OLKILUODON JA LOVIISAN

Transkriptio

1 OLKILUODON JA LOVIISAN VOIMALAITOSTEN YDINJÄTEHUOLTO Yhteenveto vuoden 2007 toiminnasta

2 Kansikuvassa Vuojoen kartanon vuonna 2007 kunnostettu orangeria, joka toimii kokous- ja neuvottelutilana. Kuva: Jussi Partanen.

3 TIIVISTELMÄ Tämä raportti on ydinenergialain ja -asetuksen tarkoittama selvitys Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimaloiden ydinjätehuollosta. Se sisältää selvityksen voimayhtiöiden ydinjätehuollon tilanteesta ja toimenpiteistä vuonna 2007 sekä selvityksen varautumisesta ydinjätehuollon tuleviin kustannuksiin. Kauppa- ja teollisuusministeriön vuonna 2003 tekemän päätöksen mukaan käytetyn polttoaineen loppusijoituksessa on edettävä siten, että rakentamislupahakemuksen edellyttämä aineisto on valmiina vuoden 2012 loppuun mennessä. Samassa päätöksessä ministeriö asetti uuden välitavoitteen vuoteen 2009, jolloin on esitettävä tilannekatsaus rakennuslupahakemusaineistosta. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelu etenee pääpiirteissään vuonna 2000 julkaistun, loppusijoituslaitoksen rakentamista edeltävän vaiheen ohjelman sekä vuonna 2006 julkaistun yksityiskohtaisemman tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelutyön 3-vuotisohjelman TKS-2006 mukaisesti. Vuoden 2007 lopussa käytettyä polttoainetta oli Olkiluodon voimalaitoksella varastoituna yhteensä 6750 nippua, mikä vastaa noin 1144 tonnia uraania. Loviisan voimalaitoksella vuoden 2007 lopussa oli varastoituina yhteensä 3565 käytettyä polttoainenippua, mikä vastaa noin 428 tonnia tuoretta uraania. ONKALOn louhinta eteni vuoden loppuun mennessä tasolle -244 metriä, tunnelin kokonaispituuden ollessa 2581 metriä. Henkilökuilu ja ilmanvaihtokuilu ovat valmiit tasolle -180 m. Louhinta eteni päivitetyn aikataulun mukaisesti, valmistunut tunneli täytti hyvin asetetut laatuvaatimukset. STUK:n valvontasuunnitelman mukainen toiminta jatkui. Vuonna 2006 perustettu R20-ohjelma jatkui vuonna 2007 suunnitelmien mukaan. Ohjelman tehtävänä on kehittää pitkäaikaisturvallisuuden kannalta hyväksyttävä ja toteutuskelpoinen menettely vuotovesien hallintaan ONKA- LOn rakentamista varten. Menettely on voitava ottaa käyttöön ONKALOn ajotunnelissa ennen 300 m syvyyttä. Louhitun tilan ympärille muodostuu louhintavauriovyöhyke, josta käytetään yleisesti nimitystä EDZvyöhyke (Excavation Damaged Zone). EDZ-vyöhykkeen hallitsemiseksi, todentamiseksi ja vyöhykkeen vaikutuksen arvioimiseksi perustettiin vuonna 2007 erityinen EDZ-ohjelma. Vuoden 2007 aikana Posiva on jatkanut kapselisuunnitteluun liittyvien selvitysten syventämistä yhdessä Svensk Kärnbränslehantering AB:n (SKB) kapselisuunnittelun kanssa. Erityisesti kapselikomponenttien viansietokykyä on analysoitu ja samanaikaisesti materiaalitutkimuksia korroosionkestävyyden ja mekaanisten pitkäaikaisominaisuuksien osalta on jatkettu. Puskuribentoniitin kehitystyö on Posivassa jatkunut laaditun kehitysohjelman mukaisesti. Työssä on keskitytty bentoniittiblokkien valmistustekniikkaan yksiaksiaalisella ja isostaattisella menetelmällä. Tunnelien täyttötutkimuksissa on vuoden 2007 aikana tarkennettu savilohkojen ja bentoniittipellettien toiminnallisia ominaisuuksia yhteistyössä SKB:n kanssa. Erityisen tarkastelun kohteena ovat olleet eroosioon ja savessa tapahtuvaan kanavoitumiseen liittyvät ilmiöt, sekä kahden eri materiaalin välinen homogenisaatio ja veden virtaus täyteaineessa. Vuonna 2007 kairattiin viisi uutta tutkimusreikää (OL-KR44 48). Reiällä OL-KR47 tutkittiin yleisen karakterisoinnin lisäksi erityisesti hydrologisia yhteyksiä meren alla ja reiällä OL-KR48 ONKALOn suunnitellun tuloilmakuilun paikan olosuhteita. Olkiluodon tutkimusalueelle paljastettiin myös uusi tutkimuskaivanto OL-TK14, jolle tuli pituutta noin 300 metriä. Pohjavesinäytteenottoja jatkettiin sekä syvistä että matalista tutkimusrei istä ja pohjavesiputkista. Hydrogeologiset tutkimukset keskittyivät kallion virtausominaisuuksien mittaamiseen sekä uusista että vanhoista tutkimusrei istä. ONKALOssa on vuoden 2007 aikana tehty tutkimuksia sekä louhinnan aiheuttamien muutosten että ONKA- LOa ympäröivän kallion ominaisuuksien selvittämiseksi. Vuoden aikana on tuotettu tutkimustietoa kallion laadusta, sekä sen hydrogeologisista ja hydrokemiallisista ominaisuuksista. Olkiluodon tutkimusalueen mallintaminen tehtiin edellisvuoden tapaan Olkiluoto Modelling Task Force -ryhmän (OMTF) toimesta koordinoidusti. OMTF-työ käsittää tutkimusalojen (geologia, hydrogeologia, geokemia ja kalliomekaniikka) paikan ymmärtämiseen tähtäävän mallinnustyön. Kapselointilaitoksen suunnittelussa on tarkasteltu sekä laitoksen sijaintia laitosalueella että laitoksessa tapahtuvaa toimintaa ja toiminnan asettamia vaatimuksia. Sijainnin tarkastelua on tehty samanaikaisesti ONKALOn ja loppusijoitustilojen layout-suunnittelun kanssa. Kapselointilaitoksen laitesuunnittelua on jatkettu suunnittelemalla kapselin hitsauskammio laitteistoineen. Tärkeimmät vuonna 2007 turvallisuusperiaatteiden tuottamiseksi tähtäävät tehtävät olivat Olkiluodon kallioperässä ja sinne sijoitetussa loppusijoitusjärjestelmässä esiintyvien ilmiöiden kuvaaminen (nk. prosessiraportti) sekä radionuklidien kulkeutumisselvitysten päivittäminen. Vuoden 2007 aikana käynnistettiin Rock Suitability Criteria -ohjelma (RSC), jonka tehtävänä on määritellä Olkiluodon tutkitusta kalliosta loppusijoitukseen sopivat kalliotilavuudet layout-suunnittelun ja loppusijoituksen tarpeisiin. Biosfääritutkimusten pääpaino on ollut tulevaisuuden maanpintaympäristön ennustamismenetelmien kehittämisessä. ONKALOn rakentamisen aiheuttamia mahdollisia pitkäaikaisia muutoksia seurataan tätä varten erikseen perustetulla monitorointiohjelmalla (OMO). Ohjelman piiriin kuuluu kalliomekaaninen, hydrologinen, hydrogeokemiallinen, ympäristön ja vieraiden aineiden monitorointi. Vuoden 2007 monitorointitulokset julkaistaan vuoden 2008 aikana Posivan työraporttisarjassa. ONKALOn ydinsulkuvalvonnan käsikirjan päivitys tehtiin keväällä 2006 ja toimintaa jatkettiin vuonna 2007 päivitetyn käsikirjan mukaisesti. Loppusijoitushanketta koskevien vaatimusten hallitsemiseksi perustet- 1

4 tiin vuonna 2006 VAHA-vaatimustenhallintaprojekti, jonka tehtävänä on suunnitella ja toteuttaa systemaattinen menettely loppusijoitushanketta koskevien vaatimusten hallitsemiseksi. Vaatimustietokannan ensimmäinen versio otettiin käyttöön syksyllä Loviisan voimalaitosjätteiden osalta jatkettiin vakiintuneita seuranta- ja pitkäaikaistutkimuksia ja käytännön toimenpiteitä. Matala-aktiivisten huoltojätteiden käsittely- ja varastointitilojen esisuunnittelu valmistui syksyllä Kiinteytettyjen jätteiden loppusijoitustila sekä kiinteytyslaitos valmistuivat, vähäisiä jälkitöitä lukuun ottamatta, vuonna Loviisan jätteistä m 3 on sijoitettu Hästholmenin VLJ-luolaan. Olkiluodon voimalaitos- ja käytöstäpoistojätteiden osalta jatkettiin vakiintuneita käytännön toimenpiteitä sekä tutkimus- ja selvityshankkeita. Voimalaitosjätteitä oli Olkiluodon voimalaitoksella kertynyt vuoden 2007 loppuun mennessä m 3. Olkiluodon jätteistä m 3 on loppusijoitettu VLJ-luolaan. Voimalaitosten käytöstäpoistosuunnitelmat saatettiin edellisen kerran ajan tasalle vuonna 2003 ja seuraava tarkistus tehdään vuoden 2008 loppuun mennessä. 2

5 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ...1 JOHDANTO...5 KÄYTETYN POLTTOAINEEN HUOLTO... 6 Toimintaperiaate ja aikataulu... 6 Nykytilanne varastoinnissa... 6 ONKALO...7 Projektin tarkoitus ja tavoitteet...7 ONKALOn suunnittelu...7 ONKALOn rakentaminen...7 Rakentamismenetelmien kehitys...7 Kallion injektointi...7 EDZ-vyöhykkeen hallinta...7 LOPPUSIJOITUSRATKAISUN KEHITTÄMINEN... 9 Käytetty polttoaine... 9 Loppusijoituskapseli... 9 Kapselin suunnittelu... 9 Kapselin valmistustekniikka...10 Kapselin sisäosa Kapselin sulkemistekniikka Kapselin tarkastustekniikka Puskuribentoniitti...12 Tunnelien täyttö...12 Kairanreikien sulkeminen...14 Loppusijoituskallion ominaisuudet...14 Maan pinnalta tehdyt tutkimukset...14 ONKALOssa tehdyt tutkimukset Mallinnustyö LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN SUUNNITTELU...19 Yleistä...19 Kapselointilaitos...19 Loppusijoitustilat SUUNNITELMA TURVALLISUUSTODISTEIDEN TUOTTAMISESTA...21 Prosessiraportti...21 Radionuklidien kulkeutuminen...21 Päästöesteiden toiminta...21 Kallioperä vapautumisesteenä...22 Biosfääri...23 Yleiset tutkimukset...23 VAAKASIJOITUSKONSEPTIN KEHITYS OLKILUODON MONITOROINTIOHJELMA...25 Kalliomekaniikka...25 Hydro(geo)logia

6 Hydrogeokemia...25 Ympäristö Vieraat aineet YDINMATERIAALI- JA -SULKUVALVONTA...27 VOIMALAITOSJÄTTEIDEN HUOLTO...28 Yleistä...28 Olkiluodon voimalaitos...28 Toimintaperiaate ja aikataulu...28 Nykytilanne varastoinnissa ja loppusijoituksessa Voimalaitosjätteisiin liittyvät tutkimukset...30 VLJ-luolan käytönaikaiset tutkimukset...30 Loviisan voimalaitos...30 Loppusijoitustila Kiinteytysmenetelmien tutkimukset Loppusijoitustilan käytönaikaiset tutkimukset Voimalaitosjätteen loppusijoituksen turvallisuusselvitykset...32 Yhteiset selvitykset...32 KÄYTÖSTÄPOISTOSELVITYKSET Yleistä Olkiluodon voimalaitos Loviisan voimalaitos Yhteiset selvitykset...34 MUU TOIMINTA Laadun ja ympäristön hallinta Tutkimustiedon hallinta Tutkimustietojärjestelmä Vaatimustenhallinta VARAUTUMINEN YDINJÄTEHUOLLON KUSTANNUKSIIN...36 RAPORTTILUETTELO

7 JOHDANTO Suomessa on kaksi ydinenergiaa sähköntuotantoon käyttävää yhtiötä, Teollisuuden Voima Oyj (TVO) ja Fortum Power and Heat Oy (jäljempänä Fortum). TVO:n ja Fortumin on ydinenergialain mukaisesti huolehdittava kaikista tuottamiensa ydinjätteiden huoltoon kuuluvista toimenpiteistä ja niiden asianmukaisesta valmistelemisesta sekä vastattava niiden kustannuksista. Ydinenergialain mukaan kauppaja teollisuusministeriö (KTM, nykyään teollisuus- ja elinkeinoministeriö, TEM) päättää niistä periaatteista, joita ydinjätehuollossa on noudatettava. Nämä periaatteet KTM on esittänyt päätöksissään , ja ja nämä päätökset ovat lähtökohtana sekä ydinjätehuollon käytännön toteutuksessa että tulevia toimenpiteitä koskevassa tutkimus- ja kehitystyössä. Kumpikin yhtiö vastaa erikseen kaikista matala- ja keskiaktiivisten voimalaitosjätteiden käsittelyyn ja loppusijoitukseen sekä voimalaitosten käytöstäpoistoon liittyvistä toimenpiteistä. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen tähtäävästä tutkimus- ja kehitystyöstä samoin kuin myöhemmin itse loppusijoituslaitoksen rakentamisesta ja käytöstä huolehtii yhtiöiden yhdessä omistama Posiva Oy. Posiva huolehtii myös vuosittain tehtävien Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimaloiden ydinjätehuollon toimintasuunnitelmien ja -kertomusten laatimisesta. Käsillä on vuoden 2007 toimintakertomus, joka sisältää ydinenergialain ja -asetuksen mukaisen selvityksen voimayhtiöiden ydinjätehuollon tilanteesta ja toimenpiteistä vuonna 2007 sekä selvityksen varautumisesta ydinjätehuollon tuleviin kustannuksiin. Teollisuuden Voima Oyj:llä on Eurajoen Olkiluodossa kaksi kiehutusvesireaktoria, joiden kummankin nimellisteho on 860 MWe (netto). Olkiluoto 1 (OL1) kytkettiin valtakunnan verkkoon ensimmäisen kerran syyskuussa 1978 ja Olkiluoto 2 (OL2) helmikuussa Vuonna 2007 OL1:n käyttökerroin oli 97,5 % ja OL2:n 93,7 %. Olkiluodon ydinvoimalaitos teki vuonna 2007 käyttöhistoriansa parhaimman tuotantotuloksen. Laitosyksiköiden OL1 ja OL2 sekä matala-aktiivisen jätteen välivaraston (MAJ-varasto), keskiaktiivisen jätteen välivaraston (KAJ-varasto) ja käytetyn polttoaineen välivaraston (KPA-varasto) käyttöluvat ovat voimassa vuoden 2018 loppuun. Olkiluodon voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan (VLJ-luola) käyttölupa on voimassa vuoden 2051 loppuun asti. Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan voimalaitoksella on kaksi painevesireaktoria, kumpikin nimellisteholtaan 488 MWe (netto). Loviisa 1:n (LO1) kaupallinen käyttö alkoi toukokuussa 1977 ja Loviisa 2:n (LO2) tammikuussa Vuonna 2007 LO1:n käyttökerroin oli 94,6 % ja LO2:n 96,1 %. Laitosyksiköiden LO1 ja LO2 sekä niiden ydinpolttoaine- ja ydinjätehuoltoon liittyvien laitosten käyttöluvat ovat voimassa LO1:n käyttämiseksi vuoden 2027 ja LO2:n vuoden 2030 loppuun saakka. Voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan (VLJ-luola) osalta käyttölupa on voimassa vuoden 2055 loppuun asti. 5

8 KÄYTETYN POLTTOAINEEN HUOLTO Toimintaperiaate ja aikataulu Ydinenergialain ja KTM:n päätösten mukaisesti kaikki Olkiluodon laitoksen käytetty polttoaine sekä Loviisan laitoksella nykyisin oleva ja tämän jälkeen kertyvä käytetty polttoaine valmistaudutaan loppusijoittamaan Suomen kallioperään. Päätöksessään KTM muutti käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelujen aikataulua siten, että loppusijoituslaitoksen rakentamislupaa varten tarvittavat alustavat selvitykset ja suunnitelmat on esitettävä vuonna Lopulliset selvitykset ja suunnitelmat on varauduttava esittämään vuoden 2012 loppuun mennessä. Loppusijoituksen aloittamista koskeva aikataulutavoite säilytettiin ennallaan vuodessa Tätä ennen käytettyä polttoainetta varastoidaan väliaikaisesti voimalaitosalueilla. Joulukuussa 2000 valtioneuvosto teki periaatepäätöksen käytetyn polttoaineen loppusijoituksesta Eurajoen Olkiluotoon. Eduskunta vahvisti päätöksen lähes yksimielisesti toukokuussa Loppusijoituslaitos, joka koostuu kapselointilaitoksesta ja loppusijoitustiloista, rakennetaan 2010-luvulla. Periaatepäätöksen mukaan loppusijoituslaitoksen rakentamislupaa on haettava viimeistään vuonna Suomeen rakennettavasta uudesta ydinvoimalaitosyksiköstä tehtiin periaatepäätös vuonna Samassa yhteydessä tehtiin periaatepäätös käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisesta laajennettuna siten, että myös uuden laitosyksikön käytetty polttoaine voidaan sijoittaa sinne. Uuden laitosyksikön jätehuoltovelvoite alkaa vasta laitoksen käynnistyttyä. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelu etenee vuonna 2001 julkaistun pitkän aikavälin tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelutyön (TKS) ohjelman mukaisesti. Meneillään oleva kolmivuotisjakso ( ) on kuvattu vuonna 2006 julkaistussa TKS ohjelmassa. Säteilyturvakeskus on kesäkuussa 2007 esittänyt arvionsa ohjelmasta. Nykytilanne varastoinnissa Olkiluodon käytettyä polttoainetta varastoidaan väliaikaisesti voimalaitosyksiköillä ja voimalaitosalueella olevassa käytetyn polttoaineen välivarastossa (KPA-varasto). Vuonna 2007 KPA:ssa oli varastointikapasiteettia 7146 positiota. KPA-varastoon mahtuu laitosyksiköiden noin 30 vuoden toiminnasta kertyvä polttoainemäärä. Varaston laajennuksen suunnittelutyö on alkanut. Laajennus on ajankohtainen noin vuonna Kertomusvuonna Olkiluoto 1:llä vaihdettiin polttoainetta 28. kerran ja Olkiluoto 2:lla 26. kerran. Vuoden lopussa käytettyä polttoainetta oli varastoituna yhteensä 6750 nippua, mikä vastaa noin 1144 tonnia uraania. Nipuista 5658 oli KPA-varastossa, 524 Olkiluoto 1:n vesialtaissa ja 568 Olkiluoto 2:lla. Lisäksi OL1:n reaktorissa oli 500 ja OL2:n reaktorissa samoin 500 osittain käytettyä nippua. Luvuissa ovat mukana myös sauvatelineet (1 kpl/laitos), joissa säilytetään vaurioituneita polttoainesauvoja. Loviisan polttoaineen paluukuljetukset Venäjälle päättyivät vuoden 1996 lopussa ydinenergialakiin tehdyn muutoksen johdosta. Loviisan varastointikapasiteettia on sen jälkeen lisätty vuonna Nykyiset altaat on päätetty varustaa tiheillä telineillä. Näin saadaan lisäkapasiteettia vuoteen 2020 saakka, jolloin käytetyn polttoaineen kuljetusten loppusijoitusta varten on määrä alkaa. Vuonna 2007 hankittiin jo kaksi telinettä ja telineitä hankitaan kaksittain lisää vuosina 2009, 2012, 2015 ja Vuoden 2007 lopussa Loviisan voimalaitoksella oli varastoituina yhteensä 3565 käytettyä polttoainenippua, mikä vastaa noin 428 tonnia tuoretta uraania (arvioitu käytön jälkeisestä uraanimäärästä noin 407 tonnia). Polttoainenipuista oli LO1:llä 222 kpl ja LO2:lla 222 kpl. Käytetyn polttoaineen varastoissa 1 ja 2 oli 480 ja 2641 nippua vastaavasti. Lisäksi LO1:n reaktorissa oli 313 ja LO2:n reaktorissa samoin 313 osittain käytettyä nippua. 6

9 ONKALO Projektin tarkoitus ja tavoitteet Maanalaisesta kallioperän tutkimustilasta ONKALOsta hankitaan tarkkaa tietoa loppusijoitustilojen yksityiskohtaista suunnittelua sekä turvallisuuden ja rakennusteknisten ratkaisujen arviointia varten. ONKALO mahdollistaa myös loppusijoitustekniikan testauksen aidoissa olosuhteissa. ONKALOn rakennuslupahakemus jätettiin Eurajoen kunnalle toukokuussa 2003 ja rakentaminen aloitettiin kesäkuussa Ensimmäisessä rakennusvaiheessa edetään päätutkimustasolle 420 m syvyyteen. Tutkimuksia ONKALOssa on tehty rakentamisen alusta lähtien. ONKALOn suunnittelu ONKALOn suunnittelu on keskittynyt meneillä olevan kolmannen vaiheen tunneliurakan (TU3) suunnittelun täydentämiseen tunnelin toteutuksen etenemisen mukaan. Suunnittelussa päätettiin siirtyä vaiheittain käyttämään 3D-suunnittelujärjestelmää, jossa toteumatietoon perustuvaan malliin voidaan linkittää eri suunnittelualojen tuottamat suunnitelmat ja laitoksen ylläpitämistä varten tarvittavat tekniset tiedot. ONKALOn seuraavien urakkavaiheiden tilojen sijoittelusuunnitelman päivitys saatettiin lähes lopulliseen muotoonsa. ONKALOn rakentaminen Toimintavuoden aikana työmaa on edennyt aikataulun mukaisesti. Ajotunnelia on louhittu paalulle 2581, ko. paaluluku vastaa ajotunnelin pituutta metreinä. Henkilökuilu ja ilmanvaihtokuilu ovat valmiit tasolle -180 m. Toisen ilmanvaihtokuilun lopullinen sijainti määritettiin, eli ns. kolmen kuilun ratkaisu vahvistettiin. Kallion tiivistämistarvetta oli vain vähän, koska kallion rakoilu oli odotusten mukaisesti vähäistä ja siten vuotovesien kokonaismäärä pysyi asetettujen raja-arvojen alapuolella. Lujitusmenetelminä käytettiin ruiskubetonointia ja kalliopultitusta. Lujitustöiden määrät jäivät vähäisiksi otollisten louhintaolosuhteiden ansiosta. LVI-työt etenivät myös suunnitelmien mukaisesti. Asennukset vuoden lopussa olivat noin paalulla Sähkötöiden asennukset olivat paalulla Merkittäviä laatupoikkeamia ja ympäristövahinkoja ei ole ollut. Työturvallisuuden parantamiseksi yhteistyötä rakentamisen, suunnittelun ja tutkimuksen välillä on tehostettu. Projektin organisaatiota päätettiin vahvistaa rakentamisen aikaista ja sen jälkeistä kunnossapitoa ja käyttöä silmällä pitäen. Tällä varmennetaan, että ONKALO järjestelmät pysyvät toimintakunnossa ja ovat yhteensopivia laitoskokonaisuuden kanssa. Rakentamismenetelmien kehitys KALLION INJEKTOINTI ONKALO tulee lävistämään R20:ksi nimetyn rakenteen kesällä R20-ohjelman tehtävänä on kehittää pitkäaikaisturvallisuuden kannalta hyväksyttävä ja toteutuskelpoinen menettely vuotovesien hallintaan ONKALOn rakentamista varten. Menettely on voitava ottaa käyttöön ONKALOn ajotunnelissa ennen 300 m syvyyttä. Ohjelma toteutetaan tekniikka- ja tutkimusosastojen välisenä yhteistyönä. Pitkäaikaisturvallisuuden näkökulmasta tulee vuotojen rajoittamista jatkaa kuten tähänkin asti. Sementin käytön haittavaikutuksia rajoitetaan käyttämällä matalan ph:n sementtiä ja minimoimalla käytettävien aineiden määrää. Matalan ph:n injektointisementtiä on kehitetty vuodesta 2001 lähtien. Alentamalla ph:ta silikan avulla on kehitetty sementti, joka vastaa tekniseltä toimivuudeltaan normaalisti käytössä olevia injektointisementtejä. Lisäksi kemiallisilta ominaisuuksiltaan matalan ph:n sementti on sopivampi loppusijoitustiloihin alhaisemman Ca(OH) 2 -pitoisuutensa ansiosta. Kestävyyteen liittyviä ominaisuuksia on vertailtu laboratoriokokein normaalikäytössä olevan injektointisementin kanssa. Silika lisää injektointimassan kestävyyttä kallioympäristössä, jossa vallitsee korkea kosteuspitoisuus. Lisäksi kirjallisuusselvityksen perusteella silika yleensä parantaa sementin ja betonin kestävyyttä lisäämällä lujuutta ja tekemällä tiiviimmän rakenteen. Matalan ph:n sementtiä voidaan injektoida kallioon samalla tavalla kuin muitakin injektointiaineita. ONKALO asettaa erityisiä haasteita injektoinnille, koska korkea pohjaveden paine ja pienet raot asettavat rajoituksia normaalien injektointiaineiden tunkeutuvuudelle eikä sementillä välttämättä päästä täysin tiiviiseen lopputulokseen. Tähän mennessä asetetuissa vuotovesitavoitteissa on kuitenkin hyvin pysytty. EDZ-VYÖHYKKEEN HALLINTA Louhitun ajotunnelin ympärille muodostuu louhintavauriovyöhyke, josta osa syntyy poraus-räjäytys-menetelmässä räjäytyksen välittömänä seurauksena. Tästä vaurioalueesta käytetään yleisesti nimitystä EDZ-vyöhyke (Excavation Damaged Zone). Kalliossa EDZ ilmenee lisääntyneenä rakoiluna. Vuonna 2007 perustettiin EDZ- 7

10 ohjelma, jolle annettiin kolme osatehtävää: louhinnan hallinta ja sen kehittäminen, vyöhykkeen todentamiseen soveltuvien menetelmien kehittäminen ja testaus, sekä vyöhykkeen hydrologisten vaikutusten arviointi mallintamalla. Louhinnan hallinta-osatehtävässä suoritettiin vertailevia louhintakokeita, joilla selvitettiin eri räjähdysainetyyppien, erilaisten nallien, louhintajärjestelyjen sekä poraus- ja panostussuunnitelmien toimivuutta ja vaikutusta louhintatulokseen. Kenttäkokeet osoittivat mm. patruunaräjähteiden hallinnan edesauttavan louhinnan hallintaa paremmin kuin emulsiopanostus. Sähköiset, digitaalisesti hidastetut nallit paransivat reikien/reikäryhmien räjäytyksen ajoitusta, koska konventionaalisten nallien valmistushajonta saatiin eliminoitua. Poraustarkkuuden parantamiseksi kokeiltiin erilaisia porakalustovaihtoehtoja, jotta reikien taipuma saadaan minimoitua. Tunneliperän louhintaa vaiheittain myös kokeiltiin. Siinä tunnelin poikkileikkaus louhitaan avaamalla ensin osa poikkileikkausalasta pilottitunnelilla, ja poistamalla jälkilouhinnalla jäljelle jäänyt osa suunnitellusta profi ilista. Todentaminen-osatehtävässä testattiin erilaisten näytteenotto- ja havainnointimenetelmien soveltuvuutta louhitussa tunnelissa. Louhituilta alueilta irrotettiin sahaamalla näytelohkareita, joita tarkasteltiin tunkemaväriaineen avulla syntyneen rakoilun todentamiseksi. Raportointi havainnoista on vielä kesken. Tärinämittaukset läheltä louhittavaa tunneliperää käynnistettiin ja ne jatkuvat edelleen. Vuoden lopulla suoritettiin pilottikoe maatutkan soveltuvuudesta vyöhykkeen ulottuman todentamiseen ja ensimmäiset arviot tuloksista ovat lupaavia. Todentamisosatehtävän ensimmäisessä vaiheessa mallinnusta suoritettiin käyttäen dataa, joka ei ollut vielä spesifi stä ONKALOn suhteen. Tarkoitus on jatkossa, että osatehtävä tuottaa lisää lähtöarvoja, joiden avulla paikka- ja olosuhderiippuvuus ja -vaikutus voidaan sisällyttää laskelmiin. Edellä kuvattujen osatehtävien lisäksi ohjelman tulosten perusteella saatetaan ajan tasalle suunnitelmat menetelmistä louhintavauriovyöhykkeen vaikutusten eliminoimiseksi tai pienentämiseksi hyväksyttävälle tasolle. 8

11 LOPPUSIJOITUSRATKAISUN KEHITTÄMINEN TVO:n ja Fortumin käytetylle ydinpolttoaineelle suunniteltu loppusijoitusratkaisu perustuu Ruotsin SKB:n kehittämään KBS-3 ratkaisuun. Käytetyt polttoaineniput sijoitetaan kupari-valurautakapseliin pakattuna useiden satojen metrien syvyyteen peruskallioon. Loppusijoitusreikiin kallion ja kapselin väliin tulee puristettuja bentoniittilohkoja. Loppusijoituksen päätyttyä kaikki louhitut tilat ja kulkureitit loppusijoitustilaan täytetään ja suljetaan. Kapseli, bentoniitti ja kallio muodostavat moninkertaisen esteen radioaktiivisten aineiden vapautumiselle. Kapselin kuparinen ulkokuori kestää erinomaisesti pohjaveden aiheuttamaa korroosiota ja valurautainen sisäosa takaa mekaanisen kestävyyden. Bentoniitti vähentää pohjaveden pääsyä kapselin pinnalle ja suojaa kapselia kallion pieniltä liikunnoilta. Syvällä kallioperässä kapselia ympäröivät olosuhteen säilyvät vakaina pitkiä ajanjaksoja. Kallio suojaa loppusijoitettua polttoainetta myös ulkopuolisilta häiriöiltä. Käytetty polttoaine Posiva osallistui vuonna 2007 EU:n 6. puiteohjelmassa olevaan hankkeeseen, joka koskee loppusijoitustilan lähialueen tutkimuksia (Understanding and Physical and Numerical Modelling of the Key Processes in the Near-Field, and Their Couplings for Different Host Rocks and Repository Strategies: NF-PRO). Hanke oli nelivuotinen ja päättyi vuoden 2007 lopussa. Yhtenä tutkimusalueena NF-PRO:ssa olivat polttoainetutkimukset, joihin Posiva osallistui VTT:n kanssa. Vuonna 2007 tehtiin liukenemiskokeita, joissa tutkittiin säteilymättömän UO 2 :n ja alfasäteilijää sisältävän UO 2 :n liukenemisnopeutta 0,01-1 M NaCl-liuoksessa hapettomissa ja pelkistävissä olosuhteissa. Kiinteään UO 2 -faasiin lisätyn alfasäteilijän määrät simuloivat käytetyn polttoaineen alfa-aktiivisuutta ja vuotta loppusijoituksen jälkeen. Liukenemisnopeudet mitattiin käyttämällä isotooppilaimennusmenetelmää, jolloin liukenemismittauksissa saostusilmiöt ja sorption aiheuttamat epävarmuudet vähenevät. Tulokset julkaistaan Posiva raporttina vuoden 2008 aikana. Radionuklidien vapautumisprosessien ymmärtäminen on tärkeää kaikille ydinjäteorganisaatioille, jotka suunnittelevat jätteiden suoraa loppusijoittamista. Nämä organisaatiot ovat perustaneet kansainvälisen Spent Fuel -työryhmän, jonka työkokouksia pidetään noin puolentoista vuoden välein. Vuoden 2007 kokous järjestettiin Sveitsissä. Loppusijoituskapseli KAPSELIN SUUNNITTELU Säteilyturvakeskus antoi vuoden alussa arvion viimeksi vuonna 2005 Kapseliaihion nosto pois uunista. julkaistusta kapselin suunnitteluraportista osana loppusijoituksen turvallisuusanalyysin dokumentaatiota. Lausunnon mukaan kapselin keskeiset suunnitteluperusteet on tunnistettu ja toimintakyvylle on asetettu tavoitteet. Lausunnossaan STUK on kuitenkin osoittanut suunnittelun raportoinnin päivitystarpeen erityisesti teknisen kuvauksen yksityiskohtaisuuden, hyväksymiskriteerien ja kapselin odotettavissa olevan tilan kuvauksen osalta. 9

12 Posiva suorittaa vaiheistetulla ultraäänilaitteistolla kupariputken volumetrista tarkastusta Oskarshamnissa kohdassa A ja vastaavasti saman putken pintatarkastusta pyörrevirtamenetelmällä kohdassa B. Samalle putkelle tehtiin myös visuaalinen tarkastus, mikä on nähtävissä kuvan kohdassa C. Putken vaiheistetun ultraäänitarkastuksen etenemistä seurataan kuvan kohdassa D. Myös kapselin valmistus-, kapselointija tarkastusprosessien kuvauksia tulee tarkentaa. Suunnitelmien verifi ointiin käytettyjen mekaanisten ja termisten analyysien parametrien konservatiivisuutta tulee perustella aikaisempaa paremmin ja tarkastella parametrien vaihtelun vaikutusta. Näistä lähtökohdista Posiva on jatkanut kapselisuunnitteluun liittyvien selvitysten syventämistä yhdessä SKB:n kapselisuunnittelun kanssa. Erityisesti kapselikomponenttien viansietokykyä on analysoitu ja materiaalitutkimuksia korroosionkestävyyden ja mekaanisten pitkäaikaisominaisuuksien osalta jatkettu. Samaten kapselin olosuhteiden kuvaus (evoluutioraportti) sekä kapselin sisällä ja lähiympäristössä vaikuttavien prosessien kuvaus (prosessiraportti) ovat omalta osaltaan täydentäneet pitkäaikaisturvallisuusmielessä kuvausta kapselin elinkaaresta. Kapselin suunnitteluraportin seuraava versio on suunniteltu julkaistavan vuonna 2008, jolloin raportoinnin puutteellisuudet näiltä osin pyritään täydentämään. Vuoden aikana kapselin teknisiä suunnitelmia on täsmennetty sisäosan kannen kiinnitys- ja tiivistyskonstruktion osalta tehtyjen pienoismallikokeiden tuloksena. Samaten mekaanisten komponenttien materiaalien eheysvaatimuksia on voitu tarkentaa valmistuskokeista ja rikkovista tarkastuksista saatujen kokemusten perusteella. aiempia pursotuksia alemmassa lämpötilassa. Tulokset saadaan vuoden 2008 aikana. Kahta seuraavaa putkea varten rakennettiin tukifi kstuuri. Työ tehdään SKB:n vetämänä yhteishankkeena. Kupariputken valmistusta takomalla on jatkettu SKB:n vetämänä yhteishankkeena. Vuonna 2006 taotut putket on tutkittu. Niiden raekoko on hyvä ja niiden mekaaniset ominaisuudet täyttävät vaatimukset. Myös geometrisesti putket täyttävät vaatimukset, vaikka seinämäpaksuuden vaihtelut hankaloittavat putkien koneistusta. Loppuvuonna taottiin ensimmäistä kertaa kaksi putkea sarjana. Tulokset saadaan vuonna Pohjallisen kuparikapselin valmistusta jatkettiin pisto-vetomenetelmällä yhteisprojektina SKB:n kanssa. Tavoitteena oli löytää parametri-ikkuna, jonka sisällä oleva liikkumavara mahdollistaa vaatimukset täyttävän kapselirakenteen tuottamisen. Teknisesti pisto-veto on osoittautunut hyväksi menetelmäksi, mutta erilaiset vaihtelut prosessissa saattavat helposti vaikuttaa raekokoon. Vuoden 2007 aikana tehtiin kaksi pisto-vetokoetta, joista kapseli numero T54 täytti kaikki asetetut vaatimukset, niin mitoituksen kuin materiaalinkin suhteen. Integroidun pohjan muokkausta parannettiin vielä T55-kapselin osalta, mutta tuotannollisista syistä johtuen koe ajoittui loppuvuoteen 2007, ja mitta- ja materiaalitulokset saadaan vasta vuoden 2008 aikana. Prosessin hallinta pisto-vetokokeessa on parantunut oleellisesti toimittajan hankittua uudet uunit, joiden lämpötilaa voidaan säätää huomattavasti aiempaa tarkemmin. Kuparikapselien valmistusta var- KAPSELIN VALMISTUSTEKNIIKKA Vuodelle 2007 oli suunniteltu kolmen pursotetun putken sarja. Niukasta vapaasta tuotantokapasiteetista johtuen voitiin pursottaa valmiiksi ainoastaan yksi putki. Tarkoitus on tutkia eri parametrien vaikutusta putken geometriaan. Ensimmäinen putki pursotettiin Kansien ja hitsien tarkastukseen suunniteltu immersioallas. 10

13 ten tarvitut aihiot on tuotettu Suomessa. Aihiot ovat keskeisessä osassa vaatimukset täyttävän kapselin tuotannossa. Tavoitteena on löytää myös toinen toimittaja aihioille. SKB on neuvotellut asiasta eurooppalaisen toimittajan kanssa. KAPSELIN SISÄOSA Kapselin sisäosan valukokeita ei ole tehty Suomessa Jyväskylän tehtaan laajennusprojektin johdosta, mutta sekä BWR- että PWR-sisäosien valukokeita on suoritettu tiiviissä yhteistyössä SKB:n kanssa muissa valimoissa. Ruotsissa on valettu viiden BWR-sisäosan sarja, jonka kaikki sisäosat täyttivät vaatimukset mekaanisten ominaisuuksien, pallografi itin valurakenteen sekä polttoainekanavien tulkkauksen suhteen. Saksassa valetun BWR-sisäosan mekaaniset ominaisuudet täyttyivät myös, mutta kahdesta valetusta PWR-sisäosasta toisen polttoainekanavat olivat painuneet valun aikana sisään ja toisen mekaaniset ominaisuudet jäivät venymän osalta alle vaatimusten. Toisen PWR-sisäosan valurakenne ei myöskään ollut vaatimusten mukaista. KAPSELIN SULKEMISTEKNIIKKA Hitsauskehitystyössä otettiin käyttöön uusi hitsauslaitteistoon liitettävä pyöritysyksikkö. Aiemmin käytetty pyöritysyksikkö rajoitti hitsauskoekappaleiden painon noin 1000 kg:aan. Uuden pyöritysyksikön kuormankantokyky on nyt riittävä lähes 3 tn kansikoehitsien suorittamiseen. Toinen merkittävä hankinta oli elektronisuihkun mittauslaitteisto, jolla voidaan mitata ja varmistaa säteen laatu aiempaa paremmin. Mittauslaitteistoa käyttämällä voidaan pitkällä aikajänteellä myös spesifioida uusia hitsauslaitteistoja, joita mahdollisesti tarvitaan kapselointilaitoksessa. Myös tulevaisuudessa hitsausprosessin ylösajossa tästä laitteistosta on apua. Hitsauskoetoiminnassa vuonna 2007 on tehty aikaisemmin tehtyjen hitsauskokeiden tarkennuksia ja hitsausprosessin toistettavuuden testausta levykappaleilla. Operaattoreita on koulutettu käyttämään sekä tulkitsemaan mittauslaitteistoa. Tampereen teknisen yliopiston (TTY) materiaaliopin laitoksella hitsien tutkimisessa on edistytty ja metallurgisesti on saatu kartoitettua alustavaan Isostaattisesti puristettu bentoniittilohko. hitsaustyöohjeistukseen kohtuulliset hitsausarvot. TKS-2006 ohjelman tavoitteeksi oli vuodelle 2007 asetettu alustavan hitsaustyöohjeistuksen (pwps) laatiminen sekä alustavat hitsien laatuvaatimukset. Alustavat hitsaustyöohjeet ja alustavat laatuvaatimukset laadittiin vuoden 2007 aikana. pwps:n kokeilua käytännössä ja sen jatkuvaa parantamista jatketaan tulevissa hitsauskoeohjelmissa. Vuonna 2006 aloitetut jäännösjännitysmittaukset ovat edistyneet loppusuoralle ja loppuraportti on valmiina vuoden 2008 alussa. TTY:llä tehtävä lämmönsiirron mallinnuksen tavoitteena oli selvittää 450 mm ja mm pitkän kapselin hitsauksen lämmönsiirron samankaltaisuus. Tämän luonteinen tietokonemallinnus vaati erittäin paljon laskentakapasiteettia ja tiukasta aikataulusta huolimatta laskenta saatiin suoritettua vuoden 2007 aikana. Lämmönsiirron mallinnuksen loppuraportti on saatavilla 2008 vuoden alussa, jolloin selviää myös koehitsauskappaleiden ja täyden mittakaavan kapselin hitsauksen samankaltaisuus. Alustavien hyvien tulosten perusteella nähtiin kuitenkin se, että mallinnusta kannattaa jatkaa seuraavaan vaiheeseen, jossa arvioidaan mallinnuksen avulla hitsauksen aiheuttamat muodonmuutokset. Posiva on osallistunut kotimaiseen TEKES:n rahoittamaan kitkatappihitsaustutkimushankkeeseen (FSW). Hanke on alkanut vuonna 2006 ja se päättyy vuoden 2008 alussa. Tähän hankkeeseen on osallistunut sekä kotimaisia että ulkomaisia yrityksiä. Posivan yhtenä tavoitteena on näin ylläpitää kotimaista FSW-osaamista. KAPSELIN TARKASTUSTEKNIIKKA Tarkastustekniikassa keskityttiin alustavien hyväksymisrajojen arviointiin, tarkastusohjeiden kehitystyön aloittamiseen ja tarkastusteknologian ja yksityiskohtaisten tekniikoiden kehittämiseen. Yhteistyö SKB:n kanssa tarkastustekniikan osalta jatkui tiiviinä erityisesti NDT Reliability II/III -projektin toteutuksessa. Samanaikaisesti on aloitettu loppusijoituskapselin rakenteeseen tehdyn elektronisuihkuhitsin (EB-hitsi) vikojen havaitsemiskäyrän selvitys (POD-käyrä). Keskeisin osuus NDT-työstä on tehty tarkastustekniikoiden kehittämiseen, ja niillä alueilla työ on jaoteltu 4 osa-alueeseen visuaalinen tarkastus (VT), pyörrevirtatarkastus (ET), ultraäänitarkastus (UT) ja radiografi nen tarkastus (RT). 11