Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ja Olkiluodon biosfääri seuraavien kymmenen vuosituhannen aikana

Transkriptio

1 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ja Olkiluodon biosfääri seuraavien kymmenen vuosituhannen aikana Ari Ikonen Posiva Oy Ari Ikonen 1

2 Sisältö Loppusijoitushanke Turvallisuusperustelu Viranomaisvaatimuksia Pintaympäristön mallintaminen Mallinnus- ja referenssialueet Kehityskulkujen mallintaminen UNTAMO Skenaarioista Ilmastomallien käyttö Esimerkkejä tuloksista Radionuklidien kulkeutumismallinnus Annoslaskenta Esimerkkejä tuloksista Johtopäätöksiä Ari Ikonen 2

3 Loppusijoituskonsepti Syvyys Suotuisat ja ennustettavat olosuhteet Hyvin tunnetut materiaalit (rauta, kupari, savi) Ari Ikonen 3

4 Vuosikymmenten taival 2020 Loppusijoituksen aloitus Koekäyttö ja käyttöönotto Loppusijoituslaitoksen rakentaminen ONKALOn rakentaminen ja varmentavat tutkimukset Olkiluodossa Paikan valinta Käyttölupahakemus Posiva perustettu 1995 Paikkatutkimukset VLJ-luola 1992 KPA välivarasto 1987 Rakentamislupahakemus Hallituksen ja eduskunnan periaatepäätös Hallituksen päätös kokonaisaikataulusta 1978 Geologisen loppusijoituksen soveltuvuusselvitykset alkavat Ari Ikonen 4

5 Tuleva taival YDINVOIMALAITOSTEN KÄYTTÖ Loviisa 1-2 Olkiluoto 1-2 Olkiluoto 3 LOPPUSIJOITUKSEN VALMISTELU ONKALOn rakentaminen, täydentävät tutkimukset ja suunnittelu Loppusijoituslaitoksen rakentaminen ja käyttöönotto LOPPUSIJOITUS Loviisa 1-2 Olkiluoto 1-2 Olkiluoto 3 KÄYTÖSTÄPOISTO JA SULKEMINEN Ari Ikonen 5

6 Turvallisuusperustelu Turvallisuusperustelusuunnitelma 2008 Teknisten päästöesteiden ja loppusijoitustilojen suunnitelma Loppusijoitusjärjestelmän kuvaus Ominaispiirteet, tapahtumat ja prosessit Tapahtumakulkujen määrittely Mallit ja niiden lähtötiedot Tapahtumakulkujen analysointi Odotetut Muut Täydentävät tarkastelut Yhteenveto Loppusijoituspaikka (kallioperä ja pintaympäristö) Ulkoiset olosuhteet Ari Ikonen 6

7 Viranomaisvaatimuksia Säteilyannokset arvioitava ajanjaksolle, jona ihmisille aiheutuva säteilyaltistus voidaan riittävän luotettavasti arvioida, mutta jonka on oltava vähintään usean tuhannen vuoden mittainen Posivan tulkinta: vuotta Eniten altistuvat: < 0,1 msv/v (nykyään suomalaiset km. 3,7 msv/v) Otettava huomioon elinympäristön muutokset, jotka aiheutuvat maan ja meren korkeuseromuutoksista Ilmastotyyppi, ihmisten elintavat, ravintotarpeet ja aineenvaihduntaominaisuudet voidaan olettaa muuttumattomiksi Näin myös nykyistä säteilysuojelujärjestelmää voidaan käyttää Pidemmällä aikavälillä säteilyvaikutukset saavat olla enimmillään samaa luokkaa kuin maankamaran luonnollisista radioaktiivisista aineista aiheutuvat STUK asettaa raja-arvot kallioperästä biosfääriin pääsevälle radioaktiivisuudelle Käytännössä käytetään referenssibiosfäärejä ja vertailua aikaisempiin ensimmäisten tuhansien vuosien annoslaskujen tuloksiin Ari Ikonen 7

8 Pintaympäristön mallinnus Millaiseksi biosfääri kehittyy ennen kuin päästöt pääsevät sinne ja päästöjen aikana? Maankohoaminen nykyään n. 6 mm/v Miten syvät kalliopohjavesiolosuhteet voivat muuttua? Käytetyn ydinpolttoaineen tapauksessa päästöt alkavat tyypillisesti aikaisintaan n v. päästä Miten päästöt kulkeutuvat ja kertyvät biosfäärissä? Miten ja missä määrin ihmiset ja muut eliöt altistuvat päästöille? Kuva: Ari Ikonen Ari Ikonen 8

9 Pintaympäristön mallinnusprosessi (1) Tulevan v pohjana mennyt vuotta Tunnistettu ns. referenssialue, joka vastaa loppusijoitusaluetta ja - alueen ennakoitua kehitystä maaperägeologisesti, luonnonmaantieteellisesti ja kasvillisuusvyöhykkeiltään Tutkitaan luontaisia kehityskulkuja, jotka ovat johtaneet nykytilaan Muodostetaan turvallisuusperustelun tarpeisiin sopivia osamalleja ja simuloidaan Olkiluodon pintaympäristön tulevaisuusskenaarioita: luonnonmaantieteellisistä olosuhteet ja maankäyttöpotentiaali Jatkomallinnusta varten tunnistetaan mallien tarkkuuden rajoissa luotettavasti karakterisoitavat biotoopit Mahdollisten päästöjen kulkeutumismallinnusta varten tutkitaan päästönuklideja vastaavien alkuaineiden kiertoa ja kertymistä eri biotoopeissa Referenssialueella ja käytännön syistä erityisesti Olkiluodossa Simuloidaan päästönuklidien pitoisuudet tulevaisuuden pintaympäristössä kehityslinjamallinnuksen tulosten puitteissa Ari Ikonen 9

10 Pintaympäristön mallinnusprosessi (2) Nykyinen maankäyttö ja eliöyhteisöistä biotooppimosaiikissa tuottaa lähtötiedot ihmisten ja muiden eliöiden altistumisen arviointiin Projisoidaan simuloituun pintaympäristöön ja radioaktiivisuuspitoisuuksiin Vaihtoehtoisina kehityskulkuina tarkastellaan esimerkiksi maanviljelyn intensiteetin ja vaihtoehtoisten ilmastoskenaarioiden merkitystä Monimutkaisen mallinnus- ja arviointikokonaisuuden tulosten oikea suuruusluokka varmistetaan lisäksi yksinkertaisemmilla indikaattorityyppisillä laskelmilla ja systemaattisella tietämystason arvioinnilla Ari Ikonen 10

11 Mallinnus- ja referenssialueet Vesistöt ja suot puuttuvat nykyisestä Olkiluodosta, joten tarvitaan referenssikohteita: Eurajoki, Lapijoki Kolme suota OL ulkopuolelta = 7 järveä Valittu olemassa olevan tutkimustiedon perusteella vastaamaan Olkiluotoon muodostuvia Kattavat alueellisen vaihtelun ja kehityskulun n vuoden ajalta Viite: Haapanen et al Valokuvat ja kartta: Ari Ikonen (data Baltic GIS Portal) Ari Ikonen 11

12 Kehityskulkujen mallintaminen Maankohoaminen Havaintoihin sovitettu malli (kuormitus- ja inertiatekijät) Joet ja järvet Pellot Perinteistä topografista analyysiä (virtaaman kertyminen), uoman mitoitus hydrologian perusperiaattein Jokien poikkileikkauksen muoto riippuu pohjan tyypistä Soveltuva maaperä ja laajuus Ruovikot Mataluuden ja fysikaalisen altistuksen perusteella Eroosio ja sedimentaatio Vesissä tuulelle avoin pituus ja leikkausjännitys pohjassa vs. sedimentin sietokyky Maa-alueella yhdistelmä eroosioherkkyystekijöitä Turpeenkasvumalli biologishydrologinen Eläimistö Tyypillisten/välteltyjen elinympäristöjen tunnistaminen Viite: Ikonen & Helin Ari Ikonen 12

13 Skenaarioista Tunnistetaan keskeisimmät paikan kehitykseen ja säteilyaltistukseen vaikuttavat tekijät Varioidaan systemaattisesti mutta ei tehdä ylipessimistisiä yhdistelmiä Ari Ikonen 13

14 Esimerkkejä tuloksista (1) Ari Ikonen 14

15 Esimerkkejä tuloksista (2) Ari Ikonen 15

16 Ei sedimentaatiota järviin Runsas sedimentaatio järviin Ari Ikonen 16

17 Esimerkkejä tuloksista (4; ilmastoskenaariot) Eurajoen mallinnusalueelle tuoma vesimäärä Keskimääräinen valunta Olkiluodossa alustavia tuloksia (Tuomo Karvonen, WaterHope) Viite: Pimenoff ym. 2011; Karvonen 2009, Ari Ikonen 17

18 Esimerkkejä tuloksista (5; ilmastoskenaariot) Ari Ikonen 18

19 Radionuklidien kulkeutumismallinnus Viite: Broed 2007; Hjerpe ym Ari Ikonen 19

20 Annoslaskenta Altistustiet: 1) ruoka, 2) juomavesi, 3) hengitys, 4) ulkoinen säteily Altistuvien henkilöiden määrää rajaa biosfääriobjektien kapasiteetti tuottaa ruokaa ja juomavettä Ravinnon ja juomaveden kulutusmäärä nykyinen keskiarvo Hyvin varovaiset oletukset paikallisten resurssien käytön suhteen Kaikki ruoka ja juomavesi on peräisin kontaminoituneelta alueelta Ihmisillä ei ole erityisiä mieltymyksiä minkään ravinnon suhteen Syövät 110 kg C /v, siirtokertoimet tuotannolla (tuottoisuudella) painotettu keskiarvo Lisälaskentatapauksina voidaan olettaa ravintotottumusprofiileja Kasvien ja eläinten osalta lähestymistapa kansainvälisestikin kehittymättömämpi (n. 50 vuotta jäljessä) mutta pääpiirteissään samanlainen Ulkoinen säteily maasta/vedestä/sedimentistä, valitaan pessimistinen lajityypillinen sijainti Sisäinen altistus arvioidaan yksinkertaistamalla eliö ellipsoidiksi, jonka sisäinen (tasaisesti jakautuva) konsentraatio saadaan siirtokertoimilla (pitoisuussuhde koko eliö : maaperä vesi ilma) Ari Ikonen 20

21 Select appropriate target organisms Represented as Reference Organisms = simplified geometry!

22 Select appropriate occupancy Default is to maximise exposure!

23 Annual landscape dose [msv] Esimerkkejä tuloksista Kaikki mallinnusalueella asuvat ihmiset koko annosjakauma 1.E E-05 1.E E-07 1.E E-09 1.E E-11 1.E E-13 1.E BSA-2009/Sh4 Q/Panel A Viite: Hjerpe ym Ari Ikonen 23

24 Selkärankaiset: 2 µgy/h Kasvit: 70 µgy/h Selkärangattomat: 200 µgy/h Esimerkkejä tuloksista Maaekosysteemin eliöt PROTECT-hankkeen ei merkittävää haittaa BSA-2009/Sh4 Q/Panel A Viite: Hjerpe ym Ari Ikonen 24

25 Selkärankaiset: 2 µgy/h Kasvit: 70 µgy/h Selkärangattomat: 200 µgy/h Esimerkkejä tuloksista Vesiekosysteemien eliöt PROTECT-hankkeen ei merkittävää haittaa BSA-2009/Sh4 Q/Panel A Viite: Hjerpe ym Ari Ikonen 25

26 Johtopäätös Loppusijoituksesta aiheutuvat säteilyannokset ihmisille ja muille eliöille jäävät suurella varmuudella merkityksettömän pieniksi Koko pintaympäristön kehittymisen, radioaktiivisten päästöjen kulkeutumisen ja ihmisten ja muiden eliöiden altistuksen mallintaminen on laaja kokonaisuus Tulosten oikea suuruusluokka voidaan kuitenkin tarkistaa esimerkiksi juomavesikaivoindikaattoreita käyttämällä Monimutkaisemmalla mallinnuksella voidaan kuitenkin lisätä uskottavuutta ja havainnollisuutta sekä vertailukelpoisuutta nykyisten säteilyaltistusten suhteen Ari Ikonen 26

27

28 Lähdekirjallisuutta Broed, R Landscape modelling case studies for Olkiluoto site in Posiva Working Report Haapanen, R., Aro, L., Helin, J., Hjerpe, T., Ikonen, A.T.K., Kirkkala, T., Koivunen, S., Lahdenperä, A-M., Puhakka, L., Rinne, M. & Salo, T Olkiluoto biosphere description POSIVA Haapanen, R., Aro, L., Kirkkala, T., Koivunen, S., Lahdenperä, A-M. & Paloheimo, A Potential reference mire and lake ecosystems for biosphere assessment of Olkiluoto site. Posiva Working Report Hjerpe, T., Ikonen, A.T.K. & Broed, R Biosphere assessment report POSIVA Ikonen, A.T.K. & Helin, J Development of the Olkiluoto site and implications to disposal of spent nuclear fuel. In: Ikonen, A.T.K. & Lipping, T. (eds.). Proceedings of a seminar on sea level displacement and bedrock uplift, June 2010, Pori, Finland. Posiva Working Report Karvonen, T Hydrological modelling in terrain and ecosystem forecasts 2009 (TESM-2009). Posiva Working Report Karvonen, T Olkiluoto surface and near-surface hydrological modelling in Posiva Working Report Pimenoff, N., Venäläinen, A. & Järvinen, H Climate scenarios for Olkiluoto on a time-scale of 100,000 years. Posiva Working Report Smith, K. & Robinson, C Assessment of doses to non-human biota: Review of developments and demonstration assessment for Olkiluoto repository. Posiva Working Report Smith, K., Robinson, C., Jackson, D., de la Cruz, I., Zinger, I. & Avila, R Non-human biota dose assessment: Sensitivity analysis and knowledge quality assessment. Posiva Working Report STUK YVL D.5 (L4); Ydinjätteiden loppusijoitus, ohje YVL D.5. Luonnos 4, Säteilyturvakeskus Ari Ikonen 28