Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilojen kuvaus.

Transkriptio

1 Työ r a p o r t t i Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilojen kuvaus. Reijo Riekkola Timo Saanio.Jorma Autio Heikki Raiko Tapani Kukkola Kesäkuu 1999 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN HELSINKI, FINLAND Tel Fax

2 INSINÖÖRITOIMISTO SAANIO & RIEKKOLA OY SAA TE SAA TE TYÖRAPORTIN T ARKAST AMISEST AJA HYVÄKSYMISESTÄ TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 15 A HELSINKI TILAUS 9524/99/JPS Saanio & Riekkola Oy YHTEYSHENKILÖT: TkL Jukka-Pekka Salo Dl Reijo Riekkola {!)? J Posiva Oy Saanio & Riekkola Oy TYÖRAPORTTI: KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUSTILOJEN KUVAUS TEKIJÄT: ~~.~~~ eijo Riekkola Saanio & Riekkola Oy Saanio & Riekkola Oy Saanio & Riekkola Oy TARKASTAJA: HYVÄKSYJÄ: <\z ~ Dl Timo Kirkkomäki erikoissuunni tteli ja es_~~ Saanio & Riekkola Oy ~ ~~Tild' ~;,<C ~ ekkola Saanio & Riekkola Oy toimitusjohtaja Osoite Saanio & Riekkola Oy Laulukuja HELSINKI Puhelin (09) Telefax (09) Krnro Helsinki

3 t INSINÖÖRITOIMISTO SAANIO & RIEKKOLA OY SAA TE SAA TE TYÖRAPORTIN T ARKAST AMISEST A JA HYVÄKSYMISESTÄ TILAAJA: TILAUS YHTEYSHENKILÖT: Posiva Oy Mikonkatu 15 A HELSINKI 9524/99/JPS 9789/98/JPS 9704/97 /JPS TkL Jukka-Pekka Salo Dl Reijo Riekkola Dl Heikki Raiko Dl Tapani Kukkola Saanio & Riekkola Oy VTT Energia F ortum Engineering Oy Posiva Oy Saanio & Riekkola Oy VTT Energia F ortum Engineering Oy TYÖRAPORTTI: KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUSTILOJEN KUVAUS TEKIJÄT: Dl Reijo Riekkola Dl Timo Saanio Dl Tapani Kukkola Saanio & Riekkola Oy Saanio & Riekkola Oy Saanio & Riekkola Oy VTT Energia F ortum Engineering Oy TARKASTAJAT: HYVÄKSYJÄT: Dl Timo Kirkkomäki ~nnp~. Se~r/vu~ri ryhmäpäällikkö ~ \...s::=:;> Tapio Laakso suunnittelija Reijo Riekkola toimitusjohtaja ~~ Lasse Mattila Saanio & Riekkola Oy VTTEnergia F ortum Engineering Oy Saanio & Riekkola Oy VTT Energia F ortum Engineering Oy Osoite Saanio & Riekkola Oy Laulukuja HELSINKI Puhelin (09) Telefax (09) Krnro Helsinki

4 Työ r a p o r t t i Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilojen kuvaus Reijo Riekkola, Timo Saanio, Jorma Autio Saanio & Riekkola Oy Heikki Raiko VTT Energia Tapani Kukkola Fortum Engineering Oy Kesäkuu 1999 Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

5 Työraportti Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilojen kuvaus Reijo Riekkola Timo Saanio Jorma Autio Heikki Raiko Tapani Kukkola Kesäkuu 1999

6 KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUSTILOJEN KUVAUS TIIVISTELMÄ Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilojen perusratkaisun lähtökohtana on polttoaineen kapselointi ja sijoittaminen Suomen kallioperään m:n syvyyteen. Nykyisten ydinvoimalaitosten 40 v:n käyttöaikana syntyy käytettyä polttoainetta tu, jota vastaava kapselimäärä on Tämän jätemäärän loppusijoittamiseen tarvittavien kalliotilojen louhintatilavuus on noin m 3. Loppusijoitustilojen perusratkaisussa sijoitustunneleiden pohjaan porataan sijoitusreiät, joihin käytetty polttoaine asennetaan kupari-rautakapseleissa. Sijoitustunnelit täytetään murskeella ja bentoniitilla. Maanpinnalle rakennetaan kapselointilaitos oheistiloineen. Maanpinnan ja loppusijoitustilojen väliset yhteydet hoidetaan pystykuiluilla tai kuilujen ja ajotunnelin yhdistelmällä. Loppusijoituspaikalle tehdään jo rakentamista edeltävässä tutkimusvaiheessa maanalaisia tutkimustiloja. Tiloista suoritettavien tutkimusten avulla varmistetaan sijaintipaikan ominaisuudet ja saadaan maanpinnalta suoritettujen tutkimusten tuloksiin verrattuna yksityiskohtaisempaa tietoa loppusijoitustilojen kallioperästä. Tutkimustilat rakennetaan ennen varsinaisia tiloja siten, että sen avulla saadut tiedot ovat käytettävissä loppusijoitustilojen lopullisessa suunnittelussa. Loppusijoitustilojen rakentamisvaihe käynnistyy luvun alkupuolella. Rakentamisvaiheen työt ajoitetaan siten, että tilat voidaan ottaa käyttöön vuonna Rakentamisvaiheen suurimpia töitä ovat louhinta- ja lujitustyöt, rakennustekniset työt, järjestelmien asennustyöt ja sijoitusreikien poraus. Osa rakennustöistä tehdään ennen vuotta 2020 ja osa loppusijoitusvaiheessa, vuoden 2020 jälkeen. Kun kaikki sijoitettava polttoaine on kapseloitu ja kapselit asennettu sijoitusreikiin, puretaan kapselointilaitos. Loppusijoitustilat täytetään murskeella ja bentoniitilla ja kuiluihin rakennetaan sulkurakenteet Vaikka loppusijoituksen tarkoituksena on jätteiden lopullinen sijoittaminen, loppusijoitettujen kapseleiden palautus maanpinnalle on silti teknisesti mahdollista hankkeen kaikissa vaiheissa. Loppusijoitustilojen sijoitussyvyys ja pohjaratkaisun muoto määräytyvät sijoituspaikan kallioperän ominaisuuksien perusteella. Yksityiskohdissaan tilojen sijainti päätetään niiden rakentamisen aikaisessa suunnitteluprosessissa rakentamis- ja käyttövaiheessa. Loppusijoitustilojen säteilyturvallisuustarkastelujen mukaan tilojen normaalikäytöstä, käyttöhäiriöistä ja onnettomuustilanteista ei aiheudu ympäristölle turvallisuusmääräyksissä esitettyjä rajoja ylittäviä säteilyannoksia. Laitoksen henkilökunnan säteilyannokset olisivat sallitulla tasolla. Tilojen rakentamisen ja käytönaikainen henkilöturvallisuus pidetään korkealla tasolla ja otetaan huomioon tilojen suunnittelussa. Avainsanat: Loppusijoitus, ydinjäte, loppusijoitustila, louhinta, rakentaminen, sulkeminen

7 DESCRIPTION OF THE FINAL REPOSITORY FOR SPENT NUCLEAR FUEL ABSTRACT The basic concept for the disposal of spent fuel is based on its encapsulation and emplacement in the Finnish crystalline bedrock at a depth between 400 to 700 m. The estimated total amount of spent fuel and the number of waste canisters corresponding to a 40 years operation time for the power plants is about tu and canisters, respectively. The total excavated volume of the repository for this amount of spent fuel is estimated to be about m 3 ln the reference design for the basic disposal concept the spent fuel canisters are emplaced in vertical holes which are excavated in the floor of the deposition tunnels. The deposition tunnels will subsequently be backfilled with crushed rock and bentonite. An encapsulation plant will be constructed at the surface where the spent fuel rod assemblies will he packaged in canisters. Access from the surface to the repository will be provided by three vertical shafts, or by a combination of shafts and an inclined access tunne!. Before any construction of the actual repository commences a detailed characterisation of the selected site will be carried out. To be able to obtain the relevant information it is planned to develop and operate an undergroundrock characterisation facility, which will initially involve the excavation of an investigation shaft or an access tunne!. During this phase of the investigations the in situ conditions at depth will be studied and exploratory galleries or tunnels will be constructed as and where required. Construction of the repository is planned to start during the 201 Os. This will involve the construction of the remaining shafts, the central tunne! and the first part of the deposition tunnels, as well as other tunnels and surface facilities. The operational phase is planned to start after The reference concept is based on an approach in which deposition tunnels are excavated stepwise during the operational phase, simultaneously with the installation of the waste canisters. After the final disposal of the last canisters the encapsulation plant will be decommissioned, the remaining empty tunnels will be filled with bentonite and crushed rock and the access shafts will be sealed. Retrieval of canisters is considered to be technically possible in all phases of the disposal project. The selection of the final depth for the repository will be based on the site-specific properties and conditions of the bedrock. The detai1s of the repository layout and the locations of the disposal holes will be determined using an observational method process during construction, which allows the repository layout to be refined and adjusted to the local structure of the bedrock as new data on the rock mass become available. Radiation doses for workers of the repository as well as offsite doses don't exceed the limit values set by the safety authority. Occupational safety during construction and operation of the repository will be maintained at high level and taken into account in the design process. Keywords: Final disposal, spent nuclear fuel, repository, excavation, construction, operation, elosure

8 1 SISÄLLYSLUETTELO ESIPUHE 3 1 JOHDANTO 5 2 LOPPUSIJOITUKSEN LÄHTÖKOHDAT. 7 3 PERUSRATKAISUN JA SEN MUUNNELMIEN YLEISKUVAUS 11 4 LOPPUSIJOITUSTILAT Tilaratkaisut Sijoitustunnelien alue Työkuilun alue Kapselikuilun alue Turvallisuusluokitus Laajennettavuus 31 5 LOPPUSIJOITUSTILOJEN JÄRJESTELMÄT 35 6 MAANALAISET TUTKIMUSTILAT 39 7 LOPPUSIJOITUSTILOJEN RAKENTAMINEN 41 8 LOPPUSIJOITUSTOIMINTA Työvaiheet Louhinta ja valmistelevat työt Kapselien siirto ja asennus Sijoitustunnelien täyttötyöt Töiden jaksotus Käyttövaiheen työntekijät 53 9 SULKEMINEN PALAUTETTAVUUS LOPPUSIJOITUSTILOJEN RAKENTAMISEN JA KÄYTÖNAIKAINEN TURVALLISUUS Säteilyturvallisuus Normaalikäyttö Käyttöhäiriöt Onnettomuustilanteet Muu turvallisuus Tapaturmien ja onnettomuuksien ehkäisyperiaatteet Tapaturmat ja onnettomuudet YHTEENVETO 65 LÄHDELUETTELO 69

9 3 ESIPUHE Raportti on laadittu Posiva Oy:n tilauksesta T2000-ohjelmassa. Pasivan yhdyshenkilönä on ollut T2000-ohjelman päällikkö TkL Jukka-Pekka Salo. Raportti on laadittu Saanio & Riekkola Oy:ssä, Fortum Engineering Oy:ssäja VTT Energiassa. Dl Tapani Kukkola Fortum Engineering Oy:stä on vastannut loppusijoitustilojen jätjestelmien, kapselin siirron ja asennuksen sekä säteilyturvallisuuteen liittyvien asioiden kuvauksesta. Dl Heikki Raiko VTT Energiasta on vastannut polttoainemäärien, kapselien rakenteen sekä turvallisuusluokituksen ja ydinmateriaalivalvonnan kuvauksesta. Raportin laadintaan ovat Saanio & Riekkola Oy:ssä osallistuneet seuraavat henkilöt. Dl Timo Saanio on vastannut loppusijoitustilojen tilakuvauksesta sekä rakentamisen, loppusijoitustoiminnan, sulkemisen ja palautettavuuden kuvauksesta. TkL Jorma Autio on vastannut maanalaisten tutkimustilojen ja työturvallisuuden kuvauksesta. Dl Reijo Riekkola on vastannut muista raportin käsittelemistä aiheista sekä raportin yhtenäisyydestä. Rkm Ari Gardemeister on laatinut loppusijoitustilojen 2D- ja 3D-visualisointikuvat sekä niiden pohjana olevat AutoCad 2D-suunnitelmat ja Micro Station 3D-mallin. Dl Timo Kirkkomäki on laatinut suurimman osan raportin muista kuvista sekä alustavan suunnitelman täyttömateriaalin käsittelylaitteista. Sihteeri Päivikki Mäntylä on tehnyt raportin sivuntaiton.

10 ~ 5 1 JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy:n (TVO) Olkiluodon ja Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan ydinvoimalaitosten käytetyn polttoaineen huollon tutkimuksessa, suunnittelussa ja toteutuksessa noudatetaan valtiovallan asettamia aikatauluja ja tavoitteita. Tutkimusten lähtökohtana on käytetyn polttoaineen loppusijoittaminen Suomen kallioperään. Loppusijoitus voidaan aloittaa vuonna 2020 (kuva 1-1 ). Tutkimuksista, suunnittelusta ja toteutuksesta huolehtii Posiva Oy. Loppusijoitusta varten tutkitaan meneillään olevassa yksityiskohtaisessa tutkimusvaiheessa neljää vaihtoehtoista aluetta, jotka ovat Eurajoen Olkiluoto, Kuhmon Romuvaara, Loviisan Hästholmen ja Äänekosken Kivetty (kuva 1-2). Näiden paikkavaihtoehtojen joukosta valitaan loppusijoituslaitoksen sijoituspaikka vuoden 2000 loppuun mennessä. Valitulle sijoituspaikalle rakennetaan maanalaiset tutkimustilat, joista tehtävin tutkimuksin varmistetaan loppusijoituspaikan soveltuvuus ennenkuin varsinaisten loppusijoitustilojen rakentaminen aloitetaan. Paikkatutkimusten nykyinen vaihe ja arvio loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuudesta esitetään erillisissä raporteissa vuonna 1999 (Anttila ym. 1999a, 1999b, 1999c ja 1999d, Vieno & Nordman 1999) KERTYMINEN JA VÄLIVARASTOINTI LOVIISA 1 JA 2, KÄYTTÖ LOVIISAN VÄLIVARASTOINTI OLKILUOTO 1 JA 2, KÄYTTÖ OLKILUODON VÄLIVARASTOINTI LOPPUSIJOITUS SIJOITUSPAIKKATUTKIMUKSET.. - MAANALAISET TUTKIMUKSET JA YKSITYISKOHTAINEN SUUNNITTELU LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN RAKENTAMINEN KAPSELOINTI JA LOPPUSIJOITUS 111 ~ 1111 ~1 LOPPUSIJOITUSTILOJEN SULKEMINEN II Kuva 1-1. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen aikataulu.

11 6 Kuva 1-2. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen tutkimuspaikat Suomessa. Loppusijoituslaitos koostuu maanpinnalle rakennettavasta kapselointilaitoksesta (Kukkola 1999a) ja oheistiloista (Kukkola 1999b) sekä syvälle kallioon rakennettavista varsinaisista loppusijoitustiloista. Tässä raportissa kuvataan loppusijoitustilojen teknistä suunnitelmaa, ns. perusratkaisua. Perusratkaisu on kehitetty Ruotsissa laaditun KBS-3- suunnitelman pohjalta ja se on yli kahden vuosikymmenen tutkimus- ja kehitystyön tulos. Loppusijoitustilojen teknisen suunnittelun päätavoitteena meneillään olevassa tutkimusvaiheessa on saattaa ajan tasalle vuonna 1990 laadittu käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilojen esisuunnitelma ja myöhemmin laaditut sitä täydentävät kuvaukset (Salo ym. 1990, Posiva 1996, Riekkola & Salo 1996). Työ toteutetaan Posivan vuosiksi perustamassa T 2000 ohjelmassa. Loppusijoitustilojen rakentamisessa ja loppusijoitustoiminnassa tarvittavat tekniikat kehitetään valmiudeltaan sellaiselle asteelle, että niiden toteutettavuus on osoitettavissa joko kotimaisten tai ulkomaisten tutkimusten perusteella ja että niiden kustannukset ovat arvioitavissa varauslaskelmia varten. Tämä työraportti on osa loppusijoitustilojen esisuunnitelmaa ja toimii sen yleiskuvauksena. Esisuunnitelma sisältää tämän yleiskuvauksen lisäksi täydentävät aihekohtaiset raportit loppusijoitustilojen ja -tekniikan keskeisistä aiheista.

12 7 2 LOPPUSIJOITUKSEN LÄHTÖKOHDAT Käytettyä ydinpolttoainetta syntyy Suomessa Loviisan ja Olkiluodon voimalaitoksissa. Ydinreaktoreista poistetut polttoaineniput siirretään aluksi reaktorirakennuksessa oleviin vesialtaisiin jäähtymään. Muutaman vuoden jälkeen ne siirretään voimalaitosalueilla sijaitseviin käytetyn polttoaineen väli varastoihin, joissa polttoainesauvojen annetaan jäähtyä vähintään 20 vuotta. Tämän jälkeen ne on tarkoitus kapseloida loppusijoituspaikalle rakennettavassa kapselointilaitoksessa kestäviin metallisäiliöihin ja loppusijoittaa Suomen kallioperään. Kapselointilaitoksen perusmitoituskapasiteetti on kapselia vuodessa. Tällä tavoin radioaktiiviset aineet voidaan pysyvästi eristää elollisesta luonnosta niin, että jälkipolvien ei tämän jälkeen tarvitse niistä enää huolehtia. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitos on tarkoitettu Suomessa syntyvän käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamiseen. Loppusijoitustiloihin sijoitetaan käytettyä ydinpolttoainetta sekä kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteet Loppusijoitettavaksi polttoainemääräksi perustapauksessa (P) oletetaan nykyisten ydinvoimalaitosten 40 v aikana tuottama käytetty polttoaine. Loppusijoitustilojen suunnittelussa huomioidaan perustapauksen lisäksi varaus (Y), joka aiheutuisi nykyisten laitosten käytön jatkamisesta sekä tapaus (U), jossa edellä mainitun lisäksi oletetaan kahden uuden MWe voimalaitoksen käynnistyminen aikaisintaan vuonna Kapselointilaitoksen käyttöjäte loppusijoitetaan sitä mukaan kuin sitä syntyy, käytöstäpoistojäte loppusijoitetaan tilojen sulkemisvaiheessa. Loppusijoitustilojen mitoituksessa käytettävät polttoainemäärät ja loppusijoitusjakson pituus eri tapauksissa on koottu taulukkoon 2-1. Taulukko 2-1. Loppusijoitustilojen suunnittelun lähtötietaina käytettävät polttoainemäärät. voima- Olkiluodon käj'!~tty poltt()aine Loviisan ~~yt~tty,, polttoaine Uuden laitok- ~eg,k~ytett~ polttoaille Käytetty pgl1!()~pe yhteensä 40v P-tapaus 1845tU 757tU tu 872 kapselia 526 kapselia kapselia 60v Y-tapaus 2694tU 1304tU kapselia 906 kapselia tu 43 V 2182 kapselia 60 v ja 2 uutta laitosta (60 v) U-tapaus 2694tU 1304 tu 4800 tu 8798tU 72 V 1276 kapselia 906 kapselia 2260 kapselia 4442 kapselia

13 8 Polttoaineniput loppusijoitetaan yhdessä polttoainekanavien kanssa 12 nipun kapseleissa (kuva 2-1 ). Loppusijoituskapseli muodostuu kahdesta sisäkkäisestä säiliöstä. Ulamrnainen kuparikapseli toimii korroosiosuojana ja pallografiittiraudasta valmistettu sisäkapseli takaa riittävän mekaanisen lujuuden. Kapseleiden halkaisija on mm, pituus TVO:n Olkiluodon-polttoaineelle 4,8 m ja Fortumin Loviisan-polttoaineelle 3,6 m. TVO:n kapseli painaa täytettynä 24,5 t ja Fortumin kapseli 18,7 t. Kapselien välinen etäisyys mitoitetaan siten, että kapselien ympärillä olevan bentoniitin lämpötila ei nouse yli 100 C. OLKILUODON POLTTOAINE LOVIISAN POLTTOAINE Kuva 2-1. Polttoainekapselit Olkiluodon- ja Loviisan-polttoaineelle.

14 9 Loppusijoitustilojen suunnittelua ja toteuttamista ohjaavat normaalien lakien, asetusten ja viranomaismääräysten lisäksi erityisesti Valtioneuvoston päätös käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen turvallisuudesta (Valtioneuvosto 1999). Lisäksi suunnittelussa ja toteuttamisessa otetaan huomioon muut suunnitteluvaatimukset, jotka johtuvat loppusijoitustilojen erityispiirteistä. Tällaisia suunnitteluvaatimuksia ovat: - Loppusijoitustilat suunnitellaan niin, että ne ovat rakej!ilettavissa jokaiselle tutkimusalueelle kallioon m syvyyteen. - Tilaratkaisujen tulee olla muunneltavissa paikallisten kallioperäolosuhteiden mukaan ja joustavia polttoainemäärän ja aikataulujen mahdollisille muutoksille. - Loppusijoitustilojen perusratkaisun suunniteltu toteuttaminen perustuu joko käytössä oleviin tekniikoihin tai sellaisiin kehitysvaiheessa oleviin tekniikoihin, joiden käyttökelpoisuudesta ollaan muutoin, esim. kenttäkokeiden perusteella, riittävän vakuuttuneita. - Kapselointilaitos voi sijaita joko suoraan loppusijoitustilojen yläpuolella tai noin 1-2 km etäisyydellä niistä (Olkiluoto ja Hästholmen). - Loppusijoitusalueelle rakennetaan maanalaiset tutkimustilat ennen varsinaista loppusijoitustilojen rakennusvaihetta. - Kun kaikki kapselit on loppusijoitettu, tilat suljetaan siten, että tahaton tunkeutuminen niihin estyy. - Tilojen suunnittelussa varaudutaan siihen, että kapselit voidaan ottaa takaisin loppusijoitustiloista maanpinnalle sekä tilojen käyttövaiheessa että vielä sulkemisvaiheen jälkeenkin.

15 11 3 PERUSRATKAISUN JA SEN MUUNNELMIEN YLEISKUVAUS Tässä kohdassa kuvataan lyhyesti loppusijoitustilojen ns. perusratkaisu. Yksityiskohtaisemmat kuvaukset perusratkaisun tiloista ja järjestelmistä on esitetty kohdissa 4 ja 5. Perusratkaisun lähtökohtana on ns. moniesteperiaate, joka tarkoittaa sitä, että radioaktiivisten aineiden eristäminen on toteutettu useiden toisiaan varmistavien, mutta toisistaan riippumattomien suojauskeinojen avulla. Tällaisessa toteutuksessa yhden esteen pettäminen ei vaaranna eristyksen toimivuutta. Radioaktiiviset aineet suljetaan kapseleihin, jotka kestävät kuormitusta ja korroosiota.. Kapselit sijoitetaan m syvyyteen kallioon. Kapselin tarkoituksena on estää radioaktiivisten aineiden pääsy pohjaveteen. Peruskallio suojaa kapselia ja jos kapseli jostain ennalta arvaamattomasta syystä menettäisi eristyskykyään, kallio hidastaisi ja vaikeuttaisi vaarallisten aineiden pääsyä luontoon. Kapselin ja kallion välissä oleva hentoniittisavi toimii lisävarmistuksena, joka vähentää veden liikkuvuutta ja vuodon sattuessa pidättää radioaktiivisten aineiden kulkeutumista eteenpäin. Varsinaiset loppusijoitustilat koostuvat sijoitustunneleista, joita yhdistää toisiinsa keskustunneli. Kuvassa 3-1 perusratkaisu on esitetty muodossa, jossa tunnelit on sijoitettu noin 200 m pituisina säännöllisesti toisiinsa nähden olettaen, että tämä olisi kallioperän puolesta mahdollista. Polttoainekapselit sijoitetaan tunnelienlattiaan tehtäviin pystysuoriin reikiin (kuva 3-2). Kapselin ja kallion välinen tila täytetään bentoniittisavella. Tunnelit täytetään murskeella ja bentoniitilla. Perusratkaisun suunnitelmat perustuvat poraus-räjäytysmenetelmän käyttöön tunnelilouhinnassa ja kokoprofiiliporaustekniikan käyttöön sijoitusreikien porauksessa. Loppusijoitustilojen perusratkaisussa johtaa maanpinnalta alas loppusijoitustiloihin kolme pystykuilua: työ-, henkilö- ja kapselikuilut. Kuilujen lisäksi voidaan käyttää yhdistelmiä ajotunnelista ja kuiluista (kuva 3-3). Työkuilun kautta hoidettavat maanpinnan ja loppusijoitustilojen väliset yhteydet voidaan järjestää myös vaihtoehtoisin tavoin. Työkuilun asemasta voidaan käyttää esim. pystykuilun ja vinotunnelin yhdistelmää, jolloin loppusijoitustasolle päästäisiin ajoneuvolla suoraan maanpinnalta. Sijoitustunnelien louhinta tapahtuu jaksoittain pääosin käyttövaiheessa. Kapseleita loppusijoitetaan myös sijoitustunneleiden louhintajakson aikana. Räjäytystöitä ei kuitenkaan tehdä samaan aikaan, kun kapseleita siirretään kapselointilaitokselta loppusijoitustiloihin tai kun kapseleita asennetaan sijoitusreikiin. Louhintatyöt on kuitenkin tarvittaessa teknisesti mahdollista tehdä kaikilta osin valmiiksi ennen käyttövaihetta.

16 12 Kuva 3-1. Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilojen perusratkaisu noin kapselia varten. SIJOITUSTUNNELI BENTONIITTILOHKOT SIJOITUSREIKA KAPSELI Kuva 3-2. Sijoitustunneli ja sijoitusreikä.

17 13 Kuva 3-3. Esimerkki loppusijoitustiloihin johtavasta vinoajotiestä ja kuiluyhteyksistä. Lopullinen sijoitussyvyys ja pohjaratkaisun muoto määräytyvät sijoituspaikan kallioperän ominaisuuksien perusteella. Esimerkiksi kuiluja voi ollatyöturvallisuus-ja teknisistä syistä johtuen tarkoituksenmukaista rakentaa enemmän kuin kolme, jos tilat sijaitsevat hajallaan laajalla alueella. Perusratkaisu on joustavasti muunneltavissa kallioperän ominaisuuksien mukaan: - Loppusijoitustilat maanpinnalle yhdistävien kuilujen ja mahdollisen ajotunnelin sijoittamisessa voidaan ottaa huomioon kallioperän ja maanpinnan ominaisuudet. - Tunnelien sijainti ja pituus voidaan sovittaa kallioperään ja tunnelienmuodon suunnittelussa voidaan huomioida kalliomekaaniset olosuhteet. - Täyttömateriaalin koostumusta suunniteltaessa voidaan hentoniittipitoisuus ja bentoniitin laatu valita pohjaveden suolapitoisuuden mukaan. - Keskustunneli voi kiertävän lenkin sijasta olla myös vain tunneliosuus, joka yhdistää eri puolella sijoitustunneleita olevat kuiluryhmät toisiinsa (kuva 3-4). Tämän tyyppinen pohjaratkaisu soveltuu esim. tilojen sijoittamiseen pitkään ja kapeaan kalliolohkoon. - Sijoitustunnelit voivat sijaita myös useammassa kuin yhdessä tasossa (kuva 3-5). Useampaan tasoon sijoittaminen tulee kyseeseen, jos esim. kalliolohkossa on runsaasti tilaa korkeussuunnassa, mutta vaakasuunnassa tilaa on niukasti.

18 14 Kuva 3-4. Loppusijoitustilojen perusratkaisun layout, jossa keskustunneli yhdistää eri puolilla sijoitustunneleita olevat kuiluryhmät. Polttoainekapselit voidaan loppusijoittaa myös vaakasuoraan asentoon kalliossa ilman että ratkaisun turvallisuusominaisuudet tai sen ympäristövaikutukset olennaisesti muuttuisivat. Tällaisia perusratkaisun muunnelmia on käsitelty ja arvioitu mm. Aution ym. (1996) laatimassa selvityksessä. Kyseisten ratkaisujen teknistä soveltuvuutta tutkittiin laajalti Ruotsin SKB:n PASS-projektissa (Project Altemative Systems Study), johon myös Teollisuuden Voima Oy osallistui. P ASS-projektin tuloksia on käsitelty mm. raporteissa Birgersson ym. (1992) ja SKB (1992). Vaakasijoitusratkaisuissa kapselit sijoitetaan vaaka-asennossa tunne1eihin (pitkä- ja keskipitkäreikäratkaisu) tai vaaka-asentoisiin reikiin (lyhytreikäratkaisu). Kaikki vaakasijoitusvaihtoehdot perustuvat bentoniitin käyttöön kapselin ja kallion välitilassa. Yhteydet maanpinnalle toteutetaan samoin periaattein kuin perusratkaisussa. Sijoitustunnelien louhiminen voidaan poraus-räjäytysmenetelmän sijaan tehdä kokoprofiiliporaustekniikalla ja sijoitusreikien poraaminen vaihtoehtoisilla menetelmillä. Toteutustekniikka vaikuttaa tilojen pohjaratkaisun ja poikkileikkauksien muotoon. Kokoprofiiliporaustekniikalla toteutetut loppusijoitustilat tarvitsevat erilaisen layout-ratkaisun kuin poraus-räjäytysmenetelmän käyttöön perustuvat.

19 15 Kuva 3-5. Esimerkki loppusijoitustilojen kerrosratkaisusta. Lyhyiden vaakasuorien sijoitusreikien käyttöön perustuvassa ratkaisussa (Short Horizontal Holes, SHH) sijoitusreiät porataan tunnelien seinään yhdensuuntaisesti vaakasuoraan asentoon (Autio ym. 1996). Sijoitusreikien ja tunnelin välinen kulma on SHH-ratkaisun periaate on esitetty kuvassa 3-6. Kapseleiden ja bentoniitin asennus on teknisesti monimutkaisempaa kuin perusratkaisussa. SHH -ratkaisuun liittyy epävarmuuksia, jotka heikentävät sen luotettavuutta. Näistä merkittävimmät liittyvät bentoniittivuorauksen ja kapselin mahdolliseen epäsuotuisaan liikkumiseen reiässä joko pohjaveden paineen tai bentoniitin epätasaisen vedellä kyllästymisen seurauksena. Toisaalta vaakareikiä ympäröivän kallion kestävyys on reikiä ympäröivän jännitystilan geometriasta johtuen parempi kuin perusratkaisussa. Ratkaisu on kalliomekaanisen toiminnan kannalta edullinen, jos osoittautuu että loppusijoitusalueilla jännitystila/kallion lujuussuhde on odotettua korkeampi. Pitkäreikäratkaisussa (Very Long Hole, VLH) käytetty polttoaine loppusijoitetaan pitkiin vaakasuoriin tunneteihin samalle syvyydelle kuin perusratkaisussa (Autio ym. 1996). Polttoainekapselit sijoitetaan tunneliin peräkkäin vaaka-asentoon. Kapselien halkaisija on 1,6 m ja paino 50 t. Kapselin ja kallion välinen tila täytetään kokoonpuristetulla bentoniitilla. Tunnelien halkaisija on 2,4 m ja ne louhitaan kokoprofiiliporaustekniikalla. Sekä kapseleiden että bentoniitin asennus tapahtuisi kauko-ohjatusti. Perustapauksen polttoainemäärälle tarvittaisiin n. 4 km tunnelia. Pitkäreikäratkaisun periaate on esitetty kuvassa 3-7. Ratkaisu on periaatteessa teknisesti toteutettavissa ja kustannuksiltaan kilpailukykyinen perusratkaisuun verrattuna. Myös pitkäaikaisturvallisuus on pe-

20 16 riaatteessa riittävä edellyttäen, että kapselit voidaan sijoittaa suunnitellulla tavalla. Ratkaisun suurimmat ongelmat liittyvät tekniseen toteutettavuuteen, sillä painavan kapselin käsittelyyn ja loppusijoittamiseen pitkissä tunneleissa liittyy epävarmuustekijöitä. Ainakin heikkousvyöhykkeiden käsittely, vuotovesiongelmat, irtokivet, kapselin asennushäiriöt sekä näiden yhteisvaikutusten ratkaiseminen vaatisivat vielä runsaasti tutkimus- ja kehitystyötä. Paisuneen bentoniitin sekä suuren ja raskaan (50 t) polttoainekapselin poisto esim. asennushäiriön takia useiden satojen metrien päästä on riskialtis, aikaa vievä ja teknisesti vaikea toimenpide. Yhden kapselin poisto edellyttäisi kaikkien sen jälkeen asennettujen kapselien poistamista. Keskipitkäreikäratkaisussa (Medium Long Hole, MLH) käytetään saman suuruisia kapseleita kuin perusratkaisussa (Autio ym. 1996). Kapselit asennetaan vaaka-asentoon sijoitustunneleihin, joiden halkaisija on sama kuin perusratkaisun sijoitusreikien. Kapselin ja kallion välinen tila täytetään kokoonpuristetulla bentoniitilla. Sijoitustunnelit sijaitsevat noin 25 m välein ja ovat noin 200m pituisia. Louhinnassa käytetään vaakasuoraa nousuporaustekniikkaa, jolloin tarvitaan sekä keskus- että sivutunnelit yhdistämään sijoitustunnelien molempia päätyjä. Keskipitkäreikäratkaisun periaate on esitetty kuvassa 3-8. Kuva 3-6. Lyhytreikävaihtoehto (SHH) on pitkälti samankaltainen kuin perusratkaisun kapselisijoitus. Sijoitusreikä porataan vaakatasoon.

21 17 AJOTUNNELI TUTKIMUSTUNNELIN LOUHINTATUNNELI SIJOITUSTUNNELIT A' 2 KM TUTKIMUSTUNNELI 2 KM Kuva 3-7. Pitkäreikäratkaisun periaate. Käytettäväksi suunniteltu loppusijoituskapseli on kooltaan suurempi kuin perusratkaisussa. MLH-ratkaisu edellyttää pitkälle automatisoituja asennuslaitteistoja. Myös kallioperän ominaisuuksille MLH asettaa suuremmat vaatimukset kuin perusratkaisu. Esimerkiksi asennusaikainen kallion murtuminen, vesivuodot ja käyttöhäiriöt voisivat aiheuttaa häiriötilanteita. SHH kuten MLH:kin on todettu perusratkaisulle periaatteessa mahdolliseksi toteutusvaihtoehdoksi. SHH:ssa louhintamäärät ovat hieman suuremmat ja MLH:ssa hieman pienemmät kuin perusratkaisussa.

22 18 :--- HENKILÖKUILU KAPSELIKUILU - TYÖKUILU Kuva 3-8. Keskipitkäreikäratkaisun periaate. Kapselit sijoitettaisiin kahden tunnelin välille porattuihin reikiin. Ylempi kuva esittää yhden keskustunnelin ja alempi kuva kahden keskustunnelin käyttöön perustuvaa pohjaratkaisuperiaatetta.

23 19 4 LOPPUSIJOITUSTILAT 4.1 Tilaratkaisut Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilat koostuvat yhteyksistä maanpinnalle, sijoitustunneleistaja sijoitusrei'istä, sijoitustunnelit toisiinsa yhdistävästä keskustunnelista sekä rakentamista ja loppusijoitustoimintaa tukevista muista tiloista (kuvat 3-1 ja 4-1 ). Perusratkaisu on lyhyesti kuvattu kohdassa 3. Tässä kohdassa käsitellään loppusijoitustilojen tilaratkaisuja ja tilojen laajuutta. Loppusijoitustunneleiden rakentaminen ja kapselien asentaminen on suunniteltu tapahtuvaksi rinnakkain. Säteilyturvallisuuden varmistamiseksi rakentamista ja loppusijoitustoimintaa palvelevat alueet on tarkoituksenmukaista erottaa toisistaan. Loppusijoitustunnelit suunnitellaan omaksi tilaryhmäksi, josta erilleen sijoitetaan muut tilat eli työ- ja kapselikuilun alue sekä maanpinnalle johtavat kuilu- tai vinotunneliyhteydet Työ- ja kapselikuilun alueet suunnitellaan erillisiksi yksiköiksi, jotka voidaan asemoida kallioperään toisistaan riippumattomasti ja jotka erotetaan toisistaan mm. hallinnollisesti, paloteknisesti ja ilmanvaihdon osalta. Työkuilun alue palvelee pääasiassa rakentamista ja kapselikuilun alue loppusijoitustoimintaa. J\ J\ SIJOITUSTUNNELI " KESKUSTUNNELI II IL IL 1 ~ lyökuilu M J[ Jl..f ~DD~ HENKILÖKUILU M Ja KAPSELIKUILU Kuva 4-1. Loppusijoitustilojen pohjaratkaisu tiiviissä perusmuodossa. Sijoitustunneteihin mahtuu noin kapselia.

24 20 Sijoitustunnelit pyritään asemoimaan kiinteään kallioon ja välttämään vettäjohtavia ja rakentamista vaikeuttavia rakovyöhykkeitä. Kallioperässä on kaikilla tutkimusalueilla havaittu sellaisia rakenteita (Anttila ym. 1999a, 1999b, 1999c, 1999d) ja niiden sijainnista riippuu, moneenko ryhmään sijoitustunnelit asemoidaan. Sijoitustunnelien jakaminen ryhmiin voidaan tehdä tilaratkaisujen puolesta joustavasti, ja yhdistää kiinteisiin kallio-osuuksiin sijoitettavat ryhmät rakovyöhykkeet lävistävällä keskustunneliosuudella. Rakentamista ja käytönaikaista tunneli en täyttämistä palvelevan työkuilun alueen sijainti valitaan siten, että se on sovitettu kallioperän ominaisuuksiin ja on kohtuullisella etäisyydellä sijoitustunneleista. Keskustunneli yhdistää työkuilun alueen sijoitustunneliryhmiin ja kapselikuilun alueeseen. Kapselikuilun alueen kautta hoidetaan varsinainen loppusijoitustoiminta, joten kapselikuilun yhteys sijoitustunneliryhmiin on tärkeä. Loppusijoitustilojen louhintatilavuudet on esitetty taulukossa 4-1 ja tilaluettelo taulukoissa 4-2, 4-3 ja 4-4 jaettuna sijoitustunnelialueen tiloihin, työkuilun alueen tiloihin sekä kapselikuilun alueen tiloihin. Tilavuusmäärät vastaavat 500 m sijoitussyvyyttä ja 8 m si joi tusreikäväliä. Kapselikuilun alueen tilat ovat valvonta-aluetta. Sijoitustunnelialueen tiloissa valvontaalueen rajaa siirretään kapselien loppusijoituksen edistymisen mukaan ja työkuilun alueen tilat ovat valvomatonta aluetta. Taulukko 4-1. Loppusijoitustilojen laajuustiedot. Työkuilu Tutkimusperät Sijoitustunnelit Sijoitusreiät Keskustunneli Lastauspaikat Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli Työkuilun alapäähän liittyvät tilat Tunneli kapselikuilulle Henkilökuilun alapäähän liittyvät tilat Henkilökuilu Kapselikuilu Yhteensä

25 Sijoitustunnelien alue Sijoitustunnelien alue koostuu itse sijoitustunneleista, niiden lattiaan poratuista sijoitusrei'istä ja sijoitustunnelit yhdistävästä keskustunnelista, ks. taulukko 4-2. Sijoitustunne Et louhitaan keskustunnelin molemmin puolin vähintään25m välein. Lopullisesti sijoitustunneleiden sijainnit ja pituudet suunnitellaan kallioperän olosuhteiden perusteella. Sijoitustunneteiden leveys on 3,5 m ja louhintakorkeus _tunnelin keskilinjalla 4,4 m. Poikkileikkaus täytetystä loppusijoitustunnelista sijoitusreiän kohdalta on esitetty kuvassa 4-2. Sijoitustunnelin suulla tunnelin leveys on 6,0 m, koska risteysalue toimii myös ajoneuvojen kääntöpaikkana. Sijoitustunnelin ja keskustunnelin periaatteellinen mitoitus on esitetty kuvassa 4-3 ja risteysalue on havainnollistettu kuvassa 4-4. Sijoitusreikien halkaisija on mm. Reikien syvyys on Olkiluodon polttoaineen kapseleille 7,8 m ja Loviisan polttoaineen kapseleille 6,6 m. Sijoitusreiässä kapselin ja kallion välinen tila kapselin sivulla ja alla täytetään kokoonpuristetulla bentoniitilla, jonka vedenjohtokyky on hyvin pieni. Bentoniittia asennetaan myös kapselin päälle. Kapselin päälle tulevan kokoonpuristetun hentoniittikerroksen paksuus on riippuvainen valittavasta tunnelin täyttöratkaisusta ja sen optimointi tullaan tekemään tulevissa suunnitteluja kehitysvaiheissa. Suunnitelmaratkaisuna on tässä vaiheessa esitetty ko. kerroksen ulottaminen sijoitustunnelin lattiatasoon saakka. Bentoniitin asennustekniikkaa on kuvattu luvussa 8.4. Sijoitusreikien keskinäistä minimietäisyyttä ja toisaalta myös sijoitustunnetien välistä minimietäisyyttä rajoittaa käytetyn polttoaineen aiheuttama lämpötilan nousu kalliossa. Bentoniitin lämpötila ei saa nousta liikaa, jotta se säilyttäisi paisuntakykynsä ja pienen vedenjohtavuutensa. Lämpötilalaskelmien perusteella on sopivaksi reikäväliksi arvioitu Olkiluodossa ja Hästholmenissa 7,5 m ja Romuvaarassa ja Kivetyssä 8,0 m (Raiko 1996, Raiko & Salo 1999). Kun sijoitusreikien väli on 8,0 m, on yhdessä215m pitkässä sijoitustunnelissa sijoitusreiän paikkoja 24 kpl. Sijoitustunneleita tarvitaan yhteensä noin 14 km, kun huomioidaan kallioperäolosuhteista johtuva 10 % arvioitu lisäys tunneli pituudessa. Keskustunnelin pituus määräytyy kallioperäolosuhteiden ja niihin sovitetun pohjaratkaisun mukaan. Kiertävän keskustunnelin mukaisessa tiiviissä pohjaratkaisussa tunnelin mimmipituus on 2,4 km. Sijoitustunnelien lattiat ovat käyttövaiheessa kapseleita asennettaessa sepeliä, joka toimii kapselinkuljetusajoneuvon ajoalustanaja mahdollisten vuotovesien salaojituskerroksena. Sijoitusreikien kohdalle tunnelin pohjalle betonoidaan ennen reikien poraamista kauluslaatat, jotka helpottavat reikien porausta ja estävät salaojituskerroksen vuotovesien pääsyn sijoitusreikiin. Reiän porauksen jälkeen reiän päälle asennetaan suojakanst.

26 22 Taulukko 4-2. Loppusijoitustilojen sijoitustunnelialueen tilaluettelo tapauksen P mukaiselle jätemäärälle. Sijoitustunnelialueella siirretään valvonta-alueen rajaa kapselien asennuksen edistymisen mukaan. Keskustunneli Leveys 6 m Valvonta-alueen rajaseinää siirretään pituus m 1 keskustunnelissa 1250m Sijoitustunnelit Leveys 3,5 m noin 65 kpl, sijoitusreiät porataan lattiaan pituus m Olkiluodon polttoaine Lavisan polttoaine _, _, Murske hentoniittitäyttö Puristetut hentoniittilohkot ja bentoniittijauhe Kapseli (J C>j (J C>j Kuva 4-2. Täytetty sijoitustunneli ja -reikä.

27 23 SIIRRETTÄVÄ VALVOTUN ALUEEN RAJA " SIIRRETTÄVÄ VALVOTUN ALUEEN RAJA SIIRRETTÄVÄ VALVOTUN ALUEEN RAJA ~~o,. ~ 3500,. ~ ~ 0 ~ ~ e 8 ao,... w >.lc ~1752 " 0,... w i II ,.., ao <11: ' 6000 ~ l II i ~ <11 :100 1., en 8 Kuva 4-3. Sijoitustunnelin ja keskustunnelin periaatteellinen mitoitus.

28 24 Kuva 4-4. Sijoitustunnelin ja keskustunnelin risteys alue. Sijoitustunnelit on suunniteltu suljettavaksi keskustunnelin puoleiseen päähän rakennettavalla teräsbetonisella sulkurakenteella, kuva 4-5. Näiden tarkoitus on estää Sijoitustunnelien täyttömateriaalia paisumasta keskustunneliin käyttövaiheen aikana keskustunnelin ollessa auki. Lisäksi sulkurakenne estää käyttövaiheessa täyttömateriaalin hienoainesta kulkeutumasta pois sijoitustunnelista. Rakenteen paksuudeksi on alustavasti mitoitettu 6 m (Haaramo 1999).

29 25 SULKURAKENNE SIJOITUSTUNNELI KESKUSTUNNELI Kuva 4-5. Sijoitustunnelin sulkeva betonirakenne. 4.3 Työkuilun alue Työkuilun alueeseen kuuluvat työkuilun läheisyyteen sijoittuvat tilat, kuten rakentamista palvelevat tilat, sosiaaliset tilat, täyttömateriaalin käsittelytilat, korjaamo ja joukko teknisiä tiloja. Tilaluettelo on esitetty taulukossa 4-3. Työkuilua käytetään tilojen rakentamisen aikana louheen nostoon ja rakennustarvikkeiden kuljetukseen. Käyttövaiheessa kuilua käytetään louheen nostoon ja sijoitustunneleiden täyttömateriaalin alaskuljetukseen. Myös valvomattoman alueen henkilökuljetukset tapahtuvat työkuilun kautta. Työkuilun alapään läheisyydessä on korjaamo, jossa kootaan ja kunnostetaan loppusijoitustiloissa tarvittavat ajoneuvot, koneet ja laitteet. Louheenkaatotilaa ja louhetunnelia käytetään louheen lastauksessa työkuilun hissiin. Hentoniittivarastossa ja sekoittamassa säilytetään ja valmistetaan sijoitustunneleiden täyttömateriaali. Selkeytysaltaissa tunnelien vuotovedet ja käyttövedet selkeytetään ja johdetaan pumppaamon kautta joko maanpinnalle tai uudelleen käytettäväksi esim. porauksessa. Sähkökeskuksessa on tarvittava muuntamo ja alajakokeskus. Pysäköintihallissa säilytetään valvomattoman alueen ajoneuvoja. Valvomattoman alueen työntekijöitä ja vierailijoita palvelevat ruokala, työ- ja pesuhuoneet Kuilun vieressä ovat myös turvakeskus ja ilmanvaihtokonehuone. Työkuilun alapään läheisyydessä olevat tilat on esitetty kuvissa

30 26 Taulukko 4-3. Loppusijoitustilojen työkuilun alueen tilaluettelo tapauksen P mukaiselle jätemäärälle. Työkuilun alue on valvomatonta aluetta. Neuvottelu-/työhuone WC/pesuhuone/N WC/pesuhuone/M Siivouskeskus 1 Korjaamo Pumppaamo Selkeytysaltaat Sähkölaitetila Bentoniittivarasto ja sekoittamo Louheenkaatotila Louhetunneli Turvakeskus IV-konehuone Pysäköintihalli 1 Työkuiluhalli Työkuilu m m m m 24 henkilöä, pienoiskeittiö, ruokailutila 14 henkilöä, puhelin, ATK-kaapelointi kuivakäymälät, käsienpesu, suihku kuivakäymälät, käsienpesu, suihku vesipiste siltanosturi 10 t, betonilattia, rasvakuoppa/ajopukki, hitsauslaitteet, öljynerotuskaivo, paineilmajärjestelmä ja -työkalut, työkalu- ja varaosakaapisto, poltto- ja voiteluainevarastot, jäteöljysäiliö, verstas tai huoltokontti, työpöydät viemärivesipumput pumppukuoppa + selkeytysaltaat 2 kpl muuntamo ja alajakokeskus bentoniittisiilo, nostolaite, lyhyt hihnakuljetin, murskesiilot 2 x 40m 3, sekoitin siilo tärysyötin, hihnakuljetin, mittatasku puhelin, ATK-kaapelointi ilmanvaihtokoneet murske-bentoniitin kuljetusajoneuvot sekä täyttö- ja tiivistysajoneuvot, sammutusajoneuvo, sepeli-imuri, henkilökunnan kuljetus esim. maasturi ja pick-up, saksilavat 6 kpl, Bob-cat, pikkubussi, työkoneet 2 kpl, varapaikat 2 kpl pitkä hihnakuljetin, murskeen kaatotasku, syötin henkilö-tavarahissi, louhekippa, kierreporras, IV -kanavat, kaapeli- ja putkinousut

31 27 BENTONIITIJVARASTO JA SEKOITTAMO LOUHETUNNEL.J _\_ \ / ~ ' SÄHKÖLAITETILA KORJAAMO la ~ lyökuilu TURVAKESKUS "lll h- llrv PUMPPMMO ~ 1 lj\. SELKEYTYSALTMT LOUHEENKMTOTILA y lyokuiluhaw/iv-konehuone A 1 rv'l' ----1J ~ 50SIMUTILAT " 1 E - ~ KESKUSTUNNEU PYSÄKÖINTIHAW 1 IV 1 l!i!! 1 Kuva 4-6. Työkuilu ja siihen liittyvät tilat. Pohjapiirustus. SÄHKÖLAITETILA BENTONIITTIVARASTO JA SEKOITT AMO LOUHETUNNELI PYSAKOINTIHALLI ~ / KESKUSTUNNELI Kuva 4-7. Työkuilu ja siihen liittyvät tilat. 3D-malli. Etualalla louheen lastaustilat, pysäköintihalli ja sosiaalitilat.

32 PYSÄKÖI NTI HALLI 1 KESKUSTUNNELI Kuva 4-8. Työkuilu ja siihen liittyvät tilat. 3D-malli. Etualalla vuotovesien käsittelytilat, pysäköintihalli ja korjaamo. Kuva 4-9. Lähikuva työkuilun alapäästä.

33 Kapsalikuilun alue Kapselikuilun alueeseen kuuluvat maanalaiset tilat, joita tarvitaan kapselin siirtoon loppusijoitustasolle, valvonta-alueen henkilöiden kulkutilat loppusijoitustasolle, vierailutilat, valvonta-alueen pysäköintitilat sekä loppusijoitustilat kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteille. Kapselikuilun alueen tilaluettelo on esitetty taulukossa 4-4. Kapselikuilua käytetään polttoainekapseleiden ja sijoitusreikiin asennettavan bentoniitin alaskuljetukseen. Myös kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojäte kuljetetaan alas kapselikuilussa. Kuilun alapään läheisyydessä on sijoitustila kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteelle. Henkilökuilua käyttävät loppusijoitustilojen valvontaalueelle tulevat työntekijät ja vierailijat. Henkilökuilun läheisyydessä on vierailutoimintaan liittyvä näyttelytila sekä pysäköintihalli valvonta-alueen ajoneuvoja varten. Kapselikuilun ja henkilökuilun alaosa on esitetty kuvissa 4-10 ja Taulukko 4-4. Loppusijoitustilojen kapselikuilun alueen ti,aluettelo tapauksen P mukaiselle jätemäärälle. Kapselikuilun alue on valvonta-aluetta. Näyttelytila Hissiaula Siivouskeskus 2 Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli Pysäköintihalli 2 Kapselikuilu Henkilökuilu m 615m tilassa on kerrallaan korkeintaan 50 vierailijaa siltanosturi 12 t, betonilattia, säteilysuojaseinä kapselien kuljetus- ja asennusajoneuvo, hentoniittilohkojen kuljetus- ja asennusajoneuvo, henkilökunnan kuljetus esim. maasturi ja pick-up, trukki, vierailijoiden kuljetukseen pikkubussi, varapaikat 2 kpl kapselihissi, IV -kanavat, vaimennusallas kuilun alaosassa henkilöhissi, kierreporras

34 30 PYSÄKÖINTIHAW 2 KÄYTTÖ- JA KÄYTÖSTÄPOISTOJÄTEHAW NÄYTTELYTILA HENKILÖKUILU KAPSEUKUILU Kuva Henkilökuilun ja kapselikuilun yhteydessä olevat tilat. Pohjapiirustus. HENKILÖKUILU KAPSELIKUILU KA YTTÖ- JA KA YTÖSTA POISTOJATEHALLI PYSAKÖINTIHALLI2 ""' Kuva Henkilökuilun ja kapselikuilun yhteydessä olevat tilat. 3D-malli.

35 ~ Turvallisuusluokitus Ydinlaitoksen turvallisuuden kannalta tärkeät järjestelmät, rakenteet ja laitteet suunnitellaan, valmistetaan ja asennetaan sekä niitä käytetään siten, että niiden laatutaso ja laatutason todentamiseksi tarvittavat tarkastukset ja testaukset ovat riittävät kohteen turvallisuusmerkityksen huomioon ottaen. Tämän periaatteen noudattamiseksi ydinlaitoksen järjestelmät, rakenteet ja laitteet ryhmitellään turvallisuusluokkiin 1, 2 ja 3 sekä luokkaan EYT (ei ydinteknisesti luokiteltu) (Säteilyturvakeskus 1992). Kohteet, joiden turvallisuusmerkitys on suurin, kuuluvat turvallisuusluokkaan 1. Turvallisuusluokka antaa lähtökohdan ydinlaitoksen järjestelmien, rakenteiden ja laitteiden laadunvarmistukselle asetettavien vaatimusten määrittelyyn. Turvallisuusluokitus on perusteena määritettäessä Säteilyturvakeskuksen suorittaman valvonnan laajuutta. Loppusijoitustilassa käsitellään tiiviisti suljettuja loppusijoituskapseleita, joiden pinnalla vallitseva säteilytaso vaatii henkilöstön suojaamistoimenpiteitä. Radioaktiivisia aineita ei voi vapautua loppusijoitustilaan muulloin kuin sellaisissa onnettomuustilanteissa, joissa loppusijoituskapseli rikkoutuu menettäen tiiveytensä. Alustavan tulkinnan mukaan loppusijoituskapseli luokitellaan turvallisuusluokkaan 2 ja kapselin käsittelyyn ja nostoihin käytettävät laitteistot turvallisuusluokkaan 3. Tällaisia laitteistoja ovat esim. loppusijoitustilan hissi ja kapselin kuljettamiseen käytettävän ajoneuvon kapselia nostavat ja kannattavat laitteet. Loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden varmistamiseksi kapselin sijoitusreikä lähialueineen ja täytemateriaaleineen kuuluu turvallisuusluokittelun piiriin. Kallion eheys reiän seinämissä, vuotovirtausten määrä, reiän puhtaus sekä reiän sijainti ja muototoleranssit ovat loppusijoitusreiän hyväksyttävyyskriteerejä. Reikään rakennettavan hentoniittilohkokerroksen ominaisuudet, tiheys, mitat, välykset ja vesipitoisuus ovat myös hyväksymiskriteerejä, joiden täyttymisestä on varmistuttava ennen reiän käyttöönottoa. Edelleen kapselin reikään asennuksen jälkeen on tarkistettava kapselin päälle tulevan hentoniittikerroksen hyväksyttävyys samoilla kriteereillä. Loppusijoitustilan käytönaikainen säteilytasojen valvontainstrumentointi kuuluisi alustavan tulkinnan mukaan turvallisuusluokkaan 3. Loppusijoitustilan ilmastointi ei kuuluisi turvallisuusluokituksen piiriin, koska tiloissa ei ole radioaktiivisen kontaminaation vaaraa eikä ilmastointi ole tarpeen jälkilämmön poiston takia. 4.6 Laajennettavuus Loppusijoitustilojen laajuuteen vaikuttaa ensisijaisesti sijoitettavan polttoaineen määrä, johon puolestaan vaikuttavat mm. laitosten käyttöikä, poistopalaman suuruus sekä rakennetaanko Suomeen uusia reaktoreita. Suunnittelussa tarkasteltavat vaihtoehdot ja vastaavat loppusijoitettavat polttoainemäärät on esitetty kohdassa 2. Pienin laajuus tarvitaan nykyisten laitosyksiköiden 40 vuoden käyttöaikana syntyvälle käytetylle polttoaineelle (n tu). Suurin tarkasteltava tilavuus vastaa nykyisten neljän ja kahden

36 32 uuden laitosyksikön 60 vuoden käytön aikana syntyvää käytettyä polttoainetta (n tu). Suunnittelussa varaudutaan siihen, että tiloja laajennetaan loppusijoitusvaiheen aikana. Jos Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten käyttö pitenee 60 vuoteen, loppusijoitusvaihe jatkuu vastaavasti noin 20 vuodella. Voimalaitosten käyttöiän piteneminen 60 vuoteen kasvattaisi loppusijoitustilojen tilavuutta noin 60 %, koska kapselimäärä lisääntyisi. Myös tilojen vaatima alue kallioperässä kasvaisi suunnilleen samassa suhteessa. Maanpäällisiin rakennuksiin voimalaitosten käytön jatkaminen ei juuri vaikuttaisi. Suunnittelussa varaudutaan myös mahdollisten uusien voimalaitosyksiköiden käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen. Mikäli nykyisiä laitoksia käytetään 60 vuotta ja rakennetaan lisäksi kaksi uutta laitosyksikköä, joita käytetään myös 60 vuotta, kasvaa loppusijoitustilojen tilavuus yli kolminkertaiseksi pienimpään vaihtoehtoon verrattuna. Jos tiloja laajennetaan, ei kerralla auki oleva kalliotilavuus merkittävästi kasva. Loppusijoitustilojen sovittaminen kallioperän todellisten rakenteiden mukaan voi jonkin verran vaikuttaa kerralla auki olevien tilojen tilavuuteen keskustunnelin osalta. Jos pohjaratkaisu on sellainen, että keskustunneli on kokonaisuudessaan auki aikaisemmin rakennettujen ja laajennettavien tilojen kohdalla, kasvattaa tämä auki olevien tilojen määrää keskustunnelin lisäpituuden osalta. Pohjaratkaisu voidaan toisaalta suunnitella myös sellaiseksi, että keskustunneli voidaan osittain täyttää ennen loppusijoitustilojen laajentamista. Laajennus voidaan toteuttaa vaihtoehtoisin ratkaisuin, esim. sijoittamalla tilat kahteen tai useampaan kerrokseen, laajentamalla olemassa olevia sijoitustunneliryhmiä tai rakentamalla uusia erillisiä ryhmiä. Kuvassa 4-12 on esitetty havainnollistava esimerkki, millä tavoin laajentaminen voisi tapahtua, jos päätös voimalaitosten käyttöiän pidentämisestä 60 vuoteen tehtäisiin loppusijoitustilojen käyttövaiheessa. Vaikka polttoainemäärä lisääntyisi nykyisten laitosyksiköiden jatketun käyttöajan tai uusien voimalaitosyksiköiden rakentamisen myötä, voitaisiin kalliotiloja laajentaa ja kuilujen tai muiden yhteyksien määrää lisätä loppusijoituksen kanssa rinnakkain. Jos vuosittain loppusijoitettavaa polttoainemäärää lisättäisiin kapselointilaitoksen kapasiteettia kasvattamalla, voitaisiin louhintajaksoja tihentää tai kerralla louhittavaa määrää kasvattaa ja lisätä sijoitustunneleiden täyttötöiden kapasiteettia.

37 33 KAPSELIKU ILU LAAJENNUSOSA 1400 tu \ \ \ ) L / / / / / Kuva Havainnollistava esimerkki loppusijoitustilojen laajentamisesta tu polttoainemäärästä tu polttoainemäärään. Loppusijoitustilat on esimerkinomaisesti sovitettu kuviteltuun kallioperän rakenteeseen välttäen merkittäviä rikkonaisuusrakenteita.

38 34

39 r ~-~ LOPPUSIJOITUSTILOJEN JÄRJESTELMÄT Tässä luvussa kuvataan yleisellä tasolla järjestelmien toimintaperiaatteet. Järjestelmien yksityiskohtaisempi kuvaus on esitetty viitteissä Kukkola (1999c) ja Tuominen (1999). Loppusijoitustiloihin on suunniteltu rakennettavaksi seuraavat järjestelmät: - lämmitysjärjestelmä - ilmanvaihtojärjestelmä - vesijärjestelmä - viemäröintijärjestelmä - sähköjärjestelmät - valvontajärjestelmät - kuljetus- ja siirtojärjestelmät - palontorjunta-ja pelastusjärjestelmät - korjaus- ja kunnossapitojärjestelmät Loppusijoitustilat lämmitetään ilmalla. Tuloilma lämmitetään kaukolämmöllä maanpinnalla olevilla lämmityslaitteilla. Poistoilmasta otetaan lämpö talteen. Valvonta-alue lämmitetään kapselikuilun kautta, valvomaton alue työkuilun kautta. Valvonta-alueen ilmanvaihtokanavat ovat kapselikuilussa ja valvomattoman alueen kanavat työkuilussa. Sijoitustunneleissa puhdas ilma johdetaan tunnelin perälle ja poistoilmakanava alkaa tunnelin suulla olevalta ovelta. Ilmanvaihtokaavio on esitetty kuvassa 5-1. Ilmanvaihtokoneisto ja -kanavisto on mitoitettu siten, että puolet ilmasta vaihdetaan tunnissa. Kuva 5-1. Ilmanvaihdon periaatekaavio.

40 36 Loppusijoitustiloissa vettä tarvitaan talousvedeksi, porauskoneiden jäähdytys- ja huuhteluvedeksi, sammutusvedeksi ja tunneli en täyttömateriaalin kostutusvedeksi (Niini ym. 1998). Vesisäiliö on maanpinnalla. Loppusijoitustasolle käyttövesi johdetaan työkuilussa olevassa putkessa. Lämpimän veden tarve on hyvin pieni. Vesi lämmitetään alatasolla olevalla sähkökäyttöisellä lämminvesivaraajalla. Sammutusvesi johdetaan loppusijoitustiloihin kaikkien kuilujen kautta. Kalliosta vuotavat vedet sekä pesuvedet kootaan työkuilun alueelle selkeytysaltaisiin, josta ne pumpataan maanpinnalle työkuilussa olevaa putkea pitkin. Selkeytysaltaista otetaan porausvesi sekä tunneleiden pesuvesi. Selkeytysaltaat on mitoitettu 24 tunnin käyttökatkosta varten. Loppusijoitustilojen suurimpia tehonkuluttajia ovat loppusijoitusreikien porausyksikkö sekä louhintaporausjumbo. Työkuilun yhteyteen rakennettaviin sähkölaitetiloihin asennetaan 20 kv:n pääkytkinlaitos, 20/0,4 kv:n muuntaja, 0,4 kv:n keskus, mittauksen ja suoj auksen 11 0 V :n tasavirtajärjestelmä ja automaatioj äij estelmää syöttävä tasavirtakeskus sekä sen akusto. Tilojen valaistus hoidetaan pääosin suurpainenatriumpolttimoilla ja loisteputkivalaisimilla. Tiloihin rakennetaan puhelin-, henkilöhaku- ja kaiutinjäijestelmät helpottamaan yhteydenpitoa ja tavoitettavuutta. Jäijestelmien keskus on kapselointilaitoksen yhteydessä. Instrumentointijäijestelmän avulla kerätään tietoa loppusijoitustilasta ja loppusijoituksesta. Mittaustiedot kerätään kapselointilaitoksen valvomoon. Säteilyvalvonnan tarkoitus on mitata ja valvoa loppusijoitustilan ilman aktiivisuutta, henkilöstön kontaminoitumista sekä säteilyannoksia. Valvonta-alueen poistoilman aktiivisuus mitataan. Henkilöstön kontaminoituminen mitataan ja annokset rekisteröidään valvonta-alueen rajalla. Kulunvalvonnan tarkoituksena on olla selvillä siitä, keitä henkilöitä loppusijoitustiloissa kullakin hetkellä on. Lisäksi jäijestetään TV -valvonta siihen loppusijoitustunneliin, jossa kapseleita asennetaan reikään. Kunnonvalvonta kohdistuu loppusijoitustilojen rakenteisiin ja jäijestelmiin sekä loppusijoituksen onnistumiseen käyttövaiheen aikana. Vuotovesien osalta mitataan niiden määrää ja radioaktiivisuutta. Loppusijoitustilan ilman osalta mitataan sen radonpitoisuutta. Lisäksi muutamaa loppusijoitusreikää valvotaan koko loppusijoitusprosessin ajan mittaamalla esimerkiksi bentoniitin paisuntapainetta ja lämpötilaa. Loppusijoituslaitoksen suunnittelu, rakentaminen, käyttö ja sulkeminen toteutetaan siten, että ydinmateriaalivalvonta voidaan jäijestää sitä koskevien vaatimusten mukaisesti. Valvonnasta on annettu määräyksiä YVL 6.1 -ohjeessa. Valvonnan toteuttamisen menetelmiä ja periaatteita ovat: - laitoksen suunnittelutietojen ja suunnitellun toiminnan sekä toteutuksen vastaavuuden valvonta (Design Information Verification, DIV) - ydinmateriaalin kiijanpito koko polttoainekierron ajan (Accountancy) - ydinpolttoaineen jatkuva fyysinen suojaus ja valvonta häviämisen tai sekaantumisen estämiseksi (Containment and Surveillance, C/S) - ainettarikkomattomat määritykset polttoaineen määrän ja laadun todentamiseksi (Nondestructive Assay, NDA)