loppusijoitustilojen alustavat asemointitarkastelut Olkiluodossa

Työ r a p o r t t i 2-52 loppusijoitustilojen alustavat asemointitarkastelut Olkiluodossa Kari Äikäs Reijo Riekkola Joulukuu 2 POSIVA OY Töölönkatu 4, FIN-1 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-228 3 Fax +358-9-228 3719

Työ raportti 2-52 loppusijoitustilojen alustavat asemointitarkastelut Olkiluodossa Kari Äikäs Reijo Riekkola Joulukuu 2

Työraportti 2-52 Loppusijoitustilojen alustavat asemointitarkastelut Olkiluodossa Kari Äikäs Reijo Riekkola Saanio & Riekkola Oy Joulukuu 2 Karttaoikeudet: Maanmittauslaitos lupa nro 41/MYY/ Pasivan 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.

INSINÖÖRITOIMISTO SAANIO & RIEKKOLA OY SAA TE 5.6.21 SAA TE TYÖRAPORTIN TARKASTAMISESTA JA HYVÄKSYMISESTÄ TILAAJA Posiva Oy Töölönkatu 4 1 HELSINKI TILAUS 9523//JPS ja 9531/1/JPS YHTEYSHENKILÖT Jukka-Pekka Salo. Posiva Oy Reijo Riekkola Saanio & Riekkola Oy TYÖRAPORTTI LOPPUSIJOITUSTILOJEN ALUSTAVAT ASEMOINTI TARKASTELUT OLKILUODOSSA Työraportti nro 2-52 LAATIJAT Reijo Riekkola Kari Äikäs LAATIJOIDEN PUOLESTA Kari Äikäs TARKASTAJA Timo Saanio HYVÄKSYJÄ toimi tusj ohtaj a

LOPPUSIJOITUSTILOJEN ALUSTAVAT ASEMOINTITARKASTELUT OLKILUODOSSA TIIVISTELMÄ Raportissa tarkastellaan 18 esimerkin avulla käytetyn ydinpolttoaineen ( 4 tu) loppusijoitustilojen asemointia Olkiluodon kallioperään 4-5 m syvyyteen. Tarkasteltavat asemointiesimerkit käsittävät sekä KBS-3- että MLH-tyyppisiä yksi- ja kaksikerrosratkaisuja. Loppusijoitustilojen sijoitukseen vaikuttavina tekijöinä tarkastellaan maanpintaolosuhteita, kalliomallia, kallion rakennettavuutta, pohjavesiolosuhteita ja käytettävissä olevia kallioresursseja. Tilojen suuntaukseen vaikuttavina tekijöinä tarkastellaan pääjännityksen suuntaa, liuskeisuutta ja rakoilua. Asemointiin käytettävissä oleva kallio muodostuu 4-5 m syvyysvälillä kolmesta lohkosta, joista suurin on kooltaan noin 1,6 km 2 ja kaksi muuta noin,15-,3 km 2. Asemointiesimerkkien perusteella loppusijoitustilat voidaan sijoittaa suurimpaan kalliolohkoon yksikerrosratkaisuna, jolloin laajennusvara ko. syvyydellä kuitenkin jää tässä lohkossa melko vähäiseksi. KBS-3- ja MLH-ratkaisujen väliset erot ovat tässä suhteessa vähäisiä. Laajennusvaraa saadaan merkittävästi lisää sijoittamalla tilat kahteen kerrokseen samaan kalliolohkoon. Kalliomalliin liittyvien epävarmuuksien arvioidaan vaikuttavan loppusijoitustilojen asemointiin soveltuvan kallion määrään ja sijaintiin. Avainsanat: Y dinjäte, loppusijoitus, loppusijoitustilat, asemointi, layout, kallio

LOCATING OF THE HIGH LEVEL WASTE REPOSITORY WITHIN THE OLKILUOTO SITE ABSTRACT Locating of a deep repository for 4 t U of nuclear waste in the depth range of 4-5 m at the Olkiluoto bedrock has been studied with 18 positioning examples. They consist of one- and two-storey layouts for the KBS-3 and MLH type repositories. The effect of ground conditions, rock model, constructability of rock, groundwater and the available rock mass resources on the locating of the repository is considered. Also the directing of the repository tunnels with respect to the direction of the principle horizontal stress, foliation and fracturing is dealt with. The available rock mass in the depth range of 4-5 m at the central part of Olkiluoto consists of three rock blocks which are separated by fracture zones. The largest one of theseis 1,6 km 2 by area while the two other ones are,15 -,3 km 2. On the basis of the studied examples the repository can be positioned in the largest rock block as a one-storey layout though the resources for extension are fairly restricted. The differences between the KBS-3 and MLH concepts are negligible in this respect. Considerably more room for extension results if the repository will be divided into two storeys. Uncertainties in the Olkiluoto rock model are estimated to affect the amount and location of the available rock resources for the positioning of the repository. Keywords: Nuclear waste, final disposal, repository, locating, layout, crystalline rock

1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO... 1 ALKUSANAT... 3 1 JOHDANTO... 5 2 LOPPUSIJOITUKSEN TEKNISET RATKAISUT... 7 2.1 Yleistä... 7 2.2 Perusratkaisu (KBS-3)... 7 2.3 MLH-ratkaisu... 9 3 LOPPUSIJOITUSTILOJEN ASEMOINTIPERUSTEET... 11 3.1 Loppusijoitustilojen sijoitukseen vaikuttavat tekijät... 11 3.1.1 Maanpintaolosuhteet... 11 3.1.2 Kalliomalli... 11 3.1.3 Kallion rakennettavuus... 12 3.1.4 Pohjavesiolosuhteet... 15 3.1.5 Käytettävissä olevat kallioresurssit... 16 3.2 Tunneleiden suuntaukseen vaikuttavat tekijät... 22 3.2.1 Pääjännityksen suunta... 22 3.2.2 Liuskeisuus... 23 3.2.3 Rakoilu... 23 3.3 Loppusijoitustunneleiden tekniset asemointiperusteet... 24 4 ASEMOINTIESIMERKIT... 27 4.1 Yleistä... 27 4.2 Yksikerrosratkaisut... 28 4.3 Kaksikerrosratkaisut... 43 5 LAAJENNETTAVUUS... 53 5.1 Yksikerrosratkaisut... 53 5.2 Kaksikerrosratkaisut... 55 6 TULOSTEN TARKASTELU JA JOHTOPÄÄTÖKSET... 57 LÄHDELUETTELO... 61 LIITE 1... 63 LIITE 2... 93

2

3 ALKUSANAT Tämä raportti on laadittu Posiva Oy:n toimeksiannosta. Tilaajan yhdyshenkilönä on toiminut Jukka-Pekka Salo. Luvut 1 ja 2 on kirjoittanut Reijo Riekkola ja muut luvut Kari Äikäs. Raportin kuvat on laatinut Hanna Malmlund ja liitteet Annika Hagros ja Kari Äikäs. Määrälaskelmat ovat tehneet Paula Keto ja Hanna Malmlund. Raportin aikaluvun ja korjauksen on tehnyt Päivikki Mäntylä.

4

5 1 JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy:n (TVO) Olkiluodon ydinvoimalaitoksen ja Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan ydinvoimalaitoksen käytetyn polttoaineen huollon tutkimuksessa, suunnittelussa ja toteutuksessa noudatetaan valtiovallan asettamia aikatauluja ja tavoitteita. Ydinjätehuollon lähtökohtana on käytetyn polttoaineen loppusijoittaminen Suomen kallioperään. Loppusijoitus voidaan aloittaa vuonna 22. Loppusijoitukseen tähtäävästä tutkimuksesta, suunnittelusta ja toteutuksesta huolehtii Posiva Oy. Loppusijoitusta varten tutkitaan meneillään olevassa varmentavassa tutkimusvaiheessa Olkiluodon aluetta (kuva 1-1 ). Olkiluotoon rakennetaan maanalaiset tutkimus tilat, joista tehtävin tutkimuksin varmistetaan loppusijoituspaikan soveltuvuus ennen kuin varsinaisten loppusijoitustilojen rakentaminen aloitetaan. Loppusijoituslaitos koostuu maanpinnalle rakennettavasta kapselointilaitoksesta (Kukkola 1999a) ja oheistiloista (Kukkola 1999b) sekä syvälle kallioon rakennettavista varsinaisista loppusijoitustiloista (Riekkola et al. 1999). Tässä raportissa kuvataan vaihtoehtoisten asemointiesimerkkien avulla miten loppusijoitustilat voisivat sijaita Olkiluodon kallioperässä. Työ on jatkoa aikaisemmin tehdyille asemointitarkasteluille Olkiluodossa (Riekkola et al. 1992, Riekkola et al. 1996). Varsinaiset sijaintisuunnitelmat tullaan laatimaan ennen loppusijoitustilojen rakentamista ja niitä tullaan tarkentamaan rakentamisen yhteydessä tehtävien tutkimusten perusteella (nk. observational method). Tässä työssä laadittujen asemointiesimerkkien tavoitteena on tukea paikkatutkimusten ohjelmointia, maanalaisen tutkimustilan suunnittelua, loppusijoitustilojen teknistä suunnittelua Olkiluotoon ja karakterisoidun loppusijoitusalueen riittävyyden arviointia.

.g "'6 $::: l:..o:l = l:..o:l..._. - ::::::: s l:..o:l = l:..o:l.._ $::: a E:.._ $:::.._.g : l:..o:l l:..o:l :, - Mahdollinen sijoitusalue Vanhan metsän suojelualue (Natura 2) ::::: Suurjännitelinjan 35 m suojavyöhyke ------- Muuntoasema ----Suurjännite ----Jakelujännite --- Maadoitus ---- 2 ohjauskaapelia (maassa) ------- Sähkökaapeli (maassa) Raakavesiputki Puhelinjohto ( maakaapel i) Puhelinlinja (ilmajohto) Valokaapeli 2 4 \

7 2 LOPPUSIJOITUKSEN TEKNISET RATKAISUT 2.1 Yleistä Loppusijoitustilojen tekninen ratkaisu on kuvattu esisuunnitelmassa (Riekkola et al. 2). Loppusijoitustiloihin sijoitetaan Suomessa tuotettu käytetty ydinpolttoaine sekä ydinjätteen kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätteet Loppusijoitettavaksi polttoainemääräksi perustapauksessa (P) oletetaan nykyisten ydinvoimalaitosten 4 vuoden aikana tuottama käytetty polttoaine. Loppusijoitustilojen teknisessä suunnittelussa huomioidaan perustapauksen lisäksi varaus (Y), joka aiheutuisi nykyisten laitosten käytön jatkamisesta 2 vuodella sekä tapaus (U), jossa edellisen lisäksi oletetaan kahden uuden 15 MW e voimalaitoksen käynnistyminen aikaisintaan vuonna 21. Kapselointilaitoksen käyttöjäte loppusijoitetaan sitä mukaa kuin sitä syntyy, käytöstäpoistojäte loppusijoitetaan tilojen sulkemisvaiheessa. Tämän raportin asemointitarkastelut on laadittu käyttäen Y -tapauksen mukaista jätemäärää eli 4 tu, joka sijoitetaan noin 22 kapseliin. 2.2 Perusratkaisu {KBS-3) Loppusijoitustilojen perusratkaisun lähtökohtana on moniesteperiaate, joka tarkoittaa sitä, että radioaktiivisten aineiden eristäminen toteutetaan useiden toisiaan varmistavien, mutta toisistaan riippumattomien suojauskeinojen avulla. Tällaisessa toteutustavassa yhden esteen pettäminen ei vaaranna eristyksen toimivuutta. Radioaktiiviset aineet suljetaan kapseleihin, jotka kestävät kuormitusta ja korroosiota. Kapselit sijoitetaan 4-7 m syvyyteen kallioon. Kapselin tarkoituksena on estää radioaktiivisten aineiden pääsy pohjaveteen. Peruskallio suojaa kapselia ja jos kapseli jostain ennalta arvaamattomasta syystä menettäisi eristyskykyään, kallio hidastaisi ja vaikeuttaisi vaarallisten aineiden pääsyä luontoon. Kapselin ja kallion välissä oleva hentoniittisavi toimii lisävarmistuksena, joka vähentää veden liikkuvuutta ja vuodon sattuessa hidastaa radioaktiivisten aineiden kulkeutumista eteenpäin. Varsinaiset loppusijoitustilat koostuvat sijoitustunneleista, joita yhdistää toisiinsa keskustunneli. Kuvassa 2-1 on esitetty perusratkaisun sijoitustunnelit noin 2 m pituisina ja yhdensuuntaisina olettaen, että tämä olisi kallioperän puolesta mahdollista. Polttoainekapselit sijoitetaan tunnelien lattiaan tehtäviin pystysuoriin reikiin. Kapselin ja kallion välinen tila täytetään bentoniittisavella. Tunnelit täytetään sopivalla täyttömateriaalilla. Perusratkaisun suunnitelmat perustuvat poraus-räjäytysmenetelmän käyttöön tunnelilouhinnassa ja käänteisen nousuprofiiliporaustekniikan käyttöön sijoitusreikien porauksessa. Loppusijoitustilojen perusratkaisussa maanpinnalta johtaa alas loppusijoitustiloihin kolme pystykuilua: työ-, henkilö- ja kapselikuilut. Kuilujen lisäksi voidaan käyttää ajotunnelin ja kuilujen yhdistelmiä. Työkuilun kautta hoidettavat maanpinnan ja loppusijoitustilojen väliset yhteydet voidaan järjestää myös vaihtoehtoisin tavoin. Työkuilun asemasta voidaan käyttää esim. ajotunnelia tai ajotunnelin ja pystykuilun yhdistelmää, jolloin loppusijoitustasolle päästäisiin ajoneuvolla suoraan maanpinnalta.

8 Kuva 2-1. Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilojen perusratkaisun (KBS-3) periaate. Kapselit sijoitetaan Sijoitustunnelien pohjaan porattuihin pystyasentoisiin reikiin. Sijoitustunnelien louhinta tapahtuu jaksoittain paaosin loppusijoitustilojen käyttövaiheessa. Kapseleita loppusijojtetaan myös sijoitustunneleiden louhintajaksojen aikana. Räjäytystöitä ei kuitenkaan tehdä samaan aikaan, kun kapseleita siirretään kapselointilaitokselta loppusijoitustiloihin tai kun kapseleita asennetaan sijoitusreikiin. On myös mahdollista tehdä louhintatyöt kaikilta osin valmiiksi ennen käyttövaihetta. Lopullinen sijoitussyvyys ja pohjaratkaisun muoto määräytyvät sijoituspaikan kallioperän ominaisuuksien perusteella. Esimerkiksi kuiluja voi työturvallisuus- ja teknisistä syistä johtuen olla tarkoituksenmukaista rakentaa enemmän kuin kolme, jos tilat sijaitsevat hajallaan laajalla alueella. Perusratkaisu on joustavasti muunneltavissa kallioperän ominaisuuksien mukaan: loppusijoitustilat maanpinnalle yhdistävien kuilujen ja mahdollisen ajotunnelin sijoittamisessa voidaan ottaa huomioon kallioperän ja maanpinnan ominaisuudet tunneliensijainti ja pituus voidaan sovittaa kallioperään ja tunnelienmuodon ja suunnan suunnittelussa voidaan huomioida kalliomekaaniset olosuhteet täyttömateriaalin koostumusta voidaan suunnitella pohjaveden suolapitoisuuden mukaan

9 - keskustunneli voi kiertävän lenkin sijasta olla myös vain tunneliosuus, joka yhdistää eri puolella sijoitustunneleita olevat kuiluryhmät toisiinsa. Tämän tyyppinen pohjaratkaisu soveltuu esim. tilojen sijoittamiseen pitkään ja kapeaan kalliolohkoon. - sijoitustunnelit voivat sijaita myös useammassa kuin yhdessä tasossa. Useampaan tasoon sijoittaminen tulee kyseeseen, jos esim. kalliolohkossa on runsaasti tilaa korkeussuunnassa, mutta niukasti vaakasuunnassa. Sijoitustunnelit pyritään asemoimaan kiinteään kallioon ja välttämään vettäjohtavia ja rakentamista vaikeuttaviarako-ja rikkonaisuusvyöhykkeitä. Niiden sijainnista ja asennosta riippuu, moneenko ryhmään sijoitustunnelit asemoidaan. Sijoitustunnelien jakaminen ryhmiin voidaan tehdä tilaratkaisujen puolesta joustavasti, koska kiinteisiin kallioosuuksiin sijoitettavat tunneliryhmät yhdistetään toisiinsa rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeet lävistävällä keskustunnelilla. Rakentamista ja tunnelien käytönaikaista täyttämistä palvelevan työkuilun alueen sijainti valitaan siten, että se voidaan sovittaa kallioperän ominaisuuksiin ja se on kohtuullisella etäisyydellä sijoitustunneleista. Keskustunneli yhdistää työkuilun alueen sijoitustunneliryhmiin ja kapselikuilun alueeseen. Kapselikuilun kautta hoidetaan varsinainen loppusijoitustoiminta, joten kapselikuilun yhteys sijoitustunneliryhmiin on tärkeä. 2.3 MLH-ratkaisu Polttoainekapselit voidaan loppusijoittaa myös vaakasuoraan asentoon kalliossa ilman että sijoitusratkaisun turvallisuusominaisuudet tai sen ympäristövaikutukset olennaisesti muuttuisivat. Tällaisia perusratkaisun muunnelmia on käsitelty ja arvioitu mm. Aution et al. ( 1996) laatimassa raportissa. Keskipitkäreikäratkaisussa (Medium Long Hole, MLH) käytetään saman suuruisia kapseleita kuin perusratkaisussa (Autio et al. 1996). Kapselit asennetaan vaaka-asentoisiin sijoitusreikiin, joiden halkaisija on sama kuin perusratkaisun sijoitusreikien. Kapselin ja kallion välinen tila täytetään kokoonpuristetulla bentoniitilla. Sijoitusreiät sijaitsevat noin 25 m välein ja ovat noin 2 m pituisia. Louhinnassa käytetään vaakasuoraa nousuporaustekniikkaa, jolloin tarvitaan sekä keskus- että sivutunnelit yhdistämään sijoitusreikien molempia päätyjä. Keskipitkäreikäratkaisun periaate on esitetty kuvassa 2-2. MLH-ratkaisu edellyttää pitkälle automatisoituja kapselin asennuslaitteistoja. Myös kallioperän ominaisuuksille MLH asettaa suuremmat vaatimukset kuin perusratkaisu. Esimerkiksi asennusaikainen kallion murtuminen, vesivuodot ja käyttöhäiriöt voisivat aiheuttaa ongelmatilanteita. MLH -ratkaisu on todettu periaatteessa perusratkaisulle mahdolliseksi toteutus vaihtoehdoksi. Louhintamäärät ovat MLH-ratkaisussa huomattavasti pienemmät kuin perusratkaisussa, koska sijoitustunnelit jäävät pois.

1 HENKILÖKUILU KAPSELIKUILU TYÖKUILU Kuva 2-2. Keskipitkäreikäratkaisun (MLH) periaate. Kapselit sijoitetaan kahden tunnelin välille porattuihin vaaka-asentoisiin reikiin.

11 3 LOPPUSIJOITUSTILOJEN ASEMOINTIPERUSTEET 3.1 Loppusijoitustilojen sijoitukseen vaikuttavat tekijät 3.1.1 Maanpintaolosuhteet Tarkasteltava asemaintialue sijaitsee Olkiluodon saaren kallioperässä 4-5 m syvyydessä ja sen projektia maanpinnalla käsittää noin 2,5 km 2 kokoisen alueen saaren keskiosassa (kuva 1-1). Alueen omistavat Teollisuuden Voima Oy (TVO) ja Metsähallitus. Asemointialueen länsipuolella sijaitsevat TVO:n voimalaitokset ja koillispuolella sijaitsee tilapäiskäytössä oleva satama. Alueen kaakkoispuolella, vajaan kilometrin päässä sijaitsee lähin kiinteä asutus ja eteläpuolella, lähimmillään noin puolen kilometrin päässä sijaitsee loma-asutusta. Alueen lounaispuolella sijaitsee Liiklankarin vanhan metsän suojelualue, joka on N atura 29 -ehdotukseen (2.8.1998) merkitty kohde. Asemointialueen päällä (kuva 1-1) sijaitsee Korvensuon raakavesiallas ja selkeytysaltaat. Alueen lounaisreunassa kulkee voimalaitokselle vievä maantie ja alueen koillisosassa sijaitsevat voimalaitokselta lähtevät korkeajännitelinjat Lisäksi alueella risteilee joitakin paikallisteitä, johtoja ja kaapeleita. Muuten alue on rakentamatonta. Maanpinnan korkeus asemointialueen päällä vaihtelee pääasiassa korkeusvälillä +2 - + 7. Kalliota peittää yleisesti 1-5 m paksu moreeni, jonka koostumus vaihtelee vähäisen näytemäärän perusteella hiekkamoreenista soraiseen hiekkamoreeniin (Hagros 1999), hienoainespitoisuuden vaihdellessa välillä 2-3 %. Paljastunutta kallio on vain muutaman prosentin alueella. Rakenteet voidaan perustaa maanvaraisesti tai tarvittaessa kalliolle (Hagros 1999). Loppusijoituslaitoksen maanpintayhteyksien ja maanpäällisten rakenneimien asemointia rajoittavat käytännössä eniten alueella sijaitsevat vesialtaat, suurjännitelinjat ja alueen lounaispuolella sijaitseva Liiklankarin vanhan metsän suojelualue ja ydinvoimalaitosten rakentamiseen kaavoitettu alue (kyseisen alueen itäraja näkyy kuvassa 1-1 Pesivan maanpäällisen suunnittelun länsirajana). Sopivaa aluetta on kuitenkin riittävästi käytettävissä esim. Korvensuon altaan länsi- ja eteläpuolella. 3.1.2 Kalliomalli Asemointialueen pääkivilajit ovat keskirakeinen, migmatiittinen kiillegneissi ja keskirakeinen gneissimäinen tonaliitti, sekä karkearakeinen pegmatiittigraniitti. Lisäksi esiintyy vähäisessä määrin amfiboliittia (Anttila et al. 1999). Olkiluodon kivilajit ja niitä halkovat rako- ja rikkonaisuusrakenteet, yhteensä 3 kpl, on mallinnetto kalliomalliksi. Se muodostuu erillisestä kivilajimallista (Saksa & Lindh 1999) ja rakennemallista (Saksa et al. 1998). Kuvissa 3-1 ja 3-2 on esitetty maanpinnan yhdistetty kivilaji- ja rakennemalli asemointialueelta sekä kaksi leikkausta siitä. Kalliomallin rakenteet on kuvattu rakennekohtaisesti tarkemmin liitteessä 1. Kalliomalli perustuu alueella tehtyihin kalliotutkimuksiin, joista tärkeimmän osan loppusijoitustilojen kannalta muodostavat kymmenen kallionäytekairanreikää ja niissä teh-

13 '1 "' en '1 3 m... 3 m R27 OLKILUOTO Mittakaava: 1: 2 Projektio: KKJ 1 (Gauss-Kruger) Maanpinta Rakennemalli 3. Fintact/Jli/19.11.98/rc/olki2/ s. sec-up-rak-sr -sc2/rak _ 3. /PS Geomalli 3. Fintact/jnu/rc/olki/rak_3.1/ geo_3./hyd_1./ps/_ Leikkaukset A-A ja B-B Rakennemalli 3. Geomalli 3. 29.12.2 HM/Saanio & Riekkola Oy SELITYKSET: D EJ D Kiillegneissi Suonigneissi Amfiboliitti Tonaliitti!T onaliittigneissi Graniitti Metadiabaasi K Kairanreiän sijainti K'i{; Kairanreiän sijainti, ei huomioitu kalliomallissa Kalliomallin rakenteet: 1 Hydrogeologisesti t merkittävät rakenteet Muut rakenteet Kuva 3-1. Olkiluodon yhdistetty kivilaji- ja rakennemalli maanpinnan tasossa.

------------- - - - 14 LEIKKAUS A- A LO C\1 LO...- 1 1 C'\1 LO...- < C\1 LO...- 1 < C\1 LO...- KR3 KR11 R6-1 m R3 LEIKKAUS 8-8... N 1{) Kuva 3-2. Leikkaukset A-Aja B-B.

15 Kivilajikohtaiset rakennettavuuserot ovat seurausta pääasiassa eri kivilajien mineraalikoostumuseroista ja rakoiluominaisuuksista. Olkiluodon kiillegneissi ja tonaliitti ovat rakennettavuudeltaan hieman huonompia kuin pegmatiittigraniitti johtuen niiden pienemmästä lujuudesta ja kiillegneissin kohtalaisesta tai voimakkaasta suuntautuneisuudesta. Asemointitarkastelun avuksi laadittiin kaikista loppusijoitustilojen aluetta halkovista tai sen lähiympäristössä sijaitsevista rakenteista rakennettavuuskuvaukset kairauslävistyksittäin (liite 2). Niitä käytettiin aikaisemmin tehdyn rakennettavuusluokituksen (Äikäs et al. 1999) ohella arvioitaessa yksittäisten rakenteiden tai niiden eri osien rakennettavuutta. Rakennettavuusluokituksessa useammasta osasta muodostuvien rakenteiden ( esim. luokitusraportin rakenne R9 käsittää kalliomallissa osarakenteet R9A- R9C) ominaisuuksia tarkasteltiin eri osarakenteiden keskiarvoina. Rakennettavuusluokituksessa (Äikäs et al. 1999) arvioitiin, että rakenteet R1, R1, R11, R12, R19, R2, R21 ja R24 vaikuttaisivat loppusijoitustilojen asemointiin 3-7 m syvyysvälillä. Näistä muut paitsi R1 arvioitiin vettäjohtavaksi ja vaikeasti tiivistettäviksi. R 1 arvioitiin yli 6 m syvyydessä kallioteknisesti niin merkittäväksi, että se vaikuttaa loppusijoitustilojen asemointiin. Rakenne R19 sijaitsee kallion pintaosassa noin 1 m syvyydessä, joten se voi vaikuttaa ainoastaan loppusijoituslaitoksen maanpintayhteyksien asemointiin. Tilojen asemointivaihtoehdoissa vältetään loppusijoitustunneleilla kaikkia edellä mainittuja rakenteita. Asemoinnissa huomioitiin myös kallion pintaosissa sijaitseva hydrogeologisesti merkittävä rakenne R26, jonka tiivistettävyys on rakennettavuusluokituksessa arvioitu hyväksi tai kohtalaiseksi. Loppusijoitustunneleita ei myöskään sijoiteta rakenteiden R2, R9A, R9B, R17C ja R3 kohdalle, johtuen niiden heikoksi tai hyvin heikoksi arvioidusta kalliolaadusta Q-luvun perusteella 4-5 m syvyydellä, suurehkosta paksuudesta ja mahdollisesta tii vistystarpeesta. Kiven lujuus-jännityssuhteen perusteella arvioiden tilojen sijoittamiselle merkittävä syvyysraja Olkiluodossa on noin 5 m syvyys, jossa kiillegneissin stabiliteettitila vaihettuu mahdollisen hilseilyn alueelta kohtalaisen hilseilyn alueelle (UCS/crH = 5) ja jonka alapuolella tunneleissa jouduttaisiin Q-luvun perusteella arvioiden käyttämään välitöntä lujitusta heti louhinnan jälkeen (Äikäs et al. 1999). Huomioimalla toisaalta edellä mainittu 5 m syvyys ja toisaalta, että loppusijoitustilojen suunnittelun lähtökohtana on tilojen sijoittaminen 4-7 m syvyyteen (Riekkola et al. 2), loppusijoitustilat on tässä asemointitarkastelussa sijoitettu syvyysvälille 4-5 m. 3.1.4 Pohjavesiolosuhteet Olkiluodon pohjavedelle on tyypillistä voimakas kerroksellisuus (Anttila et al. 1999). Makeaa pohjavettä esiintyy noin 15m syvyyteen saakka, murtovettä esiintyy syvyysvälillä 1-5 m ja suolaista pohjavettä tätä syvemmällä. Suolaisuudella tarkoitetaan tässä kokonaissuolaisuutta (TDS), josta noin 6% Olkiluodossa aiheuttaa NaCl. Kokonaissuolaisuus kasvaa voimakkaasti noin --4-tasolta alaspäin mentäessä (Ruotsalainen et al. 2). Numeerisen virtausmallinnuksen mukaan makea pohjavesi korvaa maan

16 kohoamisen myötä lopulta suolaisen pohjaveden kallioperässä noin 6 m syvyydelle asti 1 vuoden kuluessa (Löfman 1999). Suolaisuuden vaikutusta loppusijoitustiloihin on selvittänyt Vieno (2), jonka mukaan loppusijoitustilojen rakentaminen noin 5 m syvyyteen ja niissä tapahtuva pohjaveden pumppaus saattavat aiheuttaa suolaisen pohjaveden nousemisen 1-2m loppusijoitustilojen alapuolelta lähelle loppusijoitustiloja. Pohjaveden suolapitoisuus saattaa vaikuttaa sijoitustunneleiden täyttömateriaalin valintaan. Pohjaveden suolapitoisuuden (etenkin kloridien) lisääntyminen lisää myös rakennusmateriaalien, kaluston ja laitteistojen korroosiota. Loppusijoitustilojen turvallisuustarkastelussa (Vieno & Nordman 1999) suositellaan, että loppusijoitustiloja ei rakennehaisi Olkiluodossa yli 7 m syvyyteen. Pohjavesivirtauksia Olkiluodon kallioperässä on tutkittu numeerisella mallinnuksella (Löfman 1999). Sen mukaan pohjaveden virtaukset aiheutuvat pääasiassa paikallisista topografiavaihteluista. Olkiluodon saaren alla virtaus on enimmäkseen alaspäin suuntautuvaa, kun taas lähellä rantaviivaa ja meren alla virtaus suuntautuu lähinnä vaakasuoraan ja/tai ylöspäin. Loppusijoitustilojen läheisyydessä pohjavesi virtaa viistosti alaspäin pohjoiseen kohti ruhjevyöhykkeitä R1HY (rakenteista R1A, R1B, R1C ja R1D yhdistetty rakenne) ja R21 sekä etelään ja lounaaseen kohti vyöhykettä R18. Rakenne R21, joka viettää luoteesta loivasti loppusijoitustilojen alle, kerää tilojen läpi virtaavan veden ja muodostaa tärkeimmän virtausreitin tiloista pinnalle. Rakenne R2 HY (rakenteista R17 ja R2 yhdistetty rakenne) toimii virtausesteenä loppusijoitustilojen yläpuolella, sillä se estää ylempää pinnalta tulevia virtauksia alaspäin. Mallinnuksen mukaan (Löfman 1999) valtaosa loppusijoitustilojen läpi virtaavasta vedestä virtaa pitkin rakenteita R1HY ja R16. 3.1.5 Käytettävissä olevat kallioresurssit Asemointia varten laadittiin kallioresurssikartat tasoilta -4, -45, -47 ja -5 (kuvat 3-3 - 3-6). Kartat laadittiin vain kyseiseltä syvyysalueelta, koska kallion rakennettavuus heikkenee empiirisen Q-luvun perusteella arvioiden alaspäin mentäessä kasvavan jännitystilan seurauksena ja koska pohjaveden suolaisuus kasvaa voimakkaasti alaspäin mentäessä. Resurssikartoista ilmenee sijoitustunneleiden asemointiin käytettävissä oleva alue. Se muodostuu pääasiassa tutkimuskairanreikien kattamasta alueesta, josta on poistettu ne rakenteet suojaetäisyyksineen (taulukko 3-1), joiden kohdalle loppusijoitustiloja ei haluta sijoittaa. Kartoissa tutkimusreikien kattama alue on merkitty ympyränä kunkin reiän kohdalle. Ympyrän säde kuvastaa sitä tilavuutta reiän ympäristössä, jossa reikäkohtaisten seismisten VSP-luotausten arvioidaan kattavan jyrkkäkaateiset rakenteet. Sellaiset kyseistä rasteroitua aluetta syvyysvälillä 4-5 m leikkaavat rakenteet (taulukko 3-1 ), joista ei ole kairaustietoa tai jotka arvioitiin rakennettavuuden kannalta vähämerkityksellisiksi, laskettiin mukaan kallioresurssiin. Kallioresurssin rajauksessa on tutkimusten kattaman alueen lisäksi käytetty luonnollisena rajana kalliomallin rakenteita.

;s "\5 ;:: = c::, - - ;:: \::) s ;::t. s - E": r;; : c::,......?:;-< : '< ;:: E" c::,.......l. Koordinaattijärjestelmä: KKJ1 (Projektio: Gauss-Kruger) Käytettävissä oleva alue (;\ Kairanreiän sijainti leikkaus- ;/ r-----...di---_j.l: --=..--'----1 syvyydellä ja kairanreiän ; vaikutusalue li,.:j 29.12.2 Saanlo & Riekkola Oy/HM 1 Kalliomallin rakenteet: Rak-malli 3. Fintact/JL.V29.1.98/rclolki21 s. sec-z4-sr-raklrak_ 3. /PS Hydrogeologisesti merkittävät rakenteet Muut rakenteet '"""" -.)

;s t""4 = \::) - :::t. -- \::) s :::t. s = '< -S: E. = \::) - - s \::) - S'.l I.J} 9 Koordinaattijärjestelmä: KKJ1 (Projektio: Gauss-Kruger) Käytettävissä oleva alue Kairanreiän sijainti leikkaus \ :.J syvyydellä ja kairanreiän.----""--'""""'"---------'-"""""""---------1 vaikutusalue 29.12.2 Saanio & Rlekkola Oy/HM J R 1... (.11 1\.)..., 3 m Kalliomallin rakenteet: Rak-malli 3. Fintact/JL.i/4.1.99/rc/o/ki/ s.sec-z45-sr-rak/rak_3.1/ps Hydrogeologisesti merkittävät rakenteet Muut rakenteet

;$ 1 t""4 '\5 ;::: = - t:.-::1 :::t. : s :::t. s '<" -is":...: - :...... ;::: is"....l \/ ;., \,Ete '.; \'( 1- "'- xv:> x.t.. Reiät KR6 ja KR7 jatkettu kesällä 2, R27 jatkeet eivät mukana kalliomallissa "' - p Reiät KR11 ja KR12 ei mukana kalli _r:nalllsa. Koordinaattijärjestelmä: KKJ1 (Projektio: Gauss-Kruger) Käytettävissä oleva alue Kairanreiän sijainti leikkaus- syvyydellä ja kairanreiän f vaikutusalue rq,.j 29.12.2 Saanlo & Rlekkola Oy/HM i... 1 1\J --...! 3 m Kalliomallin rakenteet: Rak-malli 3. Fintactljnulrc/olkVrak _ 3. 11 geo_3./hyd_1./psi Hydrogeologisesti merkittävät rakenteet Muut rakenteet... \

"1:;5 $:: <.!:::: - :::t...._ s :::t. s - : - :..._..._ $::..._ E;"" K$)' 35 Koordinaattijärjestelmä: KKJ1 (Projektio: Gauss-Kruger) Käytettävissä oleva alue (;\ Kairanreiän sijainti leikkaus- =s-=---,6,.-= ---= syvyydellä ja kairanreiän vaikutusalue 5m 29.12.2 Saanlo & Riekkola Oy/HM ;!! _... '1 1\J -...! 3 m Kalliomallin rakenteet: Rak-malli 3. Fintact/JLV25. 9. 98/rclolkV s. up-5-sr-rak/rak_ 3. /PS Hydrogeologisesti merkittävät rakenteet Muut rakenteet N

r-------- ----- - 21 Rakenteiden suojaetäisyytenä on hydrogeologisesti merkittäviksi arvioitujen rakenteiden (merkitty punaisella) kohdalla käytetty 5 m rakenteen sivulla ja 1m sen vaakajatkeelia (valkoinen alue ko. rakenteiden ympärillä). Kallioteknisesti merkittäväksi arvioitujen rakenteiden kohdalla suojaetäisyytenä on käytetty rakenteen sivulla 25m ja sen vaakajatkeelia 5 m (valkoinen alue ko. rakenteiden ympärillä). Koska suojaetäisyys tarkoittaa kohtisuoraa etäisyyttä rakenteen pinnasta, näyttää se karttaprojektiossa sitä leveämmältä, mitä loivakaateisemmasta rakenteesta on kysymys. On myös mahdollista, että rakenteen suoja-alue ulottuu tarkastelutasolle, vaikka itse rakenne ei sinne ulotukaan (esim. rakenteen 2B suoja-alue ulottuu tasolle -45). Käytettävissä oleva kallioresurssi muodostaa kaikilla tarkastelutasoilla kolme aluetta (kuvat 3-3- 3-6). Alueet nimettiin suuruusjärjestyksessä etelälohkoksi, pohjoislohkoksi ja länsilohkoksi. Etelälohko on näistä ylivoimaisesti suurin (taulukko 3-2). Etelälohkon erottaa pohjoislohkosta vettä johtava ja kallioteknisesti merkittävä rakenne R21 ja länsilohkosta kallioteknisesti merkittävä rakenne R9A. Pohjoislohkon ja länsilohkon erottaa toisistaan vettä johtava rakenne Rl. Rakenne R9B jakaa pohjoislohkon kahtia tasovälillä -45- -5. Asemointiesimerkit päätettiin sijoittaa etelälohkoon, sillä tarvittavat loppusijoitustilat mahtuvat kokonaan vain siihen. Etelälohko muodostaa tasoilla -4, -45, -47 ja -5 pääpiirteissään suunnikkaan muotoisen alueen (kuvat 3-3- 3-6). Sen käytettävyyttä -4-tasolla rajoittavat hydrogeologisesti merkittävät rakenteet R2B, R2E ja R2F ja kallioteknisesti merkittävät rakenteet R9B, R1A ja R3. Tason yläpuolella, noin 5 m päässä(= suojaetäisyyden päässä) siitä sijaitsee hydrogeologisesti merkittävän rakenteen R11 alareuna. Tasolla -45 etelälohkon kallioresurssin käytettävyyttä rajoittaa edellisten rakenteiden lisäksi Taulukko 3-1. Kalliomallin mukaisten rakenteiden huomioiminen asemoinnissa. Hydrogeologisesti Kallioteknisesti mer- Kallioresurssiin Kallioresurssia merkittävät rakenteet kittävät rakenteet mukaan lasketta- rajaavat raken- ( suojaetäisyys 5 m) ( suojaetäisyys 25 m) vat rakenteet teet Rl, Rll, R12, R19, Rl, R2, R9A-B, R7, R13, R14, R16, R3, R6, R8 R2, R21, R24, R26 RlOA-B, Rl2, R22, R23 *, R29 R17A-C, R3.. * Rakenne havatttu vam pmtakalhossa <25 m syvyydella Taulukko 3-2. Asemointiin käytettävissä olevan kallioresurssin pinta-ala (km 2 ) syvyystasoittain ja lohkoittain. Syvyystaso/Lohko Etelälohko Pohjoislohko Länsilohko -4 1,63,23,19-45 1,7,29,16-47 1,7,31,14-5 1,6,32,13

22 kallioteknisesti merkittäväksi arvioitu rakenne R17C. Tasoilla -47 ja -5 etelälohkon käytettävyyttä rajoittavat rakenteet R2E, R2F ja R17C. Koska kaikki edellä mainitut rakenteet ovat loiva-asentoisia, on niiden vaikutusalue suojaetäisyydestä johtuen kyseisillä asemointitasoilla suuri. 3.2 Tunneleiden suuntaukseen vaikuttavat tekijät 3.2.1 Pääjännityksen suunta Olkiluodossa on tehty jännitystilamittauksia hydraulisella murtamisella kairanrei'issä KR1, KR2, KR4 ja KR1 sekä irtikairausmenetelmällä kairanrei'ässä KR1 kolmella eri syvyysvälillä (Anttila et al. 1999). Mittausten perusteella suurin pääjännitys vaikuttaa likimain vaakatasossa ja on suuruudeltaan -5-tasolla noin 25 Mpa ( crh/crh-suhde on likimain 1,8). Hydraulisten murtokokeiden perusteella suurimman pääjännityksen suunta vaikuttaa likimain W-E-suunnassa. Irtikairausmenetelmällä saadut tulokset antavat kolme, noin 6 toisistaan poikkeavaa suurimman pääjännityksen suuntaa (kuva 3-7), joista noin 45 m syvyydellä mitattu on lähellä hydraulisella murtamisella saatua suuntaa. Tunnelin pituusakselin ja suurimman vaakajännityskomponentin ( crh) keskinäisen suhteen vaikutusta loppusijoitustunnelin ja kapselireiän ympäristön jännitysjakaumaan on mallinnettu numeerisella analyysillä käyttäen elastista materiaalimallia (Johansson & Rautakorpi 2). Sen perusteella loppusijoitusreikien (KBS-3-tapaus) yläpäässä saattaa esiintyä hieman epästabiilia rakoilua (unstable crack growth) 5 m syvyydellä, jos crh:n suunta on kohtisuorassa loppusijoitustunnelin suuntaan nähden. Jos crh taas vaikuttaa loppusijoitustunnelin suunnassa reikien seinämiin syntyy stabiilin rakoilun (stable crack growth) vyöhykkeet tällä syvyydellä, mutta ei epästabiilia rakoilua. MLH-tapauksessa rakoilua syntyy vasta noin1m syvemmällä kuin KBS-3 tapauksessa. Analyysin HF =Hydraulinen murtaminen OC = Irtikairausmenetelmä KRx = Kairareiän tunnus Kuva 3-7. Suurimman horisontaalisen pääjännityksen suuntautuminen Olkiluodon kallioperässä jännitystilamittausten p erusteella (Anttila et al. 1999 ).

23 perusteella näyttää siltä, että tilojen suuntauksen merkitys suhteessa suurimman vaakajännityksen suuntaan on tilojen stabiliteetin kannalta vähäinen, jos tilat sijoitetaan -5- tason yläpuolelle. Koska jännitystilamittauksiin ja numeerisiin analyyseihin sisältyy yksinkertaistuksia ja epävarmuuksia, päätettiin tuoneleiden asemointia tarkastella kahdessa eri suunnassa. 3.2.2 Liuskeisuus Kiillegneissin liuskeisuusaste vaihtelee kohtalaisesta voimakkaaseen ja tonaliitin heikosta kohtalaiseen. Pegmatiittigraniitti on suuntautumatonta tai heikosti suuntautunutta. Vallitseva liuskeisuuden suunta on yleensä ENE-WSW (Paulamäki 1989). Korvensuon altaan kaakkois- ja eteläpuolella vallitsevana liuskeisuuden suuntana on NE-SW. Liuskeisuuden kaateen viettosuunta on yleensä SSE-ESE. Liuskeisuuden kaarlekulma vaihtelee paljastumahavaintojen perusteella välillä 5-85, keskiarvon ollessa noin 7-75 (Paulamäki 1989). Kairanreikäraporttien perusteella liuskeisuuden kaade on yleensä selvästi loivempi (2-5 ) kuin pintakartoituksissa on havaittu. Loppusijoitustunnelit olisi kalliorakentamisen kannalta edullisinta sijoittaa liuskeisuuden suhteen siten, että ne leikkaisivat sitä mahdollisimman kohtisuoraan, jotta louhintaprofiilin muoto olisi paremmin hallittavissa. Loivien kaateiden alueella leikkaussuunnan merkitys kuitenkin vähenee. Liuskeisuuden kannalta paras suuntausvaihtoehto olisi suuntien SSE-NNW ja SE-NW välillä. Loppusijoitustunneleiden suunnalla suhteessa liuskeisuuden suuntaan on merkitystä myös kallion lämmönjohtavuuden kannalta, koska Olkiluodon kiillegneissi näyttäisi olevan sen suhteen anisotrooppista. Kiillegneissin lämmönjohtavuus on suurin liuskeisuuden ja migmatiittiraitaisuuden suunnassa ja pienin sitä vastaan kohtisuorassa suunnassa, anisotropiakertoimen ollessa noin 1,2-1,3 (Kukkonen 2). Lämmönjohtavuuden anisotropia saattaa loivien kaateiden ( <3 ) alueella merkitä sitä, että kapselireikäväliä joudutaan kasvattamaan, jotta lämpötila kapseleiden ympäristössä ei nousisi liikaa. 3.2.3 Rakoilu Alueen päärakosuunnat (Anttila et al. 1999) ovat a) ENE-WSW eli liuskeisuuden suuntaineo rakoilu, joka kaatuu SSE, kaateen vaihdellessa loivasta jyrkkään, b) SSE-NNWsuuntainen, jyrkkäkaateinen rakoilu ja c) NE-SW -suuntainen, jyrkkäkaateinen rakoilu. Kiillegneissin poimuttumisesta johtuen etenkin liuskeisuuden suuntaisen rakoilun suunta ja kaade saattavat vaihdella melko paljon samassakin tutkimusreiässä. Rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeiden pääasialliset suunnat ovat kalliomallin mukaan SE-NW, ENE-WSW ja NE-SW. Näistä ENE-WSW-suuntaisten vyöhykkeiden kaade on useimmiten loivasti SSE ja muiden kaateet ovat pystyhköjä. Asemointialueella tai sen tuntumassa sijaitsevat rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeet on kuvattu tarkemmin liitteessä 1.

24 Loppusijoitustunnelit olisi kalliorakentamisen kannalta edullisinta suunnata rakoilun suhteen siten, että ne leikkaisivat mahdollisimman kohtisuoraan keski-jyrkkäkaateisia päärakosuuntia, jotta louhintaprofiilin muoto olisi hyvin hallittavissa ja vettäjohtavat raot lävistettävissä esi-injektointirei'illä. Koska päärakosuuntia kuitenkin on kolme likimain kohtisuorassa toisiaan vastaan, ei tämä ole mahdollista. Paras suunta päärakojen suhteen olisi suunta ESE-WNW, joka leikkaa pystyjä päärakosuuntia vähintään noin 45 kulmassa ja liuskeisuuden suuntaisen rakoilun kulkua noin 6 kulmassa. Liuskeisuuden suuntaisen rakoilun ongelmana, varsinkin silloin, kun se on vettäjohtavaa, on kuitenkin loivahko eteläkaakkoon viettävä kaade, vaikka tunnelit sijoitettaisiinkin selvästi liuskeisuuden kulkua leikkaavasti. Louhittaessa tällöin tunneleita suuntaan ESE saadaan holvi tarvittaessa ennakkolujitettua ja tiivistettyä suhteellisen helposti, mutta tunnelin pohjassa sijaitsevien esi-injektointireikien kallistussuunta ja kaade ovat lähellä liuskeisuuden suuntaista rakoilua, jolloin näiden rakojen tiivistäminen on vaikeaa ja mahdolliset tunnelipohjan vuodot jäävät piiloon tunnelin lattian alle. Louhittaessa taas suuntaan WNW on holvin ennakkolujitus hankalampaa kuin ESE-suuntaan louhittaessa ja holvin tiivistämisessä esi-injektoinnilla on samat ongelmat kuin ESE-suunnan lattiassa, kuitenkin sillä erotuksella, että mahdolliset vuodot jäävät hoivissa näkyviin. Lattia saadaan kuitenkin tiivistettyä esi-injektoinnilla paremmin WNW-suuntaan louhittaessa kuin ESE-suuntaan louhittaessa. 3.3 Loppusijoitustunneleiden tekniset asemointiperusteet Asemointitarkasteluja tehtiin KBS-3- ja MLH-yksikerros- ja kaksikerrosratkaisuille. Kaksikerrosratkaisujen tasovälinä käytettiin kaikissa esimerkeissä 7 m, joka tulisi kuitenkin vielä tarkistaa mm. lämpöteknisin mitoituslaskelmin. Layout-suunnittelun lähtökohtana on ollut keskus-, sivu- ja loppusijoitustunneleiden louhiminen poraus-räjäytys-menetelmällä, eivätkä suunnitellut asemointiratkaisut siten sovellu suoraan täysprofiilimenetelmällä tehtäväksi. Sen sijaan KBS-ratkaisujen pystyt sijoitusreiät ja MLH-ratkaisujen pitkät vaaka-asentoiset sijoitusreiät on suunniteltu tehtäväksi täysprofiiliporauksella. Asemointiesimerkkien layout-suunnittelussa on oletettu, että sisäänkäynti loppusijoituslaitokseen tapahtuu esisuunnitelman mukaisesti pystykuilujen kautta, jolloin tilojen rakentaminen tapahtuu pääasiassa työkuilun kautta ja ydinjätteen loppusijoitus kapselikuilun kautta. Henkilökulku valvonta-alueelle tapahtuu kapselikuilun lähellä sijaitsevan henkilökuilun kautta. Keskustunnelilenkin ja kuilujen keskinäisessä sijoituksessa on huomioitu, että rakentaminen voidaan tehdä vaiheittain siten, että rakentaminen ja kapselien sijoitustoiminta voidaan erottaa toisistaan valvonta-alueen rajalla koko loppusijoitustoiminnan ajan. Loppusijoitustunneleiden louhinta alkaa kapselikuilun läheltä ja etenee kohti työkuilua. Layout-ratkaisuissa näytetyt tunnelivaraukset on kaikissa asemointiesimerkeissä sijoitettu lähelle työkuilua, koska niiden tarve selviää vasta sitä mukaa, kun tilojen rakentaminen etenee. Asemointiesimerkkien kuilujen asemoinoissa on lisäksi huomioitu henkilöturvallisuus ja tutkimukselliset seikat. Henkilöturvallisuus on huomioitu siten, että keskustunnelista on aina kaksi pelastautumisreittiä esim. mahdollisen ajoneuvopalon yhteydessä. Tutki-

25 mukselliset seikat on huomioitu siten, että kuilut on pyritty sijoittamaan tutkittavalle alueelle keskeisesti, jotta ne voisivat palvella alueen maanalaisia tutkimuksia. Kuilujen asemoinnissa on myös huomioitu, että niiden tulisi sijaita lähellä sijoitustunneleita, jotta vältetään pitkien yhdystunneleiden rakentaminen. Kuilujen alapäässä tulisi olla sopivaa kalliota aputiloja varten ja kuilujen lähistölle tulisi olla mahdollista sijoittaa toinen kuilu tai ajotunneli Uälkimmäinen koskee vain työkuilua). Kuilujen sijoitus ei myöskään saa tuhlata parhaita kallioresursseja, jotka tulee säästää sijoitustunneleille. Tässä raportissa ei ole suunniteltu kuilujen alapäässä sijaitsevien aputilojen layout-ratkaisuja eikä keskustunnelin liittymistä niihin, vaan kyseiset tilat on näytetty asemointikuvissa työkuilun kohdalla 1 x 1 m 2 aluevarauksenaja kapseli- ja henkilökuilun kohdalla on 7 x 7m 2 aluevarauksena. K.BS-3-ratkaisuun perustuvissa asemointiesimerkeissä loppusijoitustunneleiden keskinäisenä etäisyytenä (k/k) käytettiin 25 m ja kapselireikien keskinäisenä etäisyytenä (k/k) 1m. Asemointiesimerkeissä käytetyt tunnelipituudet vaihtelivat 2,75-35,75 m välillä. Kunkin sijoitustunnelin pituus määräytyy 1m välein (k/k) sijaitsevien kapseleiden lukumäärän perusteella sekä27m tilavarauksesta (kääntötila + tulpparakenne) sijoitustunnelin keskustunnelin puoleisessa päässä ja 3,75 m työtilavarauksesta sijoitustunnelin loppupäässä. MLH-ratkaisuun perustuvissa asemointiesimerkeissä vaaka-asentoisten loppusijoitusreikien keskinäisenä etäisyytenä (k/k) käytettiin25m ja kapseleiden keskinäisenä etäisyytenä (k/k) 1 m. Asemointiesimerkeissä käytetyt sijoitusreikäpituudet vaihtelivat välillä 153-253m. Kunkin sijoitusreiän pituus määräytyy 1m välein (k/k) sijaitsevien kapseleiden lukumäärän perusteella sekä 8 m tulppavarauksesta sijoitusreiän keskustunnelin puoleisessa päässä ja 5 m kalliotulpasta sijoitusreiän aputunnelin puoleisessa päässä.

26

27 4 ASEMOINTIESIMERKIT 4.1 Yleistä Tarkasteltaviksi loppusijoitustilojen ratkaisutyypeiksi valittiin KBS-3-yksikerrosratkaisu, MLH-yksikerrosratkaisu, KBS-3-kaksikerrosratkaisu ja MLH-kaksikerrosratkaisu. Tarkastellut asemointiesimerkit, jotka kaikki on laadittu jätemäärälle 4 tu eli noin 22 jätekapselille on esitetty taulukossa 4-1. Yksikerrosratkaisuja tarkasteltiin tasoille -4, -45 ja -5. Kaksikerrosratkaisut tarkasteltiin siten, että ylempi kerros sijaitsee aina tasolla -4 ja alempi kerros aina tasolla -47. Taso -4 valittiin, koska se on ylin mahdollinen loppusijoitustaso ja edustaa Q-luvun perusteella rakennettavuudeltaan parasta kalliota koko tarkasteluvälillä (-4- -5 m). Taso -47 valittiin, koska ko. taso on kallioperän ominaisuuksien puolesta sijoitukseen soveltuva ja koska se sijaitsee kalliotutkimusten kannalta optimaalisesti tasoon --4 nähden. Loppusijoitustunneleiden suuntausvaihtoehtoja tarkasteltiin kaikissa ratkaisutyypeissä kaksi. Vaihtoehdoissa, joiden tunnuksessa on A- tai C-kirjain (taulukko 4-1) loppusijoitustunnelit on suunnattu likimain ESE-WNW eli ne leikkaavat liuskeisuuden kulkua ja kahta päärakosuuntaa vähintään noin 45 kulmassa ja kolmatta päärakosuuntaa noin 7 kulmassa. Hydraulisella murtamisella mitattua suurinta pääjännitystä loppusijoitustunnelit näissä vaihtoehdoissa leikkaavat noin 3-4 kulmassa, -6-tasolla irtikairauksella mitattua suurinta pääjännityssuuntaa noin 2 kulmassa ja -3-tasolla irtikairauksella mitattua suurinta pääjännityssuuntaa noin 7 kulmassa. Vaihtoehdoissa, joiden tunnuksessa on B- tai D-kirjain (taulukko 4-1) loppusijoitustunnelit on suunnattu likimain ENE-WSW eli likimain liuskeisuuden kulun ja kahden päärakosuunnan suuntaisesti ja jyrkässä kulmassa kolmatta päärakosuuntaa vastaan. Loppusijoitustunnelit ovat myös likimain hydraulisella murtamisella mitatun suurimman pääjännityksen suunnassa ja leikkaavat irtikairausmenetelmällä -3-tasolla mitattua suurinta horisontaalista pääjännitystä ( crh) noin 45 kulmassa ja -6-tasolla irtikairauksella mitattua suurinta pääjännitystä likimain kohtisuoraan. Taulukko 4-1. Asemointiesimerkit ja niiden tunnukset. Tunnuksesta ilmenee loppusijoitustunneleiden syvyystaso tai -tasot, suuntaus (A ja C = ESE-WNE, B ja D = ENE WSW) ja periaateratkaisu (KBS-3 tai MLH). KBS-3 (1-kerros) MLH (1-kerros) KBS-3 (2-kerros) MLH (2-kerros) Tunnus Tunnus Tunnus Tunnus 4AIKBS-3 4A/MLH 4-47A/KBS-3 4-47A/MLH 4B/KBS-3 4B/MLH 4-47B/KBS-3 4-47B/MLH 45A/KBS-3 45A/MLH 45BIKBS-3 45B/MLH SOOA/KBS-3 SOOA/MLH SOOB/KBS-3 SOOB/MLH SOOC/KBS-3 SOOD/KBS-3

28 Kumpikin tarkasteltu loppusijoitustunneleiden asemointisuunta on edullinen käytettävissä olevan kallioresurssin suunnikasmaisen muodon kannalta, koska tunnelit sijaitsevat likimain suunnikkaan sivujen suuntaisesti, mikä helpottaa kallioresurssin tehokasta käyttöä. Kaikissa asemointiesimerkeissä esitetään maanpintayhteydet pelkästään kuiluyhteyksinä, lukuun ottamatta suuntausvaihtoehdon A mukaista KBS-3-kaksikerrosratkaisua (4-47A/KBS-3), jossa esitetään esimerkkinä myös 1:1 ajotunneliyhteysvaihtoehto. Keskustunnelit on asemointiesimerkeissä esitetty vihreällä viivalla, KBS-3-ratkaisun sijoitustunnelit ja MLH-ratkaisun vaakareiät mustalla viivalla ja MLH-ratkaisun sivutunnelit oranssilla viivalla. KBS-3-sijoitustunneleiden ja MLH-vaakareikien pituudessa on varauduttu 1 % hylkäysprosenttiin. Mustalla katkoviivalla kussakin asemointivaihtoehdossa on esitetty esimerkki luolaston laajennusmahdollisuudesta. Loppusijoitustunneleista ja MLH-ratkaisun vaakarei'istä on asemointikuvissa pääsääntöisesti esitetty vain joka toinen tunneli. 4.2 Yksikerrosratkaisut Yksikerrosratkaisuun (KBS-3 ja MLH) perustuvia asemointiesimerkkejä (taulukko 4-1) laadittiin yhteensä 14 kpl (kuvat 4-1 - 4-14). Kaikissa esimerkeissä, joiden tunnuksessa on A- tai B-kirjain asemointiin käytettävissä olevana alueena oli luvussa 3.1.4 esitetyllä tavalla määritelty kallioresurssi. Vaihtoehdoissa 5C/KBS-3 ja 5D/KBS-3 kuitenkin oletettiin, että myös rakenteita R7, R13, R14, R16 ja R29, jotka muiden asemointiesimerkkien kohdalla normaalisti laskettiin kallioresurssiksi, pitää välttää siten, että etäisyys sijoitustunneliin tai sijoitusreikään (MLH-ratkaisu) rakenteen sivulla on vähintään 25m ja jatkeelia 5 m. Tällä tavalla haluttiin demonstroida jatkotutkimuksissa mahdollisesti löydettävien uusien väitettävien rakenteiden huomioimista asemoinnissa. Työkuilu sijoittuu kaikissa asemointiesimerkeissä noin 1-2m selkeytysaltaiden länsi-lounaspuolelle ja henkilö- ja kapselikuilut noin 5-2m Korvensuon altaan etelä-kaakkoispuolelle. Työkuilu lävistää loiva-asentoisen, vettäjohtavan rakenteen R26 noin 8 m syvyydessä ja laiva-asentoiset rakenteet R17 Aja R17B noin 22m syvyydessä. Henkilö- ja kapselikuilut lävistävät vettäjohtavan rakenteen R24 noin 1-2m syvyydessä. Asemointiesimerkeissä -4-tason loppusijoitustilat (kuvat 4-1 - 4-4) ryhmittyvät kaikki asemointialueen päävirtausreittinä toimivan rakenteen R21 yläpuolelle ja virtausesteenä toimivan rakenteen R2HY (= rakenneryhmän R2 ja R17 yhdistelmä) alapuolelle. Tilojen yläpuolella noin 5 m päässä niistä sijaitsee NE-SW -suun taisen ja 55 kaakkoon kaatuvan, vettäjohtavan rakenteen Rll alareuna. Syvemmällä, -45- -5-tasojen asemointiesimerkeissä, kaikki loppusijoitustilat ryhmittyvät rakenteen R21 yläpuolelle ja rakenneryhmän R2 alapuolelle (kuvat 4-5- 4-14). Kallioteknisesti merkittäväksi tulkitun, paksun rakenteen R17C suhteen tilat sijaitsevat pääosin sen alapuolella ja osittain sen yläpuolella.

('\) <;:::) - - - ('\) Q Jl - -- / l y..,/, J:J..k...... V:l J..,.,"' -... ii'b...... 1 ( \'v ", - nnc: "... (]1 1\.)..., 3 m 1 1 N \ Sijoitustunneleiden asemointi iät KR6 ja KR7 jatkett r.=---: - -_-;i.;:;"" eivät mukana kalholftlalhssa 1 iät KR11 ja KR12 ei mu 125 25 Taso z= -4 m Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue.... Keskustunneli Sijoitustunneli Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Saanlo & Riekkola Oy/KÄ,HM

t- l:oo:l <:::)... -...... CS' CS' a Q Jl ( 1 -...-- V:l -- / 1 - '1 )P' '\.,.. ;r' - --1( - -.\ -- - 1 '< 1 '(,./('. o'jnf= \ 1... 1 N -..j 3 m l w Sijoitustunneleiden asemointi 125 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue ' Keskustunneli Sijoitustunneli Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Saanio & Rlekkola Oy/KÄ,HM

;:5 )... ('\) - \::)...... $:::1... ;::-- 8' ('\) ;::-- 8' 2 ;:t: lf G... (.71 1\) (.71 (.71 1[? "''" A 1?1 ;. -"' ' -... -'-... -'-..../""""(... - --ne: \... (.71 1\) -..J 3 m 1 1 w... 125 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue Sivutunneli Keskustunneli Sijoitusreikä ', Sijoitusreikävaraus 29.12.2 Saanlo & Riekkola Oy/KÄ,HM

Jl 1' Q - C)......... <S' <S' c r sv -, \'y 1\) "'- 3 m ( - -- / 1. ( ;:r: -----...,... 1 TKt; o'>n \ 1 1 VJ N 25 Sijoitustunnelaidan asemointi Taso z= -4 m Sivutunneli Asemointiin Keskustunneli käytettävissä oleva alue "-.. Sijoitusreikä Käytetty alue ', Sijoitusreikävaraus 29.12.2 Saanlo & Rlekkola Oy/KÄ,HM

_..,.. 1 N 1 )... c:> 3... -... --::... ;::s-- 8' ;::s-- 8' V. VJ.. i - 1 ff C\ /. c:;; N 1 1,....l. ' r "' KR '... ' { 't::t "- 1' '!J() --- 1 N --..1 3 m l w 125 25 5m Sijoitustunnelaidan asemointi Taso z= -45 m Asemointiin käytettävissä oleva alue... Keskustunneli... Sijoitustunneli Käytetty alue... Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Saanlo & Riekkola Oy/KÄ,HM

'-.::! Jl o- OQ -.., c - s...... CS' CS' V. ' " \'v "-> -..J 3 m l, 1...,. i.et... 1'\ ' V) /,.. 1 _,.."- (,..,.. ;. ---- 1 w 125 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Keskustunneli Sijoitustunneli -... Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Saanio & Rlekkola Oy/KA,HM

;:s f' N 1 """ 3 \ m C) s -...:: -. 8' 8' V} Jl - OQ ( Ci. 1 " i!l,.. h., "' ' J/ 1 /... KRi, ',_'/ v \)r J.<1'. ""' 1' 1; -;v --... 1 N -...j 3 m 1 l w Vl 125 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Sivutunneli Keskustunneli Sijoitusreikä, Sijoitusreikävaraus 29.122 S..nio & Rlekkola Oy/KA,HM

u o. J OQ s -. $:::1 - Jl 8' 8' V! 5 ;.6. k 9\ 1 ;:t:. 1--.,....,......_.,...... luc ".N... 1 1\,) -...J. 3 - m \'y ( --- Ete lalohko l w \ 125 25 5m Sijoitustunnelaidan asemointi Taso z= -45 m Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue Sivutunneli Keskustunneli ""' Sijoitusreikä ', Sijoitusreikävaraus 29.12.2 Saanio & Rlekkola Oy/KÄ,HM

t- \::) s - s: CS' CS' Vt 2 V::! 1 (]1 1\.) "'.J 3 m w -...) Sijoitustunneleiden asemointi Taso z = -5 m Reikä KR7 jatkettu kesälläc--- atke ei mukana kalliomalli:psa 1 iät KR11 ja KR12 ei mu 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue ' Keskustunneli Sijoitustunneli Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Sunlo & Rlekkole Oy/KÄ,HM

):... C)...... $::l... s s Vt V:l 1... 1 N 1 3 m Q Jl 1 1$ 1 /. \ --- 6 _-.:,,.e \'y l.. r J I N -...j 3 m l w Sijoitustunnelaidan asemointi Taso z = -5 m Reikä KR7 jatkettu kesällär---, ' ei mukana kalliomalli:psa--- 1 ät KR11 ja KR12 ei mu 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue ' Keskustunneli Sijoitustunneli Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Saanio & Rlekkola Oy/KÄ,HM

... 1 "'.,.. 1 t- loo..,. <:::>... -...... c c I.J) c <J 3 m Q b, S /L ä n s i 1 odb k o 1\ "f. \ -Vl - --6ö' l 1 Jl \'y '"'-.. ', -, j-, \ """ ' "... 1 -...j "' 3 m 1 w \ 25 Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue ' Keskustunneli Sijoitustunneli Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 SUnio & Rlekkola OyiKA,HM

f' <::l...... -.::::: $::l... 8" 8" V. <:::) VJ 1... 1 N 1 Jl q \'y m 3 3 Q Ia n s i 1 o h i o 1\.>,(;' \ crr- \ ::--- -; ) 1 ". N -...! 3 m l Reikä R7 jatkettu esäll..., )\., e1 mukana kalhomalhssa 25 ät KR11 ja KR12 ei mu Sijoitustunnelaidan asemointi Taso z = -5 m Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue ' Keskustunneli Sijoitustunneli Sijoitustunnelivaraus 29.12.2 Saanlo & Riekkola Oy/KÄ,HM

""""' ::r::...........:: $::l... ;::r. ;::r. V. ;:t: r G t -&,... \'y 1\) -..J 1 1 3 m 1 '\ "' r,,,,,,, 7'h: "- " ) 1 1... 1 1\) l Reikä KR7 jatkettu kesällä l"'"""" - ei mukana kalliomalli,sa;--- 1 ät KR11 ja KR12 ei mu 25 Sijoitustunnelaidan asemointi Taso z= -5 m Asemointiin käytettävissä oleva alue Käytetty alue Sivutunneli Keskustunneli ""' Sijoitusreikä ', Sijoitusreikävaraus 29.12.2 Saanlo & Rlekkola Oy/KÄ,HM