Loviisan Hästholmenin soveltuvuus käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen, Esiselvitys

Transkriptio

1 '/ ' ~ v Pott** <?t> FI POSIVA Loviisan Hästholmenin soveltuvuus käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen, Esiselvitys Posiva Oy Joulukuu POSIVA OY A n n a ti k a t u 4 2 D. F I N - O O 1 O O H E L S I N K I, F I N L A N D P h o n e ( 0 9 ) I n a t. l, ( ) ( i n t. ) F a x ( 0 9 ) ( n a t. ). ( ) ( i n t. )

2 i - POSiVa report Raportin tunnus-report code POSIVA Posiva Oy Annankatu 42 D, FIN HELSINKI, FINLAND Julkaisuala - uate Puh. (09) Int. Tel Joulukuu 1996 Tekijä(t) - Author(s) Toimeksiantaja(t) - Commissioned by Posiva Oy Posiva Oy Nimeke - Title LOVHSAN HÄSTHOLMENIN SOVELTUVUUS KÄYTETYN POLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUKSEEN - ESISELVITYS Tiivistelmä - Abstract Ydinenergialakiin tehtyjen muutosten myötä myös Imatran Voima Oy:n (IVO) käytetty uraanipolttoaine tullaan loppusijoittamaan kotimaahan Venäjälle palauttamisen sijasta. TVO:n ja IVOn yhteisen yhtiön Posiva Oy:n perustamisen jälkeen IVOn vuonna 1995 aloittama työ liitettiin osaksi menossa olevaa käytetyn polttoaineen loppusijoituksen tutkimusohjelmaa ja laajennettiin esiselvitykseksi. Hästholmenia koskeva selvitystyö katsottiin tärkeäksi, koska voimalaitosalueena se on Eurajoen Olkiluotoa vastaavassa asemassa. Esiselvitys käynnistettiin vuoden 1996 alussa. Geologiset selvitykset perustuivat pääosin alueen aiempiin tutkimuksiin. Tätä selvitystä varten on tehty' täydentävä geologinen pintakartoitus Hästholmenin saarella ja sen ympäristössä noin 20 km säteellä. Alueen rapakivigraniitti ei poikkea yleisiltä ominaisuuksiltaan sijoituspaikkatutkimusten alueiden kallio-ominaisuuksista. Kallioperän rakenne on yksinkertaisempi ja pohjaveden virtauksen kannalta olennaiset rikkonaiset kallio-osuudet helpommin ennakoitavissa. Kalliopohjavesinäytteiden mukaan pohjavesi muuttuu syvemmälle mentäessä suolaisemmaksi. Työssä on tarkasteltu mahdollisuuksia sijoittaa loppusijoituslaitoksen maanalainen luolasto Hästholmenin kallioperään noin 500 m syvyyteen. Saaren alta voidaan löytää vaadittavan suuruinen "kalliolohko" tilojen sijoittamiseen. Loppusijoituslaitoksen maanpäälliselle osalle, kapselointilaitokselle voidaan löytää sijoituspaikka nykyisten ydinvoimalaitosyksikköjen välittömästä läheisyydestä. Mahdollisten jatkotutkimusten kannalta keskeisimmät selvitettävät kallioperäkysymykset ovat vaakaasentoisten rikkonaisuusvyöhykkeiden esiintyminen, pohjaveden kemiallinen laatu ja sen vaihtelu sekä pohjaveden virtausolot. Näitä varten pitäisi saarelle kairata uusia syviä kairanreikiä aina kilometrin syvyyteen asti. Loviisan liikenteellinen sijainti ja hyvät kulkuyhteydet mahdollistavat, että käytetty polttoaine voidaan kuljettaa Olkiluodosta Loviisaan joko maantie- tai yhdistettynä maantie- ja rautatiekuljetuksena. Lisäksi myös laivakuljetus yhdistettynä maantiekuljetukseen on mahdollista. Kaupungin palvelutaso on hyvä ja palveluvarustus monipuolinen. Rakennus- ja käyttövaiheessa tarvittavien materiaalien ja palveluiden saanti on mahdollista Loviisan alueelta. Kaupungilla on myös resursseja järjestää palveluita nykyistä väestömäärä huomattavasti suuremmalle asukasmäärälle. Lisäksi henkilöstön asuttamiseen on hyvät mahdollisuudet. Kaupungille tuleva taloudellinen hyöty loppusijoituslaitoksesta koituisi osittain suorana kiinteistö- ja palkkaverotulona, osittain epäsuorasti lisääntyvän työllisyyden ja muun vilkastuvan taloudellisen toiminnan myötä. Verotulon määrä olisi nykyisin ydinjätelaitoksille sovellettavin kiinteistöveroprosentein laskettuina enimmillään yli 11 miljoonaa markkaa vuodessa. Työpaikkoja tarjoutuisi enimmillään jopa 200 henkilölle rakennusvaiheessa ja käyttövaiheessa noin 120 hengelle. Loppusijoituslaitoksen rakentaminen edellyttää valtioneuvoston periaatepäätöstä. Valtioneuvosto voi tehdä asiasta myönteisen päätöksen vain, mikäli aiottu sijaintikunta puoltaa ehdotusta. Ennen periaatepäätöksen jättämistä tulee hankkeelle tehdä ympäristövaikutusten arviointimenettely. ISBN ISBN ISSN ISSN Sivumäärä - Number ol pages 70 -(- liitteet Kieli - Language Suomi

3 Raportin Posiva-raportti - Posiva report tunnus Report code ~ POSIVA Posivs Ov Annankatu 42 D, FIN HELSINKI, FINLAND Julkaisuaika - Date Puh. (09) Int. Tel December 1996 Tekijä(t) - Author(s) Toimeksiantaja(t) - Commissioned by Posiva Oy Posiva Oy Nimeke - Title SUITABILITY OF HÄSTHOLMEN LOVIISA FOR FINAL DISPOSAL OF SPENT FUEL - PRELIMINARY STUDY Tiivistelmä - Abstract Based on the amendment of the Nuclear Energy Act the spent nuclear fuel of Imatran Voima Oy (IVO) will also be disposed of in Finland instead of returning it to Russia. After Teollisuuden Voima Oy (TVO) and IVO had founded a joint company Posiva Oy the work IVO started in 1995 was brought together with the ongoing research programme for final disposal of spent fuel and extended to a feasibility study. This study was regarded important since the Hästholmen island is, as the host to a nuclear power plant, in a similar position with Olkiluoto island. The feasibility study was launched in the beginning of The geological evaluation was mainly based on the previous investigations at the island. For this study the complementary geological mapping has been carried out at the Hästholmen and on the surrounding area with a radius of 20 km. The dominating rock type, Rapakivigranite, does not differ from the respective rock types at the other investigation sites. The structure of the bedrock is rather simple and the fracture zones important to groundwater flow easier to predict. The information from hydrogeochemistry indicates an increasing salinity towards the depth. The possibilities to locate the vault at approximately 500 m depth in the bedrock of the island has been studied. It is possible to delineate a large enough bedrock volume under the island for this purpose. The site for the encapsulation station above ground can be found in the vicinity of the power plant units. The relevant questions regarding the possible site characterization are involved with the presence and frequency of the horizontal fracture zones, the chemistry of the groundwater and the nature of the groundwater flow. To investigate these would call for deep drillings down to a depth of one kilometer. The advantageous situation of Loviisa town and good traffic connections make it possible that the spent fuel from Olkiluoto to Loviisa can be transported either by road, or by combined road and rail transport. In addition, the transportation by sea combined with road transport is also feasible. The town provides good services. During the construction period and the operational stage the materials and services needed can be purchased within the Loviisa area. The resources of the town allow services for a population significantly denser than today. For the housing of the personnel there are good opportunities. The economical benefits from the facility to the town are incurred partly by the direct property and income taxes and partly by growing economical activity. The tax income calculated by the property tax percentage applied to nuclear waste facilities today would result over 11 million FIM in a year as a maximum. More than 200 jobs would be available during the construction stage and approximately 120 jobs during the operational period. For the construction license a decision by the Finnish Government will be needed. The Government can come to a positive decision only when the local authority stands for the proposal. Before the application for the decision in principle will be submitted the environmental impact assessment of the final disposal has to be carried out. ISBN ISBN ISSN ISSN Sivumäärä - Number of pages 70 + Appendices Kieli - Language Finnish

4 SISÄLLYSLUETTELO sivu Tiivistelmä Abstract 1 JOHDANTO 1 2 KÄYTETYN POLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUS Loppusijoituslaitos Kallioperän rooli loppusijoituksessa Tutkimus- ja kehitystyö 11 3 LOPPUSIJOITUKSEN GEOLOGISET EDELLYTYKSET Loppusijoituslaitos Kivilajit ja rakoilu Hydrogeologiset ominaisuudet Pohjavesikemialliset olosuhteet Pohjavesivirtaukseen ja kulkeutumiseen vaikuttavat tekijät 31 4 LOPPUSIJOITUKSEN TOTEUTUKSEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Loppusijoituslaitoksen sijoittamismahdollisuudet Loppusijoituspaikan karakterisointi Alueen väestö-, elinkeino-ja palvelurakenne Työvoimakysymykset Maankäyttö ja maanomistus Kuljetukset Muut ympäristötekijät 53 5 TALOUDELLISET VAIKUTUKSET KUNNASSA Arviointiperusteet Työllistämisvaikutus Verot Muut taloudelliset vaikutukset Kokonaisvaikutus 60 6 YHTEISKUNNALLISET NÄKÖKOHDAT Loppusijoituslaitoksen luvitus Yhteistyö sijaintikunnan ja Posivan välillä Hankkeesta tiedottaminen 63 7 YHTEENVETO 64 8 LÄHDELUETTELO 67

5 1 JOHDANTO Ydinenergialain mukaan ydinenergian tuottaja on vastuussa kaikista syntyvistä ydinjätteistä aina siihen saakka, kunnes ne on katsottu pysyvästi loppusijoitetuksi. Nykyisen suunnitelman mukaan käytetty polttoaine suljetaan kestäviin kuparisäiliöihin ja haudataan syvälle peruskallioon. Tällaiselle ratkaisulle laadittu turvallisuusanalyysi on osoittanut, että näin toteutettuna loppusijoituksesta ei pitkälläkään aikavälillä aiheudu vaaraa ympäristössä eläville (Vieno et ai. 1992, Vieno & Nordman 1996). Vuoteen 1995 saakka Teollisuuden Voima Oy (TVO) vastasi Suomessa käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoitukseen tähtäävästä tutkimus- ja kehitystyöstä mukaanlukien paikanvalintatutkimukset. Ydinenergialakiin tehtyjen muutosten myötä myös Imatran Voima Oy:n (IVO) käytetty uraanipolttoaine tullaan loppusijoittamaan kotimaahan Venäjälle palauttamisen sijasta. Tämän seurauksena TVO ja IVO päättivät perustaa v yhteisen yhtiön Posiva Oy:n huolehtimaan loppusijoituksen tutkimuksesta ja myöhemmin loppusijoituslaitoksen rakentamisesta sekä käytöstä. Posiva aloitti toimintansa vuoden 1996 alussa. Posiva jatkaa TVO:n aloittamaa tutkimusohjelmaa, joka tähtää sijoituspaikan valintaan vuonna Ohjelman taustalla on valtioneuvoston vuonna 1983 ja kauppa- ja teollisuusministeriön (KTM) vuonna 1991 tekemät päätökset. Niiden mukaan valmius loppusijoituksen aloittamiseen on oltava vuonna Valmius loppusijoituslaitoksen rakentamislupahakemuksen jättöön tulee ohjelman mukaan olla vuonna Vuonna 1983 käynnistettiin selvitykset, joiden tarkoituksena oli nimetä joukko sopivia alueita alustaviin tutkimuksiin. Tämän työn avulla valittiin vuonna 1987 viisi tutkimusaluetta alustaviin sijoituspaikkatutkimuksiin. Valituiksi tulivat Hyrynsalmen Veitsivaara, Kuhmon Romuvaara, Konginkankaan Kivetty (v toteutetun kuntaliitoksen jälkeen Äänekosken Kivetty), Sievin Syyry sekä Eurajoen Olkiluoto. Vuosina tehtyjen alustavien sijoituspaikkatutkimusten tulokset on esitetty vuoden 1992 lopulla julkaistussa yhteenvetoraportissa (Teollisuuden Voima Oy 1992b). Tutkimusten perusteella kolme tutkituista paikoista (Romuvaara, Kivetty ja Olkiluoto) valittiin yksityiskohtaisiin sijoituspaikkatutkimuksiin vuosiksi Tutkimusten tulokset vuosilta on esitetty vuorostaan v lopulla julkaistussa yhteenvetoraportissa (Posiva Oy 1996b). Kivetyn tutkimusalue sijaitsee Äänekosken läntisen naapurikunnan Kannonkosken läheisyydessä. Vuonna 1993 sovittiin Kannonkosken kunnan ja TVO:n välillä, että myös Kannonkosken alueen soveltuvuutta loppusijoitukseen selvitettäisiin. Erityisesti tarkastelun kohteena oli Kannonkosken itäosan kallio. Tämän perusteella laadittiin esiselvitys, jossa tarkasteltiin sekä geologisia että muita edellytyksiä loppusijoituksen toteuttamiselle Kannonkoskella. Esiselvityksen tulokset esitettiin vuoden 1994 lopussa julkaistussa yhteenvetoraportissa (Teollisuuden Voima Oy 1994). IVO alkoi selvittää mahdollisuuksia käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseksi kotimaahan vuonna 1995 eduskunnan säädettyä ydinenergialakiin muutoksen, joka kieltää ydinjätteen viennin pysyvästi Suomesta. Tutkimus- ja kehitysohjelmaan kuului Hästholmenin kallioperäolosuhteiden selvittäminen. Posivan perustamisen jälkeen IVOn aloittama työ liitettiin osaksi menossa olevaa käytetyn polttoaineen loppusijoituksen tutkimusoh-

6 jelmaa ja laajennettiin esiselvitykseksi, jossa geologisten tekijöiden lisäksi tarkastellaan myös muita loppusijoitustoiminnan kannalta oleellisia tekijöitä. Hästholmenia koskeva selvitystyö katsottiin tärkeäksi, koska voimalaitosalueena se on Eurajoen Olkiluotoa vastaavassa asemassa. Molemmissa on jo runsaasti hankkeen toteuttamisen kannalta tärkeää ydinvoimateollista infrastruktuuria sekä polttoaineen välivarastot, joissa on jo varastoituna merkittävät määrät käytettyä polttoainetta. Esiselvitys käynnistettiin vuoden 1996 alussa. Geologiset selvitykset perustuvat pääosin alueen aiempiin tutkimuksiin, joita on tehty jo voimalaitoksen rakentamista varten sekä vähä- ja keskiaktiivisten jätteiden loppusijoitusta varten. Tätä selvitystä varten Geologian tutkimuskeskus (GTK) on tehnyt täydentävän pintakartoituksen Hästholmenin saarella ja sen ympäristössä noin 20 km säteellä. Muista edellytyksistä on tarkasteltu kuljetusten järjestämistä sekä kunnan tarjoamia palveluja ja yleistä infrastruktuuria. Selvitykseen sisältyy myös arvio loppusijoituksen taloudellisista vaikutuksista Loviisan kaupungille, mikäli Hästholmen valittaisiin loppusijoituspaikaksi. Posivan lisäksi esiselvityksen laatimiseen ovat osallistuneet mm. IVO International Oy, IVOn ympäristölaboratorio, Geologian tutkimuskeskus, Fintact Oy, Insinööritoimisto Saanio & Riekkola Oy ja Suunnittelukeskus Oy. Tämä raportti on yhteenveto vuoden 1996 aikana tehdystä selvitystyöstä. Raportin ovat laatineet Jaana Avolahti, Jussi Palmu ja Timo Aikäs Posiva Oy:stä sekä Posivan konsultti Pekka Anttila IVO International Oy:stä.

7 2 KÄYTETYN POLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUS 2.1 Loppusijoituslaitos Ydinvoimalaitoksessa käytetään energianlähteenä eli polttoaineena uraania. Uraanidioksiditabletit on pakattu tiiviisiin metalliputkiin, joita kutsutaan polttoainesauvoiksi. Ne puolestaan on yhdistetty sauvaa käsittäviksi nipuiksi. Kuvassa 2-1 on esitetty Loviisan voimalaitoksen polttoainenipun rakenne. Kukin polttoainenippu tuottaa reaktorissa energiaa 3-5 vuotta, jonka jälkeen se on vaihdettava uuteen. Alkuperäisestä uraanista on tällöin noin 5 % muuttunut ydinreaktioissa muiksi aineiksi. Periaatteessa jäljelle jäänyt uraani voitaisiin käyttää uudelleen, mutta ainakaan toistaiseksi se ei ole suomalaisille ydinvoimalaitoksille taloudellisesti kannattavaa. Tämän lisäksi ydinenergialaki myös kieltää kaikenlaisen ydinjätteeksi luokiteltavan aineen viennin Suomesta ja tuonnin takaisin Suomeen, minkä vuoksi jälleenkäsittely ei tule kysymykseen. Korkeus: 3,2 m Uraanimäärä: 120 kg Kuva 2-1. Loviisan uraanipolttoainenippu. Yhdessä nipussa on 120 kg uraania.

8 Koska osa ydinreaktioissa syntyneistä aineista on radioaktiivisia ja myrkyllisiä, käytetty polttoaine on säilytettävä erillään ihmisistä ja muusta elollisesta luonnosta. Alkuvaiheessa radioaktiivisia aineita on hyvin runsaasti ja käytetty polttoaine säteilee voimakkaasti. Polttoaineen radioaktiivisuus vähenee kuitenkin ensimmäisten satojen vuosien aikana nopeasti lyhytikäisten radioaktiivisten aineiden hajotessa pois, ja lopulta jäljellä on pääasiassa enää vain niitä samoja aineita, joita alkuperäisessä uraanimalmissakin jo oli. Käytetyn polttoaineen annetaan jäähtyä vesiallasvarastoissa vuotta. Sen jälkeen polttoaineniput on tarkoitus sijoittaa lopullisesti kestävissä metallisäiliöissä syvälle Suomen kallioperään. Tällä tavoin radioaktiiviset aineet voidaan pysyvästi eristää elollisesta luonnosta niin, että jälkipolvien ei tämän jälkeen tarvitse niistä enää millään tavoin huolehtia. Posivan suunnittelemassa käytetyn polttoaineen loppusijoitussäiliössä on päällimmäisenä kerroksena hapettomasta kuparista valmistettu säiliö, joka toimii korroosiosuojana. Tämän sisällä on raudasta tai teräksestä valmistettu sisäosa, jonka ensisijaisena tehtävänä on varmistaa säiliön mekaaninen lujuus. Koska TVO:n ja IVOn polttoaineet poikkeavat toisistaan, on TVO:n polttoaineelle käytettävä säiliö suurempi kuin IVOn vastaava. Kuvassa 2-2 on havainnollistettu säiliöiden rakennetta. Käytetyt polttoaineniput suljetaan säiliöihin kapselointilaitoksessa, joka on suunniteltu rakennettavaksi maanpinnalle loppusijoitustilojen yläpuolelle. Polttoainesauvat kuljetetaan voimalaitoksen välivarastosta kapselointilaitokselle paksuseinämäisessä kuljetussäiliössä maantie-, meritie- tai rautatiekuljetuksena. Kuljetuksia on tarkemmin käsitelty luvussa 4. Kapselointilaitoksesta loppusijoitussäiliöt siirretään hissillä suoraan kuilua pitkin alas kalliotiloihin. Periaatteessa kapselointilaitoksen sijoittamiseksi voidaan harkita muitakin vaihtoehtoja ja sen ei välttämättä tarvitse sijaita juuri kuilujen yhteydessä. Loppusijoituslaitoksen maanpäällinen ja maanalainen osa voivat sijaita erillään toisistaan ja ne voidaan yhdistää tunnelilla, jos ne sijaitsevat korkeintaan muutaman kilometrin etäisyydellä toisistaan. Ne voivat periaatteessa sijaita eri paikkakunnillakin, jolloin loppusijoitusalueelle kuljetettaisiin jo valmiiksi kapseloitu polttoaine. Posivan perusratkaisussa kapselointilaitos on kuitenkin sijoitettu maanalaisten tilojen suhteen optimaalisesti ja tarvittava kalliorakentaminen sekä tilojen käyttö voidaan toteuttaa tarkoituksenmukaisella tavalla. Kapselointilaitokselle laaditun alustavan suunnitelman (Teollisuuden Voima Oy 1992a) perusteella laitoksen alueella sijaitsee siihen suoranaisesti liittyvien rakennusten lisäksi mm. loppusijoitustiloihin johtavat kuilut, murskaamo, läjitysalue louhintamassoille, bentoniittilaitos, vierailukeskus sekä yleiset rakennukset kuten konepaja, lämpökeskus, paloasema ja vesilaitos. Laitos voi luonnollisesti tukeutua olemassaoleviin toimintoihin. Kuvassa 2-3 on esitetty loppusijoituslaitoksen periaateratkaisu ja havainnollistettu kapselointilaitoksen sijoittamista Äänekosken Kivetyn tutkimusalueella, missä ei ole olemassa valmista infrastruktuuria. Itse kapselointilaitoksen rakennustilavuus on noin m 3.

9 Kuva 2-2. Olkiluodon (vas.)ja Loviisan (oik.) ydinvoimalaitosten käytetyn polttoaineen loppusijoitussäiliöt. Olkiluodon polttoaineelle tarkoitetun säiliön pituus on 4,5 m ja Loviisan 3,55 m. Halkaisija on 0,98 m. Säiliöiden painot ovat vastaavasti 20,8 tonnia ja 16,5 tonnia. Maanalaiset loppusijoitustilat tullaan louhimaan kallioperään vähintään 300 m syvyydelle. Lopullinen sijoitussy vyys ja luolaston tarkka asemointi määräytyvät pääosin sijoituspaikan kallioperän ominaisuuksien perusteella. Sijoitustunnelien ja -luolien vaatima alue syvällä kalliossa on suuruusluokaltaan 0,4 km 2. Perussuunnitelmassa syvälle loppusijoitustiloihin johtaa maanpinnalta kolme pystysuoraa kuilua: työkuilu, henkilökuilu ja kapselikuilu. Varsinaiset loppusijoitustilat koostuvat 25 m välein louhittavista sijoitustunneleista, joita yhdistää toisiinsa keskustunneli. Sijoitustunnelien leveys on 3,3 m ja louhintakorkeus tunnelin keskikohdalla 4,2 m. Samalle syvyystasolle rakennetaan myös muut tarvittavat tekniset tilat sekä loppusijoitustilat kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteelle (kuva 2-4).

10 Sljoitustunnelit Kuva 2-3. Visualisointi loppusijoituslaitoksen sijoittamisesta Äänekosken Kivetyn tutkimusalueelle. Louheen läjitysalue voi sijaita myös laitosalueen ulkopuolella tai siitä voidaan suurin osa murskata ja myydä muuhun käyttöön.

11 Kapselikuilu. Laitos- ja purkujätteet Henkilökuilu Työkuilu Sähkölaitetilat / Sammutusajoneuvotilat Turvakeskus Keskustunneli. Sijoitustunneli,' Sijoltusrejka' Puristettu bentoniittisavi Loppu sijoitu ssälliö Sijoitustunneli Kuva 2 4. Periaatekuva loppusijoitustilojen rakenteesta. Tunneliverkoston muoto määräytyy viime kädessä sijoituspaikan kallioperän rakenteesta. Loppusijoitussäiliö siirretään vaunulla pystysuorassa asennossa kapselointilaitoksen varastosta kapselikuilun hissiin ja lasketaan hissillä loppusijoitustason vastaanottotilaan. Säiliö käännetään vaaka-asentoon ja vedetään hissistä ulos siirtoajoneuvon säteilysuojan sisään suojaseinän takaa. Ajoneuvo kuljettaa säiliön sijoitustunneliin ja laskee sen sijoitusreikään, jossa se ympäröidään bentoniittisavella. Viimeinen metri reiän yläosasta täytetään hiekan ja bentoniitin seoksella. Sijoitusreiät porataan tunneleiden lattiaan ennalta tutkittuihin kohtiin. Reikien suunniteltu minimietäisyys toisistaan on noin 8 metriä. Reiän halkaisija on noin 1,7 m ja syvyys 6,5-7,5 m. Loppusijoitussäiliön ja kallion väliin jäävä tyhjä tila täytetään bentoniittisavella (kuva 2-4), joka tätä tarkoitusta varten on puristettu kovaksi ja muotoiltu reikään sopiviksi kappaleiksi. Bentoniittisavi paisuu vettyessään voimakkaasti ja siksi täyttää hyvin sijoitusreikään jäävän tyhjän tilan sekä vähentää tehokkaasti pohjaveden vaihtumista säiliön ympärillä, koska se läpäisee vettä huonosti. Kun säiliöt on asennettu paikalleen yhteen sijoitustunneliin, tunneli suljetaan sopivalla täytemateriaalilla esim. kalliolouheesta tehtävän murskeen ja bentoniittisaven seoksella jo loppusijoitustilojen käyttövaiheen aikana. Kun sijoitustunneli on täytetty, sen suulle rakennetaan sulkutulppa, jotta sijoitustunnelin täyteaine ei pursuaisi sen vähitellen vettyessä keskustunnelin puolelle.

12 Kun kaikki kapselit on viimein sijoitettu ja kapselointilaitoksen radioaktiiviset osat purettu, sijoitetaan kapselointilaitoksen laitos-ja purkujäte loppusijoitustiloihin niille vartavasten rakennettuun luolaan. Loppusijoitustöiden päätyttyä jäljellä olevat luolatilat täytetään ja varustetaan sulkurakenteilla, jotka katkaisevat kaikki rakennetut yhteydet maan päälle. Keskustunneli ja muut kalliossa olevat luolatilat täytetään samalla tavoin kuin sijoitustunnelit. Edellä esitetylle loppusijoitustilojen perusratkaisulle on luonnollisesti vaihtoehtoja. Lopullinen ratkaisu voidaankin valita sijoituspaikan olosuhteiden, ympäristön asettamien vaatimusten ja muiden paikkakohtaisten ominaisuuksien perusteella. Loppusijoitustilat voidaan vaihtoehtoisesti rakentaa mm. yhdelle tai useammalle syvyystasolle, sijoittaa loppusijoitustunnelit yhteen tai useampaan paikalliseen kalliolohkoon, rakentaa kuilut yhdeksi ryhmäksi lähelle toisiaan tai hajautetusti eri puolille tiloja. Maanpinnalta alas loppusijoitustiloihin voidaan myös louhia ajotunneli, jolloin kuilujen määrä vähenee. Loppusijoituksen turvallisuus perustuu sekä teknisiin ratkaisuihin että kallioperän ominaisuuksiin. Nämä yhdessä muodostavat moniestejärjestelmän, jossa tiivis metallisäiliö pitää polttoaineen sisällään ja kallioperän päätehtävä on luoda vakaa ympäristö näille säiliöille. Viime kädessä kalliossa vallitsevat olosuhteet pitävät huolen myös siitä, että uraanipolttoaineesta ei kerrallaan pääse liukenemaan suuria määriä radioaktiivisia aineita, vaikka säiliö ja täyteaine jostakin syystä menettäisivät tiiveytensä ja pohjavettä pääsisi säiliön sisään. 2.2 Kallioperän rooli loppusijoituksessa Käytettyä polttoainetta voidaan varastoida turvallisesti useiden vuosikymmenien ajan maanpäällisissä tai lähellä maan pintaa sijaitsevissa varastoissa, mutta turvallisuuden edellytyksenä on varastojen jatkuva valvonta ja kunnossapito. Huolenpidon jatkumista pitkällä aikavälillä, vuosisatoja eteenpäin, on mahdoton varmistaa. Loppu sijoittamalla uraanipolttoaine syvälle kallioperään elinympäristön turvallisuus sen osalta voidaan taata ilman, että tulevilta sukupolvilta vaaditaan jatkuvia toimenpiteitä. Kallion rooli loppusijoituksessa on monitahoinen. Sinänsä jo metri kalliota riittää estämään käytetyn polttoaineen lähettämän suoran säteilyn, mutta hautaamalla käytetty polttoaine syvälle kallion sisään todennäköisyys, että joku osuu siihen esimerkiksi kaivoa porattaessa on mahdollisimman pieni. Syvällä kalliossa olosuhteet ovat verraten vakiot ja siksi loppusijoitetut metallisäiliöt sekä täyteaineet pystyvät säilyttämään hyvät tiiveysominaisuutensa pitkienkin aikojen kuluessa. Lisäksi kalliolla on kyky rajoittaa ja pidättää uraanipolttoaineen liukenemista sekä liuenneiden radionuklidien liikkumista siinäkin tapauksessa, että jotkin säiliöt menettäisivät tiiveytensä ennenaikaisesti. Muutokset syvällä kallioperässä vallitsevissa olosuhteissa ovat maanpäällisiin tapahtumiin verrattuna erittäin vähäisiä ja lisäksi hyvin hitaita. Nykyiset liikkeet kallioperässä ovat millimetrien luokkaa ja yleensä havaittavissa vain herkillä mittalaitteilla (Chen 1991, Saari 1992). Suuretkaan muutokset maanpinnalla eivät olennaisesti muuta syvällä kallioperässä vallitsevia olosuhteita. Suomen olosuhteissa merkittävimpiä muutoksia voisi aiheuttaa

13 tulevaisuuden jääkausi. Jäätiköitymisten jaksollista esiintymistä on päätelty mm. aikaisempien jääkausien tutkimusaineistoista (Eronen & Olander 1990). Niiden mukaan parhaillaan ollaan lähestymässä lämpimän jakson loppua ja vähitellen kohti uutta jääkausijaksoa. Parin kymmenen tuhannen vuoden kuluessa koko Suomi on todennäköisesti saanut jääpeitteen. Nykyistä vastaava lämmin ajanjakso alkaisi vasta noin vuoden kuluttua (Ahlbom et ai. 1991). Jääkaudenkin aikana kallioperän syvät osat ovat eristettyinä maanpinnan välittömästä vuorovaikutuksesta useiden tuhansien, ehkä satojen tuhansien vuosien ajan (Ahlbom et ai. 1991). Vaikkakin maankuori painuu jäämassojen alla ja jälleen kohoaa, muutokset ovat olemassaolevia ruhjevyöhykkeitä (Saari 1992, Vuorela & Paulamäki 1988). Hyvin pitkiä ajanjaksoja ajateltaessa kallioperän hyviä ominaisuuksia ovat sen kulutuskestävyys ja siinä tapahtuvien muutosprosessien hitaus. Toisin sanoen kallioperä on vakaa ja sen ominaisuuksia voimakkaasti muokkaavat vuorijononpoimutusvoimat sekä tulivuoritoiminta ovat lakanneet vaikuttamasta Suomessa jo aikoja sitten (Nurmi 1985). Kalliossa ovat vallitsevina ns. tasaisesti jatkuvat prosessit. Näitä ovat kallion hidas rapautuminen ja kuluminen kallion pintaosassa, kallion hiipuminen eli sen hidas sopeutuminen jännitystilan muutoksiin sekä pohjaveden suotautuminen maanpinnalta ja virtaus kallioperässä (Niini et ai. 1982). Pohjavettä muodostuu maaperään ja sen peittämään kallioperään, kun pieni osa sadannasta, joka ei virtaa pintavesiin tai haihdu, suotautuu maa- ja kallioperän huokosiin. Suomen kallioperässä on ruhje-ja rikkonaisuusvyöhykkeitä ja sen kivilajit sisältävät rakoja. Ne ovat syntyneet kallioperään jo sen muodostumisvaiheissa. Ruhjeet ja raot muodostavat kallioperään vettäjohtavan rakoverkoston. Tutkimusten perusteella kaikki raot eivät kuitenkaan johda vettä, sillä vettäjohtavia rakoja on vain pieni osa kaikista raoista ja suuri osa raoista on tiiviitä. Maanpinnan korkeuserojen takia pohjaveden pinnankorkeuskin vaihtelee. Korkeuserot aiheuttavat vuorostaan pohjaveteen hydraulisen painegradientin ja sen pakottamana pohjavesi pyrkii liikkumaan maaperän huokosissa, kallioperän ruhjeissa sekä vettäjohtavissa raoissa. Pohjaveden vaihtuvuutta kallioperässä ohjaavat siis sadanta, maanpinnan topografia sekä kalliorakojen vedenjohtavuus. Joillakin alueilla pohjavesi voi olla voimakkaan suolaista, joka on merkki veden hitaasta vaihtuvuudesta. Topografia ja rakoilu ovat luonteeltaan pysyviä ominaisuuksia eivätkä muutu olennaisesti pitkienkään aikojen kuluessa. Loppusijoituksen turvallisuus määräytyy kallioperän, loppusijoitussäiliön ja täyteaineiden yhteisvaikutuksesta. Perusedellytykset turvalliselle loppusijoitukselle syntyvät kuitenkin kallioperän tarjoamista - mekaanisesta suojasta kulutusta ja ihmisen toimintoja vastaan kemiallisesti vakaista olosuhteista, joiden seurauksena säiliöiden korroosio on hidas ja uraanipolttoaineen liukeneminen pohjaveteen hyvin rajoitettua pohjaveden pienestä vaihtuvuudesta kyvystä pidättää pohjaveteen liuenneiden aineiden kulkeutumista.

14 10 Kallioperän koostuminen tietystä kivilajista ei sellaisenaan ole ratkaisevaa loppusijoitukselle, koska teknisten päästöesteiden riittävä turvallisuustaso voidaan saavuttaa hyvin erilaisissakin kallio-olosuhteissa. Tästä syystä ei ole tarvetta etsiä "parasta mahdollista" kalliota loppusijoituspaikaksi, kunhan edellä mainitut perusedellytykset riittävässä määrin toteutuvat. Kallioperän roolin painopiste muuttuu myös ajan kuluessa seuraavasti: - Aluksi tärkeintä on voimakkaasti säteilevän uraanipolttoaineen eristäminen ihmisen ulottumattomiin, jolloin kallio toimii tehokkaana säteilysuojana. Pidemmällä aikavälillä kallion tärkein tehtävä on pitää jätesäiliö ja sitä ympäröivä täyteaine ehjinä. - Kaikkina aikoina kallion tehtävänä on pidättää siihen mahdollisesti joutuneiden radioaktiivisten aineiden kulkeutumista niin, että niistä ei aiheudu vaaraa elolliselle luonnolle. Se millaisia loppusijoituspaikan kallioperän ominaisuuksien pitäisi olla, perustuu loppusijoituksen moniesteperiaatteeseen. Tällaiset ominaisuudet Suomen kallioperässä vallitsevat mm. silloin, kun seuraavat edellytykset ovat voimassa: - kallioperässä vallitsevat vakaat olosuhteet pohjaveden kemiallinen laatu on sellainen, että polttoaineen liukeneminen siihen, kulkeutuminen kalliossa ja kapselien korroosio ovat vähäisiä pohjaveden kemiallinen laatu on sellainen, että bentoniittisavi tai vastaava muu täyteaine säilyttää hyvät ominaisuutensa - kalliopohjaveden virtaama eli käytännössä veden vaihtuvuus loppusijoituskalliossa on vähäinen - loppusijoitustilat voidaan suunnitella ja rakentaa siten, että kallion rikkonaisuus voidaan ottaa huomioon ja välttää tarpeen mukaan. Yleisiä, paikanvalintaan liittyviä kriteereitä kallioperän ominaisuuksista kehitettiin luvun loppupuolella ja 1980-luvun alussa. Uusimpia käsityksiä loppusijoituksen kokonaiskriteereistä edustaa pohjoismainen käsitys vaadittavista kriteereistä (Nordic 1993). Käsitykset kallioperältä toivottavista ominaisuuksista ovat vuosien mittaan kehittyneet eri maissa tehtyjen kallioperätutkimusten ja turvallisuusanalyysien myötä (Anttila 1995). Nykyisen käsityksen mukaan seuraavat kallioperän ominaisuudet ovat huomionarvoisia sijoituspaikkaa valittaessa: - Sijoituspaikan tulee kuulua kooltaan riittävän suureen muodostumaan siten, että sijoitustilat voidaan rakentaa riittävän syvälle. Syvyydellä estetään ihmisen toimintojen ja luonnon kulutustekijöiden vaikutukset. Loppusijoitustila-alueen kallioperän tulisi koostua tavallisista, yleisesti esiintyvistä kivilajeista, jotta kallioperän myöhempi hyötykäyttö olisi epätodennäköistä. Sijoituspaikan kallioperässä ei tule olla kallioperän liikuntasysteemeihin kuuluvia ruhjerakenteita, joissa voisi tapahtua tulevaisuudessa merkittäviä kallioliikuntoja.

15 11 Kallioperässä yleisesti esiintyviä rakoja ja rakovyöhykkeitä tulisi esiintyä vain harvakseltaan, jotta kalliotilat voidaan rakentaa normaalein menetelmin ja niiden käyttö on turvallista. - Sijoituspaikan pinnanmuodostuksen tulisi olla loivapiirteistä. Sen ansiosta hydraulinen gradientti on pieni ja pohjaveden vaihtuvuus kallioperässä vähäistä. Pohjaveden tulisi olla laadultaan sellaista, että radioaktiivisten aineiden liukeneminen siihen on vähäistä. Kallioperän tulisi olla sellaista, että liuenneiden aineiden liikkuminen siinä on hidasta. - Sijoituspaikan kallioperän tulisi olla tutkittavuudeltaan helppo. Kallioperän ominaisuudet tulisi voida kuvata yksinkertaisella tavalla ja ominaisuuksien tulisi olla ennustettavissa. Tätä edesauttaa, jos kallioperä on homogeenista ja havaintoja voidaan tehdä avokallioista. Sijoituspaikkatutkimuksista vuodesta 1987 lähtien saadut kokemukset osoittavat, että toivottavien kallioperäominaisuuksien tarkastelu koko maan tai suurien alueiden mittakaavassa ei anna riittävää pohjaa loppusijoitustilojen sijoittamiselle ja turvallisuuden arvioinnille. Vaikkakin alueita voidaan yleisellä tasolla luokitella paljastuneisuuden, ruhjeiden esiintymisen jne. perusteella, aiheuttaa näihin yksityiskohtaisemmalla tasolla liittyvä vaihtelu sen, että huonosti paljastuneeksikin arvioidulta alueelta voidaan löytää runsaammin paljastuneita osa-alueita. Samaten voidaan loppusijoitussuunnitelmien ja paikkakohtaisen turvallisuudenkin kannalta olennaisesta rikkonaisuudesta tehdä luotettavia arvioita vasta kenttätutkimusten perusteella. Voidaankin ajatella, että pelkästään välttämällä korkeuseroiltaan merkittävimpiä alueita loppusijoituslaitoksen syvällä sijaitsevan maanalaisen osan kannalta riittävän hyvät ominaisuudet ovat löydettävissä suurimmasta osasta suomalaista kallioperää. Loppusijoituksen turvallisuuden ja toteutettavuuden kannalta olennaista olisi alueen helppo tutkittavuus, jota luonnollisesti edesauttaa, jos avokallioita on runsaasti ja alue koostuu yhdestä homogeenisesta kivilajista. 2.3 Tutkimus- ja kehitystyö Kuvassa 2-5 on esitetty käytetyn polttoaineen huollon kokonaisaikataulu, joka perustuu valtioneuvoston vuonna 1983 tekemään periaatepäätökseen Suomen ydinvoimalaitosten ydinjätehuollon tutkimus-, selvitys-ja suunnittelutyön tavoitteista sekä kauppa-ja teollisuusministeriön vuonna 1991 tekemään päätökseen ydinvoimalaitosten ydinjätehuollossa noudatettavista periaatteista. Päätösten mukaan loppusijoituksen aloittamiseen on oltava valmius vuonna 2020 ja tähän tarkoitettu loppusijoituspaikka on valittava vuoden 2000 loppuun mennessä. Eri vaiheissa tehdyt selvitykset ovat osoittaneet, että turvallinen loppusijoitus Suomen kallioperään on mahdollistaja mahdollisia sijoituspaikkoja voidaan paikantaa geologisin perustein runsaasti. Parhaillaan käynnissä olevilla yksityiskohtaisilla paikkatutkimuksilla hankitaan perusteet lopulliselle paikanvalinnalle sekä kerätään tarvittava paikkakohtainen tieto turvallisuusarvion laatimiseksi ja sijoituspaikan valinnan perustelemiseksi.

16 LOVIISA 1 JA LOVIISA 2, KÄYTTÖ LOVIISAN KPA-VARASJO. LAAJENTAMINEN JA KÄYTTÖ I I I LOVIISAN KPA-PALAUTUKSET OLKILUOTO 1 JA OLKILUOTO 2. KÄYTTÖ OLKILUODON KPA-VARASTO, RAKENTAMINEN JA KÄYTTÖ LOPPUSLMUKSEN TEKNISET SUUNNITELMAT JA TURVALLISUUSANALYYSIT SIJOITUSPAIKKATUTKIMUKSET SIJOITUSPAIKAN VALHTA TÄYDENTÄVÄT PAIKKATUTKIMUKSET JA YKSITYISKOHTAINEN SUUNNITTELU KAPSELOINTILAITOKSEN JA LOPPUSIJOITUSTILOJEN RAKENTAMINEN KAPSELOINTI JA LOPPUSIJOITUS LOPPUSIJOITUSTILOJEN SULKEMINEN 1 I Kuva 2-5. Käytetyn polttoaineen huollon kokonaisaikataulu. Loppusijoituspaikan valinnan jälkeen tehdään turvallisuutta ja toteutettavuutta varmentavia paikkatutkimuksia loppusijoituspaikalla ja laaditaan kapselointilaitoksen sekä loppusijoitustilojen lopulliset suunnitelmat rakentamista varten. Varmentavat tutkimukset tehdään paikalle rakennettavasta kuilusta tai ajotunnelista käsin. Kapselointilaitos ja loppusijoitustilat rakennetaan 2010-luvulla ja otetaan käyttöön vuonna Käytetty polttoaine kapseloidaan ja loppusijoitetaan noin 20 vuoden kuluessa, minkä jälkeen kapselointilaitos poistetaan käytöstä ja loppusijoitustilat suljetaan noin vuonna Kallioperätutkimuksia tullaan jatkamaan eri muodoissa myös rakentamisen ja loppusijoituslaitoksen käytön aikana. Posivan oman työn lisäksi tutkimus- ja kehitystyötä toteutetaan suomalaisissa tutkimuslaitoksissa, korkeakouluissa ja konsulttiyrityksissä sekä kansainvälisin yhteistyöhankkein. Tarvittaessa käytetään myös ulkomaisia konsulttipalveluja. Lopullisen sijoituspaikan valinta on edennyt asteittain. Kallioperän ominaisuuksiin ja niiden tutkimiseen liittyviä selvityksiä alettiin tehdä Suomessa 1970-luvun loppuvuosina ja lähtökohtia paikan valinnalle selvitettiin. Valtioneuvosto teki marraskuussa 1983 ydinjätehuoltoa koskevan periaatepäätöksen (Valtioneuvosto 1983), jossa annetaan tavoitteet ja aikataulu loppusijoituspaikan valinnalle.

17 13 Periaatepäätöksessä esitettiin kolme aikatauluun sidottua tutkimusvaihetta: vuosina J tehdään aluevalintaselvityksiä tutkimusalueiden valitsemiseksi vuosina tehdään alustavat sijoituspaikkatutkimukset usealla tutkimuksiin soveltuvalla kallioalueella vuosina tehdään yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset muutamalla soveliaimmalla alueella Aluevalinnan peruslähtökohdaksi valittiin lähestymistapa, jossa tavoitteena oli tunnistaa aluksi Suomen kallioperässä olevat suuret ruhjevyöhykkeet. Tämän jälkeen tarkoituksena oli selvittää ruhjevyöhykkeiden välisiä alueita, paikantaa näillä alueilla olevat päärikkonaisuudet ja ottaa jatkotarkastelun kohteeksi näiden väliset kalliolohkot. Kalliolohkoista selvitettiin niiden pinnanmuotoja, kivilajeja, rikkonaisuutta ja kallion rakoilua sekä avokallioiden määrää. Tällaisen lähestymistavan avulla voitiin siis välttää rikkonaisimpia kallio-osuuksia, jotka ovat kallioperän vettäjohtavimpia kohtia ja joissa voi tulevaisuudessa muita alueita todennäköisemmin tapahtua merkittävämpiä kallioliikuntoja. Nykyisistä alueista Kuhmon Romuvaara ja Äänekosken Kivetty ovat seuloutuneet esiin tämän prosessin kautta. Eurajoen Olkiluodolle ja sen lähiympäristölle tehtiin samaan aikaan erillinen kallioperäselvitys, jossa sovellettiin samoja periaatteita kuin koko maan kattaneessa seulontatyössä. Aluevalintatutkimukset vuosina tuottivat lopputuloksena aluejoukon, joka pääominaisuuksiltaan on varsin samankaltainen. Eniten alueita sijaitsi maan keski- ja pohjoisosan graniittialueilla. Kallioperän vanhimmalla, arkeeisella alueella sijaitsi vain muutamia alueita. Länsi-Suomen topografialtaan tasaisella alueella oli verraten runsaasti alueita, jotka edustavat osaksi ns. svekofennidejä ja osaksi nuorempia graniitteja. Kaakkois-Suomen ns. Viipurin rapakivialueella, johon Hästholmenin saarikin kuuluu, oli muutamia alueita. Vuodesta 1987 lähtien on tehty kenttätutkimuksia aluksi viidellä tutkimusalueella: Eurajoen Olkiluodossa, Hyrynsalmen Veitsivaarassa, Kuhmon Romuvaarassa, Sievin Syyryssä ja Äänekosken Kivetyssä. Alueille kairattiin syviä kairanreikiä aina 1000 m syvyyteen asti, rei'issa tehtiin kallion ominaisuuksia karakterisoivia mittauksia ja näytteenottoja. Saadut tulokset vahvistivat alueseulonnan käsityksiä kallioperän rakenteesta ja ominaisuuksista. Tutkimukset raportoitiin vuonna 1992 valtioneuvoston periaatepäätöksen mukaisesti ja seuraavaan tutkimusvaiheeseen vuosiksi valittiin Kivetty, Olkiluoto ja Romuvaara (Teollisuuden Voima Oy 1992b). Tämä tutkimusvaihe on jaettu kahteen jaksoon, joista ensimmäinen on raportoitu vuoden 1996 lopulla (Posiva Oy 1996b). Aikaisempia tutkimustuloksia on täydennetty ja tutkimustietoja on tarkennettu. Erityistä painoa on pantu pohjaveden kemiallisten ominaisuuksien ja kallion vedenjohtavuuden selvittämiseen tarkoilla näytteenotoilla sekä mittauksilla syvissä kairanrei'issa. Tähänastisista sijoituspaikkatutkimuksista kertynyt tutkimusaineisto on ollut taustana Hästholmenia koskevassa esiselvityksessä ja rapakivigraniitin ominaisuuksia on voitu tarkastella suhteessa sijoituspaikkatutkimusten alueiden kivilajeihin. Vaikkakin Hästholmenin kairanreikätiedot ulottuvat vain reilun 200 m syvyyteen muiden alueiden yli 1000 m asemesta, aineiston vertailu muihin alueisiin on silti mahdollista. Sen perusteella voidaan

18 14 tarkastella ovatko alueella tavattavat olosuhteet tyypillisiä suomalaiselle peruskalliolle vai liittyykö rapakivigraniitin ominaisuuksiin jotain erikoista ja poikkeavaa. Esiselvitystä varten on koottu olemassaoleva tutkimusaineisto Hästholmenin saaresta, sen ympäristöstä ja Viipurin rapakivimassiivista laajemmalta alueelta. Saaren ympäristöstä, noin 20 km säteellä on laadittu kallioperän rakennetulkinta, jonka tavoitteena on ollut tunnistaa merkittävimmät rikkonaisuusvyöhykkeet, jotka saaren ympärillä rajaavat loppusijoitukseen käytettävissä olevaa kalliolohkoa. Rakennetulkintaa on täydennetty maastokartoituksilla, jossa avokallioista on määritetty rakoilu- ja kivilajiominaisuudet. Rakoiluaineistoon on liitetty vähä- ja keskiaktiivisten jätteiden loppusijoitustilan kartoitushavainnot. Rakoiluaineistoa on verrattu lisäksi muualta Viipurin rapakivialueelta hankittuun rakoiluaineistoon, jotta tutkimuskohdetta on voitu arvioida suhteessa rapakiven ominaisuuksiin yleensä. Rakennetulkintaa varten on tulkittu akustisia luotaustutkimuksia saarta ympäröivällä merialueella. Luotausten avulla on voitu tehdä päätelmiä ja selventää käsityksiä rikkonaisuusvyöhykkeiden olemassaolosta merialueella. Pohjavesiolosuhteiden arvioimiseksi aikaisemmat vedenjohtavuuden mittaustulokset ja painekorkeuden havainnot on koottu yhteen. Näitä on arvioitu suhteessa siihen vedenjohtavuus- ja virtausmittausaineistoon, joka on muodostunut paikkatutkimusten yhteydessä. Pohjavesikemian tuloksia on täydennetty ottamalla muutamia ympäristönäytteitä kohteena olevalla alueella sijaitsevista porakaivoista. Tutkimusaineistoon on lisäksi koottu tutkimustuloksia kalliopohjavesistä muualta Viipurin rapakivialueelta. Kivilajin mineraalikoostumus ja -rakenne vaikuttaa radioaktiivisten aineiden kulkeutumiseen kallioraoissa. Veteen vapautuneet radionuklidit takertuvat rakopinnoille eivätkä liiku pohjavesivirtauksen mukana. Tällaisia sorptiotutkimuksia on tehty laboratoriossa ja määritetty pidätyskertoimia käytetyn polttoaineen loppusijoituksen kannalta olennaisille radionuklideille mm. uraanille (U-233), neptuniumille (Np-235), kesiumille (Cs-134) ja plutoniumille (Pu-236). Tuloksia on verrattu paikkatutkimusalueiden pidätyskerrointutkimuksiin. Hästholmenin kairausnäytteille on tehty kallioteknisiä laboratoriomäärityksiä. Näytteistä on määritetty lujuus-ja muodonmuutosparametrit sekä lämpötekniset ominaisuudet. Näytteitä valittaessa on kiinnitetty huomiota, että erityyppiset rapakivilaadut ovat riittävän hyvin edustettuina näytevalikoimassa. Esiselvityksen yhteydessäkoottukallioperäaineistoyhdessämuunpaikkatutkimusaineiston kanssa on mahdollistanut Hästholmenin paikallisten olosuhteiden arvioinnin loppusijoituksen ja jatkotutkimustarpeen kannalta. Yleisemmin on voitu arvioida rapakivigraniitin ominaisuuksia ja tunnistaa jatkotutkimuksen kannalta tärkeitä alueellisia kallioperätekijöitä.

19 15 3 LOPPUSIJOITUKSEN GEOLOGISET EDELLYTYKSET 3.1 Yleinen geologia ja kallioperän rakenne Hästholmenin ja sen ympäristön kallioperä kuuluu osana laajaan Kaakkois-Suomen rapakivigraniittimassiiviin, ns. Viipurin massiiviin, joka on kooltaan noin km 2 (kuva 3-1). Rapakivigraniitin syntyminen edustaa Suomen kallioperän muotoutumisessa pääpoimutusvaiheiden jälkeistä, viimeistä laaja-alaistamagmatismia.rapakivigraniitti tunkeutui vanhempaan kallioperään useassa eri vaiheessa noin miljoonaa vuotta sitten. Massiivin kehityksen viimeistä vaihetta edustavat sitä leikkaavien porfyyrijuonien muodostuminen noin 1615 miljoonaa vuotta sitten, jonka jälkeen magmaattinen aktiivisuus rapakivialueella päättyi (Kuivamäki et ai. 1995). Graniitin kontaktit ympäröiviin kivilajeihin ovat teräviä, kuten alueen lounaisreunalla, jonne Hästholmenilta on lähimmillään matkaa noin 10 km Viipurin rapakivimassiivi (Kuivamäki et ai. 1995).

20 16 Rapakivigraniitti on synnyltään anorogeenista porfyyristä graniittia, joka ei ole ollut mukana vuorijonopoimutuksessa ja siten säilynyt massamaisena ja metamorfoitumattomana. Näin muodoin siinä ei esiinny plastisen deformaation aiheuttamaa heterogeeni suutta. Magmaattista kerrosrakennetta on paikoin havaittavissa. Rapakivi esiintyy useana eri muunnoksena, jotka poikkeavat toisistaan lähinnä ulkoasunsa ja mineraalisuhteidensa osalta. Rapakivimassiivia voidaankin pitää litologisesti varsin homogeenisena. Massiivin yleisin rapakivityyppi on viborgiitti, muita ovat tumma viborgiitti, pyterliitti, porfyyrinen rapakivigraniitti, tasarakeinen rapakivigraniitti, tumma tasarakeinen rapakivigraniitti, porfyyriapliitti, kvartsiporfyyri sekä apliitti- ja pegmatiittijuonet (Kuivamäki et ai. 1995). Useat näistä rapakivityypeistä esiintyvät myös Hästholmenin alueen kallioperässä. Rapakivigraniitille on paikoin tyypillistä ns. moroutuminen eli rapautuminen soramaiseksi massaksi, josta kiven nimityskin on peräisin. Kysymyksessä on mineraalien fysikaaliskemiallinen muuttuminen, joka usein liittyy aivan kallion pintaosaan ja erityisesti sen rikkonaisiin vyöhykkeisiin. Graniitin malmikriittisyys on yleensä hyvin vähäinen, vaikka sen viimeisimpiin intruusiovaiheisiin saattaa paikoin liittyä ns. greisen-tyyppisiä tinamineralisaatioita. Viipurin rapakivigraniittimassiivin paksuuden arvioidaan olevan noin 8 km. Se muodostuu todennäköisesti useista loiva-asentoisista, laattamaisista intruusioista, jotka edustavat rapakiven eri purkautumisvaiheita (Kuivamäki et ai. 1995). Samat intruusiovaiheet heijastuvat myös maanpinnalla tavattaviin murros-ja ruhjevyöhykkeisiin, jotka jakavat kallioperän erikokoisiin lohkoihin. Vyöhykkeiden syvyysulottuvuudesta ei ole tutkimustietoa, mutta niiden arvellaan olevan syvimmillään useita kilometrejä ja ulottuvan jopa massiivin pohjaan asti. Massiiville tyypilliset ruhjesuunnat ovat koillinen-lounas ja luode-kaakko. Näistä ensinmainitussa suunnassa olevat vyöhykkeet ovat muita pidempiä. Paitsi suoria, pitkiä murroslinjoja, massiiville ovat tyypillisiä myös monin paikoin tavattavat erikokoiset, rengasmaiset ympyrärakenteet. Rakoilu, joka edustaa kallioperän haurasta deformaatiota, on rapakivessä kuutiomaista ja hyvin säännöllistä. Tätä systemaattista rakoiluominaisuutta käytetäänkin hyväksi rapakivialueen useissa rakennuskivilouhoksissa, jotka sijoittuvat ehjiin, vähärakoisiin kalliolohkoihin. Graniittialueelle tyypilliset rakennesuunnat vallitsevat myös Loviisan alueella, massiivin lounaisosassa. Hästholmenista noin 20 km etäisyydelle (ns. Loviisan kaukoalue) ulottuneessa ruhjetulkinnassa (Kuivamäki et ai. 1996) ovat luode-kaakkoiset vyöhykkeet selvästi koillis-lounaisia voimakkaampia ja pidempiä. Ensiksimainituista ovat merkittävimpiä Loviisanlahden ja Pernajanlahden kohdalle sijoittuvat alueelliset ruhjevyöhykkeet. Loviisan alueelta on tulkittu myös useita ympyrärakenteita. Hästholmenin lähialueelta, noin 5 km etäisyydeltä, tulkitut ruhjevyöhykkeet on esitetty kuvassa 3-2 (Kuivamäki et ai. 1996). Ne jakautuvat kahteen pääsuuntaan, luode-kaakkoja koillinen-lounas, kuten kaukoalueen vyöhykkeetkin. Näistä ensinmainittu suunta on selvästi hallitseva. Merkittävin rakenne on Hästholmenin länsipuolella kulkeva luode-kaakkoinen ruhjevyöhyke, joka jatkuu luoteeseen Loviisanlahtea noudatellen. Sen leveydeksi arvioidaan m, pituudeksi jopa useita kymmeniä kilometrejä ja syvyydeksi jopa 10 km. Tätä vyöhykettä sivuaa Hudöfjärdenille tulkittu ympyrärakenne. Itse Hästholmenin

21 Kuva 3-2. Hästholmenin lähiympäristön ruhjevyöhykkeet (Kuivamäki et ai. 1996). HÄSTHOLMENIN LÄHIYMPÄRISTÖN RUHJETULKINTA

22 18 saarta sivuaa lännessä ja pohjoisessa mahdollinen rikkonaisuusvyöhyke. Muilta osin saarella ja sen pohjoispuolisella niemellä on enimmäkseen paikallisia rikkonaisuusrakenteita, joiden oletettu leveys on alle 10 m, pituus alle 2 km ja syvyys alle 1 km. Luode-kaakko- ja koillinen-lounas -suuntaisten ruhjevyöhykkeiden on arvioitu olevan jyrkkäasentoisia. Rapakivigraniittimassiiville tyypillinen loiva-asentoinen rakennesuunta ei tule esiin maanpinnan piirteisiin perustuvassa ruhjetulkinnassa. Tästä rakennesuunnasta on saatu todisteita voimalaitosjätteen loppusijoitustutkimuksissa ja niitä, kuten muitakin Hästholmenin rikkonaisuusrakenteita käsitellään lähemmin kallion rakoilua koskevassa luvussa. 3.2 Kivilajit ja rakoilu Kivilajin tyypit Hästholmenin lähiympäristön rapakivessä esiintyy tälle graniittityypille luonteenomaista vaihtelua. Noin 5 km etäisyydelle ulottuneen geologisen kartoituksen perusteella yleisimmät rapakivityypit ovat viborgiitti, pyterliitti, tasarakeinen rapakivi ja porfyyrinen rapakivi (Kuivamäki et ai. 1996). Näistä viborgiitti ja pyterliitti edustavat tyypillisintä rapakiven rakennetta, jossa kiven hieno- tai keskirakeisessa perusmassassa esiintyy pyöreitä, osaksi vaalean plagioklaasivaipan ympäröimiä kalimaasälpähajarakeita. Vaipattomat hajarakeet, ovoidit, ovat vaipallisia suurempia ja saattavat olla halkaisijaltaan jopa yli 10 cm. Viborgiitti ja pyterliitti vaihettuvat toisikseen vähitellen ilman selvää rajaa, ja niiden erottaminen toisistaan saattaa monasti olla vaikeata, jolloin kyseessä on näiden välimuoto viborgiitti-pyterliitti. Viborgiitin tuntomerkkinä pidetään vaipallisten ovoidien suurempaa määrää (>50 %) suhteessa vaipattomiin (kuva 3-3). Pyterliitissä esiintyy enemmän sisäistä vaihtelua kuin viborgiitissa ja sen tummaa muunnosta pidetään omana kivilajinaan. Rapakivelle ominainen rapautumisilmiö on todettu alkavan juuri ovoidien plagioklaasikuoresta, jonka jälkeen sisustan kalimaasälpä alkaa muuttua ja koko kiven rakenne löyhtyy. Tasarakeinen rapakivigraniitti on nimensä mukaisesti tasalaatuista, keski-karkearakeista puna-ruskeaa kivilajia, jossa voi harvakseltaan esiintyä kulmikkai ta kalimaasälpähajarakeita. Tasarakeista rapakiveä esiintyy sekä laajempina yhtenäisinä muodostumina että muita rapakivityyppejä leikkaavina juonina ja sulkeumina. Porfyyrinen rapakivigraniitti on keskirakeista ja sisältää kulmikkaita kalimaasälpähajarakeita. Hästholmenin alueen graniitille luonteenomaisia piirteitä ovat ns. miaroliittiset ontelot, jotka ovat läpimitaltaan useimmiten alle 20 cm, mutta joskus jopa metrin luokkaa. Ontelot, joiden seinämiin on kiteytynyt kalimaasälpä- ja kvartsikiteitä, ovat jäänteitä kivisulassa olleista kaasukuplista. Miaroliittisten onteloiden lisäksi rapakiven reunavyöhykkeessä voi olla sulkeumana vanhempaa sivukiveä. Niinikään tyypillisiä piirteitä ovat erilaiset juonet, kuten kvartsi-, pegmatiitti, apliitti-ja rapakivigraniittijuonet. Juonien leveys on keskimäärin 20 cm:n luokkaa. Kvartsijuonten maksimisuunnaksi on saatu luode-kaakkoja graniittisten koillinen-lounas. Myös joitakin tummia greisen-juonia on tavattu, joskaan niiden

23 19 mahdollista tinapitoisuutta ei ole analysoitu. Paitsi juonia ja kivilajikontakteja kalliopaljastumien kivilajeista on paikoin todettavissa koostumusvaihtelua, joka on tulkittavissa magmaattiseksi kerroksellisuudeksi tai virtausrakenteeksi. '-3. Viborgiittia, Gäddbergsön pohjoisosa. Laatan pituus 17 cm (Kuivamäki et ai 1996). Kivilajien leikkaussuhteiden perusteella alueen vanhimpia kivilajeja ovat sivukivisulkeumat ja seuraavaksi nuorempia ovat etenkin viborgiitissa ja pyterliitissä esiintyvät, tasarakeisesta graniitista muodostuneet sulkeumat. Muutoin tasarakeisen rapakiven, viborgiitin ja pyterliitin keskinäisiä ikäsuhteitaei voi kontaktien perusteella määrittää. Pääkivilajeja nuorempia ovat niitä leikkaavat juonet, näistä greisen-juonien on todettu edustavan kaikkein nuorimpia rakennepisteitä (Kuivamäki et ai. 1996). Kartoitetut kalliopaljastumat edustavat ehjää, rapautumatonta kivilaatua. Rapautumista on tavattu vain satunnaisesti liittyen lähinnä tiheärakoisiin vyöhykkeisiin. Hästholmenin lähiympäristön kivilajikartalla (kuva 3-4) viborgiitti ja pyterliitti ovat vallitsevia kivilajeja ja ne muodostavat mm. Hästholmenin kalliopaljastumien pääkivilajit (Kuivamäki et ai. 1996). Tämän eteläpuolella kivilajina on näiden kahden päätyypin yhdistelmä. Näiden lisäksi Hästholmenin länsipuolella on pyöreähkö tasarakeisen rapakiven alue, jonka tulkinta perustuu Hudöfjärdenin kalliotopografiassa esiintyvään ympyrärakenteeseen. Tasarakeinen rapakivi jatkuu mahdollisesti kielekemäisenä Hästholmenin pohjoispuolelle. Kartoitusalueen kaakkoiskulmassa pääkivilajeina ovat tasarakeinen ja porfyyrinen rapakivi.