Työraportti 2009-49 Kapselointilaitoksessa syntyvät radioaktiiviset jätteet Tapani Kukkola Tapani Eurajoki Lokakuu 2009 POSIVA OY Olkiluoto FI-27160 EURAJOKI, FINLAND Tel +358-2-8372 31 Fax +358-2-8372 3709
Työraportti 2009-49 Kapselointilaitoksessa syntyvät radioaktiiviset jätteet Tapani Kukkola Tapani Eurajoki Fortum Nuclear Services Oy Lokakuu 2009 Posivan 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.
TIIVISTELMÄ Radioaktiivisia jätteitä muodostuu, kun polttoaineesta irtoaa radioaktiivisia aineita ja kun ne kontaminoivat kapselointilaitoksen rakenteita ja laitteita. Normaalikäytössä radioaktiivista jätettä syntyy vain polttoaineen käsittelykammiossa, aktiivikorjaamon dekontaminointikeskuksessa sekä polttoaineen kuljetussäiliön siirtokäytävässä, mikäli kuljetussäiliön pinta on kontaminoitunut. Polttoaineen käsittelykammio on kapselointilaitoksessa keskeisin paikka, missä radioaktiivisia aineita syntyy. Kaikki materiaali, mikä menee polttoaineen käsittelykammioon, on tai muuttuu radioaktiiviseksi jätteeksi, ellei muuta osoiteta. Polttoaineen käsittelykammiosta tuleva materiaali pitää puhdistaa radioaktiivisuudesta polttoaineen käsittelykammion ulkopuolella tai materiaali on käsiteltävä radioaktiivisena jätteenä. Puhdistustyö tuottaa sekä nestemäisiä että kiinteitä matala- tai keskiaktiivisia jätteitä. Polttoaineen kuljetussäiliön ulkopinnan pesussa voi kertyä radioaktiivista jätettä hyvin pieniä määriä, koska käytännössä vain kuljetussäiliön säteilysuojakansi voi kontaminoitua ollessaan polttoaineen käsittelykammiossa. Samoin kapselin siirtokäytävässä kapselia puhdistettaessa voi syntyä pieniä määriä radioaktiivista jätettä. Polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilmastointiin kytketty suodatin muuttuu ajan myötä radioaktiiviseksi jätteeksi. Kapselointilaitoksen, lähinnä polttoaineen käsittelykammion laitteiden huollossa ja kunnossapidossa syntyy radioaktiivista jätettä, kun laitteita ja järjestelmiä korjataan ja uusitaan. Korjaukset ja uusinnat edellyttävät dekontaminointia sekä siivouksia, jotka tuottavat radioaktiivista jätettä. Viimeisessä vaiheessa kapselointilaitoksen käytöstäpoisto tuottaa radioaktiivista jätettä. Periaatteena on, että radioaktiiviset jätteet loppusijoitetaan sitä mukaa kuin niitä syntyy. Jätteitä ei varastoida kapselointilaitoksessa, koska jätteiden loppusijoitustila rakennetaan ennen kapselointilaitoksen käyttöön ottoa. Kaikki radioaktiiviset jätteet loppusijoitetaan kiinteytettyinä. Nestemäiset radioaktiiviset jätteet kiinteytetään ennen loppusijoitusta betonoimalla. Kaikki korkea-aktiiviset jätteet pyritään sijoittamaan polttoainekapseleiden vapaisiin positioihin ja jäte loppusijoitetaan yhdessä polttoaineen kanssa. Käyttö- ja käytöstäpoistojätteen loppusijoitustila rakennetaan loppusijoituslaitokseen, mahdollisesti jonkin kuiluyhdysperän yhteyteen. Jätteet kuljetetaan loppusijoitustilaan kapselikuilun kautta. Loppusijoituslaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteiden sijoitustilan tarve on noin 7000 m 3. Kapseleita loppusijoitetaan 95 käyttövuoden aikana 2820 kpl. Kapselointilaitoksen tuottama kokonaisaktiivisuus on noin 6000 GBq. Avainsanat: Kapselointilaitos, polttoaineen käsittelykammio, radioaktiiviset jätteet, jätteiden syntyminen, jätteiden käsittely ja jätteiden loppusijoitus.
RADIOACTIVE WASTE PRODUCED BY ENCAPSULATION PLANT ABSTRACT Radioactive waste is produced when radioactive materials are released from nuclear fuel contaminating the encapsulation plant structures and the systems. In normal operation radioactive wastes are produced only in the fuel handling cell, in the decontamination centre of the active workshop and in the cask transfer corridor, if the surface of the spent fuel cask is contaminated. The fuel handling cell is the central place of the active waste production in the encapsulation plant. All material that is entered into the fuel handling cell should be assumed as active waste unless otherwise is proven. The material coming out from the fuel handling cell shall be decontaminated outside the fuel handling cell; otherwise the material shall be treated as an active waste. The decontamination will produce both liquid and solid low or intermediate-level waste. Small amount of radioactive waste can be produced when washing the outer surface of the spent fuel cask because in practice only the radiation protection lid of the spent fuel cask can be contaminated while being in the fuel handling cell. Also in the canister transfer corridor small amount of radioactive waste can be produced in canister washing. The ventilation filter of the fuel handling cell will be transformed along with time to active waste. In the maintenance work of the encapsulation plant, i.e. fuel handling cell, the active waste is produced when systems and components are repaired and replaced. The repairing work is preceded with the decontamination and the cleaning works, which will produce radioactive waste. In the last phase the decommissioning of the encapsulation produces radioactive waste. In principle all active waste will be disposed of immediately after it has been produced. The radioactive waste is not stored at the encapsulation plant, because the final disposal cavern for waste will be constructed before the encapsulation plant starts is operation. All radioactive waste will be solidified before disposal. The liquid waste is solidified in concrete. The intention is to insert all high active waste into the free positions of the fuel canisters and to dispose the waste together with spent fuel. The cavern for the operating and for the decommissioning waste will be constructed in the final disposal spaces in the junction of the canister shaft and the access tunnel. The active waste will be transported in the final disposal space via the capsule shaft. The space needed for the disposal cavern is about 7000 m 3. During the 95 operating years 2820 fuel canisters are disposed. The total activity created by the encapsulation plant is about 6000 GBq. Keywords: Encapsulation plant, fuel handling cell, radioactive waste, radioactive waste production, waste management and waste disposal.
1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 YLEISTÄ... 3 1.1 Raportin tarkoitus... 3 1.2 Valvonta-alueen periaatteet... 3 1.3 Jätteiden syntyminen... 5 1.4 Jätteiden käsittely ja loppusijoitus... 5 2 RADIOAKTIIVISTEN JÄTTEIDEN LUOKITTELU... 6 2.1 Korkea-aktiiviset kiinteät jätteet... 6 2.2 Korkea-aktiiviset nestemäiset jätteet... 6 2.3 Matala- ja keskiaktiiviset kiinteät jätteet... 6 2.4 Matala ja keskiaktiiviset nestemäiset jätteet... 7 2.5 Kontaminoituneet suoja- ja puhdistusvarusteet... 7 3 KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSPROSESSIN JÄTETUOTANTO... 8 3.1 Polttoaineen vastaanotto kapselointilaitoksella... 8 3.2 Polttoaineen kuljetussäiliön pesu... 8 3.3 Toimenpiteet polttoaineen käsittelykammiossa... 8 3.3.1 Kuljetussäiliön telakointi polttoaineen käsittelykammioon... 8 3.3.2 Polttoainenippujen poisto kuljetussäiliöstä... 9 3.3.3 Polttoainenippujen kuivaus... 9 3.3.4 Polttoainekapselin telakointi polttoaineen käsittelykammioon... 9 3.3.5 Polttoainenippujen lastaus loppusijoituskapseliin... 9 3.4 Kapselin kuparikannen hitsaus... 10 3.5 Kapselin hitsisauman koneistus, tarkastus ja puhdistus... 11 3.6 Viallisen kapselin takaisinpalauttaminen... 11 3.7 Loppusijoituskapseleitten välivarastointi... 12 3.8 Kapseleitten loppusijoitus... 12 4 HUOLTO- JA KUNNOSSAPITOTOIMINNAN JÄTETUOTANTO... 13 4.1 Toimenpiteet polttoaineen käsittelykammiossa... 13 4.2 Toimenpiteet dekontaminointikeskuksessa... 14 4.3 Vaatimukset dekontaminointikeskukselle ja korjaamolle... 14 4.4 Valvonta-alueen ilmastointi... 15 4.5 Puhdistuksen ja siivouksen jätetuotanto... 15 5 JÄTTEITÄ TUOTTAVAT JA KÄSITTELEVÄT JÄRJESTELMÄT... 17 5.1 Kuljetussäiliön pesujärjestelmä... 17 5.2 Dekontaminointikeskuksen pesujärjestelmä... 17 5.3 Valvonta-alueen lattiaviemäröintijärjestelmä... 17 5.4 Aktiivinen pesula... 17 5.5 Dekontaminointijärjestelmä... 17 5.6 Loppusijoituskapselin pesujärjestelmä... 18 5.7 Crudin imurointijärjestelmä... 18 5.8 Jätteen imurointijärjestelmä... 18 5.9 Polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilman suodatus... 18 5.10 Valvonta-alueen ilmastoinnin suodatus... 19 5.11 Jätteiden kiinteytysjärjestelmä... 19
2 6 KAPSELOINTILAITOKSEN KÄYTÖSTÄPOISTO... 20 6.1 Käytöstäpoiston yleiset periaatteet... 20 6.2 Purkutoimenpiteet... 20 6.3 Käytöstäpoistojätteen käsittely ja pakkaus... 20 7 JÄTEKERTYMÄ... 21 7.1 Käyttöjätteet... 21 7.2 Käytöstäpoistojätteet... 22 8 LOPPUSIJOITUSTILAN TARVE... 23 9 JÄTTEEN AKTIIVISUUSINVENTAARI... 24 9.1 Johdanto... 24 9.2 Fissiotuotteet... 24 9.3 Aktivoituneet korroosiotuotteet... 28 9.4 Johtopäätökset... 29 VIITTEET... 30
3 1 YLEISTÄ Suomessa valitun strategian mukaisesti käytetty ydinpolttoaine tullaan loppusijoittamaan peruskallioon. Polttoaine kapseloidaan ennen loppusijoitusta kapselointilaitoksessa, joka tässä tarkastelussa on Olkiluodon laitospaikalla loppusijoitustilojen yläpuolella. Kapselointilaitokselle polttoaine tuodaan vesitäytteisissä kuljetussäiliöissä, jolloin polttoaine joudutaan kuivaamaan ennen kapselointiprosessia. Tämä raportti on päivitys noin kymmenen vuotta sitten julkaistusta raportista (Kukkola 2000). Tapani Eurajoki Fortum Nuclear Services Oy:stä on laatinut aktiivisuusinventaarin lukuun 9. 1.1 Raportin tarkoitus Raportti on tarkoitettu kapselointilaitoksen jätejärjestelmien suunnittelun lähtökohdaksi sekä loppusijoituslaitoksen jäteluolan tilavarauksen perustaksi. Seuraavassa tarkastellaan kapselointilaitoksessa mahdollisesti syntyviä radioaktiivisia jätteitä, mitä ne ovat, paljonko niitä kertyy ja miten ne käsitellään. Raportin lähtökohtana ovat viitteet (Kukkola 2006 ja Kukkola 2009). 1.2 Valvonta-alueen periaatteet Valvonta-alueella ihmiset voivat altistua radioaktiiviselle säteilylle. Valvonta-alueen periaatteisiin kuuluu, että tiedetään missä säteilyä esiintyy, missä ihmiset liikkuvat ja että kyetään mittaamaan ihmisten saamat säteilyannokset. Valvonta-alueelta ei saa vapautua radioaktiivisia aineita kontrolloimattomasti valvonta-alueen ulkopuolelle. Radioaktiivisia aineita pitää käsitellä hallitusti ja säteilyyn liittyvät tapahtumat tulee kirjata. Kapselointilaitoksen lisäksi valvonta-aluetta on kaikkialla siellä, missä valmis loppusijoituskapseli liikkuu. Kapselikuilu, osa loppusijoituslaitoksen keskustunnelia ja jotkut loppusijoitustunnelit kerrallaan ovat näin ollen valvonta-aluetta. On huomattava, että valvonta-alue ei ole yhtenäinen ominaisuuksiensa puolesta. Kapselointilaitoksella on hyvin vähän potentiaalisesti leviävää radioaktiivisuutta. Kapselointilaitoksessa ja loppusijoituslaitoksessa useimmiten vain käsitellään säteileviä kappaleita. Loppusijoituslaitoksessa ei normaaleissa käyttötilanteissa voi syntyä aktiivisia jätteitä puhumattakaan välittömästä aktiivisuuden leviämisestä. Kapselointilaitos poikkeaa oleellisesti ydinvoimalaitoksesta säteilyturvallisuuden ja jäteasioiden suhteen. Häiriö- ja onnettomuustilanteissa kapselointilaitoksella on aina aikaa harkita, mitä tehdä (Kukkola 2008, Rossi ym. 1999). Prosessiin ei ole varastoitunut energiaa, joka purkautuisi sekunneissa. Kapselointilaitoksessa helposti vapautuvien radioaktiivisten aineiden ja suoran säteilyn suhde on erilainen kuin ydinvoimalaitoksessa. Irtonaista, potentiaalisesti leviävää radioaktiivisuutta kapselointilaitoksessa on vain polttoaineen käsittelykammiossa. Kapselointilaitos on eräänlainen pakkaamo, jossa ei käy-
4 tetä mitään aktiivisia väliaineita, joita tarvitsisi puhdistaa ja joiden tasetta tulisi kontrolloida, paitsi käsittelykammion ilmaa. Valvonta-alueelle ei pidä toimittaa epäpuhtauksia, joihin radionuklideja voisi tarttua ja joiden mukana radionuklideja voisi levitä. Valvonta-alueelle ja erityisesti polttoaineen käsittelykammioon vietävien laitteiden, työkalujen ja materiaalien tulee olla puhtaita. Valvonta-alueelta ulostuleva materiaali pitää tarkistaa kontaminaation varalta, jos materiaaliin voi tarttua irtonaisia radioaktiivisia aineita. Periaatteessa kaikkea, mikä voi kontaminoitua ja mitä ei puhdisteta, on käsiteltävä radioaktiivisena jätteenä. Osa jätteestä on niin matala-aktiivista, että se alittaa vapaarajan ja voidaan vapauttaa valvonnasta. Valvonnasta vapautusta ei kuitenkaan oteta huomioon jätekertymiä määritettäessä. Polttoaineen käsittelykammio ei saa koskaan olla auki suoraan muihin tiloihin, kuva 1. Polttoaineen käsittelykammioon kytkeytyviin aukkoihin tarvitaan sulut varmennettuine tiivisteineen. Tämän vuoksi mm. polttoaineen kuljetussäiliölle ja polttoainekapselille tarvitaan telakointiasemat. Polttoaineen käsittelykammion laitteet tuodaan aktiiviseen korjaamoon käsittelykammion katossa olevan luukun ja dekontaminointikeskuksen kautta. Dekontaminointikeskus on periaatteessa polttoaineen käsittelykammion uloke, jota koskevat samat vaatimukset kuin itse polttoaineen käsittelykammiota. Kuva 1. Kapselointilaitoksen polttoaineen käsittelykammio ja sen laitteet. Kammion katossa on huoltoluukku, jonka kautta laitteet voidaan nostaa dekontaminointikeskukseen. (P-E Rönnqvist/FNS)
5 1.3 Jätteiden syntyminen Kapselointilaitos on ainoa radioaktiivisen jätteen tuottaja käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksessa. Normaalikäytössä jätettä syntyy polttoaineen käsittelykammiossa, dekontaminointikeskuksessa sekä kuljetussäiliön siirtokäytävässä, jos kuljetussäiliön pinta on kontaminoitunut. Käytännössä vain kuljetussäiliön säteilysuojakansi voi kontaminoitua ollessaan polttoaineen käsittelykammiossa. Kapselin siirtokäytävässä voi syntyä lisäksi pieniä määriä radioaktiivista jätettä, kun loppusijoituskapselia puhdistetaan. Polttoaineen käsittelykammio on kapselointilaitoksen tärkein paikka, mistä voi vapautua radioaktiivisia aineita. Kaikki polttoaineen käsittelykammioon menevä materiaali on tai muuttuu radioaktiiviseksi jätteeksi, ellei muuta osoiteta. Polttoaineen käsittelykammiosta tuleva materiaali pitää puhdistaa kontaminaatiosta polttoaineen käsittelykammion ulkopuolella tai materiaali on käsiteltävä radioaktiivisena jätteenä. Puhdistustyö tuottaa sekä nestemäisiä että kiinteitä matala- tai keskiaktiivisia jätteitä. Polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilmastointiin kytketty suodatin muuttuu ajan myötä radioaktiiviseksi jätteeksi ja se on aika ajoin vaihdettava uuteen. Kapselointilaitoksen laitteiden huollossa ja kunnossapidossa syntyy radioaktiivista jätettä, kun laitteita ja järjestelmiä korjataan ja uusitaan. Korjaukset ja uusinnat edellyttävät usein dekontaminointitöitä sekä siivouksia, jotka myös tuottavat radioaktiivista jätettä, haalareita, suojakäsineitä, jne. Viimeisenä radioaktiivista jätettä tuottavana vaiheena kapselointilaitoksen elinkaaressa on kapselointilaitoksen käytöstäpoisto. Jätetuotannon arvioinnin perustana ovat kapselointilaitoksen normaalikäyttö ja oletetut käyttöhäiriöt, mutta eivät onnettomuustilanteet. Onnettomuustilanteisiin varaudutaan laitoksen suunnittelussa siten, että pahimmassakaan oletetussa onnettomuustilanteessa ihmisille eikä ympäristölle ei aiheudu merkittävää vahinkoa. Onnettomuuden todennäköisyys on hyvin alhainen eikä onnettomuuden täsmällistä kulkua voida koskaan tarkasti etukäteen ennustaa. Onnettomuuden jälkeiset puhdistustoimenpiteet suunnitellaan onnettomuuden jälkeen tapauskohtaisesti. 1.4 Jätteiden käsittely ja loppusijoitus Periaatteena on, että radioaktiiviset jätteet loppusijoitetaan sitä mukaan kuin niitä syntyy. Laitoksen käyttövaiheessa syntyviä jätteitä ei varastoida kapselointilaitoksessa, koska loppusijoituslaitos rakennetaan ennen kapselointilaitoksen käyttöönottoa. Käyttö- ja käytöstäpoistojätteen loppusijoitustila rakennetaan ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen yhteyteen ajotunnelin kuiluyhdysperän yhteyteen tasolle -180. Käyttö- ja käytöstäpoistojätteet kuljetetaan loppusijoitustilaan kapselikuilun ja ajotunnelin kautta. Kaikki radioaktiiviset jätteet loppusijoitetaan kiinteytettynä. Nestemäiset aktiiviset jätteet kiinteytetään betonoimalla ennen loppusijoitusta samoin kuin märät suodatinmassat. Kaikki korkea-aktiiviset jätteet pyritään sijoittamaan polttoainekapseleiden vapaisiin positioihin ja jäte loppusijoitetaan yhdessä polttoaineen kanssa.
6 2 RADIOAKTIIVISTEN JÄTTEIDEN LUOKITTELU 2.1 Korkea-aktiiviset kiinteät jätteet Normaalissa käyttötoiminnassa korkea-aktiivisinta jätettä on polttoainenipuista karissut radioaktiivinen oksidikerros, crudi, jota käsitellään tässä yhteydessä korkea-aktiivisena jätteenä. Polttoaineen lämpötilan vaihtelu voi irrottaa polttoainenipuista crudia. Polttoainenippujen lämpötila pysyy kuitenkin hyvin tasaisena, koska käytetty polttoaine tuodaan kapselointilaitokselle vesitäytteisissä polttoaineen kuljetussäiliöissä ja polttoaineniput kuivataan suurin piirtein huoneenlämpötilassa toimivassa tyhjiökuivausprosessissa (Suikki ym. 2007). Myös polttoainenippujen kolhiminen voi irrottaa crudia polttoainenipuista. Kolhimista ei voida koskaan kokonaan välttää. Polttoaineniput saattavat kolhiintua esimerkiksi, kun polttoainenippuja asennetaan polttoaineen kuivaussäiliöön. Polttoaineen käsittelykammion lattialle varissut crudi ja muut mahdolliset aktivoituneet pienet irto-osat kerätään talteen crudi-imurilla ja sijoitetaan polttoainekapselin vapaisiin positioihin. Crudi loppusijoitetaan yhdessä polttoainenippujen kanssa. Korkea-aktiivista jätettä ovat myös rikkoutuneista polttoainesauvoista irronneet pelletit tai pellettien kappaleet. Tämä edellyttää onnettomuutta, jossa polttoainenippu on esimerkiksi pudonnut. Crudi-imuria käytetään myös polttoainefraktioiden keräämiseen talteen ja sijoittamiseen polttoainekapselin vapaisiin positioihin. 2.2 Korkea-aktiiviset nestemäiset jätteet Normaalikäytössä kapselointilaitoksella ei käsitellä korkea-aktiivisia nestemäisiä jätteitä. Tällainen tilanne saattaa kuitenkin syntyä, kun mahdollisen onnettomuuden jälkiä siivotaan. Dekontaminointiliuoksiin saattaa kerääntyä esimerkiksi polttoaineesta peräisin olevaa cesiumia. Jätemääräarviot eivät perustu onnettomuusoletuksiin. 2.3 Matala- ja keskiaktiiviset kiinteät jätteet Polttoaineen käsittelykammiosta poistettavat, uusiin vaihdettavat koneet ja laitteet ovat tyypillisesti matala- tai keskiaktiivista jätettä. Laitetta ei kannata puhdistaa, jos puhdistus maksaa enemmän kuin uusi laite. Polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilmastoinnin suodattimet, HEPA-suodattimet (High Efficiency Particulate Arrestance) saattavat kontaminoitua vuotavan polttoaineen ja crudipölyn vaikutuksesta. Vuotavat polttoainesauvat ovat tärkein suodattimia kontaminoiva tekijä. Kontaminoituneen HEPA-suodattimen säteilytaso riippuu vuotaneen polttoaineen määrästä. Valvonta-alueen poistoilmastointisuodattimet oletetaan myös matala-aktiiviseksi jätteeksi, vaikka ne todennäköisesti pysyvät täysin puhtaina radioaktiivisuudesta.
7 Pesuvesien betoniin kiinteytetyt suodatinmassat oletetaan matala-aktiiviseksi jätteeksi, samoin patruunatyyppiset suodattimet. Valvonta-alueen imurointijärjestelmän suodattimet oletetaan samoin matala-aktiiviseksi jätteeksi. 2.4 Matala ja keskiaktiiviset nestemäiset jätteet Polttoaineen kuljetussäiliön pesuliuokset oletetaan matala-aktiiviseksi nestejätteeksi. Polttoaineen kuljetussäiliön kannen pesussa saattaa irrota radioaktiivisia aineita, koska kansi on ollut polttoaineen käsittelykammiossa ja on voinut kontaminoitua. Valvonta-alueen lattiaviemäröinnin keräämä vesi luokitellaan matala-aktiiviseksi jätteeksi, ellei mittauksin vettä osoiteta puhtaaksi. Puhtaaksi todettu vesi voidaan johtaa laitosalueen normaaliviemäröintiin. Dekontaminointiliuokset voivat olla kontaminoituneita. Dekontaminointiliuoksien määrä on normaalikäytössä vähäinen. 2.5 Kontaminoituneet suoja- ja puhdistusvarusteet Valvonta-alueelta tulevat haalarit, käsineet, puhdistuksessa ja siivouksessa käytetyt rätit sekä muut vastaavat melko puhtaat materiaalit käsitellään matala-aktiivisena orgaanisena jätteenä, eli pakataan peltitynnyriin ja viedään loppusijoituslaitokseen.
8 3 KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSPROSESSIN JÄTETUOTANTO Seuraavassa kuvataan niitä kapselointilaitoksen ja loppusijoituslaitoksen prosesseja, jotka voivat tuottaa radioaktiivisia jätteitä normaalikäytössä ja häiriötilanteissa. 3.1 Polttoaineen vastaanotto kapselointilaitoksella Käytetyn polttoaineen vastaanotto kapselointilaitoksella ei sinänsä tuota jätteitä. Polttoaineen kuljetusajoneuvon sääsuoja pestään vastaanottotilan ulkopuolella. Ajoneuvo ajetaan sisään polttoaineen vastaanottotilaan. Kuljetussäiliön sääsuoja avataan, jonka jälkeen mitataan kuljetussäiliön mahdollinen pinta-aktiivisuus. Jos aktiivisuutta ei havaita, niin kuljetussäiliö nostetaan joko vastaanottotilaan varastoitavaksi tai sitten kuljetussäiliö lasketaan kuljetussäiliön siirtokäytävään. Kuljetussäiliön siirtokäytävässä kuljetussäiliön sisäpaine tasataan ja kuljetussäiliön kaasutilasta otetaan näytteet vuotavien polttoainesauvojen havaitsemiseksi. Kryptonia ja cesiumia saattaa vuotaa kuljetussäiliön paineentasausjärjestelmään, joka on kytketty polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilmastoinnin suodatusjärjestelmään. Kun kuljetussäiliön ylipaine on tasattu ja säteilysuojakannen pultit avattu, kuljetussäiliö voidaan telakoida polttoaineen käsittelykammioon ja polttoaineniput voidaan siirtää kapselointiprosessiin. On hyvin epätodennäköistä, että kuljetussäiliö kontaminoituisi kuljetuksen aikana esimerkiksi kuljetussäiliön kannen tiivisteiden rikkoutumisen vuoksi. Jos kuljetussäiliö on kuitenkin kontaminoitunut, niin todennäköisesti myös kuljetussäiliön ajoneuvoyhdistelmä on kontaminoitunut, samoin myös kuljetussäiliön iskunvaimentimet. Tällöin kontaminoitunut kuljetussäiliö lasketaan kuljetussäiliön siirtokäytävään puhdistettavaksi, samoin iskunvaimentimet siirretään kuljetussäiliön siirtokäytävään puhdistettavaksi. Jos kuljetusajoneuvoyhdistelmä on kontaminoitunut, niin vastaanottotilan viemäröinti kytketään valvonta-alueen viemäröintiin ja kuljetusajoneuvo pestään puhtaaksi aktiivisuudesta. 3.2 Polttoaineen kuljetussäiliön pesu Kuljetussäiliön säteilysuojakansi saattaa kontaminoitua polttoaineen käsittelykammiossa ja kansi joudutaan pesemään kuljetussäiliön siirtokäytävässä ennen säiliön lähettämistä takaisin KPA-varastoon. Pesu voi tuottaa nestemäisiä matala-aktiivisia jätteitä. 3.3 Toimenpiteet polttoaineen käsittelykammiossa 3.3.1 Kuljetussäiliön telakointi polttoaineen käsittelykammioon Polttoaineen kuljetussäiliö telakoidaan polttoaineen käsittelykammioon ja kuljetussäiliön säteilysuojakansi nostetaan polttoaineen käsittelykammioon. Säteilysuojakansi voi kontaminoitua polttoaineen käsittelykammiossa leijuvasta radioaktiivisesta pölystä, vaikka kansi peitetään polttoaineen käsittelykammiossa suojakannella. Kun kansi poistetaan polttoaineen käsittelykammiosta, kannen kontaminoituminen mitataan ja tarvittaessa kansi dekontaminoidaan kuljetussäiliön siirtokäytävässä. Kuljetussäiliön sisäpinta puhdistetaan KPA-varastossa, jossa siihen on parhaat edellytykset. KPA-varastossa on puhdistamista varten valmiit laitteet ja järjestelmät. Kuljetus-
9 säiliö palautetaan kapselointilaitokselta aina siihen KPA-varastoon, josta se on toimitettu. 3.3.2 Polttoainenippujen poisto kuljetussäiliöstä Polttoaineen käsittelykammiossa polttoaineen kuljetussäiliön säteilysuojakansi avataan ja nostetaan sivuun. Avatussa vesitäytteisessä kuljetussäiliössä polttoainenippujen lämpötila ei muutu. Polttoaineniput nostetaan kuljetussäiliöstä ja niiden annetaan valua kuljetussäiliön yläpuolella hetken, jotta nipuista ei valuisi vettä polttoaineen käsittelykammion lattialle siirtovaiheen aikana. Todennäköisesti crudia ei irtoa polttoaineen käsittelykammiossa nippujen siirron aikana. 3.3.3 Polttoainenippujen kuivaus Polttoaineniput nostetaan kuljetussäiliöstä polttoaineen kuivaussäiliöön, joka toimii myös polttoainenippujen säilytyspaikkana. Polttoaineen käsittelykammiossa on kuivaussäiliöt sekä Loviisan että Olkiluodon laitoksen polttoaineelle. Kumpaankin kuivaussäiliöön sopii 12 polttoainenippua. Lo1-2 kuivaussäiliö muutetaan aikanaan OL3 laitoksen polttoaineelle sopivaksi, jolloin säiliöön sopii 4 polttoainenippua. Polttoainenippujen kuivaus toimii tyhjiökuivausperiaatteella, jossa polttoainenippujen lämpötila ei juuri muutu (Suikki ym. 2007). Tyhjiökuivauksessa polttoainenippujen pinnalta poistetaan noin 7 litraa vettä, jota käsitellään radioaktiivisena jätteenä. 3.3.4 Polttoainekapselin telakointi polttoaineen käsittelykammioon Polttoainekapselin kuparikansi ei käy koskaan polttoaineen käsittelykammiossa. Näin ollen kuparikansi ei kontaminoidu. Polttoainekapselin kuparilieriön 50 mm:n levyinen yläkaista saattaa kontaminoitua, samoin hitsisauman alue sekä sisäkapselin pultatun kannen yläpinta. 3.3.5 Polttoainenippujen lastaus loppusijoituskapseliin Polttoaineniput nostetaan loppusijoituskapseliin kuivaussäiliöstä. Loppusijoituskapselin kuparivaipan suojana kapselin telakointiasemassa on suojakaulus, johon crudi mahdollisesti varisee. Jos tarpeen, niin suojakaulukseen valunut crudi imuroidaan tai pyyhitään kauko-ohjatusti loppusijoituskapselin positioihin. Sisäkapselin kansi asetetaan paikoilleen, kapselin kaasuatmosfääri vaihdetaan, sisäkannen pultti kiristetään ja sisäkapselin tiiveys tarkastetaan. Ennen kapselin irrottamista polttoaineen käsittelykammion telakoinnista imuroidaan sisäkapselin kannen yläpinta, kuparikapselin yläkaista ja hitsisauman alue. Polttoaineen käsittelykammiossa leijuva polttoaineesta peräisin oleva cesium saattaa kontaminoida hitsisauman alueen. Hitsauksessa cesium saattaa höyrystyä ja pilata hitsin laadun. Myös hitsauskammio saastuu, jos hitsipintoja ei dekontaminoida. Hitsipinnat on siis dekontaminoitava huolellisesti ja muutoinkin puhdistettava ennen hitsausta..
10 Kapselin yläpinnan puhtaus tutkitaan ja tarvittaessa yläpinta puhdistetaan pyyhkimällä likaantuneet pinnat. Kuvassa 2 on ideoitu systeemi, johon sisältyvät sekä näytteenottolaite että yksinkertainen pyyhintäyksikkö. Näytteenottolaite on käsikäyttöinen kiertävä hihna tai vaijeri, johon kiinnitetään esim. vaahtomuovinen spriillä kostutettu sieni. Kuljetin läpäisee siirtokäytävän seinän sellaisessa kulmassa, että suoraa säteilyvuotoa ei synny. Siirtokäytävän kattoon kiinnitetyssä pyyhintäyksikössä on useita vaihdettavia puhdistuselementtejä, jotka ovat esim. vaahtomuoviputkea. Kääntölaitteen avulla voidaan tarvittaessa kääntää puhdas elementti likaantuneen tilalle. Yksikkö tarvitsee toimiakseen mahdollisesti myös puhdistuselementin kostutusmahdollisuuden. Varsinainen puhdistus suoritetaan ajamalla kapseli siirtovaunun avulla laitteen alle ja nostamalla kapseli oikealle korkeudelle. Pyörittämällä kapselia elementti pyyhkii kontaminoituneen alueen. Likaantuneet elementit voidaan vaihtaa uusiin, kun kapseli on viety välivarastoon. Tarvittaessa samalla periaatteella toteutetaan myös teräskannen pyyhintä, jos se nähdään tarpeelliseksi. Kuva 2. Näytteenotto- ja pyyhintäyksikkö. 1. Kapseli, 2. Pyyhintäyksikön kääntölaite (perustuu Maltan ristiin), 3. Vaihdettava pyyhintäosa, 4. Näytteenotto laite, 5. Vaihdettava näytteenottosieni. (Mikko Suikki, Optimik Oy) 3.4 Kapselin kuparikannen hitsaus Kuparikapselin kansi hitsataan kiinni tyhjiökammiossa elektronisuihkuhitsauslaitteella Suikki ja Wendelin 2008). Tämä työvaihe ei tuota radioaktiivisia jätteitä. Tyhjiön pumppauksessa hitsauskammioon varaudutaan sisäkapselin kaasuvuotoihin. Tyhjiöjärjestelmän poistoilma kytketään valvonta-alueen suodatettuun poistoilmastointiin.
11 3.5 Kapselin hitsisauman koneistus, tarkastus ja puhdistus Elektronisuihkuhitsauksen jälkeen polttoainekapselin hitsi koneistetaan kapselin siirtokäytävässä ennen hitsin tarkastuksia. Sileä pinta helpottaa hitsin tarkastusta sekä on edullisempi korroosionkestävyyden kannalta. Lastuja irrotetaan kilon verran kapselia kohti. Lastut käsitellään matala-aktiivisena kiinteänä jätteenä, vaikka ne todennäköisesti eivät ole kontaminoituneet. Lastut kerätään talteen, pakataan peltitynnyriin ja lähetetään loppusijoituslaitokseen. Polttoainekapselin hitsin tarkistusasemassa hitsi tarkistetaan. Tarkastusmenetelminä ovat visuaalisen tarkastuksen lisäksi röntgentarkastus, pyörrevirtatarkastus sekä ultraäänitarkastus. Kapseli pestään harjakoneella kapselin puhdistusasemassa. Pesussa ei käytetä liuottimia lian irrottamiseen. Pesuvesi ei todennäköisesti kontaminoidu. Vettä kierrätetään. Vedestä otetaan näytteitä likaantumisen määrittelemiseksi. Kun vesi on likaantunut, se vaihdetaan ja käsitellään tarvittaessa radioaktiivisena jätteenä. 3.6 Viallisen kapselin takaisinpalauttaminen Jos polttoainekapseli joudutaan palauttamaan takaisin polttoaineen käsittelykammioon epäonnistuneen hitsauksen vuoksi, niin tällöin polttoainekapselin kansi joudutaan jyrsimään auki. Kansi koneistetaan irti sahajyrsimellä sivusta päin kapselin sisäosan yläpinnan tasolta, kuva 3. Kuva 3. Kanisteritarrain ja kapselin katkaisuyksikkö, joka on esitetty vihreällä värillä.
12 Aukileikatun kuparikapselin kannen aktiivisuus tarkistetaan. Koska kansi ei ole missään vaiheessa käynyt polttoaineen käsittelykammiossa, se todennäköisesti on puhdas. Vaikka kuparikansi ei olisikaan kontaminoitunut, kantta käsitellään aktiivisena jätteenä. Rautakapselin kansi on jätettä, jos kapselin rautakansi joudutaan hylkäämään. Rautakapselin kansi siirretään dekontaminointikeskukseen, josta se lähetetään loppusijoituslaitokseen metallilaatikossa. Arvokkaana materiaalina romutettavan kuparikapselin vaippa ja kansi kannattaa polttoaineen poiston jälkeen irrottaa sisäosasta ja mahdollisuuksien mukaan puhdistaa kierrätysromuksi kelpaavaksi, muussa tapauksessa kaikki kapseliromut on sijoitettava laitosjätteen loppusijoitustilaan. 3.7 Loppusijoituskapseleitten välivarastointi Hyväksyttyjen tarkastusten jälkeen loppusijoituskapseli siirretään puskurivarastoon odottamaan siirtoa loppusijoituslaitokseen. Kapseleitten varastointi puskurivarastossa ei tuota aktiivisia jätteitä. 3.8 Kapseleitten loppusijoitus Loppusijoituskapseli siirretään puskurivarastosta siltanosturilla siirtovaunuun, joka ajetaan kapselihissiin. Loppusijoituskapseli lasketaan kapselihissillä loppusijoitustasolle. Loppusijoituskapseli ajetaan kapselin siirtovaunulla hissistä ulos. Loppusijoituskapseli nostetaan kapselin siirtoajoneuvon säteilysuojan sisään kapselin lastausasemassa. Kapselin siirtovaunu ajetaan takaisin kapselihissiin ja nostetaan ylös. Loppusijoituskapseli siirretään kapselin siirtoajoneuvolla loppusijoitustunneliin, siirtoajoneuvo asemoidaan loppusijoitusreiän kohdalle ja loppusijoituskapseli lasketaan loppusijoitusreikään. Loppusijoitusreikään kapselin päälle lasketaan bentoniittilohkot, jotka toimivat myös säteilysuojana. Kapseleiden loppusijoitus ei tuota radioaktiivisia jätteitä.
13 4 HUOLTO- JA KUNNOSSAPITOTOIMINNAN JÄTETUOTANTO Kapselointilaitoksen poikkileikkaus on esitetty kuvassa 4. Jätetuotannon kannalta keskeisin alue on polttoaineen käsittelykammio ja dekontaminointikeskus. 2 3 1 4 Kuva 4. Kapselointilaitoksen poikkileikkaus, jossa näkyy polttoaineen käsittelykammio (1), dekontaminointikeskus (2), dekontaminointikeskuksen korjaamo (3) ja aktiivinen korjaamo (4). (P-E. Rönnqvist/FNS) 4.1 Toimenpiteet polttoaineen käsittelykammiossa Pääsääntöisesti polttoaineen käsittelykammiossa ei tehdä henkilöiden läsnäoloa vaativia korjauksia. Korjattavat laitteet toimitetaan dekontaminointikeskuksen kautta aktiiviseen korjaamoon, jossa laitteet korjataan tai sitten laitteet korvataan uusilla. Vanhat laitteet ovat tällöin aktiivista jätettä, ellei niitä puhdisteta aktiivisuudesta. Puhdistamattomat laitteet pakataan metallipakkauksiin ja viedään loppusijoituslaitokseen. Polttoaineen käsittelykammiosta saatetaan joutua poistamaan nostureita, manipulaattoreita tai muita esineitä tai laitteita. Laitteet nostetaan kattoluukun kautta dekontaminointikeskukseen ja edelleen korjaamoon. Dekontaminointikeskus toimii samalla ilmalukkona. Polttoaineen käsittelykammiosta poistettavat laitteet tai laitteiden osat dekontaminoidaan dekontaminointikeskuksessa ennen niiden siirtoa aktiiviseen korjaamoon. Laitteet
14 voidaan imuroida polttoaineen käsittelykammiossa, mutta niitä ei voida dekontaminoida polttoaineen käsittelykammiossa siellä mahdollisesti leijuvan aktiivisen pölyn vuoksi. Polttoaineen käsittelykammioon, jossa ei ole polttoainetta paikalla, mennään poikkeustapauksissa käytön aikana vain täysissä suojavarusteissa. Pois tultaessa suojapuku huuhdellaan puhtaaksi. Polttoaineen käsittelykammio voidaan suurehkojen huoltojen tai modernisointien yhteydessä puhdistaa myös niin hyvin, että sinne voidaan kulkea lievemmin suojattuna. Polttoaineen käsittelykammion puhdistus on aikaa vievä ja kallis operaatio. Voidaan olettaa, että polttoaineen käsittelykammio puhdistetaan kerran viidessä vuodessa sekä kun kapselointilaitos poistetaan käytöstä. 4.2 Toimenpiteet dekontaminointikeskuksessa Kun materiaali on siirretty polttoaineen käsittelykammiosta dekontaminointikeskukseen, yhteys polttoaineen käsittelykammioon suljetaan ilmatiiviiksi säteilysuojaluukun avulla. Dekontaminointikeskuksessa polttoaineen käsittelykammiosta tuotu esine puhdistetaan imuroimalla ja tarvittaessa pestään. Henkilöstön on käytettävä täyssuojapukua tässä työvaiheessa. Koska tilaa on riittävästi ja koska työskentely tapahtuu pääosin samoilla jalansijoilla, kiinteän hengitysilmaverkon rakentamiselle on perusteita. Toinen vaihtoehto on käyttää paineilmapulloja. Paineilmapullo riittää normaalisti yhtä pitkäksi aikaan kuin mitä ihminen pystyy kerralla työskentelemään. Dekontaminointikeskuksessa työskenneltäessä tarvitaan aina täyssuojapuvun lisäksi vähintäänkin hengityssuojaimet. Dekontaminointikeskuksesta materiaalit siirretään joko korjaamoon tai sitten materiaalit pakataan ja lähetetään suoraan loppusijoituslaitokseen. Dekontaminointikeskuksesta on materiaalin kuljetusreitti aktiivisen korjaamon kautta kapselikuilun hissiin. Puhtaat materiaalit ja laitteet tuodaan korjaamoon suoraan laitoksen ulkopuolelta. 4.3 Vaatimukset dekontaminointikeskukselle ja korjaamolle Dekontaminointi polttoaineen käsittelykammiossa ei ole mahdollista siellä leijuvan aktiivisen pölyn vuoksi, ellei polttoaineen käsittelykammiota dekontaminoida ensin. Tarvitaan siis erillinen dekontaminointikeskus. Polttoaineen käsittelykammiosta voi levitä aktiivisia pölyhiukkasia dekontaminointikeskukseen, kun kammion katossa oleva materiaalin kuljetusluukku on auki. Aktiiviset hiukkaset voivat tarttua dekontaminointikeskuksen pinnoille. Dekontaminointikeskus tulee polttoaineen käsittelykammion tavoin vuorata kokonaan ruostumattomalla teräksellä katto mukaan lukien, jotta dekontaminointikeskus voidaan tarvittaessa kunnolla puhdistaa. Jotta polttoaineen käsittelykammion ilma ei sekoittuisi dekontaminointikeskuksen ilmaan, tarvitaan ilmatiivis säteilysuojaluukku polttoaineen käsittelykammion ja dekontaminointikeskuksen välille.
15 Kun materiaalia siirretään polttoaineen käsittelykammiosta dekontaminointikeskukseen, henkilöstön pitää käyttää kokosuojapukua hiukkasaktiivisuutta vastaan. Henkilöstöllä tulee olla puhdistautumishuone dekontaminointikeskuksen yhteydessä, jossa suojapuku imuroidaan ja huuhdellaan. Dekontaminointikeskuksen yhteyteen tarvitaan suihku- ja peseytymistilat. Sisemmän kenkärajan monitorointiasema tarvitaan täällä myös. Dekontaminointikeskuksessa tarvitaan hengitysilmajärjestelmä, erikoispaineilmajärjestelmä, jonka ilmasta on öljy tarkkaan poistettu. Loviisan voimalaitoksessa vastaavaa hengitysilmajärjestelmää käytetään vaihtolatausseisokeissa esimerkiksi reaktorikuilun pesussa. Dekontaminointikeskus toimii ilmalukkona polttoaineen käsittelykammion ja aktiivisen korjaamon välillä. Aktiivisen korjaamon ja dekontaminointikeskuksen välisen luukun tulee olla ilmastointitiivis. Aktiivisessa korjaamossa olosuhteet järjestetään sellaisiksi, että siellä voidaan työskennellä mahdollisimman vähin suojavarustein. Aktiivisen korjaamon ilmastointia ei kytketä polttoaineen käsittelykammion jäähdytys- ja puhdistuskiertoon, koska korjaamon ilmaa ei pidä tarkoituksella sekoittaa polttoaineen käsittelykammion ilmaan. Aktiivisessa korjaamossa tulee olla ruostumaton teräsvuoraus lattiassa. Korjaamo on myös valvonta-aluetta. Korjaamon ilmastointi on kytketty valvonta-alueen ilmastointiin, jossa on oma ilmansuodatin (Nieminen 2006). Kapselointilaitoksen käytön aikana mahdollisesti kontaminoitujen huonetilojen kontaminaatiotasot on esitetty viitteessä (Nieminen 2006a). Vihreällä alueella on alhainen kontaminaatiotaso, oranssilla väritetyllä alueella on keskimääräinen ja punaisella alueella on korkea kontaminaatiotaso. 4.4 Valvonta-alueen ilmastointi Valvonta-alueen poistoilmastoinnin hiukkassuodattimet pitää aika ajoin vaihtaa. Samoin polttoaineen käsittelykammion kierrätettävän jäähdytysilman suodattimet pitää aika ajoin vaihtaa. Suodattimien vaihtoväliksi oletetaan kerran viidessä vuodessa. 4.5 Puhdistuksen ja siivouksen jätetuotanto Kapselointilaitoksen valvonta-alueen tiloja siivotaan määräajoin, jotta tilat pysyisivät puhtaina. Siivous tarkoittaa imurointia ja käsin pyyhkimistä luutulla tai siivoamista siivouskoneella. Valvonta-alueen imurointijärjestelmää käytetään tilojen imurointiin. Epäpuhtaudet kertyvät keskusimurin suodattimiin. Valvonta-alueen siivouksessa käytetyt luutut ovat radioaktiivista jätettä, ellei toisin osoiteta. Myös pesuvesi on kerättävä talteen ja pesuveden aktiivisuus on mitattava ennen kuin vesi voidaan johtaa viemäriverkostoon. Pesuvesi kerätään talteen valvonta-alueen lattiaviemäröinnillä. Jos vesi osoittautuu olevan radioaktiivista, niin vesi johdetaan puhdistukseen.
16 Valvonta-alueella työskentelee noin 10 henkilöä, jotka käyttävät suojavaatteita. Haalarit ja muu suojavaatetus on pestävä määräajoin. Valvonta-alueella käytettyjä vaatteita ei voi lähettää tavalliseen pesulaan. Vaihtoehto on pestä vaatteet valvotusti tai käyttää kertakäyttövaatteita, jotka lähetään loppusijoituslaitokseen sitä mukaan kuin niitä syntyy. Orgaanisten jätteiden säilyttäminen on ongelmallista, koska ne pyrkivät hajoamaan ja tuottamaan hajoamiskaasuja. Tässä tapauksessa orgaanisia jätteitä pitäisi varastoida pitkiä aikoja avoimessa loppusijoitusluolassa. Kierrättäminen tuntuu käytännölliseltä, jos kohta ei ole välttämättä taloudellisin ratkaisu. Tuntuu tarkoituksenmukaiselta käyttötoiminnan kannalta tehdä pieni valvottu pesula, jossa on esimerkiksi teollisuuspesukone, tavallinen rumpupesukone sekä kuivausrumpu. Pesukoneista tuleva vesi johdetaan säiliöön, jossa pesuveden aktiivisuus mitataan. Jos radioaktiivisuutta ei havaita, niin pesuvesi johdetaan viemäriin. Jos radioaktiivisuutta todetaan, pesuvesi johdetaan käsittelyyn. Tiloja voidaan joutua siivoamaan myös korjauksia varten tai korjausten jälkeen. Tällöin on tarpeen tehdä dekontaminointitöitä. Suurin dekontaminointitarve on polttoaineen käsittelykammion korjaamossa. Dekontaminointilaitteet ovat korjaamon yhteydessä.
17 5 JÄTTEITÄ TUOTTAVAT JA KÄSITTELEVÄT JÄRJESTELMÄT 5.1 Kuljetussäiliön pesujärjestelmä Pesujärjestelmä koostuu nestesäiliöstä, pumpuista ja ruiskutussuuttimista. Pesunestettä kierrätetään. Nestesäiliöön lisätään kemikaaleja ja säiliön pesuliuosta lämmitetään. Säiliön koko voisi olla 2 m 3, pumppujen tuotto 1200 l/h, ruiskutuspaine 120 bar ja lämmittimien teho 2 kw. Pesussa ei käytetä liuottimia. Pesuvesi suodatetaan, mikäli pesuvesi todetaan aktiiviseksi. Tarkempi suunnitelma ja laitteiden spesifikaatio esitetään järjestelmäkuvauksessa. Polttoaineen kuljetussäilön pesujärjestelmä on tasolla -3,20. 5.2 Dekontaminointikeskuksen pesujärjestelmä Kokosuojapukujen huuhtelemiseen tarvitaan polttoaineen käsittelykammion korjaamon dekontaminointikeskuksen yhteyteen oma huuhtelujärjestelmä. Järjestelmä koostuu suihkutuslaitteista. Järjestelmä kytketään valvottuun lattiaviemäröintiin. Veden tarve on luokkaa 50 litraa pesukerralla. 5.3 Valvonta-alueen lattiaviemäröintijärjestelmä Kapselointilaitoksen valvonta-alueen lattiaviemäröinnin vedet kerätään omaan kokoojasäiliöön. Jos vedessä havaitaan kontaminaatiota, vesi johdetaan puhdistukseen. Veden kertymä vuodessa on luokkaa 90 m 3. Viemäröintivesisäiliön koko voisi olla esimerkiksi 5 m 3. Järjestelmä on tasolla -3,20. 5.4 Aktiivinen pesula Aktiivinen pesula koostuu teollisuuspesukoneesta ja tavallisesta rumpupesukoneesta sekä kuivausrummusta. Veden tarve pesukerralla on noin 50 litraa ja viikossa pesukertoja arvioidaan olevan kaksi. Aktiivisen pesulan vedet johdetaan kontrollisäiliön kautta joko valvottuun lattiaviemäröintiin tai ulkopuoliseen viemäröintiin hiukkassuodattimen läpi. Järjestelmä on maanpinnan tasolla jätteiden kiinteytyslaitoksen viereisessä huoneessa. 5.5 Dekontaminointijärjestelmä Dekontaminointijärjestelmää tarvitaan lähinnä polttoaineen käsittelykammion korjaamon dekontaminointikeskuksessa laitteiden puhdistukseen. Järjestelmä koostuu säiliöstä, kemikaaliannostelusäiliöistä, pumpuista ja suodattimista. Oletetaan, että kerran kuukaudessa dekontaminoidaan ja että liuosta käytetään 300 litraa kerralla. Järjestelmä on samassa tilassa jätteiden kiinteytyslaitoksen kanssa maanpinnan tasossa.
18 5.6 Loppusijoituskapselin pesujärjestelmä Loppusijoituskapselin puhdistusasema on kapselointiradan päässä. Puhdistusasemassa käytetään samanlaista tekniikkaa kuin autopesuloissa, harjoja ja kuivauspuhallusta. Kannen kolossa oleva vesi poistetaan imurilla. Kapselin pinnalla mahdollisesti oleva lika pestään pois. Veden tarpeen arvioidaan olevan luokkaa 10 l/s. Tällöin tarvitaan noin 3 m 3 vesisäiliö ja kierrätyspumppujen tehon tulee olla luokkaa 2 kw. Pesussa ei käytetä kemikaaleja. Vesi kerätään talteen lattiassa olevan pesukuopan avulla. Veden roiskuminen estetään huuvan avulla. Kuivatus hoidetaan kuumailmapuhalluksella. Lämmittimen teho ja puhaltimen tuotto ovat luokkaa 2 kw ja 1 l/s. Pesujärjestelmän laitteet sijoitetaan puhdistuskammion alapuolelle tasolle -3,20. 5.7 Crudin imurointijärjestelmä Kun polttoainenippuja nostetaan kuljetussäiliöstä polttoainenippujen kuivausasemaan ja edelleen loppusijoituskapseliin, polttoainenipuista saattaa karista crudia polttoaineen käsittelykammion lattialle nostoreitin varrelle tai kuivaussäiliöön. Polttoainenippuja saatetaan lievästi kolhia siinä vaiheessa, kun niitä nostetaan kuljetussäiliöstä, sijoitetaan tai poistetaan kuivaussäiliöstä sekä sijoitetaan loppusijoituskapseliin. Crudi kootaan talteen polttoaineen käsittelykammion lattialta ja autoklaavin pohjalta crudi-imurilla, joka on tarkoitettu crudin ja polttoainekappaleiden imurointiin. Crudi ja muu irtojäte tyhjennetään imurin säiliöstä loppusijoituskapseleihin. Imurissa on syklonierotin ja tyhjennettävä metallisäiliö. Järjestelmä on polttoaineen käsittelykammion sisäinen järjestelmä. Järjestelmä koostuu tavallisesta ruostumattomasta teräksestä tehdystä teollisuusimurista. Imuria ohjataan polttoaineen käsittelykammiossa manipulaattoreilla. 5.8 Jätteen imurointijärjestelmä Toinen järjestelmä on keskuspölyimurijärjestelmä, joka kattaa koko valvonta-alueen. Imurointijärjestelmä sijoitetaan +14,80 tasolle polttoaineen käsittelykammion ja dekontaminointiprosessitilan väliin. Imuri kerää aktiivisuudet suodatinpatruunoihin. Imurin poistoilma suodatetaan mikrosuodattimella (HEPA). Suodatinpatruunat sijoitetaan peltitynnyriin ja viedään loppusijoituslaitokseen. 5.9 Polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilman suodatus Polttoaineen käsittelykammion jäähdytysilmastointiin on kytketty hiukkassuodatus, joka voidaan tarvittaessa ohittaa. Suodattimet oletetaan vaihdettavaksi viiden vuoden välein. Järjestelmä on tasolla +14,80 polttoaineen käsittelykammion vieressä.
19 5.10 Valvonta-alueen ilmastoinnin suodatus Valvonta-alueen poistoilmastointilaitteet suodattimineen ovat tasolla +19,60. Valvontaalueen poistoilmastointisuodattimet ovat matala-aktiivista jätettä, jotka pakataan peltitynnyreihin ja viedään loppusijoituslaitokseen. Normaalikäytössä valvonta-alueen poistoilmastoinnissa suodattimet ohitetaan. Vain silloin, kun ilmassa havaitaan aktiivisuutta, poistoilma johdetaan suodattimien läpi. Todennäköistä on, että suodattimet vaihdetaan joka viides vuosi. Viimeinen kerta on laitosta käytöstä poistettaessa. 5.11 Jätteiden kiinteytysjärjestelmä Nestemäiset jätteet kiinteytetään ennen loppusijoitusta. Nestemäiset jätteet kiinteytetään sekoittamalla jätteet betoniin. Kiinteytysasema on tasolla +10,00.
20 6 KAPSELOINTILAITOKSEN KÄYTÖSTÄPOISTO 6.1 Käytöstäpoiston yleiset periaatteet Kapselointilaitoksen käytöstäpoiston periaatteena on, että kapselointilaitoksesta poistetaan kaikki aktiivisuus, mutta kapselointilaitoksen rakenteita ei pureta. Kaikki purkujätteet kiinteytetään ja pakataan. Jätteet toimitetaan käyttö- ja käytöstäpoistojätetilaan. 6.2 Purkutoimenpiteet Ruostumattomat teräsvuoraukset pestään puhtaaksi aktiivisuudesta happo- ja emäsliuottimilla. Käytöstäpoistossa vuorausta ei ole syytä repiä irti, koska jos polttoaineen käsittelykammiossa polttoleikataan, pinnoille kiinnittynyt cesium höyrystyy ja aiheuttaa ongelmia. 6.3 Käytöstäpoistojätteen käsittely ja pakkaus Ongelmallisin alue kapselointilaitoksessa käytöstäpoiston kannalta on polttoaineen käsittelykammio ja dekontaminointikeskus. Kaikki, mikä polttoaineen käsittelykammiosta tai dekontaminointikeskuksesta poistetaan on aktiivista jätettä, ellei toisin osoiteta. Polttoaineen käsittelykammiosta poistettavat laitteet kääritään tarvittaessa muoviin ja viedään sellaisenaan loppusijoituslaitokseen esimerkiksi metallilaatikoissa tai tynnyreissä. Tarvittaessa -aktiivisien laitteiden pintakontaminaatio kiinnitetään esimerkiksi ruiskumaalaamalla. Kaikki dekontaminointikeskuksen laitteet toimitetaan myös sellaisenaan loppusijoituslaitokseen muoviin käärittynä, mutta ilman aktiivisuuden kiinnitystä. Dekontaminointiliuokset ja pesuvedet konsentroidaan ja konsentraatti kiinteytetään betoniin ja jäte toimitetaan loppusijoituslaitokseen. Suodatettu vesi johdetaan viemäröintiin. Kiinteytykseen käytetään tasolla +10,00 olevaa nestejätteen kiinteytysasemaa, joka puretaan lopuksi kun kaikki jäte on kiinteytetty.
21 7 JÄTEKERTYMÄ 7.1 Käyttöjätteet Käyttöjätteen kertymäksi vuodessa saadaan edellisen luvun perusteella taulukon 1 mukaiset määrät. Jätemäärät perustuvat 2820 kapselin tuotantoon 95 käyttövuoden aikana. Taulukko 1. Käyttöjätteiden kertymä vuodessa. Järjestelmä Jäte m 3 /v kg/v Kuljetussäiliön pesujärjestelmä Aktiivinen vesi 15 Polttoaineen käsittelykammion korjaamon pesujärjestelmä Aktiivinen vesi 2 Valvonta-alueen lattiaviemäröintijärjestelmä Aktiivinen vesi 90 Aktiivinen pesula Aktiivinen vesi 10 Dekontaminointijärjestelmä Aktiivinen vesi 4 Loppusijoituskapselin pesujärjestelmä Aktiivinen vesi 30 Crudin imurointijärjestelmä Crudi (1) 120 Jätteen imurointijärjestelmä Suodatinpatruuna 2 Valvonta-alueen ilmastoinnin suodatus HEPA-suodatin 2 Poistetut koneet ja laitteet Koneenosat (2) 2500 Yhteensä 155 2620 (1) Loppusijoitetaan kapseleiden mukana (2) Loppusijoitetaan sellaisenaan Kun nestejätteet kiinteytetään tiivistyskertoimen ollessa 10 ja kun poistettavien koneenosien pakkaustiheydeksi oletetaan 500 kg/m 3, saadaan pakatun jätteen kertymäksi vuodessa ja 95 vuodessa taulukon 2 mukaiset määrät. Taulukko 2. Kiinteän käyttöjätteen kertymä vuodessa ja 95 vuoden käyttöjaksossa. Järjestelmä Jäte m 3 /v m 3 Kuljetussäiliön pesujärjestelmä Aktiivinen vesi 1,5 143 Polttoaineen käsittelykammion korjaamon pesujärjestelmä Aktiivinen vesi 0,2 19 Valvotun alueen lattiaviemäröintijärjestelmä Aktiivinen vesi 9 855 Aktiivinen pesula Aktiivinen vesi 1 95 Dekontaminointijärjestelmä Aktiivinen vesi 0,4 38 Loppusijoituskapselin pesujärjestelmä Aktiivinen vesi 3 285 Jätteen imurointijärjestelmä Suodatinpatruuna 2 190 Valvotun alueen ilmastoinnin suodatus HEPA-suodatin 2 190 Poistetut koneet ja laitteet Koneenosat 5 475 Yhteensä 24,1 2290
22 7.2 Käytöstäpoistojätteet Käytöstäpoistojätteiden määrä on esitetty taulukossa 3. Taulukko 3. Käytöstäpoistojätteen kertymä. Jätetyyppi m 3 Kiinteytetyt jätteet 100 Valvonta-alueen ilmastoinnin suodattimet 50 Poistetut koneet ja laitteet 150 Muut 200 Yhteensä 500
23 8 LOPPUSIJOITUSTILAN TARVE Kapselointilaitoksella ei jätteitä varastoida. Jätteet viedään loppusijoituslaitokseen sitä mukaan kuin niitä syntyy. Jätteiden loppusijoitustilan tarve on noin 7000 m 3 taulukon 4 mukaan. Taulukko 4. Loppusijoitustilan tarve. Jätetyyppi m 3 Käyttöjätteet 2290 Käytöstäpoistojätteet 500 Yhteensä 2790 Tilantarvekerroin 2,5 6974
24 9 JÄTTEEN AKTIIVISUUSINVENTAARI 9.1 Johdanto Käytetyn ydinpolttoaineen kapseloinnin yhteydessä muodostuu radioaktiivista jätettä, jos kapseloitavista polttoainenipuista vuotaa fissiotuotteita tai niiden pinnalta irtoaa aktivoituneita korroosiotuotteita. Suurin osa tästä aktiivisuudesta päätyy kapselointilaitoksen käyttöjätteeseen, mutta pieni osa voi rakenteiden kontaminoitumisen takia päätyä käytöstäpoistojätteeseen. Tässä esitetään jätehuoltosuunnitelmien pohjaksi karkea aktiivisuusinventaariarvio, joka perustuu oletuksiin polttoainevuodoista. Aktiivisuuden jakautumista erityyppisiin jätteisiin ei tarkastella. Tavoitteena on esittää realistinen arvio, jolloin epävarmuudet voivat vaikuttaa molempiin suuntiin. 9.2 Fissiotuotteet Polttoaine-elementeistä voi vapautua fissiotuotteita, jos ne ovat vaurioituneet ennen kuljetusta kapselointilaitokselle taikka vaurioituvat kuljetuksen tai kapseloinnin aikana. Tällaisissa tapauksissa merkittävä osa vaurioituvien polttoainesauvojen kaasuraossa olevista liukoisista aineista voi vapautua. Polttoaine-elementtien käsittely kapselointilaitoksella vastaa karkeasti niiden käsittelyä voimalaitoksella, mutta muuten olosuhteet kapselointilaitoksella ovat polttoaineen kannalta suotuisammat, koska esimerkiksi ei esiinny samanlaisia lämpötila- tai painevaihteluita. Näin ollen vaurioituvien sauvojen lukumäärää voidaan arvioida voimalaitoksella saatujen käyttökokemusten perusteella. Loppusijoitettava polttoainemäärä ja loppusijoitusvuodet on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Loppusijoitettava polttoainemäärä ja loppusijoitusvuodet. OL1-2 Lo1-2 OL3 Yhteensä Uraania yhteensä (tu) 2555 941 2054 5550 Kapseleita yhteensä (kpl) 1219 641 960 2820 Aloitusvuosi 2020 2020 2073 Sijoitusaika yhteensä 52 48 41 Päättymisvuosi 2072 2068 2114 Kokonaiskäyttöaika 95 Vaihtolatauksessa jokainen polttoainenippu siirretään uudelle paikalle joko reaktoriin tai vaihtolatausaltaaseen. Polttoainenippujen määrät ja siirrot laitoksilla on esitetty taulukossa 6.