Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuolto. Yhteenveto vuoden 2008 toiminnasta

Transkriptio

1 Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuolto Yhteenveto vuoden 2008 toiminnasta

2 Kansikuvassa Posivan toimintaa ONKALOssa, tutkimuskaivannolla OL-TK16 sekä Olkiluodon metsässä intensiivikoealalla.

3 TIIVISTELMÄ Tämä raportti on yhteenveto vuoden 2008 toiminnasta Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuollossa. Yhteenveto sisältää ydinenergialain ja -asetuksen mukaisen selvityksen voimayhtiöiden ydinjätehuollon tilanteesta ja toimenpiteistä vuonna 2008 sekä selvityksen varautumisesta ydinjätehuollon tuleviin kustannuksiin. Vuonna 2000 valtioneuvosto teki periaatepäätöksen Posivan hakemuksesta käytetyn polttoaineen loppusijoituksesta Eurajoen Olkiluotoon. Vuonna 2003 kauppa- ja teollisuusministeriö päätti, että loppusijoituslaitoksen rakentamislupaa varten tarvittavat alustavat selvitykset ja suunnitelmat on esitettävä vuonna Rakentamislupaa on haettava vuoden 2012 loppuun mennessä. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelu etenee pitkän aikavälin tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelutyön (TKS) ohjelman mukaisesti. Meneillään oleva kolmivuotisjakso on kuvattu TKS-2006-ohjelmassa. Olkiluodon voimalaitoksella oli vuoden 2008 lopussa varastoituna käytettyä polttoainetta yhteensä 6984 nippua, jotka sisältävät noin 1180 tonnia uraania. Loviisan voimalaitoksella oli vastaavana aikana varastoituna käytettyä polttoainetta yhteensä 3769 nippua, mikä vastaa noin 452 tonnia tuoretta uraania. ONKALOn layoutia (pohjapiirustusta) muutettiin vuoden 2008 aikana jonkin verran. Loppusijoitustilat tulevat sijoittumaan tasolle -420 m. Toimintavuoden aikana ajotunnelia louhittiin paalulle Ajotunnelin louhintaa on kesästä 2008 lähtien hidastanut R20A/B-nimellä tunnettu kallion rikkonaisuusvyöhyke. Henkilöja poistoilmakuiluja jatkettiin tasolle -270 m. Vuoden 2008 aikana valmistui vuonna 2006 perustetun R20-ohjelman loppuraportti. Loppuraportin johtopäätöksenä voidaan todeta, että pitkäaikaisturvallisuuden näkökulmasta on tärkeää jatkaa ONKALOn tiivistämistä ja vuotovesien rajoittamista ja näin torjua vuotovesien aiheuttamat haitat. Vuonna 2007 perustettu EDZ-ohjelma eteni vuonna 2008 raportointivaiheeseen. Tulosten perusteella ONKALOn EDZ (louhintavauriovyöhyke) aiheutti vain vähän muutoksia virtaamiin ja kulkeutumisreitteihin. Ohjelman antaman informaation perusteella ONKALOn louhintaa koskevia suunnitteluvaatimuksia täsmennettiin. Poraustarkkuusvaatimuksia tiukennettiin ja emulsion käyttö räjähdysaineena rajattiin pois reunareikien panostuksessa. Vuonna 2008 loppusijoituskapselin suunnitelmaa päivitettiin. Kapselin valmistusta sekä pisto-vetomenetelmällä että pursotuksella tutkittiin ja toteutettiin vuonna 2008 eri projekteissa. Valurautaisten sisäosien valuja jatkettiin valamalla yksi BWR-sisäosa. Vuoden 2008 alussa testattiin vuonna 2007 luotua alustavaa hitsaustyöohjetta (pwps) kansihitsauskokeissa. Vuoden 2008 pääpainopiste hitsauskehitystyössä oli demonstraatioprojektin hitsauskokeiden suorittaminen. Tarkastustekniikassa suurin ponnistus oli kapselikomponenttien ja hitsien tarkastaminen. Bentoniittipuskurin kehitystyö painottui vuoden 2008 aikana bentoniittilohkojen valmistus- ja asennustekniikan kehittämiseen sekä puskurin referenssidokumenttien laadintaan. Myös bentoniittimateriaalin hankintaja käsittelyprosessia selvitettiin. Lisäksi bentoniittipuskurin suunnitteluasiakirjojen laadintatyö käynnistettiin. Loppusijoitustunnelien täyteaineen kehitystyön päätavoitteena on ollut tuottaa aineistoa Olkiluotokohtaista täyteaineratkaisua varten. Loppusijoitustunneleiden täyttöasteeksi on arvioitu saavutettavan lohkoilla noin 80 %. Vuoden 2008 aikana jatkettiin lohkojen valmistamisen kehitystyötä ja valmistamista teollisuusmittakaavassa. Loppusijoitustunnelien suulle tulevien tulppien suunnitelma päivitettiin. Olkiluodon itäosaan kairattiin vuonna 2008 kaksi uutta tutkimusreikää, joiden avulla tullaan karakterisoimaan kallioperän yleisiä geologisia, hydrogeologisia ja hydrogeokemiallisia olosuhteita. Kairanreikien läheisyyteen tehtiin kaksi tutkimuskaivantoa. Kaivantojen tarkoituksena on tuottaa geologista kartoitusaineistoa tutkimusalueen itäosasta sekä tutkimuskaivantoja leikkaavista lineamenteista. Syvien kairanreikien vesinäytteenottoja jatkettiin edelleen sekä avoimista että monitulpatuista rei istä. Lisäksi näytteenotot meren alle kairatusta reiästä käynnistettiin. ONKALOssa tehtiin vuoden 2008 aikana tutkimuksia sekä louhinnan aiheuttamien muutosten että ONKALOa ympäröivän kallion ominaisuuksien selvittämiseksi. ONKALOssa tehtiin mm. kartoitusta, tunnustelureikätutkimuksia, kairaustutkimuksia, pohjavesinäytteenottoja, virtausmittauksia ja kalliomekaanisia mittauksia. ONKALOn ajotunneliin kairattiin 150 metriä pitkät pilottireiät paaluilta 3116 ja Pilottireikien kairaus ja siihen liittyvät reikätutkimukset keskeyttivät louhintatyöt. Olkiluodon tutkimusalueen mallintamista koordinoi edellisvuoden tapaan Olkiluoto Modelling Task Force -ryhmä, jonka työ käsittää tutkimusalojen (geologia, hydrogeologia, geokemia ja kalliomekaniikka) paikan ymmärtämiseen tähtäävän tulkinta- ja mallinnustyön. Vuonna 2007 käynnistetyssä Rock Suitability Criteria -ohjelmassa keskityttiin vuoden 2008 aikana sekä rakentamisen että pitkäaikaisturvallisuuden vaatimukset täyttävien kriteerien luomiseen kallion luokittelua ja sopivien kalliotilavuuksien määrittelyä varten. Kapselointilaitoksen suunnittelua jatkettiin loppusijoitustiloihin kytkeytyvän vaihtoehdon kehittämisellä. Kapselointilaitoksen layoutia tarkennettiin ja laitoksen toimintojen sijaintia muutettiin laitosalueen suunnitelmaan paremmin yhteensopivaksi. Loppusijoituslaitoksen suunnittelussa keskityttiin ONKALOon liittyvien loppusijoitustilojen osien tarkempaan suunnitteluun, jotta ONKALOn ja loppusijoitustilojen yhteensopivuudesta voidaan olla varmoja. Vuoden 2008 tärkeimpiä turvallisuusperiaatteiden tuottamiseksi tähtääviä töitä oli turvallisuusperustelun (Safety Case) päivittäminen. Safety Case -suunnitelma julkaistiin kesällä Biosfääritutkimusten pääpaino oli vuonna 2008 tulevaisuuden pintaym-

4 päristön ennustamismenetelmien kehittämisessä, biosfäärin kuvauksen päivitystyön käynnistämisessä, laskentojen keskeisten paikkakohtaisten lähtötietojen kokoamisessa sekä radionuklidien kulkeutumis- ja annoslaskuissa. Posivan referenssiratkaisuna olevan pystysijoitusratkaisun (KBS-3V) rinnalla on yhdessä Svensk Kärnbränslehantering AB:n (SKB) kanssa kehitetty vaakasijoitusratkaisua (KBS-3H). Vaakasijoitusratkaisun kehitystyöstä tehtiin jatkopäätös keväällä 2008 ja SKB:n kanssa käynnistettiin uusi projekti vuosiksi ONKALOn rakentamisen aiheuttamia mahdollisia pitkäaikaisia muutoksia seurataan tätä varten erikseen perustetun Olkiluodon monitorointiohjelman avulla. Monitorointitutkimuksista julkaistaan vuosittain tutkimusalakohtaiset tulosraportit Posivan työraporttisarjassa. Posivassa on laadittu ydinsulkuvalvontakäsikirja, jossa on kuvattu ONKALOn rakentamisen aikainen ydinsulkuvalvontatoiminta vuoteen 2012 saakka. Ydinsulkuvalvontakäsikirjan päivitys tehtiin vuonna 2008 ja sille saatiin Säteilyturvakeskuksen hyväksyntä. Posivan johtamisjärjestelmälle myönnettiin laatujärjestelmästandardin ISO 9001:2000 mukainen laatusertifikaatti. Vuoden 2008 alussa käynnistettiin loppusijoituslaitoksen laajentamista koskevan ympäristövaikutusten arviointiohjelman (YVA) laadinta. YVAohjelma koski loppusijoituslaitoksen kapasiteetin laajentamista siten, että loppusijoituslaitokseen voidaan sijoittaa uraanitonnia käytettyä polttoainetta aiemmin suunnitellun 9000 uraanitonnin sijaan. Loppusijoituslaitoksen laajentamisen YVA-selostus valmistui ja jätettiin yhteysviranomaisille lokakuussa Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosjätteiden osalta jatkettiin vakiintuneita käytännön toimenpiteitä sekä tutkimus- ja selvityshankkeita. Voimalaitosjätteitä oli Olkiluodon voimalaitoksella kertynyt vuoden 2008 loppuun mennessä 6239 m 3. Olkiluodon jätteistä 4992 m 3 on loppusijoitettu Olkiluodon VLJ-luolaan. Loviisaan vuonna 2007 valmistuneelle kiinteytetyn jätteen loppusijoitustilalle tehtiin vuonna 2008 viimeistelytöitä ja nestemäisten jätteiden kiinteytyslaitokselle koekäyttöjä. Loviisan jätteistä 1527 m 3 on sijoitettu Hästholmenin VLJ-luolaan. Olkiluodon ydinvoimalaitoksen käytöstäpoistojätteen loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuusanalyysin päivitys tehtiin vuoden 2008 aikana. Lisäksi vuonna 2008 valmistui periaatesuunnitelma voimalaitos- ja käytöstäpoistojätteen loppusijoitustilojen laajentamisesta. Loviisan voimalaitoksen käytöstäpoistosuunnitelman perusteellinen päivitys (mm. purkutoimenpiteet, henkilötyömäärät, jätteiden loppusijoituksen turvallisuusperustelu, aikataulut ja kustannukset) valmistui vuoden 2008 lopussa.

5 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ...1 JOHDANTO...5 KÄYTETYN POLTTOAINEEN HUOLTO... 6 Toimintaperiaate ja aikataulu... 6 Nykytilanne varastoinnissa... 6 ONKALO...7 ONKALOn tarkoitus ja tavoitteet...7 ONKALOn suunnittelu...7 ONKALOn rakentaminen...7 Rakentamismenetelmien kehitys...7 R20-ohjelma...7 EDZ-ohjelma...8 LOPPUSIJOITUSRATKAISUN KEHITTÄMINEN... 9 Käytetty polttoaine... 9 Loppusijoituskapseli... 9 Kapselin suunnittelu... 9 Kapselin valmistus... 9 Kapselin sulkeminen Kapselin tarkastaminen Kapselin demostraatioprojekti EB-demo...12 Betoniittipuskuri...12 Tunnelien täyttö ja tilojen sulkeminen Loppusijoituskallion ominaisuudet...14 Maan pinnalta tehdyt tutkimukset...14 ONKALOssa tehdyt tutkimukset Mallinnustyö LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN SUUNNITTELU...19 Yleistä...19 Kapselointilaitos...19 Loppusijoituslaitos turvallisuustodisteiden tuottaminen...21 Suunnitelma turvallisuustodisteiden tuottamisesta...21 Päästöesteiden toiminta...21 Kallioperä vapautumisesteenä...22 Biosfääri...22 Yleiset tutkimukset...23 VAAKASIJOITUSRATKAISUN KEHITYS OLKILUODON MONITOROINTIOHJELMA...25 Kalliomekaniikka...25 Hydrologia...25 Hydrogeokemia...25 Ympäristö Vieraat aineet... 26

6 YDINMATERIAALI- JA YDINSULKUVALVONTA...27 voimalaitosjätteiden huolto...28 Yleistä...28 Olkiluodon voimalaitos...28 Toimintaperiaate...28 Nykytilanne varastoinnissa ja loppusijoituksessa...28 Voimalaitosjätteisiin liittyvät tutkimukset...30 VLJ-luolan käytönaikaiset tutkimukset...30 Loviisan voimalaitos...30 Loppusijoitustila Kiinteytysmenetelmien tutkimukset Loppusijoitustilan käytönaikaiset tutkimukset Voimalaitosjätteen loppusijoituksen turvallisuusselvitykset...32 käytöstäpoistoselvitykset Yleistä Olkiluodon voimalaitos Loviisan voimalaitos Yhteiset selvitykset...34 MUU TOIMINTA Laadun ja ympäristön hallinta Tutkimustiedon hallinta Tutkimustietojärjestelmä Olkiluodon kairareikätietojen käsittely...36 ONKALOn louhintatietojen käsittely...36 Vaatimustenhallinta...36 varautuminen ydinjätehuollon kustannuksiin...37 raporttiluettelo...38

7 JOHDANTO Suomessa on kaksi ydinenergiaa sähköntuotantoon käyttävää yhtiötä, Teollisuuden Voima Oyj (TVO) ja Fortum Power and Heat Oy (Fortum). TVO:n ja Fortumin on ydinenergialain mukaisesti huolehdittava kaikista tuottamiensa ydinjätteiden huoltoon kuuluvista toimenpiteistä ja niiden asianmukaisesta valmistelemisesta sekä vastattava niiden kustannuksista. Ydinenergialain mukaan työ- ja elinkeinoministeriö (TEM) päättää niistä periaatteista, joita ydinjätehuollosta on noudatettava. Nämä periaatteet kauppa- ja teollisuusministeriö (KTM, nykyisin TEM) on esittänyt päätöksissään , ja ja nämä päätökset ovat lähtökohtana sekä ydinjätehuollon käytännön toteutuksessa että tulevia toimenpiteitä koskevassa tutkimus- ja kehitystyössä. Kumpikin yhtiö vastaa erikseen kaikista matala- ja keskiaktiivisten voimalaitosjätteiden käsittelyyn ja loppusijoitukseen sekä voimalaitosten käytöstäpoistoon liittyvistä toimenpiteistä. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen tähtäävästä tutkimus- ja kehitystyöstä sekä myöhemmin itse loppusijoituslaitoksen rakentamisesta ja käytöstä huolehtii yhtiöiden yhdessä omistama Posiva Oy (jäljempänä Posiva). Posiva huolehtii myös vuosittain tehtävien Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimaloiden ydinjätehuollon toimintasuunnitelman ja -kertomuksen laatimisesta. Käsillä on vuoden 2008 toimintakertomus, joka sisältää ydinenergialain ja -asetuksen mukaisen selvityksen voimayhtiöiden ydinjätehuollon tilanteesta ja toimenpiteistä vuonna 2008 sekä selvityksen varautumisesta ydinjätehuollon tuleviin kustannuksiin. Teollisuuden Voima Oyj:llä on Eurajoen Olkiluodossa kaksi kiehutusvesireaktoria, joiden kummankin nimellisteho on 860 MWe. Olkiluoto 1 (OL1) kytkettiin valtakunnan verkkoon ensimmäisen kerran syyskuussa 1978 ja Olkiluoto 2 (OL2) helmikuussa Vuonna 2008 OL1:n käyttökerroin oli 93,7 % ja OL2:n 96,9 %. Laitosyksiköiden OL1 ja OL2 sekä matala-aktiivisen jätteen välivaraston (MAJ-varasto), keskiaktiivisen jätteen välivaraston (KAJ-varasto) ja käytetyn polttoaineen välivaraston (KPA-varasto) käyttöluvat ovat voimassa vuoden 2018 loppuun. Olkiluodon voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan (VLJ-luola) käyttölupa on voimassa vuoden 2051 loppuun asti. Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan voimalaitoksella on kaksi painevesireaktoria, kumpikin nimellisteholtaan 488 MWe. Loviisa 1:n (LO1) kaupallinen käyttö alkoi toukokuussa 1977 ja Loviisa 2:n (LO2) tammikuussa Vuonna 2008 LO1:n käyttökerroin oli 86,0 % ja LO2:n 93,9 %. Laitosyksiköiden LO1 ja LO2 sekä niiden ydinpolttoaine- ja ydinjätehuoltoon liittyvien laitosten käyttöluvat ovat voimassa LO1:n käyttämiseksi vuoden 2027 ja LO2:n vuoden 2030 loppuun saakka. Voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan (VLJ-luola) osalta käyttölupa on voimassa vuoden 2055 loppuun asti.

8 KÄYTETYN POLTTOAINEEN HUOLTO Toimintaperiaate ja aikataulu Ydinenergialain ja KTM:n päätösten mukaisesti kaikki Olkiluodon ja Loviisan laitosten käytetty polttoaine valmistaudutaan loppusijoittamaan Suomen kallioperään. Päätöksessään KTM muutti käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelujen aikataulua siten, että loppusijoituslaitoksen rakentamislupaa varten tarvittavat alustavat selvitykset ja suunnitelmat on esitettävä vuonna Lopulliset selvitykset ja suunnitelmat on varauduttava esittämään vuoden 2012 loppuun mennessä. Tavoitteena on aloittaa loppusijoitus vuonna Tätä ennen käytettyä polttoainetta varastoidaan väliaikaisesti voimalaitosalueilla. Joulukuussa 2000 valtioneuvosto teki periaatepäätöksen Posivan hakemuksesta käytetyn polttoaineen loppusijoituksesta Eurajoen Olkiluotoon. Eduskunta vahvisti päätöksen lähes yksimielisesti toukokuussa Posivan ydinjätelaitos, joka koostuu kapselointilaitoksesta ja loppusijoituslaitoksesta, rakennetaan 2010-luvulla. Periaatepäätös on voimassa asti. Suomeen rakennettavasta uudesta ydinvoimalaitosyksiköstä (OL3) tehtiin periaatepäätös vuonna Samassa yhteydessä tehtiin periaatepäätös käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisesta laajennettuna siten, että myös OL3-laitosyksikön käytetty polttoaine voidaan sijoittaa sinne. OL3-laitosyksikön jätehuoltovelvoite alkaa vasta laitoksen käynnistyttyä. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelu etenee vuonna 2001 julkaistun pitkän aikavälin tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelutyön (TKS) ohjelman (Posiva ) mukaisesti. Meneillään oleva kolmivuotisjakso ( ) on kuvattu vuonna 2006 julkaistussa TKS ohjelmassa. Säteilyturvakeskus (STUK) on kesäkuussa 2007 esittänyt arvionsa ohjelmasta. Nykytilanne varastoinnissa Olkiluodon käytettyä polttoainetta varastoidaan väliaikaisesti voimalaitosyksiköillä ja voimalaitosalueella olevassa KPA-varastossa. Vuonna 2008 KPAvarastossa oli varastointikapasiteettia 7146 positiota. KPA-varastoon mahtuu laitosyksiköiden noin 30 vuoden toiminnasta kertyvä polttoainemäärä. Varaston laajennuksen suunnittelutyö on alkanut. Laajennus on ajankohtainen noin vuonna Kertomusvuonna OL1:llä vaihdettiin polttoainetta 29. kerran ja OL2:lla 27. kerran. Vuoden lopussa käytettyä polttoainetta oli varastoituna yhteensä 6984 nippua, jotka sisältävät noin 1180 tonnia uraania. Varastoiduista nipuista 5863 oli KPA-varastossa, 552 OL1:n vesialtaissa ja 569 OL2:lla. Lisäksi OL1:n reaktorissa oli 500 ja OL2:n reaktorissa samoin 500 nippua käytössä. Luvuissa ovat mukana myös sauvatelineet (1 kpl/ laitos), joissa säilytetään vaurioituneita polttoainesauvoja. Myös Loviisassa käytettyä polttoainetta varastoidaan voimalaitosyksiköillä ja käytetyn polttoaineen varastossa. Loviisan käytetyn polttoaineen varastoaltaiden määrää on viimeksi lisätty vuonna Nykyiset altaat on päätetty varustaa tiheillä telineillä. Näin saadaan lisäkapasiteettia vuoteen 2020 saakka, jolloin käytetyn polttoaineen kuljetukset loppusijoitusta varten on määrä aloittaa. Vuonna 2007 hankittiin jo kaksi telinettä ja telineitä hankitaan kaksittain lisää vuosina 2009, 2012, 2015 ja Vuoden 2008 lopussa Loviisan voimalaitoksella oli varastoituina yhteensä 3769 käytettyä polttoainenippua, mikä vastaa noin 452 tonnia tuoretta uraania (arvioitu käytön jälkeisestä uraanimäärästä noin 430 tonnia). Polttoainenipuista oli LO1:llä 198 kpl ja LO2:lla 240 kpl. Käytetyn polttoaineen varastoissa 1 ja 2 oli 480 ja 2851 nippua vastaavasti. Lisäksi LO1:n reaktorissa oli 313 ja LO2:n reaktorissa samoin 313 nippua käytössä.

9 ONKALOn tarkoitus ja tavoitteet ONKALO Maanalaisesta kallioperän tutkimustilasta ONKALOsta hankitaan tarkkaa tietoa loppusijoitustilojen yksityiskohtaista suunnittelua sekä turvallisuuden ja rakennusteknisten ratkaisujen arviointia varten. ONKALO mahdollistaa myös loppusijoitustekniikan testauksen aidoissa olosuhteissa. ONKALOn rakennuslupahakemus jätettiin Eurajoen kunnalle toukokuussa 2003 ja rakentaminen aloitettiin kesäkuussa Nyt käynnissä olevassa rakennusvaiheessa edetään tasolle -420 m. Loppusijoituksessa tarvittavat tekniset aputilat tulevat sijaitsemaan tasolla -437 m. Tutkimuksia ONKALOssa on tehty rakentamisen alusta lähtien. ONKALOn suunnittelu ONKALOn layout-suunnittelua on tehty rinnan loppusijoituslaitossuunnittelun kanssa. ONKALOn layoutia muutettiin vuoden 2008 aikana jonkin verran. Layoutin muutokset ovat johtuneet vuoden aikana jätettyjen YVA-menettelyn mukaisten jätemäärien lisääntymisestä sekä uusien mittaustietojen perusteella tehdyistä kallion jännitystilan tulkinnoista. Vuoden aikana tehtiin päätös tasolle -520 m suunniteltujen tilojen jättämisestä pois ennen rakentamislupahakemusta toteutettavasta rakennuslaajuudesta. Loppusijoitustilat tulevat sijoittumaan tasolle -420 m. Kevään 2008 aikana laadittiin Tunneliurakka 4 -osuuden (TU4) käsittävät toteuttamissuunnitelmat. TU4:aan kuuluva ajotunneliosuus päättyy noin tasolle -420 m. Suunnitelmat sisältävät arkkitehti-, rakennus- ja kallioteknisen suunnittelun. Nämä suunnitelmat toimitettiin STUK:n tarkastettavaksi ennakkotarkastusmenettelyn mukaisesti 2 kuukautta ennen ko. urakan aloittamista. Tämä ennakkotarkastusmenettely otettiin TU4:n kohdalla käyttöön ensimmäistä kertaa tämän muotoisena menettelynä. Vuoden alkupuolella tehtiin myös meneillään olleen TU3:n työnaikaista suunnittelua ja suunnitelmien tarkastamista töiden edellyttämällä tavalla ja laajuudessa. Elokuussa alkaneen TU4:n työnaikainen suunnittelu alkoi töiden alkaessa ja työ jatkuu edelleen. Lämmitys- ja ilmanvaihtotöiden (LVI) sekä sähkötöiden (S) suunnittelu seuraavien urakkakokonaisuuksien, LVI4 ja S4, osalta saatiin valmiiksi syksyllä Suunnitelma-aineistolla saatiin määriteltyä seuraavat LVI- ja sähkötöiden urakat. Lisäksi erikoissuunnitelmia laadittiin LVI3- ja S3-urakoiden edellyttämässä laajuudessa. ONKALOn rakentaminen Toimintavuoden aikana ajotunnelia louhittiin paalulle 3307 (PL3307), joka vastaa ajotunnelin pituutta metreinä. Ajotunnelin louhinnan etenemiseen on kesästä lähtien vaikuttanut merkittävästi R20A/B-nimellä tunnettu kallion rikkonaisuusvyöhyke. Henkilö- ja poistoilmakuiluja jatkettiin nousuporaustekniikalla tasolle -270 m. Kallion laatu oli rikkonaisuusvyöhykkeeseen saakka hyvä ja tiivistystarve vähäinen. Rikkonaisuusvyöhykkeen osuudella kalliota on tiivistetty huolellisesti ajotunnelin vuotovesimäärien pitämiseksi asetettujen raja-arvojen alapuolella. Tiivistystyön vuoksi tunnelilouhinnan etenemä oli hidasta verrattuna normaalilouhintaan. Kalliotilojen lujitusta tehtiin vuoden aikana systemaattisesti pultitusta ja kuidulla vahvistettua ruiskubetonia käyttäen. Näin on varmistettu riittävä työturvallisuus mm. lisääntyvän kallion jännitystilan takia. Ajotunnelin LVIS-työt etenivät suunnitellusti ollen vuoden lopulla noin paalulla Merkittäviä laatupoikkeamia tai ympäristövahinkoja ei ole ollut vuoden aikana. Rakentamisesta tiedottaminen viranomaisille tehostui merkittävästi TU4:n alettua kesällä Rakentamismenetelmien kehitys R20-OHJELMA Vuonna 2006 Posiva käynnisti R20- ohjelman, jonka tavoitteena oli saada käyttöön hyväksyttävä ja asetetut vaatimukset täyttävä maanalaisten kalliotilojen tiivistysmenetelmä ennen R20-rikkonaisuusvyöhykkeen lävistämistä. Ohjelma jaettiin kolmeen osa-alueeseen: tiivistysmenetelmien ja materiaalien pitkäaikaisturvallisuuteen, käytettävien materiaalien valintaan sekä toteutustekniikan arviointiin. Vuoden 2008 aikana valmistui R20- ohjelman loppuraportti (WR ). Loppuraportin johtopäätös oli, että pitkäaikaisturvallisuuden näkökulmasta on tärkeää tiivistää ONKALOn tilat huolella ja rajoittaa vuotovesien virtaamista kalliotiloihin. Näin voidaan torjua vuotovesien aiheuttamat haitat, joita ovat pohjavedenpinnan alenema, pintaveden tunkeutuminen tiloihin ja suolaisen pohjaveden nousu. Tiivistämisessä käytettävän sementin haittavaikutuksia rajoitetaan ensisijaisesti vähentämällä haitallisten aineiden, lähinnä Ca(OH) 2 :n, määrää ONKA- LOssa. Kehitetyn menettelyn tavoittee-

10 na on toteuttaa kallion tiivistäminen matalan ph:n sementillä, aiempaa pienemmillä sementtimäärillä ja vähemmillä tunneliprofiilin ulkopuolelle jäävillä reikämetreillä. Sementin käyttöön liittyvää tutkimusta pitkäaikaisturvallisuuden näkökulmasta tullaan jatkamaan myös R20-ohjelman päätyttyä. Sveitsin Nagran, Iso-Britanian NDA:n ja Japanin JAEA:n kanssa on aloitettu Long Term Cement Studies -projekti (LCS) Grimselissä Sveitsissä. LCS-projektin ensimmäinen vaihe päättyi vuoden 2008 lopussa. EDZ-OHJELMA EDZ-ohjelma (Excavation Damaged Zone, louhintavauriovyöhyke) eteni vuonna 2008 raportointivaiheeseen ja raportin odotetaan valmistuvan tammikuussa Raportissa käsitellään mallinnuksen ja laskelmien avulla EDZ-vyöhykkeen merkitystä loppusijoitustiloissa pitkäaikaisturvallisuuden kannalta sekä arvioidaan edelleen sen merkitystä ONKALOon kuuluvissa tiloissa. Raportissa tarkastellaan ja esitetään eri koemenettelyjä EDZ-vyöhykkeen karakterisoimiseksi. Ohjelman tavoitteena oli kehittää luotettava ja toimivaksi osoitettu menetelmä EDZ:n karakterisoimiseksi sekä parantaa louhinnan hallinnan menetelmiä, jotta EDZ:n syntymistä voidaan kontrolloida riittävän hyvin. Lisäksi tavoitteena oli arvioida, millainen ONKALOn yhteydessä louhittavien kalliotilojen EDZ:n merkitys on virtausreittinä ja niin muodoin radionuklidien mahdollisena kulkeutumisreittinä. ONKALOn ajotunneliin louhinnan vaikutuksesta muodostuvan EDZ:n vaikutusta arvioitiin numeerisen virtauslaskennan keinoin käyttäen sekä huokoisen väliaineen malliin että rakoverkkomalliin perustuvaa lähestymistapaa. Tulosten perusteella EDZ aiheutti vain vähän muutoksia virtaamiin loppusijoitussyvyydellä tai virtaus- ja kulkeutumisreitteihin. Tulosten mukaan sijoitusreikien lähiympäristön EDZ-vyöhykkeellä on suurempi merkitys pitkäaikaisturvallisuuden kannalta. Erilaisten todentamismenetelmien käyttökelpoisuuden sekä soveltuvuuden testaus tunnelilouhinnan laadunvalvontaan aloitettiin. Maatutkan käyttöä, tärinämittauksia ja mikroseismisen aineiston analyysiä yhdistettynä näytekairauskampanjoihin kokeiltiin. Lisäksi suoritettiin ennakkokoe tarkoitukseen sovelletun vesimenekkikokeen tekemisestä. Tunneliseinään syntyneestä oletetusta häiriövyöhykkeestä irrotettiin sekä kairasydännäytteitä että sahattiin lohkarenäytteitä huokoisuusmittauksia ja ultraäänimittauksia varten. Tunnelin lattiatason alapuolisen osan visuaalinen analysointi kairasydännäytteistä osoittautui siinä määrin subjektiiviseksi, että mittausmenettelyä on muutettava häiriövyöhykkeen paksuuden todentamiseksi. Kolme porauskampanjaa ja lohkarenäytteiden sahaaminen osoittautuivat soveltuviksi menetelmiksi, joskin lisäkehitystä tarvitaan. Vesimenekkikokeen pienen mittakaavan mukaelma osoittautui käyttökelpoiseksi jatkokehittelyn aiheeksi. Testauksia jatketaan, jotta voidaan saada lisävarmuutta menetelmän suorituskyvystä. Lukuisista maatutkamittauksista tulokseksi saadut rekisteröinnit osoittivat kallion ominaisuusmuutoksia oletetun louhintavaurion alueella. Se, ovatko rekisteröidyt heijasteet seurausta EDZ-vyöhykkeen ominaisuuksista, tulee selvittää jatkotutkimuksin ja -kehityksellä. Tunnelissa tehtyihin tärinämittaushavaintoihin liittyy suurta epävarmuutta ja ne antavat vain karkean arvion louhinnan aiheuttamasta muutoksesta kallion ominaisuuksissa (esim. rakoilusta). Tutkimukset 14 C-PMMA-menetelmällä sekä näytekappaleiden tutkimukset ultraäänellä ovat vielä kesken. Tulokset näistä selvityksistä liitetään jatkoselvityksiä koskevaan dokumentaatioon. Ohjelman tulosten perusteella ONKALOn louhintaa koskevia suunnitteluvaatimuksia täsmennettiin. Poraustarkkuusvaatimuksia tiukennettiin ja emulsion käyttö räjähdysaineena rajattiin pois reunareikien panostuksessa. Uuden projektin käynnistäminen jatkotutkimuksia ja -kehitystä varten osoittautui tarpeelliseksi, joten vuoden 2008 lopulla Posiva teki päätöksen jatkaa EDZ:n karakterisointiin ja louhintaprosessin kokonaisvaltaiseen hallintaan keskittyvää kehitystyötä luomalla EDZ 09 -projektin. Projektin tehtävänä on jatkaa edelleen aiemmassa ohjelmassa aloitettua työtä.

11 LOPPUSIJOITUSRATKAISUN KEHITTÄMINEN TVO:n ja Fortumin käytetylle ydinpolttoaineelle suunniteltu loppusijoitusratkaisu perustuu alun perin Ruotsin Svensk Kärnbränslehantering AB:n (SKB) kehittämään KBS-3-ratkaisuun. Käytetyt polttoaineniput sijoitetaan kupari-valurautakapseliin pakattuina useiden satojen metrien syvyyteen peruskallioon. Loppusijoitusreikiin kallion ja kapselin väliin asetetaan kovaksi puristettuja bentoniittilohkoja. Loppusijoituksen päätyttyä kaikki louhitut tilat ja kulkureitit loppusijoitustilaan täytetään ja suljetaan. Kapseli, bentoniitti ja kallio muodostavat moninkertaisen esteen radioaktiivisten aineiden vapautumiselle. Kapselin kuparinen ulkokuori kestää erinomaisesti pohjaveden aiheuttamaa korroosiota ja valurautainen sisäosa takaa mekaanisen kestävyyden. Bentoniitti vähentää pohjaveden pääsyä kapselin pinnalle ja suojaa kapselia kallion pieniltä liikunnoilta. Syvällä kallioperässä kapselia ympäröivät olosuhteet säilyvät vakaina pitkiä ajanjaksoja. Kallio suojaa loppusijoitettua polttoainetta myös ulkopuolisilta häiriöiltä. Käytetty polttoaine Loppusijoituksen turvallisuuden kannalta on tärkeä tietää, miten ja kuinka nopeasti käytetystä polttoaineesta voi vapautua radioaktiivista ainetta, jos se loppusijoitettuna joutuu kosketuksiin pohjaveden kanssa. Käytetty polttoaine koostuu pääasiallisesti uraanidioksista (UO 2 noin 96 %). UO 2 edustaa uraanin pelkistettyä olomuotoa, jossa uraanilla on hapetustila U(IV). UO 2 on niukkaliukoinen ja stabiili pelkistävissä pohjavesiolosuhteissa. Mikäli vettä pääsee vaurioituneen kapselin sisälle, UO 2 -matriisin liukoisuus on kriittinen parametri, kun arvioidaan käytetyn polttoaineen stabiiliutta loppusijoitusolosuhteissa. Hapettavissa olosuhteissa voi tapahtua U(IV):n hapettumista huomattavasti liukoisemmaksi U(VI):ksi. U(VI)-oksidien liukoisuustutkimuksia pelkistävissä tai hapettomissa olosuhteissa on tehty Suomessa ja maailmalla runsaasti. Vuonna 2008 UO 2 -liukoisuutta mitattiin ph-alueella 9 13 pelkistävissä olosuhteissa 0,01 M NaCl-liuoksessa. Pelkistävät olosuhteet oli saatu aikaiseksi lisäämällä koeliuokseen rautaa ja suorittamalla kokeet typpiatmosfäärissä. Tämä simuloi raudan korroosion aiheuttamia olosuhteita kapselin sisällä. Vuonna 2008 tehtiin myös U(VI):n ja Fe(II):n välisiä vuorovaikutuskokeita liuosfaasissa. Kokeet tehtiin hapettomissa olosuhteissa typpiatmosfäärissä. Kokeissa tutkittiin liuoksessa olevan Fe(II):n vaikutusta uraanin hapetustilaan ja tehtiin havaintoja U(VI):n pelkistymisestä. Koeliuokset olivat 0,01 M NaCl ja 0,002 M NaHCO 3. Loppusijoituskapseli KAPSELIN SUUNNITTELU Kapselin suunnitelmaa päivitettiin vuonna 2008 osana teknisten vapautumisesteiden suunnittelun dokumentointia. Aikaisemmista suunnitelmista saatujen kommenttien perusteella teknisen kuvauksen yksityiskohtaisuutta, valmistuksen hyväksymiskriteerejä ja kapselin odotettavissa olevan alkutilanteen kuvauksia tarkennettiin. Samaten kapselin kestävyyden verifioimiseen käytettyjen analyysimallien parametrien konservatiivisuutta ja niiden vaihtelun aiheuttamaa tulosten hajontaa tarkasteltiin. Kapselin designraportin valmistuminen on hieman viivästynyt suunnitellusta, koska siihen sisältyvien kapselin lujuusanalyysien uudelleenlaskenta on osoittautunut ennakoitua enemmän erilaista laskenta- ja mallinnustyötä vaativaksi. Kapselin mekaanisen kestävyyden osoittamiseksi tehtäviä lujuusanalyysejä on pitänyt laskea uudelleen, koska lähtötiedot ovat jonkin verran muuttuneet. Vuonna 2008 Posiva osallistui kiinteästi SKB:n johtaman kapselin toimintakyvyn osoittamiseen tähtäävän analysointityön arviointiin ja myös tiettyjen aihepiirien selvitysten suorittamiseen ja dokumentointiin. Tärkeimpiä aktiviteetteja olivat kapselien eri komponenttien valmistusmateriaalien ominaisuuksien selvittäminen, odotettavissa olevien kuormitustilanteiden ja ympäristöolosuhteiden merkittävyyden selvittäminen sekä mitoittavaksi arvioitujen kuormitustilanteiden aiheuttamien rasitusten analysointi kestävyyden osoittamiseksi. Mekaanisen lujuuden osoittamiseen tähtääviin analyyseihin on sisällytetty myös sallittavien materiaalivikakokojen laskenta. Tätä kautta on saatu valmistuksen valvontaan liittyville tarkastuksille hyväksymisrajat sallittaville epätarkkuuksille ja virheille. Kapselin rakenteeseen ei ole toistaiseksi tehty suurempia muutoksia, ainoastaan joitakin yksityiskohtia on muotoiltu uudelleen ja joihinkin mittatoleransseihin on perusteltu uusia täsmällisempiä vaatimuksia. KAPSELIN VALMISTUS Pohjallisen kuparikapselin valmistusta pisto-vetomenetelmällä jatkettiin yhteisprojektina SKB:n kanssa Saksassa. Vuonna 2007 valmistettujen kahden

12 Kapseliaihiot (jöötit T61-T64) odottamassa pisto-veto-kuumamuokkausta Vallourec- Mannesmannin tehtaalla Saksassa kapselin tutkimustulokset saatiin vuonna 2008 ja molemmat täyttivät kaikki asetetut vaatimukset. Projektin tavoitteena oli löytää parametri-ikkuna, jonka sisällä oleva liikkumavara mahdollistaa vaatimukset täyttävän kapselirakenteen tuottamisen. Tavoite saavutettiin. Teknisesti pisto-veto on näin osoittautunut hyväksi menetelmäksi, mutta erilaiset vaihtelut prosessissa saattavat helposti vaikuttaa kuparivaipan raekokoon. Tutkimuksia jatkettiin kesällä 2008 valmistamalla neljän kappaleen pienoissarja, jolloin nähdään prosessin toistettavuus. Samalla kapseliaihioiden hehkutusuunin lämpötilan mittaustarkkuutta kehitettiin. Neljän kapselin sarja (T61 T64) toteutettiin niin, että kaikkien kappaleiden lämpötilat ja pitoajat ovat samoja, mutta pohjan muokkausta muuteltiin. Valmiista kapseleista irrotetut renkaat ja pohjat tutkittiin ja niiden perusteella voitiin todeta, että kapselien putkiosan seinärakenne täytti kaikissa neljässä asetetut vaatimukset. Pohjien osalta odotettiin poikkeamia ja perinteisen pohjanmuokkauksen läpikäyneet kapselit täyttivät asetetut vaatimukset ja olivat raekoon osalta samanlaisia pohjan paksuuserosta huolimatta, mutta ilman erillistä pohjan muokkausta vedetyt kapselit eivät täyttäneet raekokovaatimusta. Tämä osoitti pohjan erillismuokkauksen tarpeellisuuden homogeenisen raekoon saavuttamiseksi. Prosessin hallinta pisto-vetokokeessa on parantunut oleellisesti ja myös toimittaja on osallistunut aktiivisesti menetelmän kehittämiseen. Vuonna 2007 aloitetun kolmen pursotetun putken sarjan kaksi viimeistä putkea pursotettiin alkuvuonna Tämän SKB:n vetämän yhteisprojektin tarkoituksena oli tutkia eri parametrien vaikutusta putken geometriaan. Putket pursotettiin aiempia pursotuksia alemmassa lämpötilassa ohjausputkea apuna käyttäen. Kaikki kolme putkea täyttävät geometriset ja materiaaliominaisuuksille asetetut vaatimukset. Vuoden 2008 lopussa pursotettiin seuraavan kolmen putken sarja. Tavoitteena on edelleen verifioida pursotusparametrien hyvyyttä ja jatkaa materiaalin käyttäytymisen tutkimista. Tulokset raportoidaan vuonna Kupariputken takomismenetelmän kehitystyössä vuoden 2008 aikana ainoana käytännön aktiviteettina oli edellisvuonna sarjassa taottujen putkien koneistaminen. Putket tutkitaan ja niiden tulokset saadaan vuonna Takomisprosessiin tehtäviä muutoksia on suunniteltu ja seuraavat putket taotaan vuonna Kuparikapselien valmistusta varten tarvitut aihiot on tuotettu Suomessa. Aihiot ovat keskeisessä osassa vaatimukset täyttävän kapselin tuotannossa. Toimitusvarmuuden ja valmistuksen kehityksen varmistamiseksi aihioille tarvitaan toinen toimittaja. Asiasta on neuvoteltu alustavasti eurooppalaisen toimittajan kanssa. Kapselin valurautaisten sisäosien valuja jatkettiin Suomessa valamalla yksi BWR-sisäosa. Sisäosan rakenne ja mekaaniset ominaisuudet eivät täyttäneet vaatimuksia sulaan jääneen kuonan vuoksi. Ruotsissa valettiin SKB:n kanssa yhteistyössä yksi BWR-sisäosa. Edellisenä vuonna valettiin viiden sisäosan sarja, jonka kaikki sisäosat täyttivät vaatimukset mekaanisten ominaisuuksien, pallografiitin valurakenteen sekä polttoainekanavien tulkkauksen suhteen. Myöhemmin ultraäänitarkastuksessa kuitenkin havaittiin, että sisäosan polttoainekanavat eivät sisäosan koko pituudelta sijainneet aivan keskeisesti vaan paikoin ne olivat hieman epäkeskeiset. Tällöin kannas ulkokehän ja polttoainekanavan ulkonurkan välille jää paikoin liian kapeaksi. Valuprosessiin tehtiin pieniä muutoksia, jotta polttoainekanavat pysyisivät valun aikana suorina. Muutoksen jälkeen valettu sisäosa onnistuikin kaikkien em. vaatimusten suhteen. Saksassa valettiin yhteensä viisi PWR-sisäosaa SKB:n ja Posivan yhteistyöprojektin 10

13 puitteissa. Näistä kaksi epäonnistui, kolmas täytti vaatimukset mekaanisten ominaisuuksien, pallografiitin valurakenteen sekä polttoainekanavien tulkkauksen suhteen ja kahden tutkimukset ovat vielä kesken. KAPSELIN SULKEMINEN Vuoden 2008 alussa testattiin vuonna 2007 laadittua alustavaa hitsaustyöohjetta (pwps) hitsaamalla 4 kansikoetta. Samalla varmistettiin hitsauslaitteiston toimivuus myöhemmin samana vuonna tehtyjä demonstraatioprojektin kansien hitsauksia varten. Vuoden 2008 pääpainopiste kehitystyössä oli demonstraatioprojektin hitsauskokeiden suorittaminen, josta tarkemmin kohdassa Kapselin demonstraatioprojekti. Hitsausprosessin optimoiminen edellyttää tehtyjen hitsien virheettömyyden ja muiden ominaisuuksien tutkimista. Tätä työtä on jatkettu Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) materiaaliopin laitoksella. Syksyllä 2008 luotiin pohja elektronisuihkuhitsauslaitteiston (Electron Beam Welding, EBW) kalibroinnille ja laitteistoon liittyvälle laadunvarmistukselle mittaamalla ja hienosäätämällä laitteisto. Ennen kalibrointia hitsattiin yksi kansi kapselidemonstraatiossa käytetyllä pwps:llä, jonka jälkeen laitteisto kalibroitiin. Tämän jälkeen toistettiin ennen kalibrointia tehdyt hitsauskokeet, jotta nähtäisiin, ovatko kalibrointi ja säätö vaikuttaneet hitsien laatuun. Mittausten perusteella hitsauslaitteisto oli viiden vuoden ajan pysynyt täysin hitsausnormistojen spesifikaatioiden sisällä ja varsinaista säätötarvetta ei ollut. Tästä huolimatta tehtiin kahdelle hitsausarvolle hienosäätöä. Säätöjen jälkeen laitteiston hitsausarvojen absoluuttinen tarkkuus, stabiilisuus ja uusittavuus olivat noin kertaluokkaa paremmat kuin normistot vaativat, joissain tapauksissa jopa useita kertaluokkia paremmat. Tässä yhteydessä hitsattujen kansien vertailevat tulokset saadaan raportoitua vuosien aikana. Syksyllä 2008 aloitettiin SKB-Posiva-yhteistyönä kolmen kannen kitkatappihitsausprojekti (Friction Stir Welding, FSW). Projektin tavoitteena on parantaa Posivan käytännön teknistä osaamista FSW-menetelmästä. Syksyllä hitsattiin kaksi kantta 250 mm pitkiin putkiin. Projekti jatkuu vuoden 2009 Pisto-vetokoe Vallourec-Mannesmannilla Tyssätty ja lävistetty kapseliaihio lähdössä pisto-vetokoneelle, lämpötila noin 720 C. puolella, jolloin hitsataan aikaisempien kokemusten perusteella kolmas kansi. Näiden hitsien metallografiset rikkovat kokeet tullaan aloittamaan vuoden 2009 puolella. Posiva osallistui vuosina FSW-menetelmään liittyvään kotimaiseen TEKES-hankkeeseen, joka päättyi vuoden 2008 alussa. Työssä tutkittiin kuparin ja teräksen FSWhitsausta. Projektin yhtenä tärkeänä tavoitteena oli ylläpitää kotimaista FSW-osaamista. Hitsauksenaikaista lämmönsiirtoa mallinnettiin TTY:llä. Tavoitteena oli selvittää kokeissa käytetyn 450 mm pitkän ja täyden mittakaavan kapselin hitsauksen lämmönsiirron yhdenmukaisuus. Mallinnustulosten perusteella voidaan sanoa, että 450 mm putken ja kannen hitsauksen kannalta lämmönsiirto vastaa täysimittaisen kapselin sulkemista. Vuonna 2006 aloitetut jäännösjännitysmittaustyöt saatiin valmiiksi vuonna Tulosten perusteella EBW-hitsien jännitystilalle saatiin odotettua korkeammat arvot. Jotta tulosten konservatiivisuutta voidaan tarkemmin arvioida, ne pitää analysoida uudelleen käyttäen apuna tarkempia materiaalimalleja, jotka ottavat huomioon mm. materiaalin elastis-plastisen käyttäytymisen. KAPSELIN TARKASTAMINEN Tarkastustekniikassa painopiste vuonna 2008 oli kapselikomponenttien ja hitsien tarkastamisessa. Vuoden aikana tarkastettiin useita eripituisia kupariputkia soveltaen alustavia tarkastusohjeita. Tarkastusohjeet saatiin kehitettyä eri menetelmille vuoden 2008 aikana. Ohjeiden toimivuutta testattiin ja jatkuvan parantamisen periaatteella puutteita korjataan aina tarvittaessa. Vuonna 2008 SKB:n ja Posivan tarkastusteknisen yhteistyön erityinen painopistealue oli NDT-reliability II/III -projektin raportointi. Luotettavuuden tutkimista jatketaan projektissa NDTreliability IV/V, joka keskittyy etupäässä mekanisoitujen tarkastusten luotettavuuden tutkimiseen sekä myös inhimillisten tekijöiden vaikutukseen tarkastuksessa. Komponenttien tarkastus on tärkeä osuus yhteistyötä ja vuonna 2008 kehitettiin valurautasisäosan teräskanavien ulkopinnan lähinurkan tarkastusta. Loppuvuonna saatiin SKB:n kanssa valmiiksi luonnos kattavasta yhteistyöohjelmasta tarkastustekniikoiden alueella. Ohjelmaa lähdetään toteuttamaan vuonna EBW-hitsin tarkastuksen luotettavuuden tutkiminen aloitettiin yhdessä saksalaisen tutkimuslaitoksen kanssa. Projektissa tarkastellaan EBW-hitsin tarkastukseen käytettävien eri NDT- 11

14 Posiva suorittaa visuaalista tarkastusta hitsille XK034 värikameralla. Kohdassa A on esitetty värikameralaitteisto ja kohdissa B, C ja D visuaalisen tarkastuksen suoritus hitsille XK034 eri kuvauskulmilla. menetelmien (Nondestructive Testing, rikkomaton aineenkoetus) luotettavuutta. Työ valmistuu vuonna Kuparikomponenttien osalta kehitettiin matalataajuista pyörrevirtatekniikkaa löytämään syviä pintavikoja ja vikoja, jotka ovat hieman pinnan alla. Ensimmäiset visuaaliset mittaukset hitsin osalta tehtiin kameratarkastuksella. Ultraäänitekniikassa kokeiltiin erilaisia vian koon määritystekniikoita. Niiden osalta tullaan jatkamaan kehitystyötä tulevina vuosina. Posivan tarkastusmanipulaattorin ohjausta muutettiin tietokoneen kautta tapahtuvaksi. Tarkastusmanipulaattorin toimintaa kehitettiin vuoden 2008 aikana erityisesti vastaamaan sekä lyhyiden putkien tarkastukselle, kansien ja kansihitsien että levyjen tarkastukselle asetettuja vaatimuksia. Posivan suorittamista tarkastuksista on teetetty ulkopuolisten asiantuntijoiden arviointi. Arvioinnissa pyrittiin keskittymään erityisesti pätevöinnin kannalta oleellisiin elementteihin, kuten ohjeen sisällön vastaavuuteen ENIQ-suosituksiin ja suomalaiseen pätevöintikäytäntöön. Arvioiden mukaisesti ohjeita on muutettu ja tätä työtä jatketaan myös vuonna Vuoden 2008 aikana testattiin ensimmäiset FSW-hitsit ultraääni- ja pyörrevirtatarkastuksella. KAPSELIN DEMONSTRAATIO- PROJEKTI EB-DEMO Vuonna 2007 käynnistetyn ja pääosin vuonna 2008 toteutetun kapselin demonstraatioprojektin tavoitteena on ollut osoittaa loppusijoituskapselin sulkemiseen kehitetyn EBW-menetelmän sekä kapselin ja hitsin NDTtarkastusmenetelmien valmiustaso. Tavoitteena on ollut myös testata kapselin valmistuttamismenettelyjen toimivuutta käytännössä. Työn aluksi laadittiin kullekin osaprosessille spesifikaatiot ja ohjeet, joita noudatettiin projektissa. Projektia varten hankittiin 12 täyden mittakaavan kuparikantta valmiiksi koneistettuna. Putkimateriaalina käytettiin vuonna 2007 pisto-vetomenetelmällä valmistettuja putkia, joista tehtiin 12 noin puolen metrin pituista lyhyttä putkea. Kannet hitsattiin putkiin laadittujen hitsausohjeiden mukaisesti Posivan kehittämällä EBW-menetelmällä. Hitsaukset tehtiin kolmessa erässä, joissa kussakin hitsattiin 4 kapselia ja kolme levykoetta hitsausnormistojen mukaisesti. Demonstraatiossa käytettiin alustavaa hitsaustyöohjetta (pwps), jota oli testattu vuoden 2008 alussa tehdyillä kansihitsauskokeilla. pwps:ssä käytetyt hitsausarvot ja toimintatavat perustuvat Posivan EBWmenetelmän pitkäaikaiseen, jo luvulla alkaneeseen kehitystyöhön. Hitsausarvot valittiin aikaisemman kannen hitsauskokeen perusteella, jonka on todettu olevan lähes virheetön. Varsinaisen hitsaustyön suoritus pystyttiin tekemään ohjeistuksen mukaisesti hitsausoperaattorien voimin ilman ulkopuolista ohjausta, joten pwps on toimiva ohjeistus EB-hitsaukseen. EBW-laitteiston toiminta oli lähes virheetöntä koko projektin aikana, joten laitteiston toiminnallinen luotettavuus on hyvä. Kannet ja putket tarkastettiin eri menetelmillä ennen hitsausta. Hitsit tarkastettiin hitsauksen jälkeen. Kaikki tarkastukset suoritettiin laadittujen tarkastusohjeiden mukaisesti ja tuloksia arvioitiin projektille laadittuja hyväksymiskriteerejä vasten. Hitsissä olevia erilaisia vikoja kyettiin havaitsemaan käytetyillä menetelmillä. Tarkastusohjeiden toimivuus voitiin samoin todentaa näissä olosuhteissa. Samalla kerättiin arvokasta tietoa kapselointilaitoksessa tapahtuviin tarkastuksiin. Kaikkien käytettyjen NDT-menetelmien voitiin osoittaa toimivan. Hitsin laadussa esiintyneet puutteet voitiin todentaa selkeästi havaittujen näyttämien avulla. Ne johtuivat lähinnä rutiinien puutteista, eivät hitsauksessa käytetyistä asetusparametreista. Arviointi EB-demon tarkastustuloksista valmistuu vuoden 2009 aikana. Kunkin osaprosessin tapahtumat ja tulokset raportoidaan ja analysoidaan ja niiden perusteella arvioidaan prosessien valmiustaso. Projektin loppuraportti laaditaan vuoden 2009 keväällä. Bentoniittipuskuri Bentoniittipuskurin kehitystyötä koordinoidaan vuonna 2007 käynnistetyssä Posivan BENTO-ohjelmassa. Vuonna 2008 kehitystyö painottui bentoniittilohkojen valmistus- ja asennustekniikan kehittämiseen sekä puskurin referenssisuunnitelmadokumenttien laadintaan. Bentoniittimateriaalin hankinta- ja käsittelyprosessia koskevan selvitystyön tavoitteena oli varmistaa lohkovalmistukseen käytettävän bentoniitin laatuominaisuudet. Työn tuloksena syntyneitä dokumentteja voidaan jatkossa käyttää hankittaessa materiaalia tutkimuskäyttöön. Isostaattisen puristusmenetelmän soveltuvuusselvitystä bentoniittilohkojen valmistukseen jatkettiin. Lohkoja valmistettiin sekä Suomessa että Ruotsissa. Menetelmään vaikuttavia parametreja tutkittiin valmistamalla koesarjoja pienen mittakaavan koekappaleilla. Tulosten sovellettavuutta suurempien kappaleiden valmistukseen tutkittiin kasvattamalla koekappalei- 12

15 den kokoa. Saatujen tulosten perusteella isostaattinen menetelmä soveltuu hyvin lohkojen puristamiseen. Tavoitteena on seuraavassa vaiheessa selvittää menetelmän soveltuvuutta suuren kokoluokan koekappaleilla. Bentoniittilohkojen kosteuskäyttäytymistä tutkittiin altistamalla niitä ilmankosteuden vaikutukselle. Tuloksista saatiin alustavaa tietoa lohkojen varastointia ja asennusta varten. Työtä jatketaan vertaamalla erilaisilla valmistustavoilla ja eri bentoniiteista valmistettujen lohkojen kosteuskäyttäytymistä. Bentoniittipuskurin asennusmenetelmän kehitystyö käynnistettiin. Työssä selvitetään eri kokoluokan lohkojen loppusijoitusreikään asentamiseen liittyviä tekijöitä. Asennustestejä varten suunniteltiin täyden mittakaavan sijoitusreikä, jonka ominaisuuksia voidaan säätää vastaamaan kallioon poratun reiän mittoja ja toleransseja. Testien tuloksina voidaan arvioida asennuslaitteiden toimivuutta sekä reiässä olevien poikkeamien, kaltevuuden ja taipuman vaikutusta tarvittaviin asennusvälyksiin. Vuonna 2008 käynnistettiin myös bentoniittipuskurin suunnitteluasiakirjojen laadintatyö. Suunnitteluperusteiden pohjana olevien vaatimusten kokoaminen suunnitteluperusteiksi aloitettiin. Työ jatkuu laatimalla puskurin asetettujen vaatimusten mukainen referenssisuunnitelma. Sitä täydennetään puskurin vaihtoehtoisilla suunnitelmilla tarpeen mukaan. Tunnelien täyttö ja tilojen sulkeminen Riihimäellä testattiin lohkojen ja pellettien asentamista ja käyttäytymistä simuloidussa tunnelissa, joka oli halkaisijaltaan 3 metriä. Käynnissä on bentoniittipellettien asennus reunustäytöksi. Vuonna 2008 täyteaineen kehitystyön päätavoitteena oli tuottaa aineisto Olkiluotokohtaista täyteaineratkaisua varten. Taustana raportoinnille toimi SKB:n kanssa BACLO-projektissa tehty yhteistyö sekä täyteaineen käyttäytymisestä kokeiden avulla saatujen tulosten raportointi, joka valmistui vuoden 2008 aikana. Laboratoriokokeiden perusteella arvioitiin, että 30 % bentoniittiosuus täyttömateriaaliseoksessa ei riitä aiheuttamaan sellaista paisuntapainetta, joka sulkisi bentoniittiin mahdollisesti muodostuneet vesikanavat. Tästä syystä bentoniitin osuutta seoksessa kasvatettiin 30 %:sta 40 %:in. Tällä seoksella tutkittiin erilaisin kokein lohkojen valmistamista ja asentamista sekä niiden käyttäytymistä tunnelintäytön aikana ja heti sen jälkeen. Erityisenä kohteena seurattiin materiaalin kanavoitumista, eroosiota ja vettymistä kokeen alkuvaiheessa ja tuloksia vertailtiin muihin tutkittuihin materiaaleihin. Loppusijoitustunneleiden tilavuudesta on arvioitu voitavan täyttää noin 80 % lohkoilla ja noin 18 % pelleteillä. Louhitun tunnelin pinnan tasaisuudella on merkittävä vaikutus täyttöasteeseen. SKB:n toimesta on tutkittu myös puhdasta bentoniittisavea yhtenä vaihtoehtona lohkomateriaaliksi. Kun lohkomateriaali sisältää lähes pelkästään paisuvahilaista savea, sen toimintakyky pysyy hyvänä, vaikka täyttöaste lohkoilla olisi pienempi kuin 70 %. Erityisen tärkeää täyttöasteen kannalta on tasainen alusta. Tunnelinpohjaan soveltuvien materiaalien alustavia tutkimuksia tehtiin bentoniittipelleteillä sekä kiviaineen ja bentoniitin seoksella. Vuoden 2008 aikana jatkettiin lohkojen valmistustekniikan kehitystyötä. Yksiaksiaalisella puristustekniikalla valmistettiin kooltaan 300 x 300 x 150 mm lohkoja teollisuusmittakaavassa sekä Friedland-savesta että murskebentoniitista, jossa bentoniitin osuus on 40 %. Testien perusteella valmistus on toteutettavissa Suomessa olevilla laitteilla, mutta sarjavalmistuksen kehittämiseksi on tehtävä lisää kehitystyötä. Loppusijoitustunnelien suulle rakennettavien massiivisten tulppien suunnitelma päivitettiin. Suunnittelussa otettiin huomioon loppusijoitustiloista aiheutuvat toiminnalliset vaatimukset tulpille. Muiden tilojen osalta täyttösuunnitelma on vielä yleisellä tasolla. Muihin tiloihin luetaan kuilut, ajotunneli, keskustunnelit loppusijoitussyvyydellä, aputilat eri syvyyksillä sekä kairanreiät. Vaatimukset näille tiloille poikkeavat loppusijoitustunneleiden vastaavista, mutta täyttöratkaisut perustuvat hyvin samankaltaisiin menetelmiin ja materiaaleihin. Toimintakykytavoitteena muiden kuin loppusijoitustilojen täytölle on estää tunkeutuminen tiloihin sekä estää yhtenäisten vettä johtavien reittien muodostuminen. Täyttötoiminnan tulee lisäksi olla tehokasta eikä täyttöratkaisu saa haitata moniestejärjestelmän toimintaa. Alustavat hahmotelmat täytölle eri syvyyksillä on koostettu perustuen alustaviin vaatimuksiin sekä vallitseviin olosuhteisiin Olkiluodon kallioperässä. 13

16 Loppusijoituskallion ominaisuudet MAAN PINNALTA TEHDYT TUTKIMUKSET Olkiluodon tutkimusalueen itäosaan kairattiin vuonna 2008 kaksi uutta tutkimusreikää OL-KR49 ja OL-KR50. Molemmat reiät ovat noin 1000 metriä syviä ja niillä karakterisoidaan kallioperän yleisiä geologisia, hydrogeologisia ja hydrogeokemiallisia olosuhteita tutkimusalueen itäosissa. Kairanrei istä saatavaa tutkimustietoa tarvitaan ensisijaisesti loppusijoitustilojen suunnittelua varten. Reikätutkimukset näissä rei issä aloitetaan vuonna Kairanreikien välittömään läheisyyteen tehtiin kaksi tutkimuskaivantoa OL-TK15 ja OL-TK16. Edellisen vuoden tapaan kaivannot muodostivat yhdensuuntaisen profiilin kairanreikien kanssa. Kaivantojen tarkoituksena oli tuottaa geologista kartoitusaineistoa tutkimusalueen vähemmän tunnetusta itäosasta sekä tutkimuskaivantoja leikkaavista lineamenteista. Tuloksia tullaan hyödyntämään geologisessa mallinnuksessa. Kairanreikien geofysikaalisia mittauksia jatkettiin edellisten vuosien tapaan. Geofysiikan standardimittauksien lisäksi kaikki vuonna 2007 kairatut reiät kuvattiin optisella reikä-tv:llä. Latauspotentiaalimittauksilla pyrittiin selvittämään tunnettujen kallion rakenteiden jatkuvuutta itään. Geofysikaalisilla matalalentomittauksilla tuotettiin lisäaineistoa erityisesti Eurajoensalmen merenalaisen kallion rakenteista. Syväseismisillä High Resolution Reflection Seismics -mittauksilla (HIRE) hankittiin syvälle ulottuvaa rakennetietoa Olkiluodon ja sitä ympäröivän alueen kallioperästä. Geofysiikan tutkimustuloksia käytetään lisätietona sekä geologian että hydrogeologian paikkamallien päivityksessä. Tutkimusalueen hydrogeologiset tutkimukset jatkuivat kallion virtausominaisuuksien mittauksilla. Mittauksia tehtiin sekä Posiva Flow Log- että HTUlaitteistolla (Hydraulic Testing Unit). HTU-mittaukset keskittyivät syvyysvälille metriä. Poikkivirtausmittari otettiin tuotantokäyttöön vuoden 2008 aikana. Ensimmäinen laajempi mittauskampanja suoritettiin kairanreikien OL-KR14 OL-KR18 lähialueelle tehdyissä matalissa kalliorei issä OL- PP66 OL-PP69. Mittauksilla haluttiin selvittää alueen luonnontilaista virtauskenttää ennen suotaumakokeen käynnistämistä. Matalien kallioreikien ja pohjavesiputkien virtausominaisuuksia mitattiin SLUG-laitteistolla. Tutkimuksista saatuja tuloksia käytetään pohjaveden virtausmallien laadinnassa sekä muiden tutkimusten kuten vesinäytteenotto-ohjelmien suunnittelun lähtötietona. Syvien kairanreikien vesinäytteenottoja jatkettiin edelleen sekä avoimista että monitulpatuista rei istä. Avoimien reikien vesinäytteenotot keskittyivät uusiin reikiin ja erityisesti niissä perustilan karakterisointiin. Erityisen mielenkiinnon kohteena olivat edelleen pohjaveteen liuenneet kaasut ja mikrobit. Lisäksi näytteenotot meren alle kairatusta reiästä (OL-KR47) käynnistettiin. Suotautuvassa pohjavedessä tapahtuvia kemiallisia muutoksia seuraava suotaumakoe käynnistettiin kairanreikien OL-KR14 OL-KR18 läheisyydessä ja ensimmäiset tulokset raportoidaan vuoden 2009 loppuun mennessä. Pohjavesitutkimuksilla pyrittiin selvittämään edelleen pohjavesien suolaisuusjakaumaa sekä eri vesityyp- Kairanreikien OL-KR49 ja OL-KR50 sekä kaivantojen OL-TK15 ja OL-TK16 sijainnit. 14

17 pien esiintymistä eri syvyyksillä. Lisäksi mikrobiologista aineistoa täydennettiin ottamalla näytteitä syvistä kairanrei istä. Tuloksia käytetään hydrogeokemiallisen mallin päivityksessä. ONKALOSSA TEHDYT TUTKIMUKSET ONKALOssa tehtiin vuoden 2008 aikana tutkimuksia sekä louhinnan aiheuttamien muutosten että ONKALOa ympäröivän kallion ominaisuuksien selvittämiseksi. Vuoden aikana tuotettiin tutkimustietoa kallion laadusta ja ominaisuuksista sekä sen hydrogeologisista ja hydrokemiallisista ominaisuuksista. Tutkimustietoa käytettiin mm. injektointi- ja lujitussuunnitteluun sekä erilaisten kallioperän ominaisuuksia kuvaavien mallien tarkentamiseen. Suurin osa tutkimuksista tehtiin louhinnan aikana, ainoastaan pilottireikien kairaus on keskeyttänyt louhinnan etenemisen. Louhinnan aikana on tehty mm. kartoitusta, tunnustelureikätutkimuksia, kairaustutkimuksia, pohjavesinäytteenottoja, virtausmittauksia ja kalliomekaanisia mittauksia. Geologista ja vuotovesien kartoitusta tehtiin louhinnan edetessä. Geologisen kartoituksen aikana kerätään alkuvaiheessa tietoa louhinnan ja suunnittelun välittömiin tarpeisiin ja myöhemmin louhinnan edettyä kauemmas kartoituksella dokumentoidaan mm. kivilajit, kallion laatu, geologiset piirteet ja vuotovesimäärät. Systemaattinen geologinen kartoitus oli vuoden 2008 lopulla edennyt paalulle Vuotovesimittauksissa käytettiin apuna mittapatoja, joita vuoden 2008 loppuun mennessä oli asennettu viisi (paaluille 208, 580, 1255, 1970 ja 3003). Mittapadoilla mitataan niille kertyvän veden määrää ja sähkönjohtavuutta. ONKALOon vuotavan veden kokonaismäärä vuonna 2008 oli keskimäärin noin 20 l/min. Lisäksi ONKALOssa tehtiin silmämääräistä vuotovesikartoitusta vuotopaikkojen ja -määrien selvittämiseksi sekä mahdollisten muutosten havaitsemiseksi. Suurimmat vuodot sijoittuvat tunnelin ensimmäisen 1000 metrin osuudelle. Tunneliprofiiliin porataan noin 20 metrin välein tunnustelureikiä. Rei issä tehdään säännönmukaisesti vuotovesi-, vesimenekki- ja virtausmittaus sekä vesinäytteenotto. Vesimenekin yhteydessä mitataan myös reiän kokonaisulosvirtaus. Virtausmittaus tehdään tunnustelureiästä, mikäli reikien tuotto ylittää 30 ml/min. Kaikkia ONKALOssa tehtyjä virtausmittaustuloksia tullaan käyttämään apuna Olkiluodon kallioperän yksityiskohtaisemmassa hydrogeologisessa mallinnuksessa. Vuoden 2008 aikana ONKALOn ajotunneliin kairattiin pilottireiät ONK-PH8 ja ONK-PH9 paaluilta 3116 ja Reiät olivat 150 metriä pitkiä. Pilottireikien kairaus ja siihen liittyvät reikätutkimukset keskeyttivät louhintatyöt. Pilottirei istä tehdään normaaliolosuhteissa standardiohjelman mukaiset tutkimukset eli standardigeofysiikan mittaukset, TV-kuvaus, virtausmittaus, vesimenekkikokeet ja vesinäytteenotto. ONK-PH9:stä tehtiin poikkeuksellisesti myös kivinäytteenotto huokosvesitutkimuksia varten. Tutkimuksen tavoitteena on ensisijaisesti selvittää kivimatriisissa olevan huokosveden kemiallisia ominaisuuksia. Kalliomekaanisia tutkimuksia jatkettiin edellisen vuoden tapaan pääpainon ollessa erityyppisissä jännitystilamittauksissa. Mittaukset aloitettiin irtikairausmenetelmän esitesteillä, joilla pyrittiin ennakoimaan ja minimoimaan mittausmenetelmässä aikaisemmin havaittuja ongelmia. Kairanreikien OL-KR1 OL-KR50 sijainnit. 15

18 Esitestejä tehtiin sekä ONKALOssa tutkimussyvennyksessä paalulla 1475 että laboratoriossa. Esitesteillä tutkittiin liiman kovettumista ja sitoutumista kiven pintaan sekä irtikairauksessa käytettävän teräkoon vaikutuksia lämpötilan muutoksiin jännitystilamittauskennossa irtikairauksen aikana. Varsinainen mittauskampanja tehtiin huhti-toukokuussa kahdessa kairareiässä syvyydellä -220 m. Jännitystilan määrittämistä jatkettiin kuilujen alaperissä tehdyillä konvergenssimittauksilla. Niitä tehtiin tasoilla -180 m ja -290 m. Mittauksen tarkoitus on seurata nousuporauksesta johtuvaa kallion muodonmuutosta. Ensimmäinen mittaus tehtiin ennen nousun avaamista ja sen tuloksia verrattiin avaamisen jälkeen tehtyihin mittauksiin. Tasolla -180 m tehtiin toistomittaus tammikuussa ja tasolla -290 m tehtiin ensimmäiset mittaukset henkilökuiluun sekä poistoilmakuiluun. Henkilökuilun tasolla -180 m tehdyn mittauksen tuloksena oli 1,1 mm siirtymä. Edellisten lisäksi poistoilmakuiluissa tasolla -155 m testattiin venymäliuskojen toimivuutta jännitystilan määrittämisessä. Kuiluissa tason -180 m yläpuolella tehtyjen mittausten tulokset tukevat toisiaan. Loppuvuodesta jännitystilamittauksia jatkettiin hydraulisen murtamisen menetelmällä. Mittauksia tehtiin maanpinnalla reiässä OL-KR40 sekä ONKALOssa tasolla -180 m tuloilmakuilun injektointireiässä. Mittausaineiston raportointi on kesken. Kiven termisten ominaisuuksien määrittämistä varten tutkimussyvennykseen (PL1475) kairattiin 3 seurantareikää, joihin syksyllä asennettiin kehitteillä oleva lämpötilan seurantajärjestelmä. Tarkoituksena oli seurata lämmön siirtymistä kallioon, kun louhitun tilan lämpötilaa nostetaan. Vuonna 2008 pilotti- ja tunnustelureikätutkimusten lisäksi tehtiin virtausmittauksia kuilujen injektointirei issä neljänä erillisenä mittauskampanjana. Mittaukset käsittivät sekä yksireikämittauksia että hydraulisia vuorovaikutuskokeita. Yksireikämittauksina mitattiin yhteensä 15 reikää. Vuorovaikutuskokeita tehtiin yhdessä mittauskampanjassa tuloilmakuilussa tasolla -180 m. Lisäksi virtausmittauksia tehtiin tunneliprofiilista ulos kairatuissa, lähinnä geokemian näytteenottoon tarkoitetuissa rei issä (2 reikää). Tuloksia tullaan käyttämään apuna Olkiluodon kallioperän yksityis- ONK-PH9:n kairaus. Kivinäytteenotto huokosvesitutkimuksia varten pilottireiän ONK-PH9 kairauksen yhteydessä. kohtaisemmassa hydrogeologisessa mallinnuksessa. Hydrogeokemiallisten tutkimusten tavoitteena oli saada ONKALOsta rakenteista HZ20A ja HZ20B häiriintymättömiä vesinäytteitä. Vesinäytteenotot tehtiin pilottirei istä ONK-PH8 ja ONK-PH9. Näytteet otettiin normaalin pilottireikäohjelman mukaisesti kuitenkin niin, että ONK-PH9:n näytteenoton yhteydessä kerättiin myös kaasunäytteet. Muilta osin ONKALO-tutkimukset keskittyivät rakentamisen aiheuttamien vaikutusten monitorointiin. Loppuvuonna 2008 keskityttiin ON- KALOssa toteutettavan hydrogeokemiallisen kenttäkokeen suunnitteluun. Kokeen tarkoituksena on selvittää sulfaatin pelkistymisnopeutta ja sulfaatin pelkistymistä rajoittavia prosesseja. Koesuunnitelma viimeistellään tammikuussa Venymäliuskan irtisahaus poistoilmakuilussa tasolla -155 m. 16

19 MALLINNUSTYÖ Olkiluoto Modelling Task Force -ryhmä (OMTF) koordinoi Olkiluodon tutkimusalueen mallinnusta. OMTF:n työ käsittää tutkimusalojen (geologia, hydrogeologia, geokemia ja kalliomekaniikka) paikan ymmärtämiseen tähtäävän tulkinta- ja mallinnustyön. Lopputuotteena syntyvää loppusijoituspaikan kuvausta käytetään loppusijoituslaitoksen suunnittelijoiden sekä pitkäaikaisturvallisuustarkastelujen lähtötietona. Mallinnustulosten perusteella ei ole ollut syytä muuttaa käsityksiä kallion soveltuvuudesta loppusijoituspaikaksi. Geologian ja geofysiikan mallinnus Vuoden 2008 aikana päivitettiin Olkiluodon geologinen malli (versio 1.1). Tämä malli raportoidaan osana Site Description raporttia, joka ilmestyy vuoden 2009 alkupuolella. Site Description raportissa geologinen malli on yhdistetty muiden tieteenalojen mallinnuksen kanssa. Geologinen mallinnus koostuu neljästä osamallista: duktiilin deformaation mallista, kivilajimallista, muuttuneisuuden mallista ja hauraan deformaation mallista. Duktiilin deformaation mallissa kuvataan kallioperässä tapahtuneita plastisia muodonmuutoksia. Näistä tärkeimpänä tarkasteltiin kallioperän läpikotaisen suuntautuneisuuden ominaisuuksia. Tietoa suuntautuneisuudesta yhdessä paljastuma- ja kairasydänkartoitusten tulosten kanssa käytetään hyväksi mallinnettaessa Olkiluodon kivilajien jakaumaa kallioperässä. Tuloksena saadaan kolmiulotteinen malli eri kivilajien esiintymisestä. Muuttuneisuusmallissa pyritään kairanreikätietojen avulla mallintamaan kallioperässä havaittua hydrotermistä muuttumista kolmiulotteisesti. Nykyisen käsityksen mukaan Olkiluodon kivien hydroterminen muuttuneisuus on pääsääntöisesti syntynyt noin 1,6 miljardia vuotta sitten lähialueen kallioperään tunkeutuneiden rapakivien vaikutuksesta. Hauraan deformaation mallissa pyritään puolestaan hyvin yksityiskohtaisesti kuvaamaan kallioperässä esiintyvät hauraat siirros- ja rakovyöhykkeet. Nykytiedon mukaan Olkiluodon alueen siirrokset ovat alun perin ns. ylityöntösiirroksia, jotka ovat aktivoituneet uudelleen kallioperää muokanneissa myöhemmissä vaiheissa satoja miljoonia vuosia sitten. Mallinnuksen tuloksia arvioidaan jo aikaisemmin aloitetuilla ennuste-toteuma-tutkimuksilla, joissa ennustettuja piirteitä verrataan ONKALO-tunnelissa havaittuihin geologisiin piirteisiin. Vertailusta saatujen tulosten avulla tutkimus- ja mallinnusmenetelmiä voidaan kohdistaa edelleen tarkoituksenmukaisemmin loppusijoituskallion soveltuvuuden arvioimisessa. Kuten vuonna 2007 valmistuneessa geologisessa paikkamallissa (versio 1.0), vuoden 2008 aikana tehdyssä mallinnuksessa käytettiin pohjana tarkkaa kairasydämistä hankittua tietoa duktiileista piirteistä, kivilajeista, muuttuneisuudesta sekä hauraista vyöhykkeistä. Geologisen aineiston lisäksi mallinnuksessa hyödynnettiin merkittävästi geofysiikan aineistoa. Monet geofysiikan menetelmät soveltuvat erityisesti kallioperän rikkonaisten vyöhykkeiden mallinnukseen. Geofysiikan avulla saatiin tietoa vyöhykkeiden jatkumisesta kairanreikien välillä ja tutkimusalueen ulkopuolella. Uusien aineistojen avulla on tarkennettu vyöhykkeiden geometrisia ominaisuuksia. Myös geologisen mallin muita osamalleja kehitettiin vuoden 2008 aikana uusien tietojen perusteella. Geologinen malli toimii jatkossakin muiden mallien lähtötietona. Myös ONKALO-alueen mallia päivitettiin vuoden 2008 aikana. Integroitu mallinnus jatkui geologian ja geofysiikan osalta ja päivitettyihin malleihin lisättiin hydrogeologiset tiedot. Mukaan otettiin myös pitkien rakojen kartoitusaineisto. Päivitysraportti valmistuu vuoden 2009 alussa. Hydrogeologinen mallinnus Olkiluodon alueen pintahydrologian (numeeriset) mallinnustulokset julkaistiin vuoden 2008 alussa. Tämän jälkeen pintahydrologian mallinnus on keskittynyt mallin luotettavuuden lisäämiseen. Lisäksi malliin on lisätty uutena aineistona Korvensuon allas ja ONKALO. Mallinnuksessa otettiin huomioon Korvensuon tekoaltaan vesipinnan tason ajalliset muutokset, jonka jälkeen tarkennettiin arviota Korvensuon altaan veden suotautumisesta ympäristöön. Malli ja Korvensuon vesitasearviot tukevat aiempia hydrokemiallisia analyyseja, joiden mukaan Korvensuon altaan vettä on suotautunut ympäristöön jo ennen ONKALOn rakentamisen aloittamista. Pintahydrologian mallia parannettiin myös jakamalla moreenialueet useampaan alaluokkaan ja kalibroimalla näille vedenpidätyskäyrän parametrit erikseen. Mallin tulosten mukaan ON- KALOn vuotovedet aiheuttavat pohjavedenpinnan tilapäisen aleneman niinä ajanjaksoina, jolloin sadanta tai sulanta on pieni. ONKALOn vaikutus näyttää kuitenkin olevan palautuva eli syyssateiden jälkeen pohjavedenpinta nousee lähes lähtötasolleen. Vuonna 2008 päivitetty virtausmalli. Hydrogeologisen mallin vyöhykkeet lounaasta katsottuna ja väritettynä vedenjohtavuusominaisuuksiensa mukaan. Vaaleanharmaa viiva kuvaa Olkiluodon rantaviivaa ja ohuet mustat viivat ja niiden läpäisemät kiekot kuvaavat kairanreikiä ja niiden leikkaamia yksittäisiä vettäjohtavia kalliorakoja. 17

20 Vuonna 2006 tehty tutkimusalueen syvän kalliopohjaveden virtauksen ja kemian malli sekä hydrogeologinen rakennemalli päivitettiin vuoden 2008 aikana. Päivityksen lähtötietona käytettiin alkuvuonna 2008 valmistunutta geologisen mallin päivitystä sekä edellisen mallinnuksen jälkeen kertynyttä tutkimusaineistoa. Tähän lisääntyneeseen tutkimusaineistoon kuuluu uusista kairanrei istä saatu tutkimustieto, ON- KALOn pohjavesivaikutukset ja muut hydrogeologiset havainnot. Kalliopohjaveden virtausmalli kuvaa Olkiluodon kalliopohjavesivirtauksen kehittymisen alkaen 8000 vuoden takaisesta Litorinamerivaiheen tilanteesta nykypäivään saakka. Suuren osan tästä ajanjaksosta koko Olkiluoto oli merenpinnan alapuolella. Tänä aikana suolaista merivettä pääsi tunkeutumaan kallion yläosaan. Hydrogeokemiallisten analyysien perusteella tästä useita tuhansia vuosia kestäneestä tapahtumasta on yhä näkyvissä jälkiä Olkiluodon pohjavesissä. Maankohoamisen johdosta saaren korkeimmat kohdat alkoivat nousta merestä noin 2800 vuotta sitten, jonka jälkeen sataneen veden on puolestaan ollut mahdollista suotautua kallioperän ylimpiin kerroksiin. Tällöin kallioon tunkeutuva makea vesi sekä korvaa siellä aiemmin ollutta vettä, että sekoittuu sen kanssa ja osin myös työntää suolaisempia vesityyppejä alaspäin. Hydrogeologisen mallin päivitykseen sisältyi myös rakoverkkovirtausmallin laatiminen heikosti vettäjohtaville kallio-osuuksille. Rakoverkkovirtausmallin keskeinen tulos on kuvata pohjaveden virtauksen jakautuminen loppusijoitustunneleita ja -reikiä ympäröivässä kalliossa. Työ raportoidaan Site Description raportissa. Hydrogeokemiallinen mallinnus Viimeisimmät tulokset vahvistavat aiemmin muodostettua Olkiluodon pohjaveden kemiallista kehitystä ja olosuhteita kuvaavaa mallia. Lisääntynyt mittausaineisto tarkentaa kemiallisten prosessien ja olosuhteiden yksityiskohtia etenkin maanpinnan lähellä ja kallion yläosassa aina 300 metrin syvyyteen saakka. Matalista maaperän ja kallion pohjavesistä tehdyissä tutkimuksissa on ilmennyt biokemiallisten prosessien huomattava vaikutus suotautuvaan veteen liukenevien aineiden lähteenä. Mikrobiologiset prosessit hajottavat orgaanista ainetta huokosilman hapen vaikutuksesta pohjaveden pinnan yläpuolella, mistä syntyy veteen mm. merkittävästi hiilidioksidia ja sulfaattia. Liuennut hiilidioksidi käynnistää rapautumisen, jossa veteen liukenee mineraaleja lisäten sen suolaisuutta ja puskuroiden pohjaveden ph:n heikosti alkaliseksi. Pohjaveden pinnan alapuolella orgaanisen aineen biogeokemiallinen hajoaminen poistaa lopun liuenneen hapen ja olosuhteet muuttuvat pelkistäviksi. Kaikki nämä prosessit rajoittuvat metriin maan pinnasta. Suotaumaprosessia tarkennetaan edelleen käynnistetyssä pitkäaikaisessa kenttäkokeessa, jonka avulla pyritään saamaan kvantitatiivista aineistoa kallionrakojen puskurikyvystä liuennutta CO 2 :a ja O 2 :a vastaan. Näiden tietojen avulla voidaan kalibroida reaktiivisia kulkeutumismalleja, joita tarvitaan pitkäaikaisennusteiden tekemisessä. Syvemmällä kallioperässä kemialliset reaktiot laantuvat ja suolaisuuden voimakas nousu johtuu suotautuvan veden sekoittumisesta vanhempiin pohjavesityyppeihin. Viimeisin ON- KALOsta kerätty aineisto osoittaa, että Litorina-kaudella suotautunut, nykyistä merivettä selvästi suolaisempi vesi ei ole jakautunut tasaisesti kallion vettäjohtaviin rakenteisiin. Pohjavesityyppi esiintyy yleisesti metrin syvyydessä, mutta dominoi pääasiassa hyvin vettä läpäisevissä hydrogeologisissa rakenteissa. Näiden väliin jäävissä heikosti johtavissa raoissa vallitsee edelleen Litorina-kautta edeltävä murtovesityyppi, joka on aikojen kuluessa laimentunut syvällä esiintyvästä suolaisesta pohjavedestä, viimeiseksi jonkin verran jääkauden sulamisveden sekoittumisen seurauksena. Vuoden 2008 aikana tehty hydrogeokemiallinen tulkinta- ja mallinnustyö raportoidaan Site Description raportissa. Kalliomekaniikan mallinnus Vuonna 2007 aloitettu kalliomekaaninen lohkomalli valmistui vuoden 2008 lopussa. Työ raportoidaan alkuvuodesta Mallinnuksen lähtötietoina käytettiin mm. kairanrei istä ja ONKALOsta tehtyjä kalliomekaanisia tutkimuksia, geologisia kartoituksia sekä geofysikaalisia mittauksia. Lohkomalli perustuu vuoden 2007 lopussa julkaistuun ONKALO-alueen integroituun malliin ja kattaa näin ollen vastaavan alueen. Mallinnuksen lopputuloksena kuvataan mm. kalliolaatu ja mekaaniset parametrit hauraille rakenteille ja vähärakoiselle kivelle sekä kiven lujuuden alueellinen jakauma ja jännitystila. Vuoden 2008 aikana tehtiin kalliomekaanisia analyysejä kallion vaurioitumisen ennustamiseksi ONKA- LOn neljännelle lenkille ja päivitettiin kolmannen lenkin loppuosan tietoja. Tarkastelut on tehty 3D-reunaelementtiohjelmalla (Examine 3D) huomioiden mitatut hajonnat kallion jännitystilassa ja kallion lujuusominaisuuksissa. Tuloksena on saatu ennuste kallion vaurioitumisen todennäköisyydestä ja sen syvyydestä. Edellisen tapaan arvioitiin loppusijoituksesta aiheutuva kallion lämpeneminen ja siitä johtuva laajenemisen aiheuttama loppusijoitus- ja tutkimustilojen lämpöjännityskenttä, jolla on vaikutus in situ -jännitystilaan. Mallinnusten perusteella on laadittu mm. rakennelaskelma kalliolujituksille. Kalliomekaanisia tutkimuksia varten mallinnuksella pyrittiin ennustamaan mm. kuiluperissä tapahtuvat siirtymät, jotka varmennettiin kuilujen nousuporauksen yhteydessä tehdyillä konvergenssimittauksilla. Mallinnukset raportoidaan yksityiskohtaisemmin Site Description raportissa. Rock Suitability Criteria -ohjelma Vuoden 2007 aikana käynnistettiin Rock Suitability Criteria -ohjelma (RSC), jonka tehtävänä on määritellä Olkiluodon tutkitusta kallioperästä loppusijoitukseen sopivat kalliotilavuudet layout-suunnittelun ja loppusijoituksen tarpeisiin. Vuoden 2008 aikana RSC-ohjelmassa keskityttiin sekä rakentamisen että pitkäaikaisturvallisuuden vaatimukset täyttävien kriteerien luomiseen kallion luokittelua ja sopivien kalliotilavuuksien määrittelyä varten. Ohjelman ensimmäinen työ käsitti olemassa olevan kallioluokituksen (Host Rock Classification, HRC) kriteerien testaamista ONKA- LO-tunnelissa kairattuja pilottireikiä ja tunnelikartoitusaineistoa hyödyntäen. Testauksen tulokset julkaistiin Posivan työraporttisarjassa huhtikuussa 2008 ja saatuja tuloksia on hyödynnetty RSCkriteerien kehittämisessä. Alustavat, ns. RSC-I-kriteerit saatiin luotua ja niitä käytettiin loppusijoitustilan layoutia rajaavien rakenteiden suojavyöhykkeiden määrittämiseen. RSC-I-kriteereitä tullaan testaamaan ja tarkentamaan vuoden 2009 aikana (RSC-II). 18