URAANIKAIVOSTOIMINTAA KOSKEVA L AINS~D~NT~ Kaivoslain lisaksi uraanikaivostoiminnan erityispiir- teita huomioonottavia Marayksia on mm. rakennus-, vesi-, ty6suo jelu- ja terveydenhoi tolainsaadannossa. Ydinenergialakitoimikunta on mietinn&s% eitellyt sea- varsinaisen kaimstoiminnan eta siihen laeisesti 1iittyrki.n rikastustoiminnan saantelya. -- Mietinnossz kaivostoiminnan ka-slte on-laaja ja siina kaivostoiminnan maaritelma kattaa seka malmin louhinnan etta uraanin tai toriumin erottamisen malmista rikastuslaitoksessa. Vaikka toimikunnan tehtzva on kasittanyt kaiken ydinenergian tuottamiseen liittyvan kaivostoiminnan, niin esityksen painopiste on uraanikaivostoiminnassa. Uraanikaivostoimintaa saatelevat m3yraykset koskevat myos toriumia, koska sekin on halkeaniskelpoinen ydinenergian tuo- tantoon soveltuya alkuaine. Ydinenergialakitoimikunnan mietinn6ssa I1 otettaessa kantaa rnietinto I asioihin todetaan mm., etta uraanikaivosta ei pidettaisi sellaisena ydinaineen valmistamiseen kaytettavana laitoksena, joka kuuluu lain soveltamisalaan. sen si jaan ydinpolttoaineen valmist~isessa taryitta~at yakev6inti ja ka- sittelylaitokset olisivat lain piiriin kuuluvia ydinlaitoksia. dell- towkunnan mietinnijn I1 mkaan uraanikaimstoiminnassa esiinw sateily ja radioaktiiviset kaimsjatteet a~ettavat luonn011~ldjelun toteutumiselle uraanikaivostoiminnassa suuremmat vaatimukset kuin muun kaivostoiminnan yhteydessa. Toisaalta toimikunnan mielesta uraanikaivostoiminnan ottaminen ydinenergialain saantelyn piiriin olisi tarkoituksenmukaista, koska se on osa ydinpolttoainehuoltoa. Kaivostoiminnan osalta ydinenergialain

7 soveltaminen alkaisi siina vaiheessa, jota kaivoslaissa kutsutaan esiintyman hyvaksikaytoksi. Kaytann~n tulkinta- vaikeuksia saattaa syntya silloin, kun malmia hyodynnetaan muiden kuin uraanin mineraalien vuoksi, mutta malmi silti sisaltaa myos uraanimineraaleja. Ydinenergialakiehdotuksen maaritelma ydinjatteista ei kata kaivos- ja rikastustoiminnasta syntyvia radioaktiivisia jatteita. Ydinenergialakitoimikunnan mietinnossa I1 todetaan kuitenkin, etta koska kaivos- ja rikastustoiminta on ydinenergian kayttoa maaritelmaa yaljasti soveltaen, niin ydinjatteen naaritelma laa jenee kattamaan myos kaivos- ja rikastus toiminnan jatteet. Ehdotuksessa uudeksi ydinenergialaiksi sanotaan, etta luvanhaltijan, jonka toiminnan seurauksena ydinjatetta syntyy, olisi huolehdittaya kaikista tuottamiensa jatteiden huoltoon kuuluvista toimenpiteista ja yastattaya niiden kustannuksista /44/. Ydineneryiatoimikunnan nietinniissa TI todetaan, etta turvallinen ydinjatehuolto edellyttaa riittayan yaljia taloudellisia jarjestelyja ja saman seikan voidaan todeta soyeltuvan ny6s uraanimalmijatteen turvallisten sijoitusmenetelmien yalintaan.

8 3 URAANIMALMI JA YDINPOLTTOAINEKIERTO Uraanimalmin voidaan ajatella muodostavan ydinpolttoaine- kierron perustan, sen ensimrnaisen vaiheen. Ellalmin louhin- taan ja uraanin malmista erottamiseen liittyy vaihtelevan uraanipitoisuuden ja siita aiheutuvan radioaktiivisuuden omaavien kaivos- ja rikastus jatteiden syntyminen (kuva 1 ). Myos esim. avolouhoksen paalla oleva maapeite saattaa olla heikosti radioaktiivinen, joten siita aiheutuvien haittavaikutusten vahentamiseksi sijoittamisessa vaaditaan erityistoimenpiteita. LisSksi maapeite on voinut toimia sateilyn heikentajana, mika on otettava huomioon kallion pinnan pal- jas tuessa. Malnin sisaltamasta uraanista saadaan talteen n. 15 %. Yhden uraanitonnin saamiseksi malmia tarvitaan n. 530 t, kun malmi sisaltaa uraania keskimaarin 0,2 %.

9 Polttoaineen kaytttj reaktorissa - Vkiliaikainen varastointi " I I I I I I I I I I I klsittely -1 I I 1 I - I I I Polttoaineen valmistus I I ' I I I A *, I I I I I I [ I I I varastointi I I I 1 I! I Isotooppi-,,-,-,--,---- I vaevointi varastointi I!! Uraanin rikastus Uraanimalmin louhinta 7 Loppusijoitus toiminta vakiintunut, toiminta koeluonteista ja kehitteilll Kuva 1. Uraanin lapikaymat tapahtunat malmista rikastusja polttoainekierron kautta loppusijoitukseen /44/.

10 3.1 Uraanisarja ja radioaktiivinen hajoaqinen Uraani on luonnossa laajalle leyinnyt alkuaine, jota maan kuori sisaltaa noin 1,3 x tonnia. Siksi luonnollista radioaktiivista sateilya on esiintynyt aikojen alusta lahtien ja sita on havaittu mm, sellaisissa epatavallisissa paikoissa kuin : 1. Kaivoksissa, jotka eiya,t ole varsinaisia uraanimalmin tuotta jia. 2. Taloissa, jotka eivat ole uraanikaiyosten eivatka valttamatta edes uraaniesiintymien ymparist6ssa. 3. Pohjavesialueilla, jotka oyat suurten vaestbryhmien juomavesilahteita, Alkuaan maan kuoressa on ollut nelja radioaktiiyista sarjaa: I I1 I11 IV uraanisarja toriumsar j a aktiniumsarja neptuniumsarja. Neptuniumsarjassa puoliintuminen on tapahtunut taydellisesti ja se on paattynyt stabiiliin ei-radioaktiiyiseen alkuaineeseen, vismuttiin. Kuvassa 2 on esitys radioaktiivisista hajoamissarjoista.

11 Kuva 2. Radioaktiiviset hajoamissarjat. Suorakaiteessa symbolin alapuolella ilmenee kunkin radionuklidin puoliintumisaika, joka on ilmoitettu vuosina (y), vuorokausina (d), tunteina (h), minuutteina (m1 tai sekunteina (s)'/41/, Radiumin ja radonin osalta hajoaminen on esitetty vaihtoehtoisella tavalla taulukossa 1. Taulukko 1. Radium-radon hajoamissarja /37/- Alkuaine Sateily Puoliintumisaika Radium Radon Radium A B C C Radium D E F L Y ~ ~ Y 1620 vuotta 3,82 vuorokautta 3,05 minuuttia 26,8 minuuttia 19,7 minuuttia 1,6x10-~ sekuntia 22 vuotta 5,O vuorokaut ta 138 vuorokautta

12 Jokainen radioaktii,vinen hajoaminen on joko hajoavan atomin ytimessa olevan elektronin (beta-hiukkanen) tai heliumytimen (alfa-hiukkanen) vapautuminen. Tietyn alkuaineen radioaktiivinen hajoaminen on tapahtuma, jonka todennak8isyys ei riipu alkuaineen kemiallisesta eika fysikaalisesta tilasta eika ajasta. Kullakin radioaktiivisella atomilajilla on sille ominainen hajoamisaika, Radioaktiivisessa sarjassa tapahtuvan puoliintumisen vaikutus radioaktiivisuustason laskuun ilmenee kuvasta 3. I o =INITIAL ACTIVITY I, =ACTIVITY. TIME. t X =PROBARILI~Y OF Ide----- I l l - I 1 0 T T 2T TIME 'THE ACTIVITY OF A SOURCE IS A FUNCTION OF THE NUMBER OF ATOMS, N. AND PROBABILITY OF DECAY, " I - NX N DECREASES wlrn TIME Nt = No, a-xt It a I., ixt Kuya 3. Radioaktiivisuuden vaheneminen ajan kuluessa /37/.

13 Uraani-238 puoliintuu 4,8 miljardissa vuodessa. Hajoamissarjassa on 8 alfa (o0 sateily- ja 6 beta (p) sateily- valivaihetta ennenkuin yksi uraani-238 atomi on hajonnut yhdeksi ei-radioaktiiviseksi stabiiliksi lyijyatomiksi (Pb-206). Uraanipitoisissa mineraaleissa puoliintumisen seurauksena syntyneet tytarnuklidit saattavat jaada paikoilleen mine- raaleihin. Tallaisessa tilanteessa syntyy jatkuvasti uutta radon-222:a Radioaktiivisen hajoamissarjan aitialkuaineistaan poiketen radon-222 on kemiallisesti huonosti reagoiva ja olomuodoltaan kaasumainen maan pintaosien lampoolosuh- teissa. Milla tahansa radon-222 atomilla, joka syntyy riittavan lahella ilman kanssa kosketuksissa olevan mineraalirakeen pintaa, on mahdollisuus kulkeutua aineiden valiselle raja- pinnalle ja joutua siita ilmaan ennenkuin radon on hajonnut stabiileiksi tytarnuklideiksi ja nain kaytannollisesti katsoen menettanyt mobiiliutensa. Koska radioaktiivisessa sarjassa sekb lahtoaine etta osa tytarnuklideista on radioaktiivisia, niin uusien tytarnuklidien syntyminen monimutkaistaa kokonaisaktiivisuustason laskemista. Pitkien ajanjaksojen kyseessaollessa tytarnuklidien yhteenlaskettu aktiivisuustaso nousee lahelle hitaasti hajoavan aitinuklidin aiheuttamaa radioaktiivisuutta. Suljetussa systeemissa kaikilla radionuklideilla on mahdollisuus saavuttaa radioaktiivinen tasapainotila. Uraanimalmit, jotka ovat hyvin vanhoja sisaltamiensa puoliinturnisissa syntyneiden hajoamistuotteiden suhteen, o~at jo saavuttaneet tasapainotilan.

14 Kuva 4 esittaa, miten radium-b yoi syntya yasta radium-a:n jalkeen ja radium-c puolestaan seuraa radium-b:ta, Nain tytarnuklidien yhteisvaikutus esim. tydpaikan radioaktiivisuustason nousuun tiettyna aikana voidaan ennustaa. Koska uraanin hajoamisessa syntyvan radiumin puoliintumisaika on pitka, niin se on loppumaton radonin lahde seka kallioperassa etta uraanimineraaleja sisaltavassa malmijatteessa SO TIME IN MINUTES FlGURE 4. Growth of ndoo daughters from 100 pci ndoo. (Note: tbe decny of ndoo daughters is tbe mirror image of tbe growth curve.) Kuva 4. Radon-rytarnuklidien syntyminen 100 pci:sta radonia. (Radon-tytarnuklidien hajoamiskayra on kasvukayran peilikuva) /39/.

15 3.2 Sateily- ja diffuusioteoria Radioaktiiviseen aineeseen liittyva aktiivisuus on se nopeus, jolla tietty radioaktiiyinen alkuaine hajoaa tytarnuklideikseen. Hajotessaan radioaktiiviset alkuaineet luovuttavat energiaa. SI- jarjestelmassa radioaktiivisen ka&ilynmittayksikkb on becquerel (Bq). Aikaisemmin radioaktiivisuuden mittayksikkona oli curie (Ci). Yksi curie on suunnilleen se aktiivisuusmaara, mika on 1 grammalla radiumia. Kaivostoiminnassa 100 pci:n aktiivisuus liittyy turvallisen ty~skentelytason maarittaiseen. Mittayksikot vastaavat toisiaan seuraavasti: 10 1 Ci = 3,7 x 10 Bq, Kaasumaisesta olmuodosta johtuen radon diffundoituu kallion pinnalta kaivostiloihin ja uraanimineraaleja sisaltayasta malmijatteesta suoraan ulkoilmaan. Arvellaan, etta radiumista syntynyt radon paasee diffundoitumaan ulos mineraaleista ainoastaan silloin, kun se on syntynyt alle yhden mikronin syvyydessa mineraalirakeen pinnasta. Siksi ilmaan paasevan radonin maara riippuu nineraalirakeiden koosta ja raken- teesta. Radonin dif fuusiomatka mineraaleissa on alle 10-~cm /38/. Diffuusiomatka on lyhyenpi kuin useimpien mineraalirakeiden koko. Siksi radon-222 nuklidilla on hyyin pieni mahdollisuus paasta diffundoitumalla kallioperan rakojen ilmatilaan. Radonin ilmaanpaasya on testattu radioaktiivisia mineraaleja sisaltavalla malmilla. Hienossa jauhatuksessa malmimineraalirakeet murskautuvat ja niihin syntyy mikrorakoja, jotka lisaavat radonin vapautumisreitteja. Lisaksi on otettava huomioon, etta radonia paasee jatkuvasti mineraalien mikrorakojen ilmatilaan.neuvostoliit- tolaisissa tutkimuksissa malmin jauhatuksen havaittiin lisaavan radonin vapautumista tiettyyn tasoon asti, jolle nousu pysahtyi ja pitoisuus jai. Kahden kaasun systeemissa (ilma ja radon) kokeet antoivat radonin 2 diffusiokertoimeksi (D) = 0,12 cm /s (15O STP atm.), mika merkitsee 218 cm:n diffuusiomatkaa ilmassa. Teoreettiseksi diffuusio- kertoimeksi (D) vedessa (t = 18O)- on saatu D = 1.13 x l~-~c~n~/s. Tulos antaa radonin diffu~siomatk~ksi vedessa n. 10 cm. Paitsi diffundoitumalla radon voi 'liikkua vedessa liuenneena.

16 Louhitussa uraanimalmissa radonkaasun diffuusiomatka on kaytannossa n. 150 cm (38/. Malmijatteen huokosten radonpitoisvuden on todettu oleyan korkeimmillaan n. 10 metrin syvyydessa. Huokosten radonpitoisuus vaihtelee uraanimalmijatteen ian mukaan. Huokoisessa valiaineessa diffvusioon yaikuttavat kiintea mat- riisi (kallio) ja kallion raoissa useamman kuin yhden Pluidifaasin lasnaolo. Taulukosta 2 ilmenevat kokeellisesti maaratyt radonin diffuusioarvot erilaisissa huokoisissa yaliaineissa, Muutamia radonin eri valiaineissa kulkemien matkojen pituuksia esitetaan taulukossa 3. Taulukko 2, Radonin diffuusiokertoimen arvoja erilaisissa huokoisissa valiaineissa (38/. Dlffuslon Coafficlant - - Modlum ' Condltlon Tampratura (cm2/s) Air Continuous le C to 20 C 1:@1.2~10-~ Concrete Set-varying cement ratios " ~10-5 Mud 85% H20 22x10-8_ Polyethylene Sheets- 4.0x10-' Mylar Sheets " 2.0~10-0 Rocks 6.2% poroslty (1) 2.0x10-~ 7.4% poraslty (2) 2.7x10-~ 12.5% poroalty '(3) 5.0x10-~ 25% poroalty (4) 3.0~10-2 Dense rock 05x10-3 Wota: If calculated from D r 0.66 D,,, -. x S (poroslty) Rock Dlffuslon Coefflclenls would be: (I) 4.5 x (p53x1oj (3) 9.0 x (4) P.8 X 1P2 Taulukko 3. Radonin diffuusionatkojen pituuksia muutamissa valiaineissa /38/. Medium Diffusion Length (cm) Air Water Coarse and finegrained sand % porosity (165) Loose deposits. 20% poroslty (115) Alluvium granite diorlte Granite diorite Dense rock

17 Normaaliolosuhteissa radon diffundoituu ylospain malmijatteiden peitemateriaalissa runsaat 6 m (6 kertaa radonin diffuusiomatka ilmassa). Radonpitoisuuden mittaukset osoittavat, etta hajoamisketjuun liittyy erittain mobiili faasi, jonka avulla radon dif fundoi tuu hyvin pi tkia matko ja. Mi ttausten mukaan radon kulkeutuu ylospain jopa 120 metria. Tata on selitetty olettamalla, etta maapera sisaltaa erittain helppoliukoisia radiumyhdisteita (todennakoisesti baryytti). Kanadassa, Ontariossa Elliot Lake-alueelta on mitattu radonkaasupitoisuuksia, jotka yhdessa muutamilta muilta alueilta saa- tujen tulosten kanssa esitetaan taulukossa 4. Taulukko 4. Erilaisiin ki~ilajeihin liittyvia radonkaasun sateilyvoimakkuuksia /38/. Avenge Emmatlon Dlrtdct Rock Typa Rate (Cl/cmz/r.c) Range New Mexico, U.SA sandstone 5 x 10-l4 not known Utah. U.S.A. shales 5 x not known Elliot Lake. conglomerate 7 x 10-le 2 to 12 x 10-1 graduate student.theses at Queen's University. Radonpitoisuuden ja sateilyvoimakkuuden valillz on riippuvuus, koska radiumista syntyneen radonin pitoisuus riippuu malmin uraanipitoisuudesta uraanisarjan jasenten ollessa tasapainotilassa. Laskujen rnukaan primaarisessa uraanimalmissa on 1 osa radiurnia jokaista 2.8 x lo6 osaa U-238 kohti. Tutkimustulosten merkittavyys on siina, etta huokoisissa kivilajeissa kuten Uuden Meksikon hiekkakivessa, jonka keskimaarainen 2 sateilyannos on 5 x 10-~~ci/crn /s, uraanipitoisuuden vaikutus sateilyn voimakkuuteen on vkihaisem$i kuin tiiviissz uraanimalmissa Elliot Lake-alueella. Kummankin malmin U-pitoisuus on korkea (useita kg U308/t), joten kivilajin huokoisuus ja mikrorakoilu vaikuttavat voimakkaasti kaivoksen seinamista kaivostiloihin tapahtuviin radonpaastoihin.

18 Kanadan Elliot Lake-alueen uraanimalmi on yli 2 miljardia vuotta vanha, joten uraanisarjan jasenten voidaan olettaa olevan tasapainotilassa. 3.3 Uraani ja torium kallio- ja maaperassa Mafiset kivila jit sisaltavat uraania ja toriumia vahemmzn kuin granitoidiset kivilajit, Kivilajeissa uraani esiintyy neljanarvoisena ionina. Koska sen ionisade on lahella neljanamroisen toriumin ja harvinaisken maametallien ionisateita, niin ne usein esiintyyat yhdessa aksessorisissa mineraaleissa. Uraani ja torium esiintyvat ny6s muutamissa kivilajien paamine-. raaleissa. Primaarinen uraanimalmi koostuu tavallisesti pikivalkkeesta tai uraninii tis ta, Uraani, radium ja radon liukenevat veteen suhteellisen helposti ja olosuhteista riippuen pintavedet (uraanimineralisaatioiden lahella sijaitsevat joet ja jarvet) ja pohjavesi voivat rikastua radonista, radiumista tai uraanista tai jopa kaikista kolmesta alkuaineesta, Naita alkuaineita sisaltavien vesien haihtuminen voi johtaa uraanin (tai radiuminj rikastumiseen maaperaan ja toisinaan sekundaaristen uraanimineralisaatioiden syntymiseen. Naihin mineralisaatioihin liittyva uraani esiintyy vaikealiukoisissa yhdisteissa,\ Maaperan ja ilman sisaltaien radioaktiivisten alkuaineiden pitoisuuksien valilla on olemassa tietty suhde, Sateilyn maaraan ja voimakkuuteen vaikuttayat mm. saatilan vaihtelut ja ltallio- ja maaperan laatu ja rakenne, jotka saatelevat kaasumaisten radioaktiivisten aineiden kulkeutumista diffundoitumalla.

19 Jotkut maalajit vaimentavat radioaktiivista sateilya voimakkaasti, toiset taas lapaiseyat sita helposti. Maalajien kaytto uraanikaiyosjatteiden peitemateriaalina perustuu juuri maalajien kykyyn vaimentaa radionuklidien ilmaanpaasya. Jaatynyt maapera, turpeen peittamat muodostumat ja savipitoiset maalajit ovat radonpitoisempia kuin esim. vesipitoinen hiekka, josta radon helposti diffundoituu huokosveden mukana pois. Kuitenkin marzsta maaperasta radonia kulkeutuu ilmaan vaheman kuin maalajien ollessa kuivia /46/. Radonpitoisuus nousee syvyyden kasvaessa ja runsaasti kolloideja sisaltavissa maalajeissa radioaktiivisuus on vastaavasti korkeampi, koska hienorakeisilla aineksilla on suuri pinta-ala, joka puolestaan tehostaa radionuklidien pidattymista. On luonnollista, ett3 runsaasti U:a ja Th:a sisaltavissa maalajeissa my& Rn - pitoisuudet ova t kohonnee t. Ra- ja Uraanimalmien uraani liukenee heikkoihin happoihin ja jopa veteen. Jotkut runsaasti uraania sisaltavassa maaperassa kasvavat kasvit ovat rikastaneet itseensa uraania; erityisen runsaasti sita on keraantynyt juuristoihin. Todennakoisesti tama johtuu siita, etta juuristoon keraantyy Ca-fosfaat- teja, jotka reagoivat uraanin kanssa tehostaen sen pidattymista ja vain osa uraanista joutuu kasvien maanpaallisiin osiin. Malmien ja kivilajien rapautumisessa vapautunut uraani hapettuu ja joutuu vesiliuokseen. U02 (C03) 4- muodos taa monia he-lppo- liukoisia suoloja ph:n ollessa 2-8. Uraani saattaa keraantya jarvien tai soiden pohjalle tai konsolidoitumattomiin sedimentteihin ja maalajeihin. Uraanipitoisuus on maalajeissa korkeimmillaan silloin, kun ne sisaltavat runsaasti orgaanista ainesta, jolloin uraani voi adsorboitua humus- tai hiiliainekseen. Jos vesiliuos sisaltaa runsaasti orgaanista

20 2+ 4+ ainesta tai erityisesti H S:a, niin UO pelkistyy U -ioniksi, 2 2 joka muodostaa niukkaliukoisia yhdisteita ja heikentaa uraanin kulkeutumista, Kivilajien ja malmien sisaltamat toriumyhdisteet puolestaan ovat vaikealiukoisia. Maaleikkauksissa toriumilla on hyvin luonteenomainen esiintymistapa. Magmakivilajien rapautumistuotteita sisaltavissa maalajeissa toriumpitoisuus on korkeimmillaan alimrnissa kerrostumissa. Koska Tho3 on liukenematon ja normaaleissa olosuhteissa &- toriummineraalit ~vat hyvin rapautumisen kestavia, niin maalajien toriumpitoisuuden nousu johtuu niihin rikastuneista mineraaleista. Sedimenttikiyilajeissa Th:U-suhde muuttuu voimakkaasti alkuaineiden erilaisesta rapautumiskayttayty- misesta johtuen. Vesiliuokset eivat vaikuta toriumin geokemialliseen kiertoon, Torium-23Q isotooppi saattaa adsorboitua valtamerien pohjalle kerrostuviin Mn-, Fe- ja Si-hydroksideihin. Meriveden Th:Usuhde on noin 0,2 kun taas kallioperassa se on 4 ja maalajeissa noin 3,7. Syvan meren sedimenttien ylaosassa Th-230 on radiumin lahde, josta aiheutuu kerrostumien voimakas radioaktiivisuus. On todennakoista, etta vastaavalla tavalla Th-230 adsorboituu rautahydroksideihin maalajeissa. Maaperzssa Th-U-suhde voi osoittaa rapautumisen voimakkuutta. Tarkempi selvitys toriumin kayttaytymisesta yaatii lisatutkimuksia. Kemiallisilla analyy- seilla ei ole pystytty osoittamaan toriumin esiintyvan maperassa liuenneena, eika sen ole todettu keraytyneen kasveihin.

21 URAANIKAIVOSTOIMINNAN ERITYISHAITTOJA Kaikki primaariset keskinaisessa tasapainotilassa oleyat uraanimalmit sisaltavat radiumia, joka juuri on poikkeuksellisen kodcea?? sateilytason aiheuttaja uraanikaivoksissa /38/. "Tavallisten kaivosten" toimintaan liittyvien haittatekij6iden lisaksi uraanikaivosten ty6ntekijat joutuvat alttiiksi hengitysilman sisaltamalle radon-kaasulle ja sen lyhytikaisille tytarnuklideille, henyitysilmassa olevilla pitkaikaisille alfa-aktiivisille hiukkasille seka kohonneen ulkoisen sateilyn vaikutukselle, Merkittavimrnan haitan muodostaa kuitenkin radon lyhytikaisine tytaraineineen. Kaikissa kaivoksissa ei valttamatta esiinny normaalista poikkeavaa sateilya, mutta korkeita radonpitoisuuksia esiintyy uraanikaivoksen tuulettamattomissa osissa tai tuuletuksen keskeytyessa, Lyhytaikaisesti radonpitoisuus nousee louhinnan edellyttaman malmin porauksen, rajaytyksen ja kuljetuksen aikana polyhiukkasiin tarttuneiden uraanisarjan aineiden vuoksi. Polyn ja ulkoisen sateilyn yhteenlaskettu osuus kaivostyontekijoiden sateilyaltistuksesta jaa yleensa radonin osuutta alhaisemmaksi. On arvioitu, etta p6lyn ja ulkoisen sateilyn osuus on yhteensa n. 30 % kokonaisaltistuksesta. Laboratoriokokeet paineen vaikutuksesta vapautuvan radonin maaraan osoittavat, etta rajaytyksen jalkeen kaivoksen seinamissa paineen jakautumisen yhteydessa radonpitoisuus nousee ja kestaa noin 24 tuntia ennenkuin ko. kaivoksen osassa olosuhteet ovat palautuneet entiselleen. Kaivoksen tuuletusilman mukana radonia ja radionuklidien saastuttamaa polya kulkeutuu kaivoksen ymparist66n. Ymparist66n kohdistuvien haittavaikutusten voimakkuus riippuu malmin uraanipitoisuudesta, kasiteltavan malmin maarasta, kaytetysta tekniikasta, varotoimenpiteista ja ko. alueen kayttotarkoituksesta (rnrn. asutus, kasyillisuus, eliosto, vesistot, pohjavedet, alueen yleinen kayttotarkoitus).

22 Altistuminen eri ~Pteilylajeille tapahtuu eri tavoin. %-s;iteily on koko kehoon kohdistuvaa ulkoista sateilya ja radonin tytarnuklidien aiheuttama a-sateily kohdistuu sisaelimist86n. Jotta tyonteko kaivostiloissa olisi turvallista, niin kaivosilman radonpitoisuudelle on maaratty enimmaisraja. Kaivostilojen radonsateily (Rn-222) aiheutuu ympar6ivan kallion sisaltaman,paaasiassa uraanin puoliintumisessa syntyneen radiumin (Ra-2261 hajoamisesta. 14ineraalin mikrorakoilu vaikuttaa mine- raalin sisaisen pinta-alan suuruuteen. Pieni osa radonista tunkeutuu mineraalien mikrorakoihin ja halkeamiin. Pitoisuuseroista johtuen radon diefundoituu avoimia kaivostiloja kohti (suunta 3 kuvassa 5). Jos radonkaasu paastetaan ulkoilmaan nopeasti, niin ainoastaan pieni osa ehtii puoliintua maanalaisissa kaivostiloissa. Kuva 5. Radonin kulkeutuminen kalliomuodostumien sisalta ilmatilaan /39/.

23 Malmien uraanipitoi~uude~ vaikutus radonkaasun maara3n vaihtelee huomattavasti, kuten ilmenee mm. taulukosta 5. Radonin diffundoitumisnatkaa rajoittaa tietyn ajan kuluessa tapahtuva hajoaminen kiinteiksi tytaralkuaineiksi. Taulukko 5. arvoja /37/. Muutamien uraanimalmien sateilyvoimakkuuksien - Descrlptlon Emanating Emanating (Ore/Rock) Grade Power Coelliclent Od91n. (% U3O8) (Ci/cm3/s x 10-lq Fnctlon % Elliot Lake ore Italy ore' Australia ore' Unidentified sample Non-uranium ore trace 6 Precambrian rocks trace 2 > 25 > 25 Vermont schist trace 0.6 ' >25 Matinenda rock trace 7.0 quartzlte rock 'One sample only. Note: When coarse round, the radon gas release rate of Elliot Lake ore is 98 x 10-l8 Ci/cm t /s and 7.7% of the contained radon escapes. When finely round, the radon gas release rate of Elliot Lake ore is 187 x Cl/cm S /s and 15.6% of the contained radon escapes. The maximum measured was 23% on these slzes. Radiumin pitkan puoliintumisajan vuoksi (noin 1600 vuotta)~ seisovan kaivosveden voidaan olettaa sisaltavan runsaasti radiunia ( j a sen seurauksena myos radonia) tai vaihtoehtoisesti suurissa vesisystee~issa radium diffundoituu pitkia matkoja, josta seuraa radonin leviainen laajalle, Nain pintavesiin keraytynyt radon poistuu paaasiassa ilmaan. Myos kaivokseen valuvaan pohjaveteen on saattanut liueta uraania ja radonia, jolloin vuotokohtien laheisyydessa ilman radonpitoisuus voi olla hyvinkin korkea. Jos veden virtaus kaivokseen on nopeampaa kuin kuivissa, avoimissa huokostiloissa tapahtuva radonin diffuusio, niin kosteisiin kaivostiloihin voi radonia keraantya huomattavasti enemman kuin kuiviin kaivoksen osiin, jonne diffuusio on radonin ainut kulkeutumistapa. Radonpitoisen veden virratessa kaivokseen siita vapautuu ilmaan radonia, kunnes vedenpinnan ylapuolella olevan ilman

24 radonpitoisuus on kolminkertainen veden sisaltangan radonin maaraan verrattuna. Syntyy radonin kyllastana ilnakerros. Toisaalta radioaktiivisia mineraaleja sisaltavan kivikasan paalla olevalla seisovalla yedella on radonia pidattays vaikutus /39/. Kaivoksen ilmatilaan joko diffundoitwalla tai yeden nukana kulkeutuvasta radiumista syntynyt radon voi pysahtya eri valiaineisiin. Osa radonkaasusta ei paase kaivostilan ulkopuolellet joten sen stabiilit hajoamistuotteet kiinnittyvat kaivoksen sisapintoihin, Tapahtuma aiheuttaa ainoastaan heikosti altistavat olosuhteet. Toiseksi, radon voi hajota ilmassaoloaikanaan. Hajoamistuotteet kiinnittyyat poly- ym. hiukkasiin, milla on seka hyvat etta huonot puolensa. Huonoa se on terveydelliselta kannalta, koska ilman mukana kulkeviin hiukkasiin tarttuneet radionuklidit joutuyat hengitysilman valityk- sella keuhkoihin. Mobiilin faasin hyvana puolena on radioaktiivisten tytarnuklidien poistuninen kaivoksen alueelta. Uraanikaivoksissa suuria radonannoksia yoidaan pienentaa ty6- paikkojen sopivalla riittavan nopealla ilmankierrolla, eristamalla kaivoksen kaytostz poistetut osat ja ohjaamalla kaivokseen valuvat pohjayedet putkistoja myaten maanpinnalle. Pitkaikaisten alfa-aktiivisten aineiden pitoisuuksia voidaan laskea tehokkailla p6lyntorjuntatoimilla, jotka nyos vaikuttayat radonin ja sen tytarnuklidien pitoisuuksia alentavasti. Avolouhoksissa tyontekijoiden sateilyriski yleensa on alhaisempi kuin maanalaisessa kaivoksessa, mutta on otettava huomioon radonaltistuksen voimakas riippuwus saatilasta. Korkeapaineen aikana radonia paasee ilmaan vahemman kuin matalapaineen vallitessa /46/.

25 Jos malmimineralisaatio sijaitsee hyvin syviilla kalliossa, niin poissiirrettavan kivimateriaalin maara avolouhoksessa on paljon suurempi kuin maanalaisessa louhinnassa (kuva 5 ). Avolouhinnan etuna on kuitenkin se, etta alhaisetkin malmipitoisuudet voidaan hyodyntaa. Osa rikkaastakin malmista voidaan joutua jattamaan tukirakenteiksi maanalaisessa louhinnassa. C Shaft to access ore body. UNDERGROUND MINING Ultimate limits of open pit- OPEN PIT MINING Kuva 6, Luonnosmainen vertailuesitys avolouhinnassa ja maanalaisessa kaivostoiminnassa syntyvista jatekivimaarista /5/.

26 5.1 Uraanimalmijatteen koostumus Uraanimalmijatteen sfjoitukseen liittyvia seikkoja on kuvattu mm. Kanadasta, Ruotsista, Etela-Afrfkasta ja Australiasta. Kanadan ja Ruotsin luonnonolosuhteet ~astannevat parhaiten Suomen olosuhteita. Kanadassa uraanimalmijatteiden sijoitusalueil- la sadeveden suotautuminen ylittaa haihdunnan. Malmijatteeseen jaanyt hapettuva pyriitti (FeS2) laskee valuvan veden ph-arvoa. Hapan vesi tehostaa esim. Th-230:n, Ra-226:n, Pb-210:n, As:n ja Ni:n vapautumista malmijatteesta ja joutumista yrnparist~on. Tapahtuma voi jatkua hyvinkin kauan. Kemiallisia kokeita on suoritettu haitallisten aineiden sitomiseksi malnijatteeseen, Tutkimuksissa kaytettiin Elliot Lakealueen uraanimalmijatetta, jonka semikvantitatiivinen kemiallinen analyysi antoi tulokseksi taulukossa 6 nakyvat arvot.

27 Taulukko 6.. Uraanikaivosjatteiden semikvantitatiivisia analyysituloksia /32/.- Nayte 1 Nayte 2 Alkuaine Likimaarai- Alkuaine Likimaarainen painopro- nen painoprosentti sentti pal jon (312) ,l 313 2,4 (5,2) 1,69 1, , merkit merkit merkit merkit merkit x) Suluissa olevat arvot ilmaiseyat naytteiden sisaltaan pyriitin prosenttimaaran tapauksessa, jolloin kaikki rauta esiintyy pyriittiin sitoutuneena.

28 Jatteen keskimaaraiseksi Ra-226-pitoisuudeksi mitattiin 352 pci/g. Edellisesss taulukossa esiintyvat arvot saatiin aineksesta, jonka mineraali~coostumus on seuraava: kvartsia muskoviittia tai muita kiillemineraaleja kipsia pyriittia mui ta mineraale j a x) markakemiallisen analyysin rnukaan saatu arvo on liian alhainen, Pitaisi olla 4,4 %. Kemiallisilla sidonta-aineilla kasitellyista naytteista testattiin rnm. kutistuvuus, kuornituksen, kulutuksen ja pakkasrapautumisen kestavyys, huokoisuus ja rakoilun esiintyminen, Myos radonpaastojs, huuhtoutumista ja liukenemista tutkittiin. Kokeiden tuloksena saatiin selville, etta uraanimalmijatteiden kemiallisella kasittelylla voidaan jatteista aiheutuvaa radiumpaastoa vahentaa 23-kertaisesti kasittelemattmiin jatteisiin verrattuna. Kuitenkin toimenpiteen kalleus saattaa olla esteena menetelman kaytt6onotolle J32J, Monissa uraanimalrgijatteissa haitalliset ei radiologiset aineet kuten Cat Pb, Zn, Set As, Pb, Cd, hapot, orgaaniset yhdisteet ym, muodostavat huomattavan pitkaaikaisen ymparisto- ja terveyshaitan. Pitkaaikaiset jatteissa tapahtuvat kemialliset prosessit ja paikalliset ilmasto- ja pohjavesiolosuhteet ovat paaasialliset seka radiologisten etta ei-radiologisten aineiden vapautumista saatelevat tekijat,

29 Uraanimalmin jatteiden haittavaikutuksista on tehty riskiana- lyyseja. ~iskiarvoja Garitettiin uraanimalmille ja uraanikaivosjatteille, joista osa Th-230:sta ja Ra-226:sta on poistettu. Kuvaan 7 on merkitty uraanimalmin riskiarvoon suhteutettuina uraani-, torium- ja radiumpitoisuuksien aiheuttamat riskiarvot. Tulokset osoittavat, etta ensimmaisen 100 vuoden aikana haittojen perimmainen aiheuttaja on alkuperainen jatteeseen jaanyt radium vuoteen saakka Th-230 on paaasiallisin riskitekija ja kun aikaa on kulunut n. 1 miljoonaa vuotta, haittavaikutusten paaasiallisin aiheuttaja on alkuperaisen malmin sisaltama U-238, joten seka torium etta radium on poistettava jatteista pitkaaikaisen haittavaikutuksen heikentamiseksi. Uraanikaivosjatetta on kaytetty rakennusmateriaalina, mika on aiheuttanut huoneistojen kohonneita radonpitoisuuksia. Sateilyllhteen hnalmi jatteeseen jaaneet radioaktiiviset mineraalit) paljastuttua uraanikaivosjatteen kaytt6 tahan tarkoitukseen lopetettiin. 1.1 k' Residual IlndionucliC ni T i 0 z 4: No. "'U '%I "'Ra g I I I I W > I F 0.6 4: J W a 0.5 X z 0, 0.3 u N Ore Tailings Tailings Cond. Tailings Cond. TaiLngs CM~. Tn~lings Cond. Tailings Cond. Tulinga ' 10' 10' lo6 10' YEARS AFTER RADIONUCLIDE SEPARATION Kuva 7. Ajan vaikutus muutamien uraanikaivosjatteen sisaltamien radionuklidien riskiarvoihin / 9 /.

30 5,2 Haitallisten aineiden kulkeutuginen ja\tteista, Uraanikaivosjatteen sijoitu~paikan valinnassa ja suunnittelussa on otettava huomioon seuraavat xadi,onuklidien vapautumis- j a kulkeutumistayat: 1. Tuulieroosio ja -.kul jetus 2. Pintaveden kulutus- ja kul jetustyo 3. Pohjaveden liuottaya yaikutus ja liuenneiden aineiden kulkeuturninen sen nukana 4. Kaasufaasissa olevien radioaktiivisten aineiden sateilyvaikutus 5. Ekoloqisten teki jbiden (kasyit tai elaimet) paasy kosketuksiin radioaktiivisia aineita sisaltavan malmi j atteen kanssa 6. Ihmisten joko tahaton tai tahallinen kasiksipaasy malmijatteeseen. Kaksi ensimrnaista kulkeutumistqpaa ovat luonteeltaan kineetti- sia, jolloin kulkeutumista voidaan heikentaa rakentamalla esteita. Menetelmia ovat nun. a ) jatteiden hautaaminen maanpinnan alapuolelle tai kasojen rakentaminen niin, etta ne ovat mahdollisimman eroosionkest3via b) sopivan koostumuksen omaavien jatekivien kokoaminen yhteen paikkaan tietyn paksuisiksi kerroksiksi c ) jatteet kasataan niin, etta ne painuvat malliltaan sellaisiksi kasoiksi, joita tuulieroosio pystyy kuluttamaan mahdollisimman vahan ja vesien kosketuksiin paasy jatteen kanssa estetaan.

31 Uraanikaivosjatteista peraisin oleva radioaktiivisuus kulkeutuu elioihin eri tavoin ja altistaa elioita seuraavasti (kuva 8) : a. ilmassa oleva radon ja sen tytarnuklidit b. suora qammasateily c. jatteista lahteva ilman mukana kulkeutuva poly 1. suoraan henqitykseen 2. laskeuma maan pinnalle d. kulkeutuminen veden mukana 1. kiinteat radioaktiiviset hiukkaset 2. liuenneet radioaktiiviset aineet e. kaivos jatteiden siirtaminen (rakennus ym. tarkoituksiin). Kaivosalueiden ja itse rikastuslaitosten ymparistossa mitatusta radioaktiivisesta sateilysta 90 % aiheutuu kohdasta a. ja kohdasta b. aiheutuvan sateilyn osuus on n, 10 %. Kuva 8. Tarkeimmat sateilyaltistumista eliokunnalle aiheuttavat radioaktiivisuuden valittajat /31/.

32 Monilla kaivosjatealueilla radium on tunkeutunut maaperaan 60 cm:n syvyyteen. Rikastuslaitoksen alla maapera on kontaminoitunut radiumista 2-3 m:n syvyyteen ja kontaminoitumisen arvoidaan olevan samaa suuruusluokkaa malmin varastointipai- kan alapuolella. Selvasti tausta-arvojen ylapuolelle nousevia gamma- ja radonsateilyarvoja on mitattu viela noin 800 metrin paassa kaivosjate- alueelta. S~aolosuhteista ym. tekij8ista riippuen radonin pitoisuudet ylittavat tausta-arvot vielakin kauempana. Kuva 9 esittaa kaivosjatteesta aiheutuvia radonin sateilytasoja etaisyyden funktiona. Garnmasateily antaa vastaavanlaisen kayran. P.lolempien pitoisuudet laskevat tausta-arvojen tasolle noin 800 m:n paassa kaivosjatealueen ulkopuolella. DISTANCE FROM EDGE OF TAILINGS PILE (Miles) Kuva 9. Uraanikaivos jztteista mitatun radon-222- itoisuuden vaheneminen ulkoilmassa etaisyyden funk tiona /227

33 6 URAANIMALMIJ~TTEEN SIJOITUSTOIMENPITEET 6.1 Witwatersrand, Etela-Afrikka Witwatersrand-alueella Etela-Afrikassa kaivostoiminta aloitettiin vuonna 1884 paaaarana kullan saaminen. Kaivostoiminnan tuloksena malmijatetta on laajalla, yli 80 km pitkalla alueella Johannesburgin ymparistsssa (kuva 101. Ensimmaisen kerran "kultamalmintt jatekiyen hayaittiin sisaltayan uraania vuonna Tutkimukset osoittiyat rikkaiman uraanimalmin sijaitsevan keskimmaisen Witwatersrand-muodostuman ita- ja lansiosissa. Uraanin kaupallinen tuotanto alkoi vuonna 1952 ja vuoteen 1979 mennessa kaiyos oli tuottanut yli t uraani- oksidia. I POPULATION OVER LOlho SLIMES DAMS Kuva 10. Johannesburgin ja suurimpien Witwatersrand-uraanikaivosjatealueiden sijainti seka alueen keskimaarainen asukastiheys/24/.. - Witwatersrand-muodostuman keskiosissa kaivosjate sisaltaa keskimaariii 0,005 % U ja FeS2. Kun otetaan huomioon kaivosjatteen valtava maara, niin sen valvonta on muodostunut huomattavaksi tehtavaksi. Yksittaisen jatealueen pinta-ala on n. 100 ha ja kaivosjate- alueiden kokonaispinta-ala n ha. Uraanin talteenotto kaivosjatteesta aloitettiin vuonna 1977.

34 Malmi liittyy laajalla alueella esiintyyiin konglomeraattikerroksiin, joiden paksuus vaihtelee muutamasta sentista jopa 60 metriin. Maan pintaan ulottuvat kerrokset ovat jyrkka- asentoisia, mutta syvenmalla kaade on loivempi ja 2 km syvassa kaivoksessa kerrosten kaade on suunnilleen 20, kerroksen paksuus on runsas 1 metri, Louhittayan Muodostumat ovat hyvin vanhoja, lahes 3 miljardin vuoden ikaisia, Ymparoivat kiwilajimuodostumat oyat suojelleet kerrostumia mm. virtaavan veden vaikutuksilta niin, etta uraanin ja toriumin (jota malmi sisaltaa 10 % uraanin maarasta)_ tytarnuklidit ovat lahes tasapainotilassa. Alueen kalliopera on suhteellisen ehyttat joten radon on pysynyt syntynispaikallaan. Kaivosjate sisaltaa aina kalkkia, Sita lisataan sek3 uraani- etta kultakaiyosjatteen neutraloimiseksi seka haitallisten aineiden sitomiseksi ja pitamiseksi sijoitusalueella. Vuotuinen sadanta on n. 250 mm ja haihdunta 800 mm, joten alue toimii haihdutusaltaana, josta tuskin ollenkaan yesiliuoksia paasee ymparoivaan luontoon, Taalla kuten monessa muussakin paikassa uraanimalnin sisaltama pyriitti ja sen hapettumisen seurannaisvaikutukset muodostavat ongelman ynpariston saastumisen kannalta. Taalla pyriitiksi sanotaan myos monia nuita rautasulfidimineraaleja, joten nekin edelleen laskevat neutralointikykyisen kalkin maaraa. Kun uraani on otettu talteen malmista, niin sijoitettava jate sisaltaa n. 1,8 % FeS2;a ja n. 0,l % CaO, joten kaivosjate on alkaalista, Pinnalla kalkkikiyen liukeneminen on tehokasta. Alueen sateet oyat heikosti happamia, joten nekin kuluttavat kalkin neutralointikykya. Vuoden kuluttua ph-arvo on kaiyosjatteen pinnalla laskenut 5:een, jossa yaiheessa bakteerit aloit- tavat pyriitin hapettanisen ja ph-aryo laskee nopeasti alle 2. Altaaseen lietemaista jatetta kertyy n. 1 cm kuukaudessa ja lopullisesti jatetta saattaa keraantya jopa yli 30 m:n paksuinen ker- rostuma. Lampotilan vuorokausivaihtelut ovat voimakkaat kaivosjatteen pintaosissa ja kaasun tilavuusvaihtelu helpottaa hapen paasya sisaosiin.

35 Ensimrnaisina yuosina pitkien kuivien talvikausien aikana suoloja rikastuu malmijatteen pinnalle voimakkaan haihtumisen vuoksi. Kesien ensisateet huuhtelevat suolat jatekasojen keskiosiin muodostuneisiin altqisiin, joissa suolapitoisuudet nou- sevat niin korkeiksi, etta tapahtuu suolojen kiteytymista. Analyysit ovat osoittaneet kiteiden koostuvan suureksi osaksi Mg-, Ca- ja Al-sulfaateista, jotka sisaltavat huomattavia mas- ria uraania ja rautaa. Radionuklidien valtaosan on hayaittu kulkeutuvan hapetturnisen edetessa sijoitusalueen keskustaa kohti. Kesaisin radonia vapautuu vahemman kuin talvella, koska pa,alla olevat kerrokset silloin ovat kosteampia. Witwatersrand-alueella ei ole hayaittu nerkittayaa radionuklidien joutumista ymparist66n, Yiineaikaiset pintavesitutkimukset oyat osoittaneet, etta Ra-226:n aiheuttanaa kontaminaatiota ei ole tapahtunut ja sen pitoisuus pysyttelee tausta-arvojen tasalla yhta paikkaa lukuunottanatta, jossa yeden Ra-.226-pitoisuus ylitti heikosti nuualta saadut aryot. Witwatersrandista saatu kokemus yli 100 vuotta jatkuneesta potentiaalisen uraanimalmin sailymisesta maanpinnan olosuhteissa niin, ettei ynpariston vzest6ssa havaita malmin aikaansaania haittoja, on osoituksena mineraalien kestavyydesta ko. olosuhteissa. Aikaisemmin suurin osa radionuklidien ymparist6onpaasysta on aiheutunut patorakennelmien pettamisesta, mika nykyaan on jo harvinaista parantuneen rakennustekniikan vuoksi. Kasvillisuus on lahes kokonaan estanyt tuulen ja veden kulutustyon. On osoittautunut, etta 20 vuotta sitten paikalle tuotu kasvillisuus on juurtunut ja etta kasvipeite yllapitaa itseaan. Alueen alkuperainen kasyillisuus on korvannut paikalle pioneerikasveiksi tuodut lajit.

36 Myos Suomessa prekambrisissa konglomeraattihorisonteissa esiintyy merkkeja uraanimineraaleista. xineralisaatiot ovat niin vahapatoisia ettei voida ajatella niiden taloudellista hyodyntamista; kuitenkin niihin liittyy tieteellista mielenkiintoa. Witwatersrandin olosuhteisiin verraten Suomesta puuttuvat kokonaan sateettomat ja hyvin lampimat kaudet. Tosin vuoden lampimiman ja kylmimrnan lampotilan ero on huomattava. 14yoskaan rankkasateita ei taalla esiinny, vaan sade tulee suhteellisen tasaisesti kautta vuoden ja lumi muodostaa ylimaaraisen radonpaastoesteen, Toinen asia on radonin hajoamistuotteiden leviaminen lumen sulamisveden mukana. 6.2 Kanada Msaraysten mukaan Kanadassa pitaa olla varastossa ydinpolttoainetta 30 vuoden tarvetta varten. Uraanikaivostoiminta Kanadassa on keskittynyt paaasiassa Ontarioon ja Saskatchewanin, pohj~isosiin. Suurista hiukan uraania sisaltavista esiintymista Elliot Lake -alueella Ontariossa saa- aaan lahes 2/3 Kanadan tuottamasta uraanista. Saskatchewanin seudun malmi puolestaan on uraanipitoisempaa. Kuvasta 11 ilmenee uraaniesiintyrnien ja myos kaivosjatteen sijoituspaikkojen esiintymisalueet. Kuva 11. Uraanikaivosjatealueiden sijainti Kanadassa. Avoimet ympyrat osoittavat alueita, joilla todennakoisesti aloitetaan kaivostoiminta, mustat ympyrat liittyvat toimintansa loppuvaiheessa oleviin tai toimintansa lopettaneisiin kaivoksiin ja niiden jatealueisiin. /17/.

37 Kanadan kilven uraanin paatuotantoalueiden kivilajit vastaavat ialtaan vanhimpia suomalaisia kivilajimuodostumia. Alueen pinnanmuodot ovat suhteellisen tasaiset, jarvia ja jokia on runsaasti ja metsat pei ttavat laajo ja alueita. Phapeitteet ovat paikoin ohuet mannerjaatikgn kulutuksesta johtuen. Kesalla lampa- tila on suhteellisen korkea eiks 25O~ lampdtila ole mitenklan harvinainen, talvet taas ovat melko kylmia lamp8tilan laskiessa -30 c. Haihdunta on kohtalaista tai vahaista. Nordic Mine-kaivos oli toiminnassa vuosina ja alueelta louhittu uraanimalmi liittyi kvartsipallokonglomeraattiin, joka sisalsi 5-10 % pyriittia, 0.11 % U308, 0.02 % ThoE ja 0,056 % harvinaisia maametalleja (mm. yttrium-, cerium- ja neodyymi- ~ksidimineraaleja~, Nordic-kaivoksen jatesijoitusalueen sijainti ilmenee kuvasta 12. ELLIOT UKE LRANlUM I MINING DISTRICT Kuva 12. Elliot-~ake-alueella sijaitsevan Nordic-kaivoksen, kaivosjstealueen ja tarkkailupisteiden sijainti. Alakuvassa kaivosjatteiden paasijoituspaikka ja happaman saastuttavan valumaveden leviamisalue./18/.

38 6 Vuonna 1982 Kanadassa oli aryiolta yli 100 x 10 tonnia uraanipi toisia malni jatteita naan pinnalla ja maaran on arvoitu kolminkertaistuvan vuosisadan loppuun mennessa, Nykyisella tuotantovauhdilla jatteiden maara kasyaa paivittain lahes tonnilla. Elliot Lake-alueen paauraanimineraalit ovat branneriitti ja uraniniitti. Kvartsipalloisen konglomeraatin iskoksen muodostavat maasalpa, serisiitti ja kloriitti. Monatsiitti esiintyy aksessorisista mineraaleista runsaimpana. Malmin ja malmijatteen kvartsin runsaus ja vastaavasti kiilleja savimineraalien vahyys aiheuttavat ongelmia kaivosjatteen turvallisessa sijoittamisessa. Juoniesiintymat sisaltavat monia liuenneina ymparist6lleen haitallisia alkuaineita!mm. Se, V, Mo, Fe, Co, Cu, Be, As, Mn, ZnJ. Saskatchewanin malrnit ovat paljon Elliot Lake-alueen malmeja uraanipitoisempia sisaltaen 1-3 % uraania ja yleensakin ne ovat mineralogialtaan kompleksisia, Uraanin paanineraali on pikivalke, jonka lisgksi esiintyy hiukan coffiniittia ja branneriittia. Mineralisaatioon liittyy mybs sulfideja, arsenideja ja sulfarsenideja, joissa esiintyy m, seuraavia alkuaineita: Fe, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Mo ja Y. Isantakivilajin paaharmemineraalit ovat kvartsi, serisiitti, kloriitti ja erilaiset savimineraalit. Saskatchewanin alueella uraanipitoisia kaivosjatteita on noin 6 20 x 10 tonnia. Nykyisin valtaosa niista on yeden alla ja osa on sijoitettu taytemateriaaliksi tyhjiin kaivostiloihin. Uraanikaivostoiminnan alussa malmijatteen kasittelyssa ja sijoituksessa ei varauduttu mihinkaan tu~atoimenpiteisiin. Ajan kuluessa hayaittiin suojamenetelmien tehostamisen tarpeel- lisuus ja kaivosalueiden suunnittelussa onkin otettu huomioon seka topografiset etta ilmastolliset tekijat.

39 Laajimman kaivosjatteen sijoituspaikan pinta-ala on 70 ha, jossa jatetta on noin 10 milj. tonnia keskimaarin 12 metrin paksuisena kerroksena. Lahella sijaitsee pienempi noin 15 ha suuruinen alue, jolla malmijatetta on 7 metrin paksuudelta 2 milj. tonnia. Kaivosjatealueet sijaitsevat jaatikon muovaamassa laaksossa, jonka pohjalla on alinna moreenia, sen paalla soraa, hiekkaa ja ylinna 0,5-1 m paksuinen turvekerros. Alueen vuotuinen sadanta on n. 800 mm. Pohjaveden pinta ulottuu kaivosjatteiden alaosaan asti. Lisaksi vuodenajat aiheuttavat pohjaveden pinnan korkeuden vaihteluja. Myos valumavede t suuntautuvat suurimrnalle kaivosjatealueelle. Jatealueelta kertyvat vedet kasitellaan kalkilla ph-arvon saatelemiseksi. Bariumkloridia kaytetaan liuenneiden metallien ja radionuklidien saostamiseksi. Malmijatteesta liuenneet aineet kulkeyat alaspain huokos- veteen liuenneina kunnes niiden virtaus kaantyy sivusuuntai- seksi hiekka- ja sorakerroksessa. Hapan huokosvesi yhtyy hiekkakerroksessa sivusuunnassa virtaavaan veteen ja muodostaa ymparist8ssa etenevan k~ntaminoitune~n vyohykkeen /13/. Vettajohtavassa muodostumassa on erotettavissa kolme osaa. Ydin, jonka ph-arvo on alle 5 ja joka sisaltaa Fe:a ja SO :a mg/l, Ra-226:a yli mBq/l (=lo0 pci/l) ja runsaasti muita haitallisia aineita. Seuraavana oleva neutraloitumisvyohyke muodostaa vaihettumisalueen. Uloin vy8- hyke ulottuu satoja metreja myotavirran suuntaan. Sen ph-arvo ylittaa 5,7, Fe- ja SO4 -pitoisuus on mg/l ja Ra-226-pitoisuus 370 rnbq/l (= 10 pci/l). Muiden haitallisten aineiden pitoisuudet ovat alhaisia.

40 Kuva 13. Lapileikkaus malmijatteiden paasijoituspaikasta ja veteen 1 iuenneiden haitallisten ainei-den sivusuuntaisesta etenemis esta vettajohtavissa kerrostumissa. Malmijatealueen ymparistossa pohjavesi liikkuu n. 700 m/v; kuitenkin saastuneen osueen ydin etenee ainoastaan muutamia metreja vuodessa. Alhaisen ph-vyohykkeen eteneminen on voimakkaasti hidastunut, sen nopeus on vain 0,l - 0,3 % pohjaveden virtausnopeudesta. Haitallisten aineiden liikkeen hidastuminen aiheutuu ph-arvon noususta ja sideriitin ja kipsin saostumisesta, mika aiheutuu kalsiitin liukenemisesta neutraloitumisvyohykkeessa /8/. Elliot Lake-alueen lauha ilmasto on tyypillinen Kanadan uraani- kaivosalueiden ilmanala ja on selvasti poikkeava Pohjois-Australian monsuuni- ja keskisen USA:n autiomaaolosuhteista. Elliot 0 Lake -seudun vuoden keskilamp8tila on 4 C ja vuotuinen sadanta on 966 mm, josta lumen osuudeksi tulee 210 mm. Sade- ja sulamisvedet huuhtoyat malmijatteita ja vaikuttavat huonontavasti malmijatteiden kayttaytymiseen ja haitallisten aineiden pysy- vyyteen niissa /27/. Radionuklidien ja happoa tuottavien sulfidien eliminointi tai niiden miiaran vahentaminen pystyy huomattavasti heikentaaan haitallisia seurannaisvaikutuksia. 6.3 Australia Pohjois-Australialaisen Rum Jungle kaivoksen malmijate sisaltaa runsaasti pyriittia ja Alligator Rivers-alueella uraanikaivosjatteeseen liittyy runsaasti raskasmetalleja ja pyriittia /27/.

41 Rum Jungle-seudulla vallitsee semitrooppinen monsuuni-ilmasto, jossa on selvasti erotettavissa sateinen ja kuiva kausi. Kuiva- na kautena kaivosjatteesta tapahtuva liukeneminen on lahes olematonta, kun taas sadekautena tapahtuu voimakasta huuhtoutumista laheiseen jokeen. Kaivosjatteen sisaltaman pyriitin hapettumisnopeudessa ei havaittu sadannasta aiheutuvia vaihteluja, kun taas raekoon on todettu ratkaisevasti vaikuttavan siihen, koska pienirakeisten mineraalien yhteenlaskettu pinta-ala muo- dostuu suureksi. Siita vuorostaan aiheutuu pyriitin tehokas hapettuminen. Radonpaastojen vahentamiseksi on kokeiltu erilaisia peitemateriaalien yhdistelmia. On pyritty siihen, etta peitemateriaalia tar- vittaisiin mahdollisimman vahan. Vuorottelevat tiivistetyt savi- ja noreenikerrokset ovat osoittautuneet tehokkaiksi radonpaastojen esteiksi. Pitkien aikojen kuluessa savet kuivuvat, mika aikanaan vahentza niiden pidatyskykya. Noin 25 cm paksuista kivi- murskekerrosta on kaytetty hydraulisena esteena kaivosjatteiden ja monikerroksisen peitejarjestelman valilla Radonin ilmaan paasyn estamiseksi on kokeiltu myos asfalttia, johon on sekoitettu betonihiekkaa. Asfalttikerroksen paksuus on n. 8 cm ja sen paalla on viela n. 60 cm paksuinen maakerros ja sen paalla multaa. Suojaavien kerrosten tarkoituksena on estaa sateen, W-sateiden ja voimakkaiden haitallisten lampatilavaihtelujen vaikutus. Kasvien juuristot ja maahan kaivautuvat elaimet voivat vahingoittaa radonpaastojen estamiseksi tehtyja rakennelmia. Juuristojen lapitunkeva vaikutus estetaan levittamalla pitkan aikaa (esim. 100 v) vaikutuksensa sailyttzva herbisidikerros, joka estaa juurien karkisolujen jakautumisen muttei muuten vaikuta kasvin elamaan, (kuva 141.

42 Luonnon patoina toimivat vaihtelevat pinnanmuodot vaikuttavat hyvin paljon sijoitusmenetelmien onnistumiseen. Mittaukset ovat osoittaneet alueiden suojana kaytettavien materiaalien estaneen radionuklidien joutumista ymparist66n. Sita on myos edistanyt onnistunut paikanvalinta, vesistojen huomioonottaninen ja kasvillisuuden edullinen vaikutus. NO TREATMENT TREATMENT Kuva 14. Kasitellyn ja kasittelengitt6man kaivosjatteen peitemateriaalin vaikutuksen ero kasvillisuuteen /18/.

43 6.4 Yhdysyallat Vuonna 1982 USA:ssa uraanimalmia louhittiin 30 eri kaivoksesta, joista jatteeksi luokiteltavaa kivea syntyi yli 170 miljoonaa tonnia. Vuoteen 2000 mennessa jatekiven maaran on arvioitu ylittavan 200 miljoonaa tonnia. Kaikki toiminnassa olevat louhokset sijaitswat USA:n lansiosissa, louhoksista 21 sijaitsee Wyomingin, Coloradon ja Uuden Meksikon alueella. Kolme parasta uraanikaivosta on tuottanut malmi jatetta yhteensa yli 75 milj. t. Kaivokset sijaitsevat ns. Grants-alueella, jolla on rnyos useita pienempia uraaniesiintymia, mutta joita ei viela ole hyodynnetty johtuen uraanin alhaisesta maailmanmarkkina- hinnasta. Osaltaan suuren yleison kasyaneesta kiinnostuksesta ymparistoasioihin tarkennettiin seka toiminnassa olevien etta toimintansa lopettaneiden uraanikaivosten turvallisuusmaarayksia. Ruvettiin kehittaqaan menetelmia, joilla vahennetaan alhaisen radioaktiivisuustason omaavasta jatekivesta aiheutuvaa ympariston altis tumista heikolle radioaktiiviselle sateilylle. USA:ssa uraanimalmijatteesta aiheutuvien haittojen valvontaohjelmien tehostaminen johti siihen, etta uraanikaivostoiminnan aiheuttamaa kontarninaatiota havaittiin monin paikoin. Haitalliset aineet olivat joko kulkeutuneet tuulen tai veden mukana, siirtyneet huoneilrnaan rakennusmateriaalina kaytettavastb uraanipitoisesta malmijatteesta tai maaston epatasaisuuksien tasoittamiseksi kaytetysta uraanimalmijatteesta /14/. Ohjeeksi annettiin, etta turvatoimet taytyy suunnitella kattamaan kaivoksen tai louhoksen koko toirninta-aika ja myos aktiivisen toiminnan jalkeinen aika, jolloin turvatoimet kohdistuvat my& kaivosjatteeseen. Aktiivisten ja toimintansa lopettaneiden uraanilouhosten ja malmijatteiden kasittelysta saadetaan lailla. Kaivostoimknnan jatkoluvan saaninen edellyttaa uraanimalmi jatteen sijoituksesta saadetty jen normien tayttamista. Yleensa niita on noudatettu hyvin, koska jatkoanomus on yain harvoin evatty.

44 Uusissa lupahakemuksissa sovelletaan usein rnenetelmaa, jossa uraanipitoinen jatekivi ehdotetaan sijoitettavaksi joko suureen tyhjaan avolouhokseen, maanalaiseen kaivokseen tai yksittaisiin altaisiin, jotka ulottuvat m maanpinnan alapuolelle. Aikaisemrnin kaivosjatteen sijoituspaikka vuorattiin savella tai synteettisell: aineella. Kun kaivos jatetta on kertynyt riittavasti, se peitetaan tarkoitukseen sopivalla materiaalilla. Shirley Basin-kaivosalueella, sen reuna-alueilla ja varsinaisen kaivosalueen ulkopuolella mitattujen radonpitoisuuksien vaihteluja esitetaan kuvassa-15, Kuva 15. Radonpitoisuuden vuodenaikaisvaihteluja kolmessa paikassa Shirley Basin uraanikaivoksen ja -rikastuslaitoksen ymparistossa /IS/. Kullakin paikalla voidaan havaita radonpitoisuuden vaihtelevan huomattavasti eri kuukausina riippuen kaivoksen toiminta-asteesta ja vaihtelevista saaoloista. Varsinaisella kaivosalueella

45 mitatut arvot olivat selvasti korkeampia kuin kahdella muulla etaisemmalla mittauspaikalla. Kaivosalueen radonsateilyn keskiarvoksi saatiin 2,62 pci/l kun taas reuna-alueilla taso oli 1,18 pci/l ja kaivosalueen ulkopuolella 0,89 pci/l. Viimeksimainitulla alueella toukokuussa keskimaarainen radonpitoisuus oli korkeampi kuin kahdella muulla mittauspaikalla. Kasvillisuuden ja maaperan Ra-226- ja Po-210-pitoisuuksia on mggritetty USA:ssa eri paikoilla uraaninrikastuslaitosten ymparistossa. Kasvillisuus- ja maaperanaytteet kerattiin peittamattsmien, rapautuneiden kaivosjatteiden paalta seka useilta vertailualueilta. Vertailualueiden Ra-226- ja Po-210-pitoisuudet vastasivat normaaleja USA:ssa saatuja arvoja. Jatteidensijoitusalueella molempien radionuklidien pitoisuudet olivat korkeita niin kasveissa kuin maaperassakin. Suoraan jatekivien paalla kasvaviin kasveihin radionuklidit olivat rikastuneet voimakkaasti. USA:n keskiosan sedimenttisyntyisissa uraaniesiintymissa on erityisesti Se-, Mo-, As- ja V-mineraaleja, joiden liukenemisen haitalliset kerrannaisvaikutukset on otettava huomioon. 6.5 Ruotsi Uraanikaivoksen kayttaluvan saaminen Ruotsissa edellyttaa, etta kaivostoiminnan harjoittajalla on esitettavana valmis suunnitelma toimenpiteista, joilla raskasmetallien ja radioaktiivisten alkuaineiden pitoisuudet tyopaikalla ja ymparistbsss pidetazn riittavan alhaisella tasolla seka kaivoksen toiminta-aikana etta sen loputtua. Ruotsin huomattavimpien uraanimalmien isantakivilajeja ovat alunaliuske ja ryoliitti. Alunaliusketta esiintyy maan etela- osassa Ranstadin ymparistossa ja ryoliittiin liittyva uraaniesiintyma on maan pohjoisosassa Pleutajokk -alueella (kuva 16).

46 Arctic Clrcle Kuya 16. Pleutajokk- ja Ranstad -alueiden sijainti /lo/. Ruotsissa ei nykyaan harjoiteta lainkaan uraanikaivostoimintaa ja tulevat louhintasuunnitelmat ovat alkuasteella /lo/. Pieni uraaninrikastuslaitos oli toiminnassa Ranstadissa vuosina Toiminnan lopettaninen johtui uraanin kysynnan laskusta, Siita lahtien Ranstadin aluetta on kaytetty koetoimin- taan. Suuret uraanivarat liittyvat alunaliuskeeseen. Esiintyma on pinta-alaltaan laaja, mutta uraanipitoisuus on suhteellisen alhainen. Korkeimmat uraanipitoisuudet esiintyvat Ranstadin lahiymparistossa, missa alunaliuske muodostaa osan lahes vaakasuorasta ylakambrikaudelta peraisin olevasta sedimenttisarjasta. Uraanipitoisen kerrossarjan paksuus vaihtelee 2,5 metrista 4,O metriin. Ranstadin alueella malmia on arviolta 1 Mt, josta teknisesti ja taloudellisesti kannattavin perustein on hyodynnettavissa ainakin 0,3 Mt /lo/.

47 Uraani voidaan liuottaa malmista rikkihapolla seka Ranstadissa etta Pleutajokk'issa, Ranstadissa uraanista saataisiin talteen n. 80 % ja Pleutajokk'issa % l. Talteensaatua uraania lukuunottamatta radionuklideista useimrnat, kuten Th-230, jaavat jatteeseen. Ranstadin uraanikaivosjate sisaltag pyriittia noin 13 %. Raskasmetalleista Cd, Hg, As, Cu ja Zn ovat pyriitissa ja Ni ja V liuskeessa. Pleutajokk-alueen uraanimalmi puolestaan sisaltaa raskasmetalleja tuskin ollenkaan Ranstad Aluksi Ranstadissa kaivosjatteita koottiin 10 m korkuisiin kasoihin, joissa oli jyrkasti viettavat rinteet, Kasat jatettiin peittamatta, Siita kuitenkin aiheutui pyriitin hapettumista ja veden suotautumista, jolloin rautaa ja raskasmetalleja liukeni, Yksi keino halttavaikutusten heikentamiseksi oli ph-arvon nostwinen sekoittamalla kaivosjatteeseen kalkkikivi- nursketta. Ranstadissa uraanimalmin rikastusjate on raekooltaan alle 2 mm ja vesipitoisuus on noin 17 painoprosenttia. Kaivosjatteet on suunniteltu kuljetettayaksi avolouhoksen tyhjiin osiin, joiden pohjalla on karkeaa, malmiksi kelpaamatonta alunaliusketta ja kalkkikivea (kwa 17). Alunaliuskeen veden- lapaisevyys on nelko alhainen, lo-ll m/s. Kaivosjatteet leyitetaan kerroksiksi ja aina valilla jokainen kerros tiivistetaan jalkeenpain seuraavien painumien valttamiseksi,

48 Ground water - /TIII 4 %\ ;,Cruehed bmestone x- 'Limestone - ~ ~ f l u t s l ddam e --ri '.+' -- Inside dam \\;Compacted till K= 10dm/s Kuva 17. Ranstadin uraanikaivosjatetta ympargivat patorakennelmat /lo/. Kun sijoitus- ja peittznistoimenpiteet on saatu valmiiksi, niin ympariston pohjaveden annetaan vapaasti virrata sijoitusalueelle. Vedenpinnan korkeuden nasraa uloimrnan padon matalin kohta. Jatteissa olevan veden paine on sama kuin veden paine pato- jen valissa. Taman nukaan saastunutta vetta suodattuu ainoastaan sijoitusalueen pohjana olevan liuskekallion kautta, jonka vedenl2ip2isevyys on alhainen 10 -lo m/s. Radiumin ja raskasmetallien liukeneminen ja leviaminen on hyvin vahaista. Toiminnan pzamaarana pidetaan sita, etta alueella voidaan myohemin harjoittaa maanviljelysta, Kentalla on tutkittu kaivosjatteen aiheuttamia haittoja. Jatet- ta oli alunperin tonnia, josta kalkkikiven osuus oli 4 8. Kasaaminen tapahtui kolmessa vaiheessa, joista jokaisessa kaivosjatetta levitettiin netrin paksuinen kerror. Valilla jokainen

49 .kerros tiivistettiin. Vertailuaryojen saamiseksi puolet kasas- ta peitettiin 0,3 metrin paksuisella kerroksella kalkkikivimursketta, jonka raekoko oli alle 10 mm. Toiselle puoliskolle le- -9 vi tettiin moreeni-bentonii ttiseos (vedenlap3isevyys n. 10 m/s) Sen jalkeen kurmnankin puoliskon paalle levitettiin n. 1 metrin paksuinen moreenikerros (lapaisevyys m/s) ja p~a1limrn;iiseksi 0,3 metrin paksuinen multakerros, johon juurrutettiin kasvillisuutta (kuva 18). :::: $ QTlll Top moll 0.2 m Urnatone r.~..,/' Kuva 18. Ranstadin uraanimalmijatteen peitemateriaalikokeilujen periaate /lo/, Malmijatteen sisalle asennettiin putkistot veden kerahiseksi. Virtaavan veden maaraa, rapautumista ja radonsateilyn voimakkuutta tarkkailittin jatkuvasti ja tuloksiksi saatiin seuraavaa : - Kalkkikiven alla vetta suodattuu 13 l/m 2 moreenikerroksen alla 3,7 l/m 2 vuodessa. ja bentoniitti- - Peitteen lapi diffundoituva happi vaikuttaa pyriittiin 2 hapettavasti, jolloin vapautuu 2-3 g Fe/m vuodessa. Rapautumisyy~hyke liikkuu alaspain noin 1 mm 30 vuodessa. - Malmijatteen huokosissa radonpitoisuus on n ~q/m~, kun taas ylinna olevassa peitekerroksessa se on laskenut tasolle 75 Bq(m 3. Peitekerroksessa radonpitoisuus on heikentynyt n. 400-kertaisesti kaivosjatteen sisaltanaan maaraan verrattuna (kuvat 19 ja 20).

50 - Measured Ruva 19. Rans tadin koepaikan radonsateilytasot /1C/. SOII ~TIII I T\i TI11 ~lrnestone Talllngs Top shale A I U shale ~ _] TOP SOII A TOP shale A] Uranlum ore Kuva 20. Malmijattei,den ja naakerrostumien suunniteltu sijoitustapa avolouhoksen tyhjiksi jaaneisiin osiin Ranstadissa /lo/.

51 Aika, joka kuluu avolouhoksen jonkun osan louhinnan aloittamisesta siihen, kunnes se on taytetty kaivosjatteella ja saanut uuden kasvipeitteen, on laskettu 5 vuodeksi, jolloin alueen maanpinta on 5 m alkuperaista korkeammalla Pleutajokk Pleutajokk-alueen uraanimalmi on juonimainen mineralisaatio, jonka uraanipitoisuus on 0,05-0,30 %. Malmiesiintyma on asettunut jyrkasti viettwaan asentoon, joten alueelle on suunniteltu avolouhintaa m syvyyteen ja siita alaspain maanalaista louhintaa. Tuotantolaitokset (kuva 21) on suunniteltu selviytymaan noin 0,7 Mt vuosituotannosta. Kuva 21. Kaivoksen, rikastuslaitoksen ja malmijatteen sijoitusalueen sijainti Pleutajokk-alueella /lo/.

52 Pleutajokk-alueella uraanikaivos- ja rikastusjate on suunniteltu sijoitettavaksi pienehk6on laaksoon "puhtaaseen" maastoon, jossa 3-5 m paksuinen moreenikerros peittaa kallioperan (kuva 22). Sijoitettava rikastusjate vastaa raekooltaan hiekkaa ja silttia. Vesipitoisuus on noin 15 painoprosenttia. Ennen kaivos jatteen sijoittamista alueen pohjalla oleva moreeni tiivistetaan ja lisaksi sille levitetaan suodattava kivimurskekerros. -7 Tiivistetyn moreenin ~edenlapaisevyys on alle 10 m/s. Sijoi- tuspaikan pohja viettaa niin, etta valuvesi virtaa keruualtaaseen, josta se pumpataan suljettuun vesisysteemiin. Radium saoste taan vedes ta. Collecllon pond Revegetated area 1 TIII-covered area ~onve~or belle-] Dralnagefll!er A Kuva 22. Pleutajokk-alueen kaivosjatteen sijoitus /lo/. Jaternateriaali levitetaan ja tiivistetaan n. 0,2 m:n paksuisiksi kerroksiksi. 'yyorymien vaqra yaltetaan suunnittelemalla rintei- den kaltevuus sopiyaksi, Kun kaivosjatetta on kertynyt n metria korkea kasa, niin se peitetaan 3 m:n paksuisella moreeni- -7 kerroksella, jonka yedenlapaisevyys alittaa 10 m/s. Peitenateriaalin yaltaosa aiotaan ottaa sijoitusalueelta ennen kaivosjatteiden kuljetusta sinne. Tata menetelmaa kayttaen malmijatteet voidaan peittaa 1-2 vuotta sijoituksen lopettamisen jalkeen (kuva 23).

53 I" Till.: - cornpactad -2 Filter 9- Dramage filter Rock. Kuva 23. Uraanikaivosjatteiden sijoitusperiaate Pleutajokkalueella /lo/. Kasan ylaosa rakennetaan sellaiseksi, ettei sinne paase muodostumaan vesilamikoita. Ymparist8n valuvesien kertyminen estetaan ojituksella ja pohjaveden taso lasketaan jatteiden pohjan tason alapuolelle. Lopuksi pinnalle istutetaan tavallista metsakasvillisuutta, Pleutajokk-alueella ja Ranstadissa kaivosjatteen kasittelykustannuksien, ymparist8n kuntoonpano mukaanlukien, on arvioitu maksavan 5 % paaoma- ja kayttokustannuksista. Ehdotettuja menetelmia kayttaen radionuklidien vapautuminen ja levikhinen jaisiyat tausta-arvojen tasolle. Kuitenkin tuhansien vuosien kuluessa vesi suodattuu kaivosjatteiden lapi. Kauan kestavan suodattumisen on arvioitu olevan 0,2-2 l/s x km 2 Pleuta jokk-alueella ja alle 0.1 1/s km2 Ranstadissa. Radium, raskasmetallit ja muut liukoiset suolat liukenevat hitaasti pitkan ajan kuluessa ja lopulta ne kulkeutuvat pohjaveden mukana pintavesiin ja aina valtameriin saakka, missa ne paatyvat sedimentteihin. Erityises ti Ruotsin olosuhteet huomioonottaen moreeni on todettu kestavaksi ja tehokkaaksi uraanikaivosjatteiden peitemateriaaliksi. Molmissa tapauksissa jatteet peitettaisiin ainakin 3 n:n paksuisella noreenikerroksella ja valiin rakennettaisiin vettajohtavia kerroksia, jotta moreeni ei kyllastyisi vedella. Ranstadin kenttakokeiden perusteella radon- ja gamasateily ovat laskeneet tausta-arvojen tasolle. Suotautuvan veden maaran on arvioitu olevan 1-10 % haihtuvan veden maarasta ( mm/v).

54 6.6 Suomen uraanikaivostoiminta ja malmijatteet Myos Suomessa on uraanimineralisaatioita, mutta yleensa niiden uraanipitoisuus jaa alle nykyisen taloudellisen kannattavuusrajan. Jos kuitenkin uraanin saatavuus maailmalla vaikeutuu, niin huomio saattaa kiinnittya uraanin kotimaiseen saatavuuteen, jolloin kaivostoiminnassa syntyy uraanimalmijatetta siihen liit-- tyvine haittavaikutuksineen. Varsinaista uraanikaivostoimintaa Suomessa on harjoitettu vain Paukkajanvaaran alueella Enossa (kuva 24), jossa kaivostoiminta kuitenkin on jo loppunut. Uraanimalmia louhittiin mybs Kunnansuolta ja Hermannin esiintymasta, josta sita saatiin muutamia satoja tonneja. Malmi kuljetettiin Paukkajanvaaraan rikastetta- vaksi. Avolouhoksesta malmia saatiin t ja siina uraanin keskipitoisuus oli 0,075 % U. Kaivoksen tuotanto oli t ja malmin keskimaarainen uraanipitoisuus oli 0,143 % U. Kaikkiaan uraanimalmia louhittiin t, jossa keskimaarainen uraanipitoisuus oli 0,122 % U. Paukkajanvaaran alueella esiintyy mm. seuraavia uraanimineraaleja /25/: - pikivalke - uranofaani - gummiitti - meta-autuniitti - metatorberniitti - tukkoliitti - laurnontiitti Paukkajanvaaran alueen malmin uraanipitoisuus oli suhteellisen alhainen ja rikastuksen jalkeen sita jai jatteeseen entista vahemman. Kaivosjatteen sijoittamisessa ei ole noudatettu mitaan erityistoimenpiteita. Kiviaines, joka sisalsi uraania alle taloudellisen kannattavuusrajan, on jatetty paikalleen maan pinnalle. -

55 Sateilyturvallisuuslaitos on ottanut alueelta vesinaytteita uraanin ja radonin mahdollisen liukenemisen ja kulkeutumisen selvi ttamiseksi. Kuva 24. Paukkajanvaaran alueen geologinenl kartta, josta ilmenee Kunnansuon ja Paukkajanvaaran (Mbrtensson) louhoksen sijainti /28/. Askolan Lakeakallion uraanirnineralisaatiota on louhittu uraanin koerikastusta varten ja alueella uraanipitoisuuden on todettu vielakin ylittavan normaaliaryot.

56 Nummi-Pusulassa on selvitetty Leppakorven kylan uraaniminerali- saatiosta ymparistolle mahdollisesti aiheutuvia haittavaikutuksia. Radonpitoisuus maaritettiin maaperasta, ilmasta ja uraanimineralisaation lahella sijaitsevasta Palmottujarvesta. Lahiymparistijsta mi tattiin myas kaivovesien j a huoneilman radon?itoisuuksia. Ilittaus- tulokset vastaavat maassamme saatuja radonpitoisuuden keskiarvoja. Paikoin saadut normaaliarvojen ylapuolella olevat lukemat johtui- vat mm. poikkeuksellisen sateisesta kesasta. Tulosten mukaan Nummi-Pusulan Leppakorven kylan uraanimineralisaatio ei aiheuta terveydellisia haittoja (uraanin liukenemisen tai radonkaasun altistavan vaikutuksen vuoksi) ympariston asukkaille. Vihannin sinkki- ja kuparimalmiin liittyy uraani ja apatiitti- pitoinen horisontti, joka tosin on niin kaukana malmista, ettei sita tarvitse louhia. Kuitenkin uraani-apatiittivyohykkeeseen- kin liittyy radon-ongelma. Kairareian osuttua kerrossarjaan reian lahella ilmassa mitattiin korkeita radonpitoisuuksia. Tama ei johtanut sen kummenpiin toimenpiteisiin kuin reian sul- kemiseen tulpalla. Kittilan Pahtavuomassa (kuva 25) vihreakivikompleksiin liittyy kupari- ja sinkkimineralisaatio, jossa esiintyy my8s uraania. In situ-arvion mukaan uraanimalmia on 0,14 milj. t, jonka keskimaarainen uraanipitoisuus on 0,39 %. Uraanimineraaleja ovat uraniitti ja tukkoliitti. Myoskaan Pahtavuomassa kaivosjatteiden sijoittamisessa ei ole otettu huomioon radioaktiivisten aineiden haittavaikutuksia /20/.

57 Kuva 25. Kittilan vihreakivikompleksin lansiosan geologinen kartta. Pahtavuoman alue sijaitsee suorakaiteen sisalla /20/.

58 Kajaanin Vuoreslahden uraaniesiintyman ymparistossa on selvitetty luonnonsateilyoloja. Uraanimineralisaatio liittyy kupolimaiseen Kajaanin graniittiin, jota ymparoi epahomogeeni- nen pegmatiittigraniittivyijhyke. Radionuklidipitoisuuksia maaritettiin lahde- ja kaivovesista seka huoneilmasta. Lahde- ja porakai~ojen radonpitoisuudet olivat korkeimrnillaan uraanimineralisaation laheisyydessa, mutta laskivat etaisyyden kasvaessa. Pitoisuudet jaivat silti niin alhaisiksi, etteivat ne aiheuta vaestolle terveydellisia haittoja /47/. Ulkomaiden luonnonolosuhteisiin verrattuna Suomesta puuttuvat aarimmaisen kuivat ja samaten rankkasateiden kaudet, jolloin tapahtuu voimakasta huuhtoutmista. Suomessa hiukan uraania sisaltaviin kaivosjatteisiin liittyy pyriittia, joka hapettuu ja muuttaa veden happamaksi. Siita puolestaan seuraa haitallisten aineiden liukenemista ja kulkeutumista. Talven kylrnyys estaa veden ja siihen liuenneiden aineiden kulkeutumisen ja lumipeite heikentaa tehokkaasti radonpaast8ja.,kylmyys vaikuttaa mybs siten, etta osa sateesta tulee lumena, jolloin pyriitin hapettuminen heikkenee ja samalla valtetaan sen seurauksena syntyvat haitat. Toisaalta taas kevaalla lumien sulaessa huuhtoutuminen on voinakasta.

59 7 KAIVOSJATTEEN SISALTXMIEN HAITALLISTEN AINEIDEN LIUKENEMISESTA JA KULKEUTUMISESTA SAATUJA TULOKSIA Malmimineralisaation mineraalikoostumus ja huokoisuus maaraa- vat radioaktiiyisen esiintymzn sateilyyoimakkuuden. Uraani- ja torimineraalien radioaktiivisen hajoamisen tuloksena synty- neesta radonista osa ei paase ulos isantamineraalirakeesta eika ulospaasseestakaan radonista koko mara joudu suoraan ulkoilmaan ennen puoliintumistaan. Laskelmien mukaan 1 metrin paksuinen hiekka- tai maakerros kykenee tehokkaasti esthaan uraanimalmijatteesta peraisin olevaa gammasateilya ja 6 metrin paksuinen maakerros vahentaa radonpaastdja lahes olemattomiin. Kuvan 26 kayrat ilmentavat koeolosuhteiden vaikutuksia radonpaastoihin muunneltaessa malmijatteiden kosteuspitoisuutta. Kentalla tehtaviin kokeisiin yaikuttavat lisaksi lknpiitila, ilmanpaine, tuulen nopeus ja ilman kosteuspitoisuus, joita kaik- kia ei samanaikaisesti pystyta valvomaan.

60 TAILINGS MOISTURE CONTENT (% of Saturation)

61 Teorian nukaan uraanikaivosjatteiden paalla olevan betonikerroksen pitsisi vahentaa radonpaastoja. On kuitenk.in arvioitu, etta jo 1 % rakoilu peitemateriaalissa aiheuttaa s'aman suuruisen radonvuodon kuin tapahtuu peittamattomista uraanimalmijat- teis ta. Kuva 27 havainnollistaa uraanimalmijatteesta peraisin olevien haitallisten aineiden kulkeutumista maaperassa. P~lhainen pharvo seka korkea sulfaatti- ja rautapitoisuus samelnaikaisesti heikkenevan O2 -pitoisuuden kanssa osoittavat valtaosan pyriitin hapettumisesta tapahtuvan 172 m syvyydessq maanpirlnalta kaiyos- jatteiden fysikaalisista orninaisuuksista riippuen. Pohjaveden pinnan ylapuolella olevassa yyohykkeessa pyriitin hapettumisen seurauksena huokosyesi happamoituu ja sen liuotuskyky paranee, jolloin metalliset alkuaineet ja radionuklidit litlkenevat huo- kosveteen /17/. SO,, mg/l x mg/l CI' '..... :.... EDENPMTA SORA d HIEKKA Kuva 27. Pyriitin hapettumisen vaikutus uraanimalmijatteiden sisaltamien haitallisten aineiden liukenemiseen ja kulkeuturniseen /17/.

62 Huokosveden rauta- ja sulfaattipitoisuus nousee. R.eaktiotuotteet kulkeutuvat vahitellen alaspain pohjavesivyohykkeessa syrjayttzen alkuperaisen korkean ph-arvon ja alhaisen rautapitoisuuden omaavan veden. Kaivosjatteiden fysikaaliset ja hydrologiset ominaisuudet kontrolloivat hapettumistuotteiden tunkeutumissyvyytta, joka on suurimmillaan karkearakeisten kaivosjatteiden ja jyrkan hydraulisen gradientin alueilla. Veteen liuenneiden aineiden kulkeutumisnopeutta saatelevat alaspain kulkeutuvan veden nopeus ja geokemialliset prosessit, joista tarkeimpia ovat happoa kuluttavat reaktiot. Pyriitin jatkuvasti hapettuessa neutralisoitumis- vyohyke kaivosjatteiden sisalla vahitellen pienenee samalla kun hapen rintama jatkuvasti siirtyy alaspain Kahdesta kaivosjatepaikasta analysoidut kiinteat faasit osoittavat kahden selvan kerrosvyohykkeen olemassaolon: ylempi vy8- hyke, jossa haitallisten aineiden pitoisuudet heikosti ylittavat tausta-arvot tai ovat niiden tasalla lukuunottamatta ylinta 1 metria, missa pitoisuudet ovat alhaiset ja alempi, noin 1 metrin paksuinen vyohyke kaivosjatteiden ja turpeen rajapinnalla, mihin liuenneet aineet ovat kulkeutuneet ja rikastuneet (kuva 28).

63 KAIVOSJ~TTEET llyj TURVE SORA JA HIEKKA a I......: 1:::::: E -:::'.:: - _.: :. : V) -.:.:.: uu Kuva 28. Kaivosjatteesta liuenneiden haitallisten aineiden suhtellinen Mars ja kulkeutuminen alaspain /17/. Malmijatteen alaiseen turvekerrokseen kulkeutuneiden aineiden pitoisuudet laskevat nopeasti syvyyden kasvaessa. Turpeen alla ei havaittu merkittavia haitallisten aineiden pitoisuuksia. T3man oletetaan johtuvan siita, etta hienoin mineraaliaines, jolla myos on parhaat adsorptio-ominaisuudet, kulkeutuu karkean kiviaineksen lapi kaivosjatekasan pohjalle, jonne myas saostuu :kipsia ja metallihydrokside ja.

64 8 YHTEENVETO Uraanimalmijatteiden sijoituksessa kaytettavien menetelmien paamaarana on estaa radionuklidien ja muiden haitallisten aineiden kulkeutuminen biosfaariin. Sijoitusmenetelmat taytyy suunnitella tapaus- ja paikkakohtaisesti, jolloin otetaan huomioon mm. malmijatteen ominaisuudet ja rakennelmien pysyvyys, sijoituspaikan geologia, maantieteellinen sijainti, ilmast.o-olosuhteet samoin kuin pitkaa aikavalia ajatellen ihmisten tclimenpiteet alueen uudelleen kaytt8onottamiseksi. Radionuklidien ja muiden haitallisten aineiden kul.keutumisen estamiseksi tarvittavat toimenpiteet perustuvat si-ihen, etta tunnetaan malmijatteen sisaltamien alkuaineiden ja yhdisteiden liukenemis- ja reagointitavat. Uraanimalmijatteiden sisaltamien radioaktiivisten aineiden lisaksi haittavaikutuksia aiheuttavat raskasmetallit. Uraanimalmit sisaltavat vaihtelevia maaria sulfidimineraaleja, jotka hapettuvat ilman vaikutuksesta. Hapettumistuotte.iden kanssa kosketuksiin joutuvan veden ph-arvo laskee, mika puolestaan tehostaa haitallisten aineiden liukenemista. Uraanimalmien ominaisuudet vaihteleyat laajalti. Uraanimalmin sateilyvoi- makkuus riippuu monista eri tekijijista, nun. malmin mineralogiasta, tiiviydesta tai huokoisuudesta ja mineraalien raekoosta seka radioaktiivisten mineraalien m2iarasta. Malmijatteiden sijoitusmenetelman suunnittelussa mm. seuraavat sateilyvaarat ja kemialliset riskitekijat on otettava huomioon:

65 - vapautuva radon - gammasateily - ilman sisalthaan polyyn kiinnittyneet radioaktiiviset aineet - radiumin liukeneminen veteen - radonin liukeneminen veteen - raskasmetallien liukeneminen ja siitii aiheutuvien haittojen kerrannaisvaikutus - ravinnesuolo jen liukeneminen Haitalliset aineet, jotka voivat kulkeutua vesi- ja ilmareittien kautta ovat ekosysteemille potentiaalinen vaaratekija. Laskelmien mukaan uraanin ja toriumin hajoamisen valivaiheena syntyvat Ra-226 tytarnuklideineen tuottaa valtaosan malmijatteeseen liittyvasta radioaktiivisuudesta, kun otetaan huomioon n vuoden aika. Malmijatteen sisalthat haitalliset aineet vapautuvat vahitellen pyriitin hapettumisen, huokos- ja pohjaveden happamoitumisen ja sita seuraavan liukenemisen vaikutuksesta. Osa nuklideista pidattyy malmijatteeseen lisatyn kalkin ansiosta. Witwatersrandin seudulla hapettumisvyohykkeen on todettu ulottuvan 10 m syvyyteen malmi jatekasassa ja hapettum.isnopeuden on havaittu hidastuvan ajan kuluessa. Suotoveden multana tapahtuva radionuklidien leviaminen on vahaista voimakkaasta haihtumisesta johtuen. Kuitenkin jonkin verran radionuklideja lienee vapautunut muutaman ensimmaisen sijoitusvuoden aikana, jolloin myos radonkaasua on vapautunut suoraan ilmaan. Vaikkaykin huomattavat potentiaaliset uraanivarat ovat olleet suurkaupungin ympa- rist6ssa hyvin kauan, niin terveydellisiz haittavaikutuksia ei ole todettu. Uraanimalmit liittyvat erilaisiin kiyilajimuodostumiin: Etela-Afrikassa kvartsipallokonglomeraattiin, Yhdysvalloissa mm. hiekkakiveen, Kanadassa konglomeraattiin, hiekkakiveen ja granitoidisiin kivilajeihin, Ruotsissa alunaliuskeeseen ja ryoliittiin.

66 Saskatchewanin rikkaan uraanimalmin jatteen kasittely vaatii erilaisia toimenpiteita ja rakenteita kuin "maryinaalimalmit", joista uraania saadaan jonkin muun alkuaineen sivutuotteena kuten esim. Etela-Afrikassa. Elliot Lake-alueen uraanimalmiin liittyva kova kvartsiitti ja Etela-Afrikan kulta-uraanikaivosten harmemineraalit edellyttavat toisenlaisia sijoitusmenetelmia kuin Wyomingin bentoniittia ja muita savimineraaleja sisaltava malmijate. Uraanimalmijatteisiin liittyvat muut malmimineraa- lit saattavat vaatia kemiallista erikoiskasittelya haitallisten aineiden sitomiseksi. Uraanimalmijatteiden peittaminen perustuu maapeitteen kykyyn vahentas radonpaastojz ja heikentaa sa- teilyvaikutusta.. Ruotsissa kokeet ovat osoittaneet noreenin tehokkaaksi radonin kulkeutumisesteeksi. Pintayalwayedet yritetaan saada talteen mahdollisimman tarkoin. Yleensa ne kasitellaan bariumkloridilla radionuklidien ja muiden haitallisten aineiden saostamiseksi. Ulkomailla ymparistoa koskeva lainsaadanto rajoittaa uraanimalmijatteiden sijoittamista maan pinnalle ja tekee nain jatteiden kaivokseen sijoittamisesta varteenotettavan vaihtoehdon. Tayttaminen voi vaikuttaa kaivosvesien virtaussuuntiin, mutta muutokset ovat yleensa pienia, paikallisia ja lyhytaikaisia. Yleensa tay- temateriaalin lapi suotautunut vesi sisaltaa samoj~a aineksia kuin normaali kaivosvesi, mutta korkeamin pitoisuuksin. On olemassa mahdollisuus, etta kaivosveden maaran lisaantyessa haitalliset aineet vapautuvat taytemateriaalista ja ne kulkeutuvat ymparilla oleviin vettajohtaviin muodostumiin. Laskelmien mukaan hidas pohjaveden yirtaus yhdessa ge~kemial~isten reaktioiden kanssa, saostuminen mukaanlukien, estavlt tlytemateriaa- lista liuenneiden aineiden aiheuttaman paikallisen pohjaveden laadun huononemista. Myos Yhdysvalloissa on kokemusta uraanimalmijatteiden sijoittamisesta ja sailymisesta muutamien yuosikymrnenien ajalta. Ruotsissa ei nykyaan harjoiteta varsinaista uraanikaiwostoimintaa, mutta uraanipitoisen kaivosjatteen sisaltamien haitallisten

67 aineiden liukenemista on tarkkailtu koemielessa. Suonen uraanimineralisaatiot mat kooltaan pienia tai uraanipitoisuudeltaan alhaisia. Uraanimalmia on louhittu parista paikasta koerikastus ta varten. Veden mukana alas liikkuyat aineet saostuvat tietyssa syvyydessa ph- ja Eh-arvoista riippuen. Ruotsin luonnonolosuhteet vas- tannevat parhaiten maamme tilannetta. Siten siella kaytettavat koetulokset ja menetelmat ovat soyellettavissa Suomen olosuhteisiin tulevaisuudessa ehka harjoitettayassa uraanimalmin louhinnassa ja malmijatteen turvallisessa sijoittamisessa.

68 KIRJALLI SUUSLUETTELO I/ Averill, D.W., Schmidt, J.W., Moffet, D., Webber, R.T. and Barnes, E. (1982): Development of a precipitation and filtration process for radium-226 removal in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/10, pp / Blair, R.D., Cherry, J.A., Lim, T.P. and TJivyurke, A.J. (1980) : Groundwater Monitoring and Contafinment Occurence at an Abandoned Tailings Area, Elliot Lake, Ontario, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp / Boyd, J.M., Carter, T.G., Knapp, R.A. and Culver, K.B. (1982) : Hydrogeological investigations and evaluation of the Stanleigh mine tailings impoudment site, in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling, IAEA-SM-262/5, pp / Bragg, K. (1980): Long Term Aspects of Uranium Management, in First International Conference on Uran.ium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp / Campbell, D.B. (1980) : The stability of waste rock piles and leachate control associated with uranium mining,in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp / Chee, P.C., Yuan, Y.C. and Roberts, C.J. (1983): Costs and benefits of alternatives for mill tailings management: a perspective. International Conference on Radioactive Waste Management, Seattle, WA, USA, May 1983, IAEA-CN-43/468, 9 p. 7/ Costello, J.M. (1977): Management of wastes containing radioactivity from mining and milling of uranium ores in Northern Australia. International Conference on Nuclear Power and Its Fuel Cycle, Salzburg, Austria, 2-13 May 1977, 12 p. 8/ Dave, N.K., Lim, T.P., Vivyurka, A.J., Dubrovsky, N., Morin, K.A., Smyth, D.J.A., Gillham, R.W. and Cherry, J.A. (1982) : Hydrogeochemical evolution of an inactive pyritic uranium tailings basin and retardation of contaminant migration in an surrounding aquifer, in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/14, pp / Dreesen, D.R., Cokal, E.J., Wangen, L.E., Williams, J.M., O'Brien, P.D. and Thode, E.F. (1982): Uranium M i l l Tailings conditioning technology, in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM~-262/56, pp

69 Eurenius, J., Osihn, A. and Strandell, E. (1982): Uranium mill tailings management - A Swedish approach in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling IAEA-SM-262/22, pp Fry, R.M. (1982): Criteria for the long-term management of uranium mill tailings,in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/40, Vienna 1982, pp Fry, R.M. and Morison, I.W. (1982) : Regulation of the management of waste from uranium mining and milling in Australia, in Management of Wastes from uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/62, pp Groelsema, D.H. (1982): The management of uranium mill tailings in the United States of America,.in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/60, pp Goldsmith, W.A. and Yates, W.G. (1982): Finding and evaluating potential radiological problems in the vicinity of uranium milling sites,in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/67, pp Gingrich, J.E., Oswald, R.A. and Alter, H.W. (1982): llonitoring radon around uranium mine and mill sites with passive integrating detectors,in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/25, pp Haw, V.A. (1982): The Canadian Research prlogramme into the long-term management of uranium mine t'ailings, in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/13, pp Haw, V.A., Ritcey, G.H., Skeaff, J.M., Dave, N. and Silver, M. (1982): Uranium tailings research at the Canada centre for mineral and energy technolow (CANMET). International Conference on Nuclear Power Experience, Vienna, September IAEA-CN-42/91, 14 p. Hartley, J.N., Gee, G.W., Freeman, H.D., Cline, J.F., Beedlow, P.A., Buelt, JtL., Relyea, J.R. and Tamura, T. (1982): Uranium mill tailings remedial action project (UMTRAP) - Cover and liner technology development project, in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/39, pp Hodge, R.A. and Murray, J. (1980): Province of BC Royal Commission of Inquiry - Health and Environmental Protection Uranium &lining, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp

70 Inkinen, 0. (1979): Copper, Zinc and Uranium Occurences at Pahtavuoma in the Ki ttila Greens tone Complex, Northern Finland, Econ. Geol., Vol. 74, pp Joe, E.G. (1980): Research on Uranium MineI'Mill Tailings Management at the Canada Centre for Minerals and Energy Technology, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, ~ p Kennedy, R.H., Deal, L.J., Haywood, F.F. and Goldschmith, W.A. (1977): Management and Control of Radioactive Wastes from Uranium - Milling Operations. International Conference on Nuclear Power and Its Fuel Cycle, IAEA, Salzburg, Austria, 2-3 May IAEA-CN-36/479, 12 p. King, K.B. and Levander, R.A. (1980): Design and Construction of Uranium Disposal Facilities for the Panna Maria Project, Texas, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp Lloyd, P.J.D. (1980): Ninety Years Experience in the Preservation of Uranium Ore Dumpstin First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp Macbeth, P.J., Overmyer, R.F. and Nielson, K.K. (1980): Research on radon gas diffusion and attenuation from uranium mill tailings, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp Olivier, J.P., Osborne, R.V. and Rafferty, P. J. (1983): Long term management of uranium mill tailiings - results of the OECD - NEA study. International conference on radioactive waste management, Seattle, WA, USA, May IAEA-CN-43/161, 12 p. Pidgeon, R.T. (1982): Re~~iew of the non-raldiological contaminants in the long-term management of uranium mine and mill wastes,in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/58, pp Piirainen, T. (1968): Die Petrologie und Uranlagerstatten des Koli-Kaltimo Gebiets im Finnischen Nordkarelien. Bull. Comm. Geol. Finlande N:o 237, 99 p. Ramsey,R.W. Jr. (1982): Tailings technology. Decommissioning and rehabilitation remedial action technology development, in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/65, pp Qaicevic, D. (1980): Removal of Radionuclides from uranium Ores and Tailings to Yield Environmentally Acceptable Wastes, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp

71 Rogers, V.C., Nielson, K.K., Rich, D.C. Grant, M.W., Mauch, M.L., Sandquist, G.M. and Merrell, G.B. (1982): Uranium mill tailings containment systems performance and cost. IAEA-SM-262/43, pp Skeaff, J,M., Ritcey, G.M., Jongejan, A. and Silver,-M. (1982) : Research on uranium tailings disposal technology at CANMET, Ottawa,in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/12, pp Schumm, S.A., Costa, J.E., Toy, T.J., Knox, J.C. and Warner, R.F. (1982): Geomorphic hazards and uraniumtailings disposa1,in Management of Wastes from Uranium mining arid--milltng. IAEA-SM-262/50, Vienna 1982, pp Schiager, K.J. (1974): Analysis of Radiation Exposures on or near Uranium M i l l Tailings Piles. R.adiation Data and Reports, Vol. 15, No 7, pp Snodgrass, W.J., Lush. D.L. and Capobianco, J. (1982): Implications of alternative geochemical controls on the temporal behavior of Elliot Lake tailings,in Management of Wastes from Uranium Mining and Milling. IAEA-SM-262/54, pp Taylor, M.J. (1980): Radionuclide Movement. in Seepage and its Control, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp Thompkins, R.W. (1982 a): Radiation in uranium mines, Part I. CIM Bulletin Vol. 75:845, pp Thompkins, R.W. (1982 b): Radiation in uranium mines, Part 2. CIM Bulletin Vol. 75:846, pp Thompkins, R.W. (1982 c): Radiation in uranium mines, Part 3. CIM Bulletin Vol. 75:847, pp Walker, D.G., Fry, R.M. and Morison, I.W. (1982).: Waste Management and Environmental Controls in the Australian Uranium Mining Industry. International Conference on Nuclear Power Experience. 1:AEA-CN-42/452, 14 p. Vinogradoy, A.P. (1959): The Geochemistry of Rare and Dispersed Chemical Elements in Soils, 2nd Edition, Chapman and Hall, Ltd., London, 209 p. Voorhees, L.D., Sale, M.J., Webb, J.W. and Mulholland, P. J. (1983): Long-term stabilization of uranium mill tailings. International Conference on Radioactive Waste Management, Seattle, WA, USA, May 1983, IAEA-CN-43/272, 10 p.

72 43/ Webb, W.D., Vick, S.G. and Robinson, K.E. (1980): A Look at Two Unique Uranium Tailings Disposal Systems, in- First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by C.O. Brawner, pp / Ydinenergialakitoimikunnan mietinto 11, Komiteamietinto 1981:48, Helsinki 1981, 194 s, liitteita 2. 45/ Zahl, E.G. and Bloomsburg, G.L. (1980) : Seepage Through Partially Saturated Soils Below a Uranium Tailings Pond, in First International Conference on Uranium Mine Waste Disposal, ed. by S.O. Brawner, pp / Taipale, T ja Salonen, L. (1983): Sateilymittaukset Nummi-Pusulan Leppakorvessa STL-B-TUTO-21, Valtion Painatuskeskus, 17 s. 47/ Salonen, L., Voutilainen, A. ja Makelainen, J. (1983): Sateilymittaukset Kajaanin Vuoreslahdessa syksylla STL-B-TUTO-19, Valtion Painatuskeskus, 13 s.

73

Näytä lisää

Radioaktiivisia mineraaleja sisaltavan esiintynan paalta poistettava maapeite vaatii toisinaan erityisia sijoitustoimenpitei ta. Maapei te on rnyos

Mitä hiilidioksidin (CO ) 2 geologinen varastointi tarkoittaa?

Katumajärven hulevesikuormitus ja sen vähentäminen

YHDYSKUNTAJÄTTEEN KÄSITTELYN JÄÄNNÖSJAKEIDEN KESTÄVÄ LOPPUSIJOITUS TULEVAISUUDEN KAATOPAIKOILLE

Lämpökaivo. Maalämmön hyödyntäminen pientaloissa. Janne Juvonen (toim.) Suomen ympäristökeskus YMPÄRISTÖOPAS 20 09

Takapelto, Kulmakorpi

Vesistöjen ja juomaveden 137. Cs, 90 Sr ja 3 H sekä pitoisuuksien arviointi valmiustilanteessa

BIOKAASUN MUODOSTUMINEN JA SEN HALLITTU KÄSITTELY KAATOPAIKOILLA. Petri Väisänen Jarkko Salmenoja

ALUKSI. Opetuspaketin kokoaja, Sirkka Hippi

Pro gradu -tutkielma Geofysiikan suuntautumisvaihtoehto. Jyväsjärven hapetus ja sen vaikutus järven lämpötilaan ja happipitoisuuteen.

Oljen hyötykäyttöön liittyviä otteita tutkimusraportista:

Raaseporin Karjaan kaupunginosan Myllylammen eli Kvarnträskin kunnostussuunnitelma

Liminganjoen valuma-alueen kunnostustoimenpiteiden vaikutus Liminganjärven vedenpinnankorkeuteen sekä Liminganjoen virtaamiin ja vedenlaatuun

KOMPOSTOIVA KUIVAKÄYMÄLÄ YLEISÖKÄYTÖSSÄ

VESISTÖTULOSTEN TULKITSEMISEKSI HAVAINTOESIMERKEIN VA- RUSTETTUNA

417 VAPAA-AJAN ASUNTOJEN OMISTUS JA KÄYTTÖ ESISELVITYS EKOTEHOKKUUDEN KARTOITUSTA VARTEN

HAAKI, JENNI: Maa-ainesluvat ja -lausunnot sekä lupakohteiden geologinen sijoittuminen Alastaron ja Mellilän kunnissa 1990-2003.

Asumisterveysohje. Sosiaali- ja terveysministeriön oppaita 2003:

ASIA HAKIJA. LUPAPÄÄTÖS Nro 110/11/1 Dnro PSAVI/253/04.08/2010 Annettu julkipanon jälkeen 8.11.2011

Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen. Yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta

ITÄMERI TIETOPAKETTI REHEVÖITYMISESTÄ OPPIMATERIAALI DOKUMENTTIIN SAASTUNUT MEREMME OPPILAAN MATERIAALI LEON GREEN BALTIC SEA MEDIA PROJECT

HÄPESUON KAATOPAI- KAN KUNNOSTUS VESIENKÄSITTELYN YLEISSUUNNITELMA

OPAS RÄJÄHDYSSUOJAUSASIAKIRJAN LAATIMISEKSI OFFSETPAINOLLE

Maanvastaanotto- ja kierrätysalueselvitys Tampereen ja sen kehyskuntien alueella 2015 (LUONNOS)

Betonisandwich seinäelementtien lämpö- ja kosteustekninen toiminta

SUOMEN YMPÄRISTÖPOLITIIKKA - KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ VAI VASTUUTONTA VALLANKÄYTTÖÄ?

Lahden pienten järvien veden laadun tutkimuksia 30 vuotta

Ydinvoima ja Innovaatiot

MUUTTUVA SELKÄMERI. Ilmastonmuutos Selkämeren alueella. Anna Hakala (toim.)

2/2007 vol. 36. Tässä numerossa. PÄÄKIRJOITUS: Muutakin kuin kuumaa vettä... 3. EDITORIAL: Beyond hot water production... 4. Uutisia...