Työ r a p o r t t i 9 9-6 7 loppusijoitustilan järjestelmät Tapani Kukkola Joulukuu 1999 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-2280 30 Fax +358-9-2280 3719
" Fortum Tapani Kukkola ~ 7.12.1999 YDIN-A6-892 REPORT 1 ( 42) Distribution Checked by, Date '\ ~?-\o \.._..q_ al-.g 0 =7. \2, Cf '7 Approved by, Date Replaces Keywords Final disposal of spent fuel, final repository of spent fuel, systems LOPPUSIJOITUSTILAN JÄRJESTELMÄT Tapani Kukkola F ortum Engineering Oy Joulukuu 1999 Fortum Engineering Ltd V AT No FI 0477940-2 Trade Reg. No 299 406 Domicile Helsinki
Työ raportti 99-6 7 Loppusijoitustilan järjestelmät Tapani Kukkola Fortum Engineering Oy Joulukuu 1999 Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
Työ raportti 99-6 7 Loppusijoitustilan järjestelmät Tapani Kukkola Joulukuu 1999
LOPPUSIJOITUSTILAN JÄRJESTELMÄT TIIVISTELMÄ Järjestelmäkuvaus on osa loppusijoitustilan esisuunnitelmaa. Suunnitelma koskee loppusijoituslaitoksen käyttövaihetta ja perustuu perustapaukseen (P), jossa ydinvoimalaitokset käyvät Suomessa 40 vuotta. Loppusijoitustilat sijoitetaan 500 metrin syvyyteen peruskallioon. Järjestelmäkuvauksen tarkoituksena on olla perustana jatkosuunnittelulle sekä alustavalle kustannusarviolle. Järjestelmäkuvaus sisältää tärkeimpien järjestelmien tehtävämääritykset, periaatekuvaukset ja -kaaviot. Loppusijoitustilan järjestelmien suunnittelun lähtökohtana on käytetty Insinööritoimisto Saani&Riekkolassa laadittu ja loppusijoitustilan piirustuksia. Loppusijoitustilojen kokonaistilavuus perustapauksessa on 398000 m 3 sisältäen kaikki tilavuudet. Tilat eivät ole kuitenkaan auki samanaikaisesti, koska loppusijoitustiloja rakennetaan ja suljetaan sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee. Samanaikaisesti tiloja on avoinna enimmillään 221000 m 3. Loppusijoitustilat jakautuvat valvonta-alueeseen sekä valvomattomaan alueeseen. Valvonta-alueen tilavuus on suurimmillaan noin puolet avoinna olevasta tilasta eli 111000 m3. Työkuilun alapään järjestelmät ja sähköjärjestelmät on kuvattu erillisissä raporteissa. Avainsanat: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustila, loppusijoitus, järjestelmät.
FINAL REPOSITOTY SYSTEMS ABSTRACT The system description of final repository spaces for spent nuclear fuel is a part of the preliminary design of the final disposal plant. The design covers the operating phase of the final disposal facility and it is based on the base case (P), where Finnish nuclear power plants are operating 40 years. The final repository spaces will be located at depth of 500 m in bedrock. The intention of the system description is to be a base for the further design and for the preliminary cost estimate. The system description contains the system tasks, the principal descriptions and the schemes of the most important systems. The system design is based also on the drawings, which have been made by Saanio&Riekkola Consulting Engineers. The total volume of the final disposal spaces is 398000 m 3 covering all spaces. The spaces are not open simultaneously because the repository spaces are going to be constructed and closed according to the progress of the fuel canister disposal. The open volume is maximally 221000 m 3. The final disposa1 spaces are divided into the controlled area and into the non-controlled area. The controlled area vo1ume is maximally about one half from the open volume, i.e. 111000 m 3. The systems at the lower end of the work shaft and the electrical system are described in the separate work reports. Key words: Spent fuel repository, final disposa1 of spent fuel, systems.
1 SISÄLLYSLUETTELO 1 YLEISTÄ... 3 1.1 Taustaa raportille... 3 1.2 Raportin tarkoitus... 3 1.3 Raportin sisältö... 3 1.4 Lähtökohtana olevat loppusijoitustilan piirustukset.... 3 1.5 Loppusijoitustilojen tilaerittelyt... 3 1.5.1 Tilat kokonaisuudessaan... 3 1.5.2 Valvonta-alue... 5 2 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄ... 8 2.1 Tarkoitus... 8 2.2 Toiminta-arvot ja -periaate... 8 2.3 Lämmitystehon tarve... 8 2.3.1 Lämpövuodot kallioon... 8 2.3.2 Tuloilmastoinnin lämmitystehon tarve... 9 2.4 Lämmitysenergian tarve... 10 3 ILMANVAIHTOJÄRJESTELMÄ... 12 3.1 Tarkoitus... 12 3.2 Pitoisuusrajat... 12 3.2.1 Kaasupitoisuudet... 12 3.2.2 Pölypitoisuus... 12 3.2.3 Radan... 13 3.3 limanvaihdon toiminta-arvot ja -periaate... 14 3.3.1 Valvonta-alueen ilmastointi... 14 3.3.2 Valvomauoman alueen ilmastointi... 15 4 VESI... 17 4.1 Tarkoitus... 17 4.2 Veden tarve... 17 4.3 Kierrätyspumppaamo... 17 4.4 Käyttövesi... 18 4.5 Sammutusvesi... 19 4.6 Poreallasjärjestelmä... 20 5 VIEMÄRÖINTIJÄRJESTELMÄ... 22 5.1 Tarkoitus... 22 5.2 Toteutustapa... 22 5.3 Veden kertymä... 22 5.4 Mitoitus....-... 22 6 SÄHKÖJÄRJESTELMÄT... 25 6.1 Sähkötehon syöttö... 25 6.1.1 Tarkoitus... 25 6.1.2 Toteutus... 25 6.2 Valaistus... 27 6.2.1 Tarkoitus... 27 6.2.2 Toteutus ja tehontarve... 27
2 6.2.3 Valaistusvoimakkuus... 27 6.3 Viestintäjärjestelmä... 28 6.3.1 Tarkoitus... 28 6.3.2 Järjestelmät... 28 6.4 lnstrumentointijärjestelmä... 28 6.4.1 Tarkoitus... 28 6.4.2 Toteutustapa... 28 7 VALVONTAJÄRJESTELMÄT... 29 7.1 Säteilyvalvonta... 29 7.1.1 Tarkoitus... 29 7.1.2 Toteutustapa... 29 7.2 Kulunvalvonta... 29 7.2.1 Tarkoitus... 29 7.2.2 Toteutustapa... 29 7.3 Ydinmateriaalivalvonta (Safeguards)... 29 7.4 Kunnonvalvonta... 30 7.4.1 Tarkoitus... 30 7.4.2 Toteutustapa... 30 8 KULJETUS- JA SIIRTOJÄRJESTELMÄT... 31 8.1 Hissit... 31 8.1.1 Tarkoitus... 31 8.1.2 Toteutus... 31 8.2 Nosturit... 32 8.2.1 Tarkoitus... 32 8.2.2 Toteutus... 32 8.3 Siirtovaunut... 32 8.3.1 Tarkoitus... 32 8.3.2 Toteutus... 32 8.4 Siirtoajoneuvot... 32 8.4.1 Tarkoitus... 32 8.4.2 Toteutus... 33 8.5 Louheen siirtojärjestelmä... 33 9 TUNNELITÄYTEAINEEN VALMISTUS- JA KÄSITTELYLAITTEET... 35 9.1 Täyteaineen valmistus... 35 9.2 Täyteaineen käsittely loppusijoitustilassa... 35 10 PALONTORJUNTA-JA PELASTUSJÄRJESTELMÄT... 36 10.1 Tarkoitus... 36 1 0.2 Palokuormat... 36 10.3 Toteutus... 36 11 KORJAUS- JA KUNNOSSAPITOJÄRJESTELMÄT... 37 11.1 Tarkoitus... 37 11.2 Toteutustapa... 37 12 VIITTEET... 38
3 1 YLEISTÄ 1.1 Taustaa raportille Järjestelmäkuvaus on osa loppusijoitustilan esisuunnitelmaa. Suunnitelma koskee loppusijoituslaitoksen käyttövaihetta ja perustuu perustapaukseen (P), jossa ydinvoimalaitokset käyvät Suomessa 40 vuotta. Loppusijoitustilat sijoitetaan 500 metrin syvyyteen peruskallioon. 1.2 Raportin tarkoitus Järjestelmäkuvauksen tarkoituksena on olla perustana jatkosuunnittelulle sekä alustavalle kustannusarviolle. 1.3 Raportin sisältö Järjestelmäkuvaus sisältää tärkeimpien järjestelmien tehtävämääritykset, periaatekuvaukset ja -kaaviot. 1.4 Lähtökohtana olevat loppusijoitustilan piirustukset Loppusijoitustilan järjestelmien suunnittelun lähtökohtana on käytetty seuraavia loppusijoitustilan piirustuksia: 521-1 521-2 521-3 521-4 521-5 521-6 521-7 521-8 521-9 Pohjapiirustus Aputilat ja työkuilun alapää Valvonta-alueen pysäköinti, henkilökuilun alapää ja kapselikuilun alapää Sijoitustunneli ja keskustunneli, leikkaukset 10-10... 17-17 Leikkaus 1-1, työkuilu Leikkaus 2-2 Leikkaus 3-3... 5-5, henkilökuilu Tunnelipoikkileikkaukset Leikkaus 6-6.. 9-9, kapselikuilu 1.5 Loppusijoitustilojen tilaerittelyt 1.5.1 Tilat kokonaisuudessaan Taulukossa 1-1 on esitetty loppusijoitustilojen tilavuuserittely, kun loppusijoitustiloja rakennetaan lisää eri tavoilla. Kokonaistilavuus sisältää loppusijoitustilojen kaikki tilavuudet, jotka eivät ole kuitenkaan auki samanaikaisesti, kun loppusijoitustiloja rakennetaan ja suljetaan sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee.
4 Teholouhinta tarkoittaa sitä, että loppusijoitustiloja laajennetaan neljän tunneliparin verran kerrallaan urakointimenettelyä hyväsi käyttäen. Tunneleita louhitaan esimerkiksi joka kolmas vuosi. Hitaassa louhinnassa tunneleita laajennetaan loppusijoituslaitoksen käyttöhenkilöstön toimesta jatkuvasti. Tässä vaihtoehdossa avoimet tilat ovat pienimmillään. Jatkotarkastelussa sovelletaan teholouhinnan vaihtoehtoa, koska teholouhinta on taloudellisesti edullisin vaihtoehto. Kokonaistilavuus perustuu raporttiin 11/. Taulukko 1-1. Loppusijoitustilojen tilavuuserittely. Kokonais- Teho-lou- Hidas tilavuus. hinta. louhinta Kohde m.; m.; m3 Työkuilu 27780 27780 27780 Tutkimusperät 1200 1200 1200 Sijoitustunnelit 209200 54213 34899 Sijoitusreiät 24770 2708 2708 Keskustunneli 73780 73780 73780 Lastauspaikat 830 830 830 Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli 3730 3730 3730 Työkuilun alapäähän liittyvät tilat 23220 23220 23220 Tunneli kapselikuilulle 1760 1760 1760 Henkilökuilun alapäähän liittyvät 4020 4020 4020 tilat Henkilökuilu 10850 10850 10850 Kapselikuilu 17010 17010 17010 Yhteensä 398150 221101 201787 Taulukossa 1-2 on esitetty eri vaihtoehtojen poikki pinta-alojen, tunnelipituuksien ja pinta-alojen ekvivalenttisuureet, joita käytetään esimerkiksi loppusijoitustilan lämmitys- ja valaistustarpeen arvioinnissa. Ekvivalenttisuure kuvaa enemmän tai vähemmän tilannetta, jossa loppusijoitustilat muodostuisivat tunnelinmuotoisesta yhdestä tilasta. Taulukko 1-2. Loppusijoitustilojen ekvivalenttisuureet. "Kokonais "Teho- "Hidas -tilavuus" louhinta" louhinta" Ekvivalentti poikkipinta-ala 19,66 24,09 25,57 mz Ekvivalentti tunnelipituus 20254 9180 7891 m Ekvivalentti pinta-ala 359205 180205 159615 m2 Ekvivalenttipoikkipinta-ala on laskettu kaavalla B34/(B23/$B$6+(B34-B23)/30), jossa
5 B34 = Loppusijoitustilan tilavuus m 3 B23 = Loppusijoitustunneleiden tilavuus m 3 $B$6 = Loppusijoitustunnelin poikkipinta-ala m 2 Ekvivalentti tunnelipituus on laskettu kaavalla B34/B39, jossa B39 = Ekvivalentti poikkipinta-ala m 2 Ekvivalenttipinta-ala on laskettu kaavalla B40*SQRT(B39)*4, jossa B40 = Ekvivalenttitunnelipituus m. Taulukossa 1-3 on esitetty tunnelipituudet vuotovesimäärien laskentaa varten Taulukko 1-3. Tunnelipiiuudet vuotovesien määrittelyjä varten. Kohde m Työkuilu 500 Tutkimusperät Sijoitustunnelit 3436 Sijoitusreiät 1123 Keskustunneli 2205 Lastauspaikat Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli Työkuilun alapäähän liittyvät tilat Tunneli kapselikuilulle Henkilökuilun alapäähän liittyvät tilat* 336 Henkilökuilu 500 Kapselikuilu 500 Yhteensä 8600 * sisältää kaikki muutkin loppusijoitustilan tunnelinpäät ja laitehallit. 1.5.2 Valvonta-alue Valvonta-alue loppusijoitustiloissa tarkoittaa sellaista aluetta, joissa ihmiset periaatteessa voivat saada säteilyannoksia, kun radioaktiivisia aineita säilytetään, käsitellään tai kuljetetaan. Käytännössä siis alue, jossa polttoainekapseleita siirretään, kapseleita loppusijoitetaan ja loppusijoitusreikien yläosia täytetään. Käytännössä ihmiset voivat saada säteilyannoksia vain polttoainekapselin suoran säteilyn seurausvaikutuksena, ei siis päästöjen seurauksena. Tämä tarkoittaa sitä, että polttoainekapselin siirtoreitin tulee muodostaa sellaisen alueen, jolla ihmisten oleskelu voidaan rekisteröidä, ihmisten tulemista ja menemistä voidaan seurata ja ihmisten saamia säteilyannoksia luotettavasti mitata. Käytännössä tällainen alue erotetaan omaksi sulje-
6 tuksi alueeksi, valvonta-alueeksi, johon kuljetaan yhden valvontapisteen, kenkärajan kautta. Kenkäraja on kapselointilaitoksen konttorirakennuksessa. Nimi ei ole osuva loppusijoitustilan tapauksessa, koska kontaminaatiota loppusijoitustiloissa ei suurella todennäköisyydellä esiinny ja tarvetta jalkineiden vaihtoon ei ole. Tarkistuspisteessä rekisteröidään henkilöstön ja myös vierailijoiden saarnat säteilyannokset. Valvonta-aluetta ei periaatteessa normaalikäytössä tarvitsisi ilmastoinnin puolesta erottaa omaksi tilaksi, mutta puhtaitten työolosuhteiden aikaansaamiseksi näin kuitenkin tehdään. Säteilynalaisessa työssä yleensä puhtaat työolosuhteet ovat eduksi. Onnettomuustilanteiden varalta valvonta-alue on välttämätön, koska alue voidaan tarvittaessa eristää ja potentiaalisen aktiivisuuden leviäminen ehkäistä. Valvonta-alueen loppusijoitustilan vuotovesiä ei kuitenkaan ole järkevää erottaa valvomattoman alueen vuotovesistä. Vuotovesissä suurella varmuudella ei koskaan tule olemaan kontaminaatiota. Vuotovesimäärät ovat käytännössä hyvin suuria, noin 700 m 3 vuorokaudessa. Valvonta-alueen rajaa siirretään keskustunnelissa sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee. Valvonta- ja valvomauoman alueen raja on samalla palo-osastoraja. Rakenteen vahvuus määräytyy palosuoj ausvaatimusten mukaan. Valvonta-alue on pienimmillään, kun polttoainekapseleitten loppusijoitus aloitetaan ja kun neljä työn alla olevaa loppusijoitustunnelia on lähes täytetty. Valvonta-alueen suuruus loppusijoituksen alussa on esitetty taulukossa 1-3. Taulukko 1-4. Valvonta-alue loppusijoituksen alussa. Tila m3 Loppusijoitustunnelit 1 3219 Loppusijoitusreiät 451 Keskustunnelin osuus % 20 14756 Kapselikuilu 17010 Tunneli kapselikuilulle 1760 Henkilökuilu 10850 Henkilökuilun alapään tilat 4020 Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli 3730 Yhteensä 55796 Valvomaton alue on suurimmillaan samalla hetkellä, eli 165305 m 3. Valvonta-alue on suurimmillaan loppusijoitusjakson lopussa. Valvonta-alueen suuruus sillä hetkellä, kun viimeistä loppusijoitustunneliparia aletaan täyttää on esitetty taulukossa 1-4.
7 Taulukko 1-5. Valvonta-alue loppusijoituksen lopussa. Tila mj Loppusij oitustunnelit 4 12876 Loppusijoitusreiät 1805 Keskustunnelin osuus % 80 59024 Kap se likuil u 17010 Tunneli kapselikuilulle 1760 Henkilökuilu 10850 Henkilökuilun alapään tilat 4020 Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli 3730 Yhteensä 111076
------------------------ - - - ~ - 8 2 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄ 2.1 Tarkoitus Järjestelmän tarkoituksena on lämmittää loppusijoitustilat sopiviksi työntekoa varten. 2.2 Toiminta-arvot ja -periaate Käytönaikaisissa loppusijoitustiloissa lämpötilan sallittu vaihtelualue on + 18 -+24 C. Normaali käyttölämpötila on 20 C. Suhteellisen kosteuden tulee olla alle 80 %. Niissä tiloissa, jotka on louhittu etukäteen, mutta joissa ei varsinaisesti työskennellä, voi lämpötila olla alle 15 C ja suhteellinen kosteus 1 OOo/o. Loppusijoitustilat lämmitetään lämmittämällä ilmastoinnin tuloilma kaukolämmöllä. Poistoilmasta otetaan lämpö talteen. Valvonta-alueen lämmityslaitteet ovat kapselointilaitoksen yhteydessä. Valvonta-alue lämmitetään kapselikuilun kautta. Valvomattoman alueen tilojen lämmityslaitteet ovat työkuilurakennuksessa. Valvomaton alue lämmitetään työkuilun kautta. Lämmityksen periaate on esitetty kaaviossa 2-1. Lämmitettäviä tiloja on noin 221000 m 3 2.3 Lämmitystehon tarve Lämmitystehoa tarvitaan tuloilman lämmitykseen sekä kompensoimaan lämpövuotoja kalliopintaan. 2.3.1 Lämpövuodot kallioon Lämpövuodot kalliopintaan pienenevät kun kalliotilat ovat olleet käytössä jonkin aikaa ja kalliopinnat ovat ehtineet lämmetä. Alkuvaiheessa lämpövuoto on 5W/m 2, /2/, mutta jo kolmen vuoden kuluttua louhinnan alkamisesta lämpövuoto on vakiintunut arvoon 1,2 W/m 2, kun käyttölämpötila on 20 C, /3/ ja /10/. Lämpövuodeksi kallioon saadaan 216 kw, kun kalliopinta on lämmennyt kolme vuotta, taulukko 2-1. Taulukko 2-1. Lämpövuoto kalliopintoihin. Lämpövuoto kallioon 1,2 Wlm 2 Kokonaispinta-ala 180205 ml Kokonaislämpövuoto 216 kw
9 TYÖKU flurakfnnus Ldmmffi11 485 k"w Pois-foilmo.puhaHin Äiim.nvoimennill Kuno..vu.koko 1400 mm 3671 Po. Suodo.trr, KAPSELO r N TILA.ffO S Lö.mmifin 2'H kw Kuno.vo.koko 1150 mm Po is+oilma.p uho! Urt Lfunmön ~a.!t-eenotro Äänen vaime.nrti n TuloHmapuho.IUn 19-,12 m3/s- $~- Tuloflmo.puho.IUIL 11,5"9 m3/s 36 46 Po. Suodn.tfll Kaavio 2-1. Lämmityslaitteet työkuilurakennuksessa ja kapselointilaitoksessa. 2.3.2 Tuloilmastoinnin lämmitystehon tarve Tuloilman lämmitys on mitoitettava kylmimmälle talvikaudelle. Tuloilmastoinnin vaatima lämmitysteho on 563 kw, kun ulkoilman lämpötila on -27 C, käyttölämpötila 20 C ja lämmön talteenottokerroin on 0, 7, taulukko 2-2. Lämmön talteenotossa tulee käyttää pyörivää lämmönsiirrintä levylämmönvaihtimen asemesta, koska levylämmönvaihtimen talteenottokerroin on 0,6 ja pyörivän 0, 7. Taulukko 2-2. Tuloilman lämmitystehon tarve. Kokonaisilmavirtaus 31 m 3 /s Ilman tiheys 1,30 kg/m 3 Ilman kokonaismassavirta 40 kg/s Ilman ominaislämpö 1 kj/kg/k Lämpötilan nousu 47 oc Lämmitysteho 1876 kw Lämmön talteenotto 70 % Lämmitysteho netto 563 kw
10 Kun tuloilman lämmitykseen tarvitaan tehoa 563 kw ja kabiopintoihin siirtyy 216 kw teho, niin kokonaislämmitystehon tarve on 779 kw. Työkuilurakennuksessa loppusijoitustilojen lämmitystehon tulee olla 485 kw ja kapselointilaitoksessa 294 kw. 2.4 Lämmitysenergian tarve Lämmitysenergian tarve vuodessa voidaan laskea ominaiskulutuksen avulla. Hyvä arvio ominaiskulutukselle on 13,5 kwhlm 3 /vuotta kohden. Lämmitysenergia vuositarve on 221000 * 13,5 kwh = 2984 MWh. Keskimääräinen lämmitysteho vuodessa on 2984 MWh/8760 h = 341 kw. Lämmitysenergia voidaan laskea myös summaamalla kallioon vuotava vakio lämpöteho sekä astepäiväluvun avulla laskettu tuloilman vaatima lämmitysenergian tarve. Astepäivälukuna on käytetty arvoa 4500. Energian kulutukseksi saadaan 3188 MWh, taulukko 2-3. Taulukko 2-3. Loppusijoitustilojen lämmitysenergian tarve. Energiantarve MWh Lämpövuoto kallioon 1894 Sisääntuloilman lämmitys 1293 Kokonaisenergiankulutus 3188 Laskettuna 3188 MWh energiankulutuksesta ominaisenergiankulutukseksi saadaan 14,4 kwh/m 3 /a. Kun otetaan huomioon valaistusenergian tarve 442 MWh, joka suurimmaksi osaksi muuttuu lämmöksi, 70%, niin vuosienergian tarpeeksi saadaan noin 2880 MWh, taulukko 2-4. Taulukko 2-4. Loppusijoitustilojen lämmitysenergian tarkastus/askelma. Kokonaisenergia Valaistusenergia Lämmöksi muuttuva osuus Nettolämmitysenergia Korjattu ominaiskulutus 3188 MWh 442 MWh 309 MWh 2878 MWh 13,0 kwhlmj/a
11 Kesäaikaan lämpimän ilman kosteus saattaa tiivistyä loppusijoitustiloissa, ellei ilmaa jäähdytetä. Kesäaikaan sisääntuloilmaa ei kuitenkaan jäähdytetä, koska käyttölämpötilan ollessa 2ooc jäähdytystarve on hyvin vähäinen. Ne tilat, joissa työskentely tapahtuu, voidaan varustaa ilman kuivaimilla.
12 3 ILMANVAIHTOJÄRJESTELMÄ 3.1 Tarkoitus Ilmanvaihtojärjestelmän tarkoituksena on pitää loppusijoitustilojen ilman laatu riittävän hyvänä. 3.2 Pitoisuusrajat 3.2.1 Kaasupitoisuudet Suurimmat sallitut kaasupitoisuudet eri aineille on esitetty taulukossa 3-1. Taulukko 3-1. Ilman enimmäispitoisuudet. Aine Enimmäispitoisuus ppm, /4/ o/o, /5/ Hiilimonoksidi (CO) 50 0,005 Hiilidioksidi ( C02) 5000 0,5 Typpidioksidi (N 02) 3 0,0005 Typpioksidi (NO) 25 Rikkidioksidi (S02) 2 Rikkivety (H2S) 10 Jos kallioluolissa käytetään dieselajoneuvoja, niin viitteen /6/ mukaan ilmanvaihdon tarve on 0,06 m 3 /s/kw. Jos loppusijoitustilassa kapselinkuljetusajoneuvon moottori teho on 130 kw, niin tämä johtaa 130 * 0,06 = 8 m 3 /s ilmanvaihtotarpeeseen. Jos samanaikaisesti käytetään jotain muuta dieselajoneuvoa, niin ilmanvaihdon tarve saattaa kaksinkertaistua. 3.2.2 Pölypitoisuus Pölypitoisuuden enimmäisraja käyttövaiheen aikana on 150 J..tg/m 3, joka on sama kuin suurkaupunkien ilman pölypitoisuus. Täyttövaiheessa valvomattomalla alueella sallitaan viitteen /4/ mukaiset pölypitoisuusrajat, taulukko 3-2. Taulukko 3-2. Ilman pölypitoisuusrajat. Aine Raja-arvo (8 h) K vartsi, hienojakoinen 0,2 mglm 3 Bentsopyreeni 0,01 mg/m 3 Asbesti keskimäärin 0,5 yli 5 mikrometrin mittaista kuitua cm 3 :ssa Kokonaispölypitoisuus 10 mg/m 3
-------------------------- ~- 13 3.2.3 Radon Radonille viite /4/ antaa alfaenergiapitoisuuden ylärajaksi 1 j..tj/m 3. Jos alfaenergiapitoisuus ylittää 10 j..tj/m 3, niin tällöin työaika on rajoitettu 8 tuntiin päivässä. 1 j..tj/m3 alfaenergiapitoisuus vastaa 330 Bq/m 3 aktiivisuutta viitteen /71 mukaan. Vanhoissa asuinhuoneistoissa sallittu radanpitoisuusraja on 800 Bq/m 3 Tuulettamattomien Iuolien radanpitoisuus Cmax on viitteen /71 mukaan: Cmax = J A/(n V), jossa J = Radonin suotautumiskerroin 0,0002-0,002 Bq/m 2 /s A = luolan kalliopinta-ala m 2 n = radonin hajoamisvakio 2,1 E-06 1/s V = kallioluolan tilavuus m 3 Sijoittamalla loppusijoitustilan arvot saadaan radonpitoisuudeksi Cmax = (0,0002-0,002)*160000/(2,1E-06*190000) = 80-800 Bq/m 3 Jotta radanpitoisuus laskisi alle 330 Bq/m 3 suuremmalla suotokertoimen arvolla laskettuna tarvitaan loppusijoitustiloissa ilmanvaihtokerroin 0,02 tunnissa. IRn = J (P dx) dt/(a dx) = 0,002 * 160000/19000 * 3600/0,02 = 300 Bq/m 3 Radonia suotautuu kalliosta noin 320 Bq/s suuremmalla suotokertoimen arvolla laskettuna. Suurin osa radanpitoisuudesta tulee kuitenkin kalliotiloihin vuotavan veden mukana. Luolaan vuotavan veden radanpitoisuus on tyypillisesti 10-100 Bq/1. Jos vuotoveden määrä on luokkaa 8 1/s, niin loppusijoitustiloihin tulee aktiivisuutta 80-800 Bq/s eli noin kolminkertainen määrä edelliseen nähden. Tämäkään radanvuodon määrä ei vielä mitoita ilmanvaihtoa. Radanpitoisuudet saattavat kuitenkin olla kymmenkertaisia ylläesitettyyn nähden, joten radanpitoisuus saattaa laitospaikasta riippuen mitoittaa ilmanvaihtokertoimen suuruuden. Olkiluodon alueella on mitattu 400-500 metrin syvyydessä pohjavesien aktiivisuudeksi 10-100 Bq/1, /8/.
14 Lähteessä /16/ Olkiluodon laitospaikalla todennäköisimmäksi kokonaislähdevoimakkuudeksi on arvioitu vaiheittaisessa P-tapauksessa 7 MBq/h ja radonpitoisuudeksi 2,9 kbq/m 3 ilman tuuletusta. Tämä vaatisi noin 0,1 suuruista ilmanvaihtokerrointa. Valitaan ilmanvaihtokertoimen suuruudeksi 0,5. 3.3 limanvaihdon toiminta-arvot ja -periaate Ilmastoitavia kalliotiloja on noin 221000 m 3. Puolet, eli noin 110000 m 3 vaihdetaan tunnissa. Ilman virtausmäärä on tällöin noin 31 m 3 /s. Ilmastointi erotetaan valvonta- ja valvomattoman alueen ilmastointiin. Valvonta- ja valvomauoman alueen rajaa siirretään ilmastointikanavassa sitä mukaa kun loppusijoitus etenee. Keskustunnelissa on sekä tulo- että poistoilmastoinnille rengaskanavat, joihin kytketään työkuilusta tulevat valvomattoman alueen tulo- ja poistoilmakanavat sekä kapselointilaitoksesta kapselikuilun kautta tulevat valvonta-alueen tulo- ja poistoilmastointikanavat Sekä tulo- että poistoilmastointikanavaan asennetaan paineenkorotuspuhaltimet keskustunnelin takaosan keskipaikkeille. Paineenkorotuspuhaltimet puhaltavat siihen suuntaan, missä on suurin ilmastoitava tilavuus. Puhallussuunta riippuu näinollen siitä miten pitkälle loppusijoitus on edennyt. Ilmastointikanavat paloeristetään ja kanavien lävistäessä palo-osaston rajan kanavat varustetaan palosuluilla. Paloeristysluokka on A30:n mukainen. Ilmastointia käytetään myös savunpoistoon. 3.3.1 Valvonta-alueen ilmastointi Valvonta-alueen poistoilman aktiivisuutta valvotaan, mutta järjestelmään ei asenneta aktiivihiilisuodattimia eikä hiukkassuodattimia. Tiloja suodattimille ei varata. Jos poistoilmassa havaitaan poikkeuksellinen määrä aktiivisuutta, niin valvomoon tulee tästä hälytys. Poistoilmastointi pysäytetään käsin, jos tämä katsotaan tarpeelliseksi. Jos loppusijoitustilan valvonta-alueen ilma halutaan suodattaa, niin tällöin loppusijoitustilan ilmastointi johdetaan kapselikuilun kautta kapselointilaitokseen ja poistoilman suodatukseen käytetään kapselointilaitoksen valvonta-alueen ilmastointia. Loppusijoitustilan valvonta-alueen tuloilmastointi johdetaan loppusijoitustilan tunneleiden ja muiden tilojen perälle, mukaan lukien kapseli- ja henkilökuilut. Poistoilmastointikanavat alkavat tunneleiden ja huonetilojen suulta. Kapseli- ja henkilökuilun poistoilmastointikanavat alkavat kuilun yläpäästä maan pinnan tason yläpuolelta. Kun loppusijoitustilan valvonta-alueen poistoilmastointipuhaltimet pysäytetään ja kapselikuilun hissin ovi avataan, niin tällöin loppusijoitustilan ilma poistuu kapselointilaitoksen valvonta-alueen kautta. Ilmastointikanavien halkaisija kapselikuilussa on 1150 mm. Puhaltimen tyyppi on säädettävillä johtosiivillä varustettu potkuripuhallin, /9/, /15/. Yhden puhaltimen ottama teho on noin 56 kw. Valvonta-alueen ilmastoinnin mitoitus on esitetty taulukossa 3-3.
15 Paineenkorotuspuha1timen vaikutus on mukana puhaltimen teho1askelmassa. Puhallinteho on paineenkorotuspuhaltimen ja valvonta-alueen puhaltimen tehon summa, jos paineenkorotuspuhallin vaikuttaa valvonta-alueella. Mitoituslaskelmassa käytetään keskimäärästä ilmastoitavaa tilavuutta, jotta puhaltimia ja kanavia ei ylimitoitettaisi ja että puhaltimien nimellinen toimialue osuisi säätäalueen keskelle. Taulukko 3-3. Valvonta-alueen ilmastoinnin mitoitus. Valvonta-alue Yks. Pienin tilavuus 55796 mj Suurin tilavuus 111076 mj Keski tilavuus 83436 mj Ilmanvaihtokerroin 0,5 1/h Ilman virtaus 41718 m 3 /h Ilman virtaus 11,59 m 3 /s Kanavan halkaisija 1,15 m Virtausnopeus 11,16 m/s Virtauksen kitkahäviö 0,82 Palm Ekvivalentti kanavapituus 4000 m Kanavahäviöt 3273 Pa Paikallishäviöt 373 Pa Kokonaishäviö 3646 Pa Nettotehon tarve 42 kw Hyötysuhde 0,75 Puhaltimen tehontarve 56 kw Poistopuhaltimen teho 56 kw Kokonaisteho 113 kw 3.3.2 Valvomauoman alueen ilmastointi Ilmastointikanavien halkaisija työkuilussa on 1400 mm. Puhallintyyppi on sama kuin valvonta-alueella, säädettävillä johtosiivillä varustettu potkuripuhallin. Yhden puhaltimen tehontarve on noin 94 kw. Laskelmassa ei ole huomioitu paineenkorotuspuhaltimia, jotka jonkun verran tulevat parantamaan hyötysuhdetta. Loppusijoitustilojen ilmanvaihdon puhaltimien kokonaistehontarve työkuilurakennuksessa ja kapselointilaitoksessa on yhteensä 3 00 k W. Sekä valvonta- että valvomauoman alueen poistoilmapuhaltimia käytetään tulipalon sattuessa savunpoistoon. Poistoilmastointikanavat ovat alipaineisia, koska poistoilmapuhaltimet ovat maan pinnalla. Tällöin poistoilmastointikanavien tiiveyteen ei tarvitse kiinnittää erityistä huomiota. Valvomattoman alueen ilmastoinnin mitoitus on esitetty taulukossa 3-4.
16 Taulukko 3-4. Valvomatloman alueen ilmastoinnin mitoitus. V aivomaton alue Yks Pienin tilavuus 110026 m Suurin tilavuus 165305 m Keskitilavuus 137665 m Ilmanvaihtokerroin 0,5 1/h Ilman virtaus 68833 m/h Ilman virtaus 19,12 m /s 1,40 m Virtausno eus 12,42 m/s Virtauksen kitkahäviö 0 80 Palm Ekvivalentti kanava ituus 4000 m Kanavahäviöt 3208 Pa Paikallishäviöt 463 Pa Kokonaishäviö 3671 Pa Nettotehon tarve 70 kw H öt suhde 0,75 Puhaltimen tehontarve 94 kw Poisto uhaltimen teho 94 kw Kokonaisteho 187 kw Ilmanvaihdon periaatekaavio on esitetty kaaviossa 3-1. Kaavio 3-1. Ilmanvaihdon periaatekaavio.
17 4 VESI 4.1 Tarkoitus Vettä tarvitaan tilojen ja ajoneuvojen pesussa, täyteaineen sekoitukseen sekä saniteettilaitteisiin. Myös palontorjuntaan käytetään vettä. 4.2 Veden tarve Loppusijoitustilojen keskimääräinen päivittäinen veden tarve sekä vuositarve on esitetty taulukossa 4-1. Taulukko 4-1. Loppusijoitustilojen vedentarve. Kuluttaja m 3 /päivä m 3 /vuosi Pesuvedet 3,70 1350 Juomavesi 2,10 767 Täytemateriaalin valmistus 3,82 1394 Kallion louhinta 17,26 6300 Loppusijoitusreikien poraus 2,32 846 Yhteensä 29,2 10657 4.3 Kierrätyspumppaamo Loppusijoitustunneleiden täyteaineen sekoittamassa pesutarkoitukseen, kallion louhintaporaukseen sekä loppusijoitusreikien poraukseen käytetään loppusijoitustiloihin vuotauutta vettä, joka kierrätetään selkeytyksen jälkeen. Kierrätyspumppaamon tarvitsema kapasiteetti on esitetty taulukossa 4-2. Taulukko 4-2. Loppusijoitustilojen kierrätysvesipumppaamon mitoitus. Porausjumbo 150 1/min Loppusijoitusreikien porauslaite 133 1/min Täyteaineen sekoittamo, pesuvedet 174 1/min Kokonaistarve 458 1/min Kokonaistarve sekunnissa 8 1/s Tarvittava nostokorkeus 80 m Pumppaustehon tarve 8,55 kw Putken halkaisija 0,037 m
18 Lisäksi vettä tarvitaan loppusijoitustunneleiden sulkurakenteiden betonivalujen jäähdyttämiseen noin 30 Vmin 10-15 vuorokauden ajaksi sulkua kohti. Kierrätysvesipumppaamon teho riittää myös tähän. Kierrätyspumppaamon periaatekaavio on esitetty kaaviossa 4-1. Pumppu P=10 bar Q=8 [/ S" r~- K a[ vo ostr fl V=SOO [ P=-10 bgr Tdy terri rteen s-eka rtus Lop pus-1 joi tusr-eiki en po r-o.us Po rrrus- jumbo Kaavio 4-1. Kierrätyspumppaamon kaavio. Pumput käynnistyvät kun paine varaajassa laskee esimerkiksi alle 4 barin paineen. Pumpun tuotto vastaa kaikkien kuluttajien yhteenlaskettua kulutusta. 4.4 Käyttövesi Veden laadun tulee täyttää juomavedelle asetetut laatuvaatimukset. Järjestelmän kapasi Käyttöveden päivittäinen tarve loppusijoitustiloissa on noin 6 m 3. teetti tulee olla 2 1/s, taulukko 4-3. Taulukko 4-3. Käyttöveden mitoitustaulukko. 5,80 m3 8h 0,72 m3/h 12,08 1/min Päivittäinen veden tarve Kulutustunnit päivässä Keskivirtaus Keskivirtaus Keskivirtaus 0,20 1/s Mitoituskerroin 10 Kapasiteetti 2,01 1/s Putken halkaisija 0,019 m
19 Vesi syötetään loppusijoitustilaan työkuilun kautta suoraan loppusijoituslaitoksen vesilaitokselta. Loppusijoitustilassa tarvitaan reduktioasema hydrostaattisen paineen alentamiseksi. Käyttöveden runkoputken halkaisijaksi riittää 20 mm. Loppusijoitustilassa lämpimän veden tarpeen oletetaan olevan viidennes koko käyttöveden tarpeesta. Lämmintä vettä tarvitaan eniten ajoneuvojen pesussa. Lämmin käyttövesi tuotetaan loppusijoitustilassa sähkökäyttöisellä lämminvesivaraajalla. Lämminvesivaraa ja voi olla 1000 litran suuruinen tilavuudeltaan. Lämminvesivaraajan vaatimasähkötehoon noin 15 kw, taulukko 4-4. Taulukko 4-4. Lämminvesivaraajan tehontarvelaskelma. Säiliön tilavuus 10001 Lämmitysaika 8h Veden ominaislämpö 4,2 kj/kg/ C Lämpötilan nousu 100 oc Lämmitysteho 14,58 kw 4.5 Sammutusvesi Palovesisäiliönä käytetään loppusijoituslaitoksen vesilaitoksen alasäiliötä maan pinnalla. Sammutusvesi johdetaan kaikkien kuilujen kautta loppusijoitustilaan. Kuiluissa kulkevia putkia käytetään luonnollisesti myös kuilujen palontorjuntaan. Syöttöputkien alapäässä loppusijoitustilan tasolla on reduktioasema paineen alentamiseksi. Loppusijoitustunnelin keskustunnelissa kiertää rengasputki, jota syötetään kuiluista tulevilla syöttölinjoilla. Rengasputkessa on sammutusputkien liittimet. Rengasputkesta syötetään loppusijoitustilan käyttövesiverkkoa. Putkimateriaalina voi olla galvanoitu teräs. Putkiko voi olla NS 50. Sammutusvesijärjestelmä ei siis tarvitse sähköenergiaa sammutusveden pumppaukseen. Järjestelmän periaatetta esittää kaavio 4-2.
20 Kaavio 4-2. San;mutusvesijärjestelmän periaatekaavio. 4.6 Poreallasjärjestelmä Kapselikuilun pohjalle järjestetään 20 metrin syvyinen vesiallas, johon syötetään paineilmaa aina silloin kun polttoainekapselia tuodaan hissillä loppusijoitustilaan. Tällöin mahdollisessa kapselihissin putoamisonnettomuustilanteessa vesikuplat pehmentävät iskua niin, että polttoainekapseli pysyy iskusta huolimatta todennäköisesti tiiviinä. Järjestelmän periaatetta esittää kaavio 4-3. Kapselikuilun pohjalla on uppopumppu, joka pitää veden pinnan vakiona kapselikuilussa. Uppopumpun kapasiteetin tulee olla 25 1/min. Pumpun nostokorkeudeksi riittää 25 m. Pumppu käynnistetään rajakytkimen avulla, kun vesipinta ylittää asetusarvon. Paineilmaa syötetä.än paineilmapullosta. 12 paineilmapullon patterin arvioidaan riittävän vuosiksi. Paineiln:oan syöttö automatisoidaan niin, että kun hissi liikkuu alaspäin, niin paineilmanpullojen venttiilit avautuvat.
21 - Kopse.Ukurlu Po.H't~ilmo.n sy ötto.. ~ ~. :.. <l) Uppopumppu Kaavio 4-3. Iskunvaimentimen periaatekaavio.
22 5 VIEMÄRÖINTIJÄRJESTELMÄ 5.1 Tarkoitus Viemäröintijärjestelmän tarkoitus on koota kalliosta vuotavat vedet sekä pesuvedet viemärivesien kokooja-altaaseen sekä pumpata vesi altaasta maan pinnalle pois johdettavaksi. 5.2 Toteutustapa Loppusijoitustiloihin tehdään yhteinen viemäröintivesien kokoojasäiliö. Vuotovedet kerätään salaojia pitkin vuotovesien kokooja-altaaseen, josta vedet johdetaan työkuilun kautta ylös maan pinnalle. Keskustunnelissa vuotovesi johdetaan salaojiin salaojituskerroksen läpi. Tunnelin lattialle valuvat vedet kerätään lattiakaivojen avulla omaan viemärivesiputkistoon. Lattiakaivoista voidaan ottaa tarvittaessa vesinäytteitä. Työkuilun, kapselikuilun ja henkilökuilun pohjalle asennetaan viemärivesipumput, joilla vesi pumpataan kokooja-altaaseen. Saniteettilaitteista vedet johdetaan omalla putkella kokoojasäiliöön. Viemärivesien aktiivisuutta kokooja-altaassa ei mitata. Kokooja-altaan järjestelyjä on kuvattu viitteessä /11. 5.3 Veden kertymä Kalliosta suotautuvaa vettä kertyy viitteen /11/ mukaan 3 1/min 100 m:n tunnelipituutta kohden. Loppusijoitustilojen suunnittelussa veden kertymäksi oletetaan kuitenkin 5 1/min 1 00 m:n tunnelipituutta kohden, taulukko 5-1. Taulukko 5-1. Vuotoveden kertymä. Kalliovuodot 5 1/min/100 m tunnel Kokonaistunnelipi tuus 8600 m Vuoto avoimista tunneleista 430 Suljetut loppusijoitustunnelit 49 Vuoto suljetuista tunneleista 1,2 1/min Vuoto suljetuista tunneleista 59 Kokonaisvuoto sekunneissa 8 1/s Kokonaisvuoto minuuteissa 489 1/min Vuoto tunnissa 29 m 3 /h Vuoto vuorokaudessa 704 m 3 /vrk Vuotoveden määrä on noin 8 1/s ja vuorokaudessa 700m 3. 5.4 Mitoitus Viemärivesien kokoojasäiliön koko on 1117 m 3, johon tulvittuva vesimäärä voi olla 778 m 3 /vrk. Sallitaan siis reilun vuorokauden pituinen pumppujen käyttökatko.
23 Viemärivesien kokoojasäiliö varustetaan kolmella viemärivesipumpulla. Kunkin pumpun kapasiteetti on 100 %, joten normaalissa käyttötilanteessa yksi pumppu käy ja kaksi on varalla. Pumppu käy jatkuvasti eli 24 tuntia vuorokaudessa. Jatkuvatoiminen pumppu to1mn luotettavammin kuin pumppu, jota vähän väliä käynnistetään. Käyttöönottovaiheessa vuotovesipumppu säädetään toimimaan samalle tuotolle kuin mitä vuoto kalliotiloista on. Tällöin käyvä pumppu toimii huoltovälin pituisen jakson kerrallaan, jonka jälkeen käynnistetään toinen pumppu, joka jälleen toimii huoltovälin pituisen ajan kerrallaan. Jos tilapäisesti vuotovesivirtaus lisääntyy, niin vuotovesialtaan saavuttaessa ylärajan käynnistetään toinen vuotovesipumppu ensimmäisen rinnalle ja ajetaan vuotovesien kokooja-allas normaalipintaan. Kaikki pumput on siis kytketty rinnan samaan runkolinjaan, joka johdetaan työkuilun kautta maan pinnalle. Virtausnopeudeksi putkessa valitaan 2 m/s, jolloin laskennalliseksi putkihalkaisijaksi saadaan 72 mm, taulukko 5-1. Taulukko 5-2. Vuotovesipumppujen mitoitustaulukko. Vuotokertymä vuorokaudessa 704 m3 Käyttötunnit vuorokaudessa 24 h Vaadittu virtaus tunnissa 29 m 3 /h Virtaus sekunnissa 8 1/s Virtausnopeus 2 m/s Putken halkaisija 0,072 m Kitkakerroin 0,025 Paikallisvastukset 50 Putken pituus 600 m Kitkahäviö 517 kpa Nostokorkeushäviö 540 m Kokonaishäviö 5298 kpa N ettetehontarve 43,16 kw Pumppaushyötysuhde 0,70 Tehontarve 61,66 kw Yhden pumpun tuotto on siis 8 1/s ja vaadittu moottori teho noin 62 kw. Tarvittava putkikoko on NS 80. Putki tulee mitoittaa 10 MPa:n paineelle. Putken seinämänpaksuuden tulee olla noin 4 mm. Putkimateriaali voi olla galvanoitua terästä. Viemäröinnin periaate on esitetty kaaviossa 5-1.
24 Putkrlrnja lyökurluun NS 80 ' Vuorovesrpumpur Q - B 1/s ~ H = 6 f) 0 m ( ) (~ ( ~ r r ' ' - r ' r ' ' r Vuotovesren kokooja.-oj[gs V ar h tuva 111 o. v u u s 7 7 8 m3 Kaavio 5-1. Viemäröinnin periaatekaavio.
25 6 SÄHKÖJÄRJESTELMÄT 6.1 Sähkötehon syöttö 6.1.1 Tarkoitus Sähkötehon syöttöjärjestelmä antaa sähkötehon loppusijoitustilan sähkökäyttöisille laitteille. Sähkötehon tarve loppusijoitustiloissa on noin 1100 kw. Suurimpia yksittäisiä tehonkuluttajia ovat loppusijoitusreikien porausyksikkö sekä louhintaporausjumbo, taulukko 6-1. Taulukko 6-1. Suurimmat loppusijoitustilan tehonkuluttajat. Kohde kw Rakennussähköistys 88 Valaistus 221 Vuotovesipumput 62 Nosturit 20 Täyttömateriaalin sekoitus 60 Loppusijoitusreikien poraus 333 Tutkimuskairausporat 65 Porausjumbot 160 Ruiskubetonointilaitteet 65 Yhteensä 1074 6.1.2 Toteutus Sähkö tuodaan loppusijoitustiloihin työkuilua pitkin kolmella 20 kv syöttölinjalla. Loppusijoitustilassa on kolme muuntajaa, yksi työkuilun alapäässä olevassa sähkötilassa ja kaksi muuta keskustunnelissa, kaavio 6-1. Loppusijoituslaitoksen sähköjärjestelmistä on laadittu erillinen raportti 112/, jossa sähköjärjestelmät on kuvattu tarkemmin.
~,.,~ 26 R.~o~lfDry~gor:u AJ03 3L- 511 Hz 2.0 kv 1 l 1 f 10 i 1 i 1 i i i! A. i- rt t "' X & ~ ~ ;><;. ~ rt t "' X. & ~ ~ ;><;. ~ rt t CO X. & ~ ~ ;><;. ~ et t c.a X. & ~ ~y~pn= BFF BBT06!;OO f..va Z.OI:Y t.2x2.5" oo v DYil 1t._,CD ~~ ~10,.,!i:, "'":o a::.~..:::.5..:::~ :J> ~...... ~ ~ X "' ~ ~ ::t ltapo~rfory ~P= BFG ~~..:::~ <>-]J. ""E,.,~ ote."',. :l. 1!-- " ~ BBT07 toqo kva 2D ~V 31.><2,!> ~QO V Oyn tt Bill Ul-'00 V V2:.2.6 VDC VIC.,9- ~~~ c_~ ~ J. ir~ lö:r la ~- o---. ;- ""R< """'R g~.:.::5'":% ~l" ~'8 g ;o.[ ~~ ~~.[ " ~ BBT08 z.o r..v WOI't SfUI.fT' DUirilnlll BVC 2.L.M.Pt - '8 voc 1 BTF Re.goSirllry SDIIC~~ BFH ~0 y 0)11 u Kaavio 6-1. Sähkönsyötön periaatekaavio.
27 6.2 Valaistus 6.2.1 Tarkoitus Valaistusjärjestelmän tarkoituksena on antaa loppusijoitustiloille sopiva yleisvalaistus sekä työskentelypisteisiin riittävän tehokas paikallisvalaistus. 6.2.2 Toteutus ja tehontarve Loppusijoitustilojen valaistuksen tehonsyöttö otetaan kaikista kolmesta 20/0,4 kv:n alajakokeskuksesta. Yleisvalaistus hoidetaan suurpainenatriumvalaisimilla. Loppusijoitustiloihin järjestetään lisäksi akkuvarmennettu varavalaistus loisteputkilla. Kun asennettu valaistusteho on 5W 1m 2, niin tällöin valaistuksen vaatima teho on: p V = 44200 * 5 W = 221 kw Paikallisvalaisimille varataan lisäksi tarpeellinen määrä tehonsyöttöpisteitä. 6.2.3 Valaistusvoimakkuus Valaistusvoimakkuutta Em (lx) voidaan arvioida yhtälöllä, /13/, kun tilan mitoiksi oletetaan 4 x 3 mja korkeudeksi 4 m: JOSSa N =valaisimien lukumäärä 0 =yhden valaisimen lappujen kokonaisvalovirta (lm) A = tilan pinta-ala (m 2 ) 11= valaistushyötysuhde ~ = vanhenemisesta johtuva alenemakerroin k25 = optimilämpötilasta poikkeamisesta johtuva alenemiskerroin B =likaantumisesta johtuva alenemiskerroin E = 0 75 *1 *0 8 *0 5 *4 *2300/12 m ' ' ' = 230 lx
28 6.3 Viestintäjärjestelmä 6.3.1 Tarkoitus Viestintäjärjestelmien tarkoituksena on mahdollistaa työryhmien keskinäinen yhteydenpito loppusijoitustiloissa sekä työryhmien tavoitettavuus maan pinnalta. 6.3.2 Järjestelmät Loppusijoitustiloihin tehdään puhelinjärjestelmä. Keskus tulee olemaan kapselointilaitoksen konttorin yhteydessä. Loppusijoitustiloihin tehdään myös henkilöhakujärjestelmä ja kaiutinjärjestelmä. 6.4 Instrumentointijärjestelmä 6.4.1 Tarkoitus Instrumentointijärjestelmän avulla kerätään ja käsitellään tietoa loppusijoitustilan kunnosta ja loppusijoituksen onnistumisesta sekä valvotaan, että työturvallisuus säilyy hyvänä loppusijoitustilassa. 6.4.2 Toteutustapa Loppusijoitustiloihin ei tehdä valvomotiloja, vaan mittaustiedot kerätään kapselointilaitoksen konttorin valvontakeskukseen. Loppusijoitustilaan keskustunnelin varrelle sijoitetaan mittalähettimiä, mutta näille ei tarvitse varata tiloja. Loppusijoitustiloissa tehdään ainakin seuraavia mittauksia: hydrogeologiset valvontamittaukset kalliotekniset valvontamittaukset siirtymämittaukset täytetyssä tunnelissa bentoniitin puristuspainemittaukset loppusijoitusreiässä ilman, kallion ja veden lämpötilamittaukset ilman ja bentoniitin kosteusmittaukset viemäriveden pintamittaukset ilman aktiivisuusmittaukset CO-, C02-, NOx- ja radanpitoisuuden mittaukset ilman pölypitoisuuden mittaukset savunilmaisu safe guards-valvontaan liittyvät säteilymittaukset
.- 29 7 VALVONTAJÄRJESTELMÄT 7.1 Säteilyvalvonta 7.1.1 Tarkoitus Säteilyvalvonnan tarkoitus on mitata ja valvoa loppusijoitustilan ilman aktiivisuutta, sekä henkilöstön saamia säteilyannoksia. Pääasialliseksi ilman aktiivisuuslähteeksi oletetaan kalliotiloihin suotautuva radon. Henkilöstö saa säteilyannoksia radonin ohella säteilevistä loppusijoituskapseleista, kun niitä loppusijoitetaan. 7.1.2 Toteutustapa Poistoilman aktiivisuutta mitataan jatkuvasti. Jos ilmassa havaitaan polttoainejätteen aiheuttamaa aktiivisuutta, niin loppusijoitustilan poistoilmastointi pysäytetään ja selvitetään, mistä säteilyvuoto aiheutuu. Loppusijoitustilan poistoilma voidaan tarvittaessa kierrättää kapselikuilun ja kapselointilaitoksen valvonta-alueen ilmastoinnin kautta. Jos ilman radanpitoisuus ylittää sallitun rajan, niin ilmanvaihtokertoja lisätään. Kenkärajalla kapselointilaitoksen konttorirakennuksessa henkilöstön kontaminoituminen monitoroidaan ja saadut säteilyannokset rekisteröidään. 7.2 Kulunvalvonta 7.2.1 Tarkoitus Kulunvalvonnan tarkoituksena on olla selvillä siitä, keitä loppusijoitustiloissa valvontaalueella kullakin hetkellä oleskelee sekä kontrolloida kulkua valvonta-alueelle. 7.2.2 Toteutustapa Henkilöstön kulunvalvonnan kontrollipiste on henkilökuilun yläpäässä kenkärajan yhteydessä kapselointilaitoksen konttorirakennuksessa. Ihmisten menemisistä ja tulemisista loppusijoitustiloihin pidetään kirjaa. Kulunvalvonnassa sovelletaan nykyaikaisia tietokonepohjaisia valvontamenetelmiä. TV -valvonta järjestetään siihen loppusijoitustunneliin, jossa asennetaan loppusijoituskapseleita. Työkuilun puolelta ei ole normaalisti käytettävää yhteyttä loppusijoitustilojen valvontaalueelle muuten kuin hätätapauksessa. 7.3 Ydinmateriaalivalvonta (Safeguards) Ydinmateriaalivalvonta tarkoittaa käytännössä kameravalvontaa sekä mahdollisten säteilydetektoreiden käyttöä keskustunnelissa valvonta- ja valvomauoman alueen rajalla
30 sekä kapselikuilun alapäässä. Näiden mittausten ei edellytetä vaativan erityisiä lisätilantarpeita. 7.4 Kunnonvalvonta 7.4.1 Tarkoitus Kunnonvalvonnan tarkoituksena on valvoa käyttövaiheen aikana loppusijoitustilojen ja järjestelmien kuntoa sekä polttoainekapseleiden loppusijoituksen onnistumista. Käyttövaiheen aikana seurataan suljettujen loppusijoitustunneleiden tilaa. Valvontamittauksia ei jatketa, kun loppusijoitustilat on lopullisesti suljettu. 7.4.2 Toteutustapa Loppusijoitustilan kuntoa valvotaan loppusijoituksen aikana mittaamalla vuotovesimäärää sekä mittaamalla loppusijoitustiloissa kallion jännityksiä ja siirtymiä. Vuotovesimäärää mitataan tarkkailemalla vuotoveden kokoojasäiliön pintaa. Suljetuista loppusijoitustunneleista mitataan muutaman loppusijoitusreiän tilaa loppusijoitusprosessin ajan tai niin kauan kuin mittaukset antavat luotettavaa tietoa. Esimerkiksi loppusijoitustunnelin perällä, keskellä ja tunnelin suulla olevat loppusijoitusreiät voidaan instrumentoida. Voidaan mitata bentoniitin paisuntapainetta ja lämpötilaa bentoniitin ja kallion välisessä raossa loppusijoitusreiän pohjalla, puolessa välissä sekä loppusijoitusreiän yläosassa. Tunnelin täyteaineen ja sulkutulpan paineita ei mitata. Suljetusta tunnelista keskustunneliin suotautuvaa vesimäärää mitataan.
31 8 KULJETUS- JA SIIRTOJÄRJESTELMÄT 8.1 Hissit 8.1.1 Tarkoitus Loppusijoitustilan hissit hoitavat vertikaalisen henkilö- ja materiaaliliikenteen. 8.1.2 Toteutus Loppusijoitustiloihin tehdään kolme hissiä; kapselikuiluun kapselinkuljetushissi, henkilökuiluun henkilöhissi sekä työkuiluun yhdistetty henkilö- ja tavarahissi. Kapselikuilun hissi alkaa kapselointilaitoksesta. Kapselihissi mitoitetaan 30000 kg kuormalle. Hissin nopeus on 3 m/s. Hissi varustetaan johteilla ja vastapainona. Hissiin ei järjestetä johdejarruja, jotta jarrujen virhetoiminnot eliminoitaisiin. Hissi varustetaan 500 kw :n tasavirtamoottorilla sekä varmennetuilla levyjarruilla sekä hidasajokoneistolla. Hissikoneisto kykenee syöttämään jarrutustehon takaisin verkkoon. Hissin koneistoon tulee kuusi 38 mm halkaisijaista köyttä. Köysipyörän halkaisija on 2,8 m. Kapselihissiä käytetään myös puristettujen hentoniittilohkojen kuljetukseen loppusijoitustilaan. Henkilökuilu kytkeytyy kapselointilaitoksen konttorirakennukseen. Henkilökuilun hissi tehdään 16 henkilölle. Hissikori on kaksikerroksinen. Hissin nopeus on 10 m/s ja kuormankantokyky 1280 kg. Työkuilu kytkeytyy työkuilurakennukseen. Työkuilun hissiä käytetään louheen ylösnostoon sekä murskeen ja bentoniitin sisäänvientiin loppusijoitustilan täyteaineeksi sekä tavaran ja henkilöiden kuljetukseen. Loppusijoitustilan koneet viedään osina alas tällä hissillä, mm. porauskalusto, louheenkuljetusdumpperit, kapselinkuljetusajoneuvo jne. Hissi varustetaan louhekapalla ja tavarankuljetuskorilla, kuva 8-1. Louhekappa on hissikorin yläpuolella ja sen tilavuus on 7 m 3. Hissikorin sisämitat Hissikorin tilavuus 25 m3 2500 Hissikorin pohjan pinta-ala 1 0 m2 Kuva 8-1. Hissikorin sisämitat.
32 Hissin kuormankantokyky on 10000 kg ja nopeus 10 m/s. Hissin kapasiteetti on 220 t/h jos kuormausajaksi oletetaan 15 s. Jos kuormausajaksi oletetaan 330 s, niin kapasiteetiksi muodostuu tällöin 45 t/h. Hissi varustetaan 600 kw :n tasavirtamoottorilla. Hissikoneisto kykenee syöttämään jarrutustehon takaisin verkkoon. Köysipyörän halkaisija on 2,15 m ja nostokoneistoon tulee neljä 29 mm halkaisijaista köyttä. 8.2 Nosturit 8.2.1 Tarkoitus Loppusijoitustilan nostureilta tarvitaan loppusijoitusreiän valmistelussa, käyttö- ja käytöstäpoistojätteen käsittelyssä sekä koneiden ja laitteiden kokoonpanossa ja kunnossapidossa. 8.2.2 Toteutus Loppusijoitustiloissa tarvitaan kaksi nosturia, yksi käyttö- ja käytöstäpoistojäteluolassa ja toinen loppusijoitustilan koneiden kokoonpanoa ja kunnossapitoa varten konepajassa. Kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteen loppusijoitustilan siltanosturin kapasiteetti on 12000 kg, jänneväli 7 m ja nostokorkeus 7 m. Loppusijoitustilan koneiden kokoonpanoa ja kunnossapitoa varten korjaamassa on siltanosturi, jonka kapasiteetti on 20000 kg. 8.3 Siirtovaunut 8.3.1 Tarkoitus Siirtovaunuilla ja kuljettimilla hoidetaan tavaroiden ja materiaalien lyhyet horisontaalisiirrot. 8.3.2 Toteutus Kapselointilaitoksessa loppusijoituskapseli ajetaan kapselikuilun hissiin siirtovaunulla ja samalla siirtovaunulla hissistä ulos loppusijoitustasanteella kapselin lastausasemaan, josta kapseli lastataan kapselinkuljetusajoneuvoon. Siirtovaunu on sähkökäyttöinen ja sen kuormankantokyky on 25000 kg. Siirtovaunua ei varusteta kapselin säteilysuojalla. Siirtovaunu varmentaa kapselin noston, kun kapselia nostetaan kapselinkuljetusajoneuvon säteilysuojan sisään. 8.4 Siirtoajoneuvot 8.4.1 Tarkoitus Siirtoajoneuvoja käytetään polttoainekapseleiden ja hentoniittilohkojen siirtoon ja asennukseen loppusijoitustiloissa.
33 Kapselinkuljetusajoneuvoa käytetään polttoainekapselin siirtoon kapselihissin alapään lastausasemasta loppusijoitusreiän kohdalle sekä kapselin asennukseen loppusijoitusreikään. 8.4.2 Toteutus Loppusijoitustiloissa tarvitaan kaksi siirtoajoneuvoa, kapselinkuljetusajoneuvo sekä hentoniittilohkojen siirto- ja asennusajoneuvo. Kapselinkuljetusajoneuvo on suunniteltu rakennettavaksi SISU-merkkisen dumpperin alustalle. Dumpperi on neliakselinen ja sen kuormankantokyky on 60 tonnia. Dumpperissa on kaikki pyörät ohjautuvia paitsi toiseksi takimmaisen akselin pyörät, dumpperi on ketterä, pienin kääntösäde on 11 m. Dumpperi on lisensioitu kaivoskäyttöön. Kapselin säteilysuoja ja sen kääntölaitteet tehdään dumpperin päälle rakennetun apurungon varaan. Ajoneuvosta on tehty erillinen työraportti, /14/. Kapselinkuljetusajoneuvon tekniset tiedot ovat seuraavat, /14/: kokonaispaino 84600 kg säteilysuojan paino 37500 kg polttoainekapselin paino 25000 kg apulaitteiden paino 3000 kg ajoneuvon paino 18000 kg suurin pyöräkuorma 11 000 kg pienin kääntösäde 11 m dieselkäyttöinen, moottoriteho 130 kw Hentoniittilohkojen siirto- ja asennusajoneuvolla hentoniittilohkot siirretään kapselihissin ala-asemalta loppusijoitustunneliin loppusijoitusreikien kohdalle tai lohkot voidaan välivarastoida jätehalliin. Siirtoajoneuvona voi olla esimerkiksi nosturilla varustettu kevyt kuorma-auto. Hentoniittilohkot asennetaan käsin loppusijoitusreiän pohjalle ja reunoille ennen loppusijoituskapselin asennusta. Työssä käytetään apuna muuraushissiä. Polttoainekapselin päälle tulevat hentoniittilohkot asennetaan kuorma-auton nosturilla. Apuna käytetään imukuppinostimia. Kuorma-autoa voidaan käyttää myös muuraustelineen siirtel yyn. 8.5 Louheen siirtojärjestelmä Louheen siirtojärjestelmä koostuu louhesiilosta, syöttimestä, hihnakuljettimesta )a mittataskusta. Louhe tuodaan työkuilulle ja kipataan louheenkaatotilassa noin 60 m vetoiseen louhesiiloon. Louheenkaatotilaan on suora yhteys keskustunnelista. Louhesiilon alapään purkuaukon yhteydessä on tärysyötin, joka syöttää siilosta louheen hihnakuljettimelle, joka siirtää sen edelleen mittataskuun. Mittatasku on sijoitettu työkuilun viereen louhittuun syvennykseen. Louhe puretaan mittataskusta valmiiksi punnittuna annoksena yhdellä kertaa louheennostokappaan. Hissin nostaessa kippaa ylös, syötin syöttää mittataskuun uuden annok-
34 sen. Mittataskun alapuolella oleva anturi katkaisee louheen syöttämisen mittataskun ollessa täysi. Järjestely on esitetty kuvassa 8-2. Louheenkaatotila 14300 Hihnakuljetin Mittatasku Louhekappa Hissikori ---- <:- -- {><-- -------> 3000 8000 Kuva 8-2. Louheenkäsittelylaitteet työkuilun alapäässä.
35 9 TUNNELIT Ä YlEAINEEN VALMISTUS- JA KÄSITTEL V LAITTEET 9.1 Täyteaineen valmistus Loppusijoitustilan tunneleiden täyteaine valmistetaan työkuilun alapäässä täyteaineen sekoittamassa, joka on samanlainen kuin siirrettävä ruiskubetoniasema. Murske siirretään hihnakuljettimella työkuilun louhekapasta sekoittamon murskesiiloihin, joiden yhteistilavuus on 115 m 3. Hentoniitti siirretään työkuilun hissistä 1500 kilon suursäkeissä trukilla bentoniittisiiloon, jonka tilavuus on 15 m 3 Murske ja hentoniitti siirretään hihna- ja ruuvikuljettimella sekoittimeen. Täyteaineen sekoittamo on esitetty kuvassa 9-1. Murskesiilot Sekoitin Ben/oniitti Hihnakulje Iin Ruuvikuljetin Kuva 9-1. Täyteaineen sekoittamo. 9.2 Täyteaineen käsittely loppusijoitustilassa Eräs vaihtoehto täyteaineen siirtoon loppusijoitustunneleiden perälle ja täyteaineen tiivistämiseen on esitetty raportissa /11. Täyteaineen siirtoon käytettäisiin betonin sekoitussäiliöautoa ja tunneliperien täyttöön tela-alustalla liikkuvaa kaivinkoneen alustalle rakennettua konetta, joka syöttää täyteaineen hihnasingon avulla tunnelin perälle ja täyteaine tiivistetään tärylevyllä, joka on kiinnitetty kaivinkoneen puomiin.
36 10 PALONTORJUNTA-JA PELASTUSJÄRJESTELMÄT 10.1 Tarkoitus Palontorjunta- ja pelastusjärjestelmien tarkoitus on ilmaista, ehkäistä sekä sammuttaa mahdolliset tulipalot sekä auttaa ihmisiä pelastautumaan tulipalosta. Paloteknisessä suunnittelussa noudatetaan soveltuvin osin viitteen 1171 määräyksiä. 1 0.2 Palokuormat Dieselkäyttöisten ajoneuvojen polttoaine, hydrauliöljyt sekä ajoneuvojen renkaat muodostavat suurimman palokuorman. Muita tärkeitä palokuormia ovat esimerkiksi kaapelit. Muuntajina käytetään kuivamuuntajia, joissa palokuorma on pienempi kuin öljytäyttöisissä muuntaj issa. 10.3 Toteutus Loppusijoitustilat palo-osastoidaan ja osastot varustetaan savunilmaisimilla ja sammutusjärjestelmällä. Palo-osastointi on esitetty alustavasti raportissa 11/. Työkuilu toimii pääpoistumistienä. Paarien kuljetus on mahdollista työkuilun hissillä. Toisena pääpoistumistienä toimii henkilökuilu. Loppusijoitustiloihin asennetaan paineilmahengityslaitteita sopiviin paikkoihin sekä useampi pelastautumisasema. Ilmastointijärjestelmää käytetään savunpoistoon. Sammutukseen käytetään sprinklerijärjestelmää, sammutusajoneuvoa ja palontorjuntakoulutuksen saanutta loppusijoitushenkilöstöä. Dieselkäyttöiset ajoneuvot varustetaan j auhesammuttimilla. Erityishuomio kiinnitetään kapselinkuljetusajoneuvon palonehkäisyyn ja -torjuntaan.