Ydinjätteen loppusijoitus Suomessa

Ydinjätteen loppusijoitus Suomessa Johdatus ydinenergiatekniikkaan, Posivan projekti 28.3.2019 Aaltonen Ismo 1

Ydinjätehuolto, vaihtoehdot Jälleenkäsittely Varastointi Syvälle Pinnalle Loppusijoitus syvälle Kallioperä (erilaisia muodostumia, syväreiät, tunnelit ) Merien syvänteet Eksoottiset ratkaisut Avaruuteen Subduktiovyöhykkeisiin Jäätikön alle 28.3.2019 Aaltonen Ismo 2

Geologinen loppusijoitus Useiden eri tyyppisten geologisten muodostumien on osoitettu olevan soveltuvia loppusijoitukselle Kaikissa tapauksissa teknisillä päästöesteillä (EBS) on vähintäänkin täydentävä rooli Loppusijoitus on toteutettavissa monissa erilaisissa geologisissa ympäristöissä Geologinen loppusijoitus = EBS ja geologinen ympäristö yhdessä täyttävät turvallisuustoiminnot Erilaisilla geologisilla ympäristöillä on omat erityiskysymyksensä 28.3.2019 Aaltonen Ismo 3

Erilaiset muodostumat (esimerkkivertailua) Savimuodostuma Alhainen lämmönjohtavuus Pieni permeabiliteetti Stabiilius Vain vähän kokemusta rakentamisesta Plastinen deformaatio Hyvä pidätyskyky Homogeeninen Ennustettava Kulkeutumisominaisuudet EBS ei ole avainasemassa Kiteinen kallioperä Hyvä lämmönjohtavuus Permeabiliteetti voi olla iso Vaihteleva rakoilu Rakennettavuus ok Heterogeeninen Kokemusta rakentamisesta Kovaa ja haurasta Anisotrooppinen jännitys Ei juuri liukene, erodoidu yms Hidastaa RN vapautumista EBS:n rooli merkittävä 28.3.2019 Aaltonen Ismo 4

28.3.2019 Aaltonen Ismo 5

Posiva Oy

Posiva Oy Posiva on perustettu vuonna 1995 Toimiala: omistajien käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ja muut ydinjätehuollon asiantuntijatehtävät Omistajat: Henkilöstöä n. 90 Alihankkijoina ja konsultteina työskentelee n. 200 henkilöä Liikevaihto n. 70 M 28.3.2019 Aaltonen Ismo 7

Posiva Oy Missiona omistajien käytetyn ydinpolttoaineen turvallinen ja kustannustehokas loppusijoitus Visiona olla teollisen loppusijoitusratkaisun edelläkävijä Posiva on siirtymässä T&K-töistä toteutukseen Posiva Solutions myy osaamista 28.3.2019 Aaltonen Ismo 8

Posiva Oy 28.3.2019 Aaltonen Ismo 9

Ydinjätehuolto Suomessa Valtioneuvosto LUVAT Työ- ja elinkeinoministeriö TEOLLISUUDEN VOIMA OYJ FORTUM POWER & HEAT VALVONTA Säteilyturvakeskus (STUK) YDINJÄTEHUOLLON RAHOITUS Valtion ydinjätehuoltorahasto Työ- ja elinkeinoministeriö POSIVA OY Konsultit, tutkimuslaitokset, urakoitsijat, yliopistot 28.3.2019 Aaltonen Ismo 10

Loppusijoitustilat TEOLLISUUDEN VOIMA OYJ Tulevaisuudessa FORTUM POWER & HEAT Olkiluodon ydinvoimala Käytetyn polttoaineen välivarasto Käytetyn polttoaineen välivarasto Loviisan ydinvoimala POSIVA OY Voimalaitosjätteen loppusijoitustila Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus Voimalaitosjätteen loppusijoitustila 28.3.2019 Aaltonen Ismo 11

KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN VÄLIVARASTO - Reaktorirakennuksesta poistettujen polttoainenippujen jäähdytys kallioon louhituissa vesialtaissa. - Käyttöönotto 1987 PURKUJÄTTEIDEN LOPPUSIJOITUSTILA - Tilavaraus purkujätteelle VOIMALAITOSJÄTELUOLA - Keski- ja matala-aktiivisen jätteen loppusijoitus. - Käyttöönotto 1992 28.3.2019 Aaltonen Ismo KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN 12 LOPPUSIJOITUSTILAT - ONKALO rakennettu - LS-laitos rakenteilla

Geologisen loppusijoituksen selvitykset alkavat Loppusijoituksen aikataulu Suomessa Sijoituspaikkatutkimukset Olkiluoto sijoituspaikaksi ONKALOn rakentaminen ja varmentavat tutkimukset Olkiluodossa 2001 2012 Loppusijoituslaitoksen rakentaminen 2015 Rakentamislupa Koekäyttö ja käyttöönotto Loppusijoituksen aloitus 2020-luvun alkupuolella 1983 Käyttölupahakemus Rakentamislupahakemus 1978 Valtioneuvoston ja eduskunnan periaatepäätös Valtioneuvoston päätös kokonaisaikataulusta 28.3.2019 Aaltonen Ismo 13

Posivan hanke 28.3.2019 Aaltonen Ismo 14

Posivan hanke Laajuus: Ensimmäinen loppusijoitustunneli suljettu Megaprojekti Loppusijoituksen tuotantokustannus on merkittävä osa ydinsähkön tuotantohintaa Posiva sai kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen rakentamisluvan marraskuussa 2015 28.3.2019 Aaltonen Ismo 15

Konsepti ja turvallisuus

KBS-3-vaihtoehdot Kuva: SKB 28.3.2019 Aaltonen Ismo 17

KBS-3V Moniesteperiaate 28.3.2019 Aaltonen Ismo 18

Turvallisuusperustelun muodostaminen 28.3.2019 Aaltonen Ismo 19

Vaatimustenhallinnan tasot 28.3.2019 Aaltonen Ismo 20

Turvallisuustoiminnot 28.3.2019 Aaltonen Ismo 21

EBS:n toimintakykytavoitteet (esim.) 28.3.2019 Aaltonen Ismo 22

Kallion tavoiteominaisuudet (esim.) 28.3.2019 Aaltonen Ismo 23

Tasojen 4 ja 5 vaatimukset Suunnitteluvaatimukset Toimintakykytavoitteista ja tavoiteominaisuuksista johdettuja yksityiskohtaisempia vaatimuksia Vaatimustenhallinnan tasolla 4 Määritelty erikseen eri EBS-komponenteille ja maanalaisille tiloille Suunnitteluspesifikaatiot Yksityiskohtaisia kvantitatiivisia vaatimuksia Johdettu suunnitteluvaatimuksista Määritelty siten, että turvallisuustoiminnot ja toimintakykytavoitteet saavutetaan ja pysyvät yllä oletetuissa olosuhteissa niin kauan kuin käytetty polttoaine on vaarallista Vaatimustenhallinnan tasolla 5 Määritelty erikseen eri EBS-komponenteille ja maanalaisille tiloille 28.3.2019 Aaltonen Ismo 24

Toimintakykyanalyysi Tarkastellaan toimintakykytavoitteiden ja tavoiteominaisuuksien täyttymistä huomioiden todennäköinen kehityskulku, epävarmuudet ja satunnaiset poikkeamat Tarkastellaan koko loppusijoitusjärjestelmän termistä, hydraulista, mekaanista ja kemiallista kehityskulkua Kehitykseen vaikutavat ulkoiset ja sisäiset kuormitukset Käsitellään ne kehityskulut, jotka arvioinnin perusteella voivat johtaa radionuklidien vapautumiseen Tarkastellaan käyttövaihetta ja pidempiä ajanjaksoja miljoonaan vuoteen asti EBS ja kallio todennäköisesti täyttävät tavoitteet Joihinkin kapselinpaikkoihin voivat vaikuttaa havaitsematta jäänyt kapselin seinämän lävistävä vika, pohjaveden suurempi virtaama ja tavoitearvoista poikkeava koostumus, puskurin ja täytön paikallisesti alentunut tiheys mahdollisesti esiintyvän laimean pohjaveden aiheuttaman kemiallisen eroosion seurauksena, kapselivaurio suureen maanjäristykseen, liittyvien kallioliikuntojen vuoksi 28.3.2019 Aaltonen Ismo 25

KBS-3:n turvallisuus 28.3.2019 Aaltonen Ismo 26

Loppusijoituspaikka

Loppusijoituspaikka ja paikanvalintaprosessi 28.3.2019 Aaltonen Ismo 28

EBS Kapseli, puskuri, täyttö

Kapseli Sisäosa pallografiittirautaa, ulkokuori kuparia Hyvin tutkitut Valmistusmateriaalit Rakenne Valmistustapaa Sulkemistekniikka Mekaanisesti ja kemiallisesti kestävä säiliö 28.3.2019 Aaltonen Ismo 30

Kapseli Ulkokuori 5 cm paksu kupari suojaa sisäosaa ja polttoainenippuja pohjaveden syövyttävältä vaikutukselta Ulkokuoren korrodoituminen kestää epäsuotuisissakin oloissa satoja tuhansia vuosia Luonnonanalogiat ja arkeologia Sisäosa Pallografiittirautainen sisäosa kantaa kapseliin kallioperässä kohdistuvat mekaaniset rasitukset Maanjäristykset, siirrokset Mannerjään paine Pallografiittirauta Sitkeää Lujaa Valuominaisuuksiltaan terästä parempi 28.3.2019 Aaltonen Ismo 31

Kapseli Kuparikapseli Pitkäaikainen tiiveys Seinämäpaksuus 50 mm Pituus 3,6 m; 4,7 m; 5,2 m Halkaisija 1.052 m Sisäosa Mekaaninen kestävyys Ferriittistä pallografiittivalurautaa 12 tai 4 polttoainenipulle 5500 tu varten tarvitaan noin 2800 kapselia LO n. 700 OL1-2 n. 1200 OL3 n. 900 28.3.2019 Aaltonen Ismo 32

Puskuri Kuparikapseli eristetään kalliosta puskurimateriaalilla Puskurimateriaalina on tiiviiksi puristetusta bentoniitista valmistettuja lohkoja Bentoniitti on luonnossa savi joka koostuu smektiittiryhmän mineraaleista Paisuvahilainen Johtaa vettä erittäin heikosti Saturoituu, paisuu, estää veden virtauksen kapselin läheisyydessä Ehkäisee mahdollisessa vuototilanteessa radionuklidien pääsyn kallioon Suojaa kapselia mekaaniselta rasitukselta Täyttää ja tiivistää mahdollisen liikehdinnän aikana mahdollisesti syntyneet halkeamat 28.3.2019 Aaltonen Ismo 33

Puskuri Sopiva lämmönjohtavuus, paisuntapaine, tiheys saturoituneena, vedenjohtavuus, mukautuvuus jotta se Suojaa kapselia kallion siirroksilta Estää merkittävän mikrobitoiminnan Varmistaa riittävän tiiveyden Estää kapselin vajoamisen Estää kulkeutumisen puskurin sisällä Estää radionuklidien kulkeutumisen kolloidien mukana 28.3.2019 Aaltonen Ismo 34

Täyttö Loppusijoitustunnelit täytetään bentoniittisavilohkoilla ja -pelleteillä tai granuilla Savi johtaa hyvin heikosti vettä Se on kemiallisesti ja mekaanisesti stabiili Tunneleita täytetään vaiheittain koko loppusijoitustoiminnan ajan Tekniset tilat, ajotunneli ja kuilut täytetään Auttaa kallion palautumisessa mahdollisimman lähelle luonnontilaansa Estää tilojen muuttumisen pohjaveden virtausreiteiksi Auttaa säilyttämään tilojen mekaanisen vakauden Tunnelien täyttö pitää myös puskurin paikallaan Täyttö estää tunkeutumisen tiloihin 28.3.2019 Aaltonen Ismo 35

Täyttö 28.3.2019 Aaltonen Ismo 36

Laitokset, laitteet, testit

Kapselointilaitos Rakennustilavuus n. 50 000 m3, pituus 67 m, leveys 36 m Max. kapasiteetti 100 kapselia/vuosi 28.3.2019 Aaltonen Ismo 38

Kapselointilaitos 1. Uusien loppusijoituskapseli en vastaanotto- ja varastotila 2. Polttoaineen käsittelykammio 3. Kuparikannen hitsauskammio 4. Hitsin tarkastuspaikat 5. Kapselin pinnan puhdistuspaikka 6. Kapselihissi 28.3.2019 Aaltonen Ismo 39

Loppusijoitustilat Loppusijoituslaitoksen kapasiteetti 6500 tu (n. 3250 kapselia) Tunneliston syvyys 400 450 m ja laajuus n. 2 km 2 Rakentamis- ja käyttöaika n. 100 vuotta Luolaston tilavuus noin 2 milj. m 3 Tunneleiden pituus noin 60 70 km 28.3.2019 Aaltonen Ismo 40

Loppusijoitustilat Tilat jakautuvat kolmeen osaan 1. Loppusijoitustunneleihin, joihin käytettyä ydinpolttoainetta sisältävät kapselit sijoitetaan 2. Keskustunneleihin, jotka yhdistävät loppusijoitustunneleita ja kuiluja 3. Maanalaisiin teknisiin aputiloihin 28.3.2019 Aaltonen Ismo 41

28.3.2019 Aaltonen Ismo 42

Keskustunneli leveys 6,0 korkeys 7,1 m tunneliparin väli 20 m nousee 1:100 pituus 300 m loppusijoitustunnelien väli min 25 m 28.3.2019 Aaltonen Ismo 43

Loppusijoitustunneli leveys 3,50 m korkeus 4,35 m (OL1-2) nousee 1:50 pituus 100 300 m sijoitusreikien väli 10 m 28.3.2019 Aaltonen Ismo 44

Tilojen rakentaminen ja käyttö 1. Louhitaan keskustunnelit ja loppusijoitustunnelit 2. Tunneleihin porataan kapselireiät 3. Kapseli siirretään hissillä loppusijoitussyvyydelle ja edelleen siirto- ja asennusajoneuvoon 4. Kapseli ja puskurilohkot asennetaan reikään 5. Tunneli täytetään ja rakennetaan tulppa 28.3.2019 Aaltonen Ismo 45

28.3.2019 Aaltonen Ismo 46

Laitteiden kehitys ja testaus 28.3.2019 Aaltonen Ismo 47

Laitteiden kehitys ja testaus 28.3.2019 Aaltonen Ismo 48

Demonstraatiotilat ONKALOssa 28.3.2019 Aaltonen Ismo 49

Komponenttikokeet 28.3.2019 Aaltonen Ismo 50

FISST Täyttöprosessin testaus Koko KBS-3V -konsepti Operoinnin ja logistiikan toimivuus EBS-monitorointi 28.3.2019 Aaltonen Ismo 51

Yhteistoimintakoe Osa koekäyttöä, joka keskittyy konseptin käyttötoiminnan osoittamiseen Ennen käyttölupahakemusta Lopullisilla laitteilla Todellisissa olosuhteissa Ilman käytettyä ydinpolttoainetta Purkamisesta päätetään myöhemmin 28.3.2019 Aaltonen Ismo 52

Yhteistoimintakoe 28.3.2019 Aaltonen Ismo 53

28.3.2019 Aaltonen Ismo 54