Olkiluodon loppusijoitustilojen järjestelmät

Työraportti 2003-69 Olkiluodon loppusijoitustilojen järjestelmät Tapani Kukkola Huhtikuu 2004 POSIVA OY FIN-27160 OLKILUOTO, FINLAND Tel. +358-2-8372 31 Fax +358-2-8372 3709

~ Fortum ~ Nuclear Services 1 ENP 1 Tapani Kukkola 16.6.2004 NUCL-2134 1 (1) Jakelu: Tarkastaja, pvm Korvaa Hyväksyjä, k u..12j;_..;;;ao.~- Avainsanat OLKILUODON LOPPUSIJOITUSTILOJEN JÄRJESTELMÄT TIIVISTELMÄ Järjestelmäkuvaus on osa loppusijoitustilojen esisuunnitelmaa 2003. Suunnitelma koskee loppusijoituslaitoksen käyttövaihetta ja perustuu tapaukseen, jossa Loviisan ydinvoimalaitosyksiköt käyvät 50 vuotta, Olkiluodon yksiköt 60 vuotta ja rakennettava uusi ydinvoimalaitos OL3 60 vuotta. Loppusijoitustilat sijoitetaan noin 500 metrin syvyyteen peruskallioon Eurajoen Olkiluotoon. Erona aiempaan nähden ovat polttoainemäärien ja palamien kasvut ja että loppusijoituspaikaksi on valittu Olkiluoto, jonne on päätetty rakentaa maanalainen tutkimustila ONKALO, joka tulee osaksi varsinaisia loppusijoitustiloja. ONKALOn maanpintayhteyksiksi rakennetaan vinoajotie ja ilmanvaihtokuilu, jota käytetään myös henkilö liikenteeseen. Loppusijoitustilan järjestelmien suunnittelun lähtökohtana on käytetty tähän mennessä tehtyjä loppusijoitustilan esisuunnitelmia sekä ONKALOn rakennuslupahakemusaineistossa esitettyjä suunnitelmia. Työraportti on aiemmin tehdynjäijestelmäkuvauksen päivitys. Jäijestelmäkuvaus sisältää tärkeimpien järjestelmien tehtävämääritykset, periaatekuvaukset ja - kaaviot. Jäijestelmäkuvauksen tarkoituksena on olla perustana jatkosuunnittelulle sekä alustavalle kustannusarvio lle. Loppusijoitustiloja rakennetaan vaiheittain sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee. Loppusijoitustilojen suurin auki oleva kokonaistilavuus on noin 500000 m 3, josta valvomattoman alueen tiloja on noin 400000 m 3 ja valvonta-alueen tiloja noin 100000 m 3 Vinoajotien osuus on yli puolet valvomattoman alueen tilavuudesta. Fortum Nuclear Services Oy Ly 1655971-4 krnro 808.606 Kotipaikka Espoo

Työraportti 2003-69 Olkiluodon loppusijoitustilojen järjestelmät Tapani Kukkola Fortum Nuclear Services Huhtikuu 2004 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.

OLKILUODON LOPPUSIJOITUSTILOJEN JÄRJESTELMÄT TIIVISTELMÄ Järjestelmäkuvaus on osa loppusijoitustilojen esisuunnitelmaa 2003. Suunnitelma koskee loppusijoituslaitoksen käyttövaihetta ja perustuu tapaukseen, jossa Loviisan ydinvoimalaitosyksiköt käyvät 50 vuotta, Olkiluodon yksiköt 60 vuotta ja rakennettava uusi ydinvoimalaitos OL3 60 vuotta. Loppusijoitustilat sijoitetaan noin 500 metrin syvyyteen peruskallioon Eurajoen Olkiluotoon. Erona aiempaan nähden ovat polttoainemäärien ja palamien kasvut ja että loppusijoituspaikaksi on valittu Olkiluoto, jonne on päätetty rakentaa maanalainen tutkimustila ON KALO, joka tulee osaksi varsinaisia loppusijoitustiloja. ONKALOn maanpintayhteyksiksi rakennetaan ajotunneli ja ilmanvaihtokuilu, jota käytetään myös henkilöliikenteeseen. Loppusijoitustilan järjestelmien suunnittelun lähtökohtana on käytetty tähän mennessä tehtyjä loppusijoitustilan esisuunnitelmia sekä ONKALOn rakennuslupahakemusaineistossa esitettyjä suunnitelmia. Työraportti on aiemmin tehdyn järjestelmäkuvauksen päivitys. Järjestelmäkuvaus sisältää tärkeimpien järjestelmien tehtävämääritykset, periaatekuvaukset ja -kaaviot. Järjestelmäkuvauksen tarkoituksena on olla perustana jatkosuunnittelulle sekä alustavalle kustannusarviolle. Loppusijoitustiloja rakennetaan vaiheittain sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee. Loppusijoitustilojen auki oleva kokonaistilavuus on keskimäärin noin 550000 m 3, josta valvomattoman alueen tiloja on noin 450000 m 3 ja valvonta-alueen tiloja noin 100000 m 3. Ajotunnelin osuus on vajaa puolet valvomatloman alueen tilavuudesta. Avainsanat: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustila, loppusijoitus, järjestelmät.

FINAL REPOSITORY SYSTEMS IN OLKILUOTO ABSTRACT The system description of the final repository spaces for the spent nuclear fuel is a part of the preliminary design of the final disposal plant 2003. The design covers the operating phase of the final disposal facility and it is based on the case where Loviisa NPP units are operating 50 years, Olkiluoto NPP units 60 years and the new NPP unit OL3 60 years. The final repository spaces will be located at the depth of 500 m in bedrock at Olkiluoto in Eurajoki community. Main difference to the previous designs is that the amount and the burn-ups of the spent fuel have been increased and Olkiluoto has been selected to the final disposal site, where an underground research laboratory ONKALO will be build. ONKALO will be a part of the final disposal facility in the future. The inclined ramp and ventilations shaft will serve as aboveground communication routes for ONKALO. The ventilation shaft will also be used for personnel traffic to the repository. The bases for the system designs are the previous system designs and the system designs for the construction permissi on application of ONKALO. The working report is an update to the previous report. The intention of the system description is to be a base for the further design and for the preliminary cost estimate. The system description contains the system tasks, the principal descriptions and the schemes of the most important systems. The final disposal spaces are constructed stepwise according the progress of the fuel canister disposal. The average open volume ofthe final disposal spaces is about 550000 m 3 from where about 450000 m 3 belongs within the non-controlled area and about 100000 m 3 within the controlled area. The inclined ramp comprises less than a half of the non-controlled area volume. Key words: Spent fuel repository, final disposal of spent fuel, systems.

1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 YLEISTÄ... 3 1.1 Taustaa raportille... 3 1.2 Raportin tarkoitus... 3 1.3 Raportin sisältö... 3 1.4 Järjestelmäsuunnittelun lähtökohta... 3 2 LOPPUSIJOITUSTILOJEN TILAERITTELYT... 5 2.1 ONKALOn tilat... 5 2.2 ONKALOn laajentaminen loppusijoitustilaksi... 6 2.3 Loppusijoitustilojen laajentaminen käyttövaiheen aikana... 7 3 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄ... 13 3.1 Lämmitysjärjestelmän toimintaperiaate ja kapasiteetti... 13 3.2 Lämmitystehon tarve... 14 3.2.1 Lämpövuodot kallioon... 14 3.2.2 Tuloilmastoinnin lämmitystehon tarve... 14 3.3 Lämmitysenergian tarve... 15 4 ILMANVAIHTOJÄRJESTELMÄ... 17 4.1 Pitoisuusrajat... 17 4.1.1 Kaasupitoisuudet.... 17 4.1.2 Pölypitoisuus... 17 4.1.3 Radan... 18 4.2 limanvaihdon periaatteet ja kapasiteetti... 19 4.2.1 Valvonta-alueen ilmastointi... 19 4.2.2 ValvomaUoman alueen ilmastointi... 20 5 VESIJÄRJESTELMÄT... 23 5.1 Veden tarve... 23 5.2 Käyttövesi... 23 5.3 Sammutusvesi... 24 5.4 Vesiklosettijärjestelmä... 25 6 VUOTOVESIJÄRJESTELMÄ... 27 6.1 Toteutustapa... 27 6.2 Kokoojasäiliön ja pumppujen mitoitus... 28 7 MUUT PROSESSIJÄRJESTELMÄT... 31 7.1 Dieselpolttoaineen syöttö... 31 7.2 Paineilmajärjestelmä... 31 8 SÄHKÖJÄRJESTELMÄT... 33 8.1 Sähkötehon syöttö... 33 8.2 Valaistus... 34 8.3 Telejärjestelmät.... 34

2 8.3.1 Puhelinsisäjohtoverkko... 34 8.3.2 Antennijärjestelmät..... 35 8.3.3 Äänentoistojärjestelmä... 35 8.3.4 ATK-verkko... 35 8.3.5 Merkinantojärjestelmä... 35 8.3.6 Valvonta- ja turvajärjestelmät... 35 9 LOPPUSIJOITUSTILAN VALVONTAMITTAUSJÄRJESTELMÄT... 37 9.1 Kunnonvalvonta... 37 9.2 Instrumentointijärjestelmä... 37 10 YDINTEKNISET VALVONTAJÄRJESTELMÄT... 39 1 0.1 Säteilyvalvonta... 39 10.2 Kulunvalvonta... 40 10.3 Ydinmateriaalivalvonta... 40 11 SIIRTO- JA KULJETUSJÄRJESTELMÄT... 43 11.1 Hissit... 43 11.1.1 Kapselihissi... 43 11.1.2 Valvonta-alueen henkilöhissi... 43 11.1.3 IV-kuilun henkilöhissi... 43 11.2 Nosturit... 43 11.3 Siirtovaunut... 43 11.4 Siirto- ja asennusajoneuvot.... 44 11.4.1 Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo... 44 11.4.2 Bentoniittilohkojen siirto- ja asennusajoneuvo... 45 11.5 Louheennosto... 45 11.6 Kapselin pudotusvaimennin... 45 12 TUNNELITÄYTEAINEEN VALMISTUS- JA KÄSITTEL YLAITTEET... 47 12.1 Täyteaineen valmistus... 47 12.2 Täyteaineen kuljetus loppusijoitustilaan... 4 7 12.3 Täyteaineen käsittely loppusijoitustilassa... 47 13 PALONTORJUNTA-JA PELASTUSJÄRJESTELMÄT... 49 13.1 Palokuormat... 49 13.2 Palo-osastointi... 49 13.3 Sammutusjärjestelmät.... 49 13.4 Savunpoistojärjestelmä... 49 13.5 Turvakeskukset ja hätäpoistumistiet... 49 14 KORJAUS- JA KUNNOSSAPITOJÄRJESTELMÄT... 51 15 VIITTEET... 53

3 1 YLEISTÄ 1.1 Taustaa raportille Järjestelmäkuvaus on osa loppusijoitustilan esisuunnitelmaa 2003. Suunnitelma koskee loppusijoituslaitoksen käyttövaihetta ja perustuu tilanteeseen, jossa Loviisan ydinvoimayksiköt käyvät 50 ja Olkiluodon ydinvoimayksiköt 60 vuotta sekä uusi ydinvoimayksikkö OL3 60 vuotta. Loppusijoitustilat sijoitetaan noin 400-500 metrin syvyyteen peruskallioon Eurajoen Olkiluotoon. 1.2 Raportin tarkoitus Järjestelmäkuvauksen tarkoituksena on olla perustana jatkosuunnittelulle sekä alustavalle kustannusarviolle. Raportti on päivitys vuonna 1999 tehdystä loppusijoitustilojen järjestelmäkuvauksesta (Kukkola 1999), jossa laitospaikaksi oletettiin Kuhmon Romuvaara. 1.3 Raportin sisältö Järjestelmäkuvaus sisältää tärkeimpien järjestelmien tehtävämääritykset, periaatekuvaukset ja -kaaviot. 1.4 Järjestelmäsuunnittelun lähtökohta Erona aiempaan nähden ovat polttoainemäärien ja palamien kasvut ja että loppusijoituspaikaksi on valittu Olkiluoto, jonne on päätetty rakentaa maanalainen tutkimustila ON KALO, joka tulee osaksi varsinaisia loppusijoitustiloja. ONKALOn maanpintayhteyksiksi rakennetaan ajotunneli ja ilmanvaihtokuilu, jota käytetään myös henkilöliikenteeseen. Loppusijoitustilan järjestelmien suunnittelun lähtökohtana on käytetty tähän mennessä tehtyjä loppusijoitustilan esisuunnitelmia sekä ONKALOn rakennuslupahakemusaineistossa esitettyjä suunnitelmia (Kalliomäki 2003). Loppusijoitustilat sijoitetaan joko yhteen kerrokseen tai sitten kahdelle eri tasolle. Järjestelmien periaatesuunnitelmat esitetään yksikerrosvaihtoehtolle, mutta samat periaatteet soveltuvat myös kaksikerrosvaihtoehtolle.

4

5 2 LOPPUSIJOITUSTILOJEN TILAERITTEL YT 2.1 ONKALOn tilat Maanalaisen tutkimustila ONKALOn rakentaminen alkaa kesällä 2004. ONKALO tulee olemaan pääosin valvomatonta aluetta loppusijoitustilojen käyttövaiheessa. ONKALOn rakenne on esitetty keltaisella kuvassa 1. Päätutkimustaso on tasolla -420 ja alempi tutkimustaso on tasolla -520. Taulukossa 1 on esitetty ONKALOn tilojen tilavuuserittely (Kalliomäki 2003). Kuva 1. Loppusijoitustilat, ONKALO on esitetty keltaisella (Gardemeister S&R). Taulukko 1. ONKALOn tilavuuserittely. Tilavuus m3 Ajotunneli 213243 IV /henkilökuilu 15065 Kuilun yhdystunnelit 5902 Päätutkimustaso 24092 Alempi tutkimustaso 13879 DEMO-tilat 10440 Tutkimustunneli 48522 Tilavuus yhteensä 331143

6 2.2 ONKALOn laajentaminen loppusijoitustilaksi Ennen loppusijoituksen alkamista ONKALOa laajennetaan valvonta-alueen tiloilla, kuvan 2 punaisella merkitty alue (Kirkkomäki 2003). Valvonta-alue loppusijoitustiloissa tarkoittaa aluetta, joissa ihmiset voivat saada säteilyannoksia, siis alue, jossa polttoainekapseleita siirretään, kapseleita loppusijoitetaan ja loppusijoitusreikien yläosia täytetään. Tutkimustunnelit 3/-420 VALVONTA-ALUE - VALVOMATON ALUE Tutkimustunneli 1/-420 Kuva 2. Valvonta-alueella laajennettu ONKALO, joka valmis loppusijoituksen aloitukseen (Kirkkomäki 2003). Valvonta-aluetta varten rakennetut lisätilat on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Valvonta-alueen tilat. Tila m3 Kuilut 24634 Tekniset tilat 25872 Kuiluperät 11716 Keskustunneli 83950 Loppusijoitustunneli t 33785 Valvonta-alue yhteensä 179957 Kokonaistilavuus loppusijoituksen alkaessa vuonna 2020 on noin 511100 m 3.

7 2.3 Loppusijoitustilojen laajentaminen käyttövaiheen aikana Loppusijoitustiloja rakennetaan ja suljetaan sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee, kuvat 3, 4 ja 5 (Kirkkomäki 2003). Sijoitustunnelit 1ja2 SIJOOUSTUNNELIT 12ja 13 SI.IOITUSTUNNELIT10ja11 SIJOITUSTUNNEUT 10 ja 11 - VAl\o{WT.l-AlUE - VAli'CWJON AlUE - ~~~~~5--TAI SUOITUS11JNNEUT10ja 11 12-17 Taytettäv.itkeskustunnehosuudet 10ja11 16ja19 - VALVONTA-ALUE - VALVOMATON ALUE - SUUffiU SIJOITUS. TAI KESKUSTUNNELI 10ja 11 18 ja19 Kuva 3. Loppusijoituksen eteneminen, ensimmäiset kahdeksan vaihetta.

8 - YAIWNTA-AUJE - W.'o1AlONAlUE - VAl.YOMAlON ALUE - 5Ut.JfTTUSUOrTUS-TAJ - =~~~~US TAJ ICESICUSTU~U ll)'t«ymt"'kutotul\neuosulldet lo)i l l llj&l 9 - YAI.YOHTA AlUE - YAJYOMATOHAWE - SI.UETTUSI..IOIM W KESICUSTUNNIU - \IN.VOWJON.W.. - SUL..UTU5lJOfllb.TAI "''"""'"'"' - """""""""' W..\IOMA.ttfiJNJJE - St.\JETTUSUOITUS-TAI leskustvnhw Kuva 4. Loppusijoituksen eteneminen, kymmenen seuraavaa vaihetta.

Kuva 5. Loppusijoituksen eteneminen, vaiheet 20-30. 9

10 Loppusijoitustilojen avoimet tilavuudet yksikerrosvaihtoehdossa ajan kuluessa on esitetty kuvassa 6 (Kirkkomäki 2003). 700 000 600 000 500 000 M'.s (/) :::J :::J > ~ i= 400 000 300 000 200 000 -Kaikki yhteensä - Vaivamaton alue - Valvonta-alue 100 000 000+----------r------------~--------~--------~------------~--------~------------~--------~ 1/2020 5/2033 9/2046 2/2060 6/2073 10/2086 2/2100 6/2113 10/2126 Aika (kklvuosi) Kuva 6. Tilavuuksien kehittyminen ajan kuluessa yksikerrosvaihtoehdossa. Kuvasta 6 nähdään, että keskimäärin valvonta-alueen tilavuus on noin 100000 m 3 ja valvomatloman alueen tilavuus 450000 m 3 Taulukossa 3 on esitetty eri vaihtoehtojen poikkipinta-alojen, tunnelipituuksien ja pintaalojen ekvivalenttisuureet, joita käytetään esimerkiksi loppusijoitustilan lämmitys- ja valaistustarpeen arvioinnissa. Ekvivalenttisuure kuvaa enemmän tai vähemmän tilannetta, jossa loppusijoitustilat muodostuisivai tunnelinmuotoisesta yhdestä tilasta. Taulukko 3. Loppusijoitustilojen ekvivalenttisuureet. Ekvi valentti poikkipinta -ala 28 m2 Ekvivalentti tunnelipituus 19460 m Ekvivalentti lattiapinta-ala 103454 m2 Ekvivalentti pinta-ala 413816 m2 Ekvivalentti poikkipinta-ala on laskettu kaavalla B34/(B23/$B$6+(B34-B23)/30), jossa B34 = Loppusijoitustilan tilavuus m 3

11 B23 = Loppusijoitustunneleiden tilavuus m 3 $B$6 = Loppusijoitustunnelin poikkipinta-ala m 2. Ekvivalentti tunnelipituus on laskettu kaavalla B34/B39, jossa B39 = Ekvivalentti poikkipinta-ala m 2. Ekvivalenttipinta-ala on laskettu kaavalla B40*SQRT(B39)*4, jossa B40 = Ekvivalenttitunnelipituus m. Ekvivalentti lattiapinta-ala on laskettu kaavalla B40*SQRT(B39)

12

13 3 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄ 3.1 Lämmitysjärjestelmän toimintaperiaate ja kapasiteetti Lämmitysjärjestelmän tarkoituksena on pitää loppusijoitustilat sopivan lämpöisinä työntekoa varten. Lämmityksen suhteen loppusijoitustilat on jaettu kolmeen luokkaan: Tilat, joissa työskennellään tai oleskeliaan vakituisesti, kuten esimerkiksi toimistot, konepajassa, loppusijoituksessa olevat tunnelit, normaali käyttölämpötila on 20 C ja lämpötilan sallittu vaihtelualue on + 18... +24 C.. Suhteellisen kosteuden tulee olla alle 80 %. Käytössä olevat tilat, joissa ajetaan ajoneuvoilla, mutta joissa ei pysyvästi työskennellä, kuten esimerkiksi keskustunneli t ja aj otunneli, normaali käyttö lämpötila on 15 C ja suhteellinen kosteus 80 %. Etukäteen louhitut tilat, mutta joissa ei varsinaisesti työskennellä, lämpötila voi olla alle 15 C ja ilman suhteellinen kosteus 100 %. Loppusijoitustilat lämmitetään tuloilmaa lämmittämällä. Lämmityksen periaate on esitetty kuvassa 7. Kesäaikaan lämpimän ilman kosteus saattaa tiivistyä loppusijoitustiloissa, ellei ilmaa j äähdytetä. Ilmanvaihtojärjestelmä on varustettu ilman kuivaimella. Poistoilmasta otetaan lämpö talteen. Lämmön talteenotossa käytetään levylämmönsiirrintä, koska se on rakenteeltaan yksinkertainen toteuttaa. Lämmitys hoidetaan sähkökattilalla. Keskimäärin lämpötila pidetään + 15 C:ssa. Työskentelypisteissä lämpötila nostetaan paikallisilla lämmittimillä +20 C:een. 11111111~-------~1 111111111 E 7 E 8 E 9 TULOILMAN SUODATI KOSTEUDENEROTIN TULOILMAPUHALLIN TULOILMA LÅMMI IN E1 P-6 P-1 P-2 E 10 E 11 ÄÄ NVAI NNIN POISTOILMAPUHALLI LÄMMÖN TAL NOT 0 P-7 Kuva 7. Lämmitys laitteet IV-kuilurakennuksessa ja kapselointilaitoksessa.

14 Keskimäärin avoimia tiloja on noin 550000 m 3 Lämmitettäviä tiloja arvioidaan olevan enimmillään noin 500000 m 3, josta valvomattomalla alueella noin 400000 m 3 ja valvonta-alueella noin 100000 m 3. Valvomaton alue lämmitetään IV -kuilun kautta. Valvomattoman alueen ilmastointikoneet ovat IV -kuilurakennuksessa. Ajotunneli on myös lämmitettävä tila, koska ilma lämmitetään tuloilmaa lämmittämällä. Valvonta-alue lämmitetään kapselikuilun kautta. Ilmastointikoneet ovat kapselointilaitoksessa. 3.2 Lämmitystehon tarve Lämmitystehoa tarvitaan tuloilman lämmitykseen sekä kompensoimaan lämpövuotoja kalliopintaan. 3.2.1 Lämpövuodot kallioon Lämpövuodot kalliopintaan pienenevät kun kalliotilat ovat olleet käytössä jonkin aikaa ja kalliopinnat ovat ehtineet lämmetä. Alkuvaiheessa lämpövuoto on 5W/m 2 (Ritola et al. 1987), mutta jo kolmen vuoden kuluttua louhinnan alkamisesta lämpövuoto on vakiintunut arvoon 1,2 W/m 2, kun käyttölämpötila on 20 C, (Rakennusteollisuus 1983) ja (Leino 1996). Lämpövuodoksi kallioon saadaan 444 kw, kun kalliopinta on lämmennyt kolme vuotta, taulukko 4. Kokonaispinta-ala on arvioitu 500000 m 3 tilavuuden mukaan, jolloin pinta-alaksi saadaan 370000 m 2. Taulukko 4. Lämpövuoto kalliopintoihin. Lämpövuoto kallioon 1,2 Wlm 2 Kokonaispinta-ala 370000 ml Kokonaislämpövuoto 444 kw 3.2.2 Tuloilmastoinnin lämmitystehon tarve Tuloilman lämmitys on mitoitettava kylmimmälle talvikaudelle. Tuloilmastoinnin vaatima lämmitysteho on 1851 kw, kun ulkoilman lämpötila on -26 C, käyttölämpötila 15 C ja lämmön talteenottokerroin on 0,5, taulukko 5. Taulukko 5. Tuloilman lämmitystehon tarve. Kokonaisilmavirtaus 69 m 3 /s Ilman tiheys 1,30 kg/m 3 Ilman kokonaismassavirta 90 kg/s Ilman ominaislämpö 1 kj/kg/k Lämpötilan nousu 41 oc Lämmitysteho 3701 kw Lämmön talteenotto 50 % Lämmitysteho netto 1851 kw

15 Kun tuloilman lämmitykseen tarvitaan tehoa 1851 kw ja kabiopintoihin siirtyy 444 kw teho, niin kokonaislämmitystehon tarve on 2295 kw. IV-kuilurakennuksessa loppusijoitustilojen lämmitystehon tulee olla 1530 kw ja kapselointilaitoksessa 765 kw. ONKALOa varten IV-kuilurakennukseen lämmitystehoa on varattu 900 kw ja varalle 450 kw, yhteensä 1350 kw. Osa lämpötehosta tarvitaan maanpäällisten rakennusten lämmittämiseen (Kalliomäki 2003). 3.3 Lämmitysenergian tarve Lämmitysenergian tarve vuodessa voidaan laskea ominaiskulutuksen avulla. Hyvä arvio ominaiskulutukselle on 13,5 kwh/m 3 /vuotta kohden. Lämmitysenergian vuositarve on 500000 * 13,5 kwh = 6750 MWh. Keskimääräinen lämmitysteho vuodessa on 6750 MWh/ 8760 h = 770 kw. Lämmitysenergia voidaan laskea myös summaamalla kallioon vuotava vakio lämpöteho sekä astepäiväluvun avulla laskettu tuloilman vaatima lämmitysenergian tarve. Kun astepäiväluku on 4500, niin energian kulutukseksi saadaan 8760 MWh, taulukko 6. Taulukko 6. Loppusijoitustilojen lämmitysenergian tarve. Energiantarve MWh Lämpövuoto kallioon 3889 Sisääntuloilman lämmitys 4875 Kokonaisenergiankulutus 8764 Laskettuna 8764 MWh energiankulutuksesta ominaisenergiankulutukseksi saadaan 17,5 kwh/m 3 /a. Kun otetaan huomioon valaistusenergian tarve 600 MWh, joka suurimmaksi osaksi muuttuu lämmöksi, niin vuosienergian tarpeeksi saadaan noin 8300 MWh, taulukko 7. Taulukko 7. Loppusijoitustilojen lämmitysenergian tarkastus/askelma. Kokonaisenergia 8764 MWh Valaistusenergia 600 MWh Lämmöksi muuttuva osuus 420 MWh Nettolämmitysenergia 8344 MWh Korjattu ominaiskulutus 16,7 kwh/m 3 /a

16

17 4 ILMANVAIHTOJÄRJESTELMÄ 4.1 Pitoisuusrajat Ilmanvaihtojärjestelmän tarkoituksena on pitää loppusijoitustilojen ilman laatu riittävän hyvänä. 4.1.1 Kaasupitoisuudet Suurimmat sallitut kaasupitoisuudet eri aineille on esitetty taulukossa 8. Taulukko 8. Ilman enimmäispitoisuudet. Aine Enimmäispitoisuus ppm, (V aitio- %, (Hartikainen neuvosto 1986) 1980) Hiilimonoksidi (CO) 50 0,005 Hiilidioksidi (C02) 5000 0,5 Typpidioksidi (N02) 3 0,0005 Typpioksidi (NO) 25 Rikkidioksidi (S02) 2 Rikkivety (H2S) 10 Jos kallioluolissa käytetään dieselajoneuvoja, niin viitteen (Howes et al. 1987) mukaan ilmanvaihdon tarve on 0,06 m 3 /s/kw. Jos loppusijoitustilassa louheen lastauksenja louheen kuljetuksessa yhteenlaskettu keskimääräinen moottoriteho on 700 kw, niin tämä johtaa 700 * 0,06 =42m 3 /s ilmanvaihtotarpeeseen. 4.1.2 Pölypitoisuus Pölypitoisuuden enimmäisraja käyttövaiheen aikana on 150 J1g/m 3, joka on sama kuin suurkaupunkien ilman pölypitoisuus. Täyttövaiheessa valvomattomalla alueella sallitaan viitteen (Valtioneuvosto 1986) mukaiset pölypitoisuusrajat, taulukko 9. Taulukko 9. Ilman pölypitoisuusrajat. Aine Raja-arvo (8 h) K vartsi, hienoj akoinen 0,2 mg/m 3 Bentsopyreeni 0,01 mg/m 3 Asbesti keskimäärin 0,5 yli 5 mikrometrin mittaista kuitua cm 3 :ssa Kokonaispölypitoisuus 10 mg/m 3

18 4.1.3 Radon Radonille viite (Valtioneuvosto 1986) antaa alfaenergiapitoisuuden ylärajaksi 1 pj/m 3. Jos alfaenergiapitoisuus ylittää 10 pj/m 3, niin tällöin työaika on rajoitettu 8 tuntiin päivässä. 1 pj/m 3 alfaenergiapitoisuus vastaa 330 Bq/m 3 aktiivisuutta viitteen (Oksanen et al. 1987) mukaan. Vanhoissa asuinhuoneistoissa sallittu radanpitoisuusraja on 800 Bq/m 3. Tuulettamattomien luolien radanpitoisuus Cmax on viitteen (Oksanen et al. 1987) mukaan: Cmax = J A/(nV), jossa J = Radonin suotautumiskerroin 0,0002-0,002 Bq/m 2 /s A = luolan kalliopinta-ala m 2 n = radonin hajoamisvakio 2,1 E-06 1/s V = kallioluolan tilavuus m 3 Sijoittamalla loppusijoitustilan arvot saadaan radonpitoisuudeksi Cmax = (0,0002-0,002)*300000/(2, 1E-06*236000) = 120-1200 Bq/m 3 Jotta radanpitoisuus laskisi alle 330 Bq/m 3 suuremmalla suotokertoimen arvolla laskettuna, tarvitaan loppusijoitustiloissa ilmanvaihtokerroin 0,03 tunnissa. IRn = J (V dx) dt/(a dx) = 0,002 * 300000/236000 * 3600/0,02 = 305 Bq/m 3 Suurin osa radanpitoisuudesta tulee kuitenkin kalliotiloihin vuotavan veden mukana. Luolaan vuotavan veden radanpitoisuus on tyypillisesti 10-100 Bq/1. Jos vuotoveden määrä on luokkaa 8 Vs, niin loppusijoitustiloihin tulee aktiivisuutta 80-800 Bq/s eli noin kolminkertainen määrä edelliseen nähden. Tämäkään radanvuodon määrä ei vielä mitoita ilmanvaihtoa. Radanpitoisuudet saattavat kuitenkin olla kymmenkertaisia ylläesitettyyn nähden, joten radanpitoisuus saattaa laitospaikasta riippuen mitoittaa ilmanvaihtokertoimen suuruuden. Olkiluodon alueella on mitattu 400-500 metrin syvyydessä pohjavesien aktiivisuudeksi 10-100 Bq/1, (Ruotsalainen et al. 1996). Olkiluodon laitospaikalla todennäköisimmäksi kokonaislähdevoimakkuudeksi on arvioitu (Vesterbacka et al. 1998) 7 MBq/h ja radonpitoisuudeksi 2,9 kbq/m 3 ilman tuuletusta. Tämä vaatisi noin 0,1 suuruista ilmanvaihtokerrointa. Valitaan ilmanvaihtokertoimen suuruudeksi 0,5.

19 4.2 limanvaihdon periaatteet ja kapasiteetti Ilmastoitavia kalliotiloja on noin 500000 m 3 Puolet, eli noin 250000 m 3 vaihdetaan tunnissa. Ilman virtausmäärä on tällöin noin 69 m 3 /s. Ilmastointi erotetaan valvonta- ja valvomattoman alueen ilmastointiin. Valvonta- ja valvomattoman alueen rajaa siirretään ilmastointikanavassa sitä mukaa kun loppusijoitus etenee. Keskustunnelissa on sekä tulo- että poistoilmastoinnille runkokanavat, joihin kytketään IV-kuilusta tulevat valvomatloman alueen tulo- ja poistoilmakanavat sekä kapselointilaitoksesta kapselikuilun kautta tulevat valvonta-alueen tulo- ja poistoilmastointikanavat Sekä tulo- että poistoilmastointikanavaan asennetaan tarvittaessa paineenkorotuspuhaltimia riippuen siitä miten pitkälle loppusijoitus on edennyt. Ilmastointikanavat paloeristetään ja kanavien lävistäessä palo-osaston rajan kanavat varustetaan palosuluilla. Paloeristysluokka on EI 60:n mukainen. Ilmastointikanavia käytetään myös savunpoistoon. Ajotunneli tuuletetaan IV -kuilun kautta noin kilometrin pituisissa asioissa. Ajotunnelin yläosassa maan pinnalla tarvitaan poistoilmapuhallin sekä erillinen savunpoistopuhallin. Koska IV -kuilua sekä valvonta-alueen henkilökuilua käytetään hätäpoistumistienä, niin kuilut tulee varustaa ylipainepuhaltimilla, joilla on varmennettu sähkönsyöttö. 4.2.1 Valvonta-alueen ilmastointi Valvonta-alueen poistoilman aktiivisuutta valvotaan, mutta järjestelmään ei asenneta aktiivihiilisuodattimia eikä hiukkassuodattimia. Jos poistoilmassa havaitaan poikkeuksellinen määrä aktiivisuutta, niin valvomoon tulee tästä hälytys. Poistoilmastointi pysäytetään käsin, jos tämä katsotaan tarpeelliseksi. Jos loppusijoitustilan valvonta-alueen poistoilma halutaan suodattaa, niin kapselointilaitoksen valvonta-alueen ilmastointia voidaan käyttää poistoilman suodatukseen. Loppusijoitustilan valvonta-alueen tuloilmastointi johdetaan loppusijoitustilan tunneleidenja muiden tilojen perälle, mukaan lukien kapseli- ja henkilökuilut. Poistoilmastointikanavat alkavat tunneleiden ja huonetilojen suulta. Kapseli- ja henkilökuilun poistoilmastointikanavat alkavat kuilun yläpäästä maan pinnan tason yläpuolelta. Kun loppusijoitustilan valvonta-alueen poistoilmastointipuhaltimet pysäytetään ja kapselikuilun hissin ovi avataan, niin tällöin loppusijoitustilan ilma poistuu kapselointilaitoksen valvonta-alueen kautta. Ilmastointikanavien poikkipinta-ala kapselikuilussa vastaa 1,6 m halkaisijasta pyöreätä kanavaa. Puhaltimen tyyppi voi olla esimerkiksi säädettävillä johtosiivillä varustettu potkuripuhallin, (Reichert 1979). Yhden puhaltimen ottama teho on noin 20 kw. Valvonta-alueen ilmastoinnin alustava mitoitus on esitetty taulukossa 10.

20 Mitoituslaskelmassa käytetään keskimäärästä ilmastoitavaa tilavuutta, jotta puhaltimia ja kanavia ei ylimitoitettaisi ja että puhaltimien nimellinen toimialue osuisi säätäalueen keskelle. Taulukko 10. Valvonta-alueen ilmastoinnin alustava mitoitus. Valvonta-alue Yks. Keskitilavuus 100000 mj Ilmanvaihtokerroin 0,5 1/h Ilman virtaus 50000 m 3 1h Ilman virtaus 13,89 m 3 /s Kanavan halkaisija 1,6 m Virtausnopeus 6,91 m/s Virtauksen kitkahäviö 0,21 Palm Ekvivalentti kanavapituus 4000 m Kanavahäviöt 846 Pa Paikallishäviöt 143 Pa Kokonaishäviö 990 Pa N ettetehon tarve 14 kw Hyötysuhde 0,7 Puhaltimen tehontarve 20 kw Poistopuhaltimen teho 20 kw Kokonaisteho 40 kw 4.2.2 Valvomatloman alueen ilmastointi Ilmastointikanavien poikkipinta-ala IV -kuilussa vastaa 2,0 m halkaisijasta pyöreätä kanavaa. Puhallintyyppi voi olla sama kuin valvonta-alueella, säädettävillä johtosiivillä varustettu potkuripuhallin. Yhden puhaltimen tehontarve on noin 385 kw. Loppusijoitustilojen ilmanvaihdon puhaltimien kokonaistehontarve IV-kuilurakennuksessa ja kapselointilaitoksessa on yhteensä noin 810 kw. Sekä valvonta- että valvomattoman alueen poistoilmakanavia käytetään tulipalon sattuessa savunpoistoon. Savunpoistoa varten tarvitaan erilliset savunpoistopuhaltimet, joiden kapasiteetti tulee olla vähintään samansuuruinen kuin poistopuhaltimen kapasiteetti. Poistoilmastointikanavat ovat alipaineisia, koska poistoilmapuhaltimet ovat maan pinnalla. Tällöin poistoilmastointikanavien tiiveyteen ei tarvitse kiinnittää erityistä huomiota. V alvomattoman alueen ilmastoinnin alustava mitoitus on esitetty taulukossa 11.

21 Taulukko 11. Valvomatloman alueen ilmastoinnin alustava mitoitus. V aivomaton alue Yks Keskitilavuus 400000 m3 Ilmanvaihtokerroin 0,5 1/h Ilman virtaus 200000 m 5 1h Ilman virtaus 55,56 m 3 /s Kanavan halkaisija 2,00 m Virtausnopeus 17,68 m/s Virtauksen kitkahäviö 1,06 Palm Ekvivalentti kanavapituus 4000 m Kanavahäviöt 4256 Pa Paikallishäviöt 938 Pa Kokonaishäviö 5194 Pa Nettotehon tarve 289 kw Hyötysuhde 0,75 Puhaltimen tehontarve 385 kw Poistopuhaltimen teho 385 kw Kokonaisteho 770 kw Ilmanvaihdon periaatekaavio on esitetty kuvassa 8. ONKALOn tutkimustunnelissa ilmastointikanavien halkaisija on 1,8 m ja keskustunnelissa 1,6 m. Loppusijoitustunneliin menevän ilmastointikanavan halkaisija on 0,3 m ja kanava on varustettu paineenkorotuspuhaltimella. Kuva 8. Ilmanvaihdon periaatekaavio.

22 ONKALOssa on varauduttu 48 m 3 /s ilmanvaihtoon (Kalliomäki 2003), joten ONKA LOn ilmanvaihto ei riitä valvomattoman alueen tarpeisiin loppusijoituslaitoksen käyttövaiheessa.

23 5 VESIJÄRJESTELMÄT Vettä tarvitaan louhinnassa, loppusijoitusreikien porauksessa, tilojen ja ajoneuvojen pesussa sekä saniteettilaitteisiin. Myös palontoljuntaan käytetään vettä. 5.1 Veden tarve Loppusijoitustilojen keskimääräinen päivittäinen veden tarve sekä vuositarve on esitetty taulukossa 12. Taulukko 12. Loppusijoitustilojen vedentarve. Kuluttaja mj/päivä mj/vuosi Pesuvedet 3,70 1350 Juomavesi 2,10 767 Kallion louhinta 17,26 6300 Loppusijoitusreikien poraus 2,32 846 Yhteensä 25,38 9263 Kierrätysvesipumppaamoa ei tehdä, koska kalliosta vuotavaa suolaista vettä ei voida käyttää pesutarkoituksiin, kallion louhintaporaukseen eikä loppusijoitusreikien poraukseen. Tärkeimmät veden kuluttajat on esitetty taulukossa 13. Taulukko 13. Veden kuluttajia loppusijoitustiloissa. Porausjumbo 150 1/min Lo usijoitusreikien porauslaite 133 1/min Pesuvedet 1741/min Kokonaistarve 4581/min Kokonaistarve sekunnissa 81/s ONKALOssa on varauduttu 8 1/s veden kulutukseen (Kalliomäki 2003), virtaama riittää myös käyttö vaiheeseen. Vesi otetaan Korvensuon altaasta. Veden ei tarvitse täyttää juomavedelle asetettuja vaatimuksia. Lisäksi vettä tarvitaan loppusijoitustunneleiden sulkurakenteiden betonivalujen jäähdyttämiseen noin 30 1/min 10-15 vuorokauden ajaksi sulkua kohti. 5.2 Käyttövesi Käyttöveden laadun tulee täyttää juomavedelle asetetut laatuvaatimukset. Käyttövesi otetaan Olkiluodon ydinvoimalaitoksen vesijohtoverkosta.

24 Käyttöveden päivittäinen tarve loppusijoitustiloissa on noin 6m 3. Järjestelmän kapasiteetin tulee olla 2,5 1/s, taulukko 14. Myös ONKALOssa käyttöveden mitoitusvirtaama on 2,5 1/s. Taulukko 14. Käyttöveden mitoitustaulukko. Päivittäinen veden tarve 5,80 mj Kulutustunnit päivässä 8h Keski virtaus 0,72 m 3 1h Keskivirtaus 12,08 1/min Keskivirtaus 0,20 1/s Mitoituskerroin 12 Kapasiteetti 2,5 1/s Käyttövesi syötetään loppusijoitustilaan IV -kuilun kautta. Loppusijoitustilassa tarvitaan reduktioasema hydrostaattisen paineen alentamiseksi. Käyttöveden runkoputken halkaisijaksi riittää 20 mm. Loppusijoitustilassa lämpimän veden tarpeen oletetaan olevan viidennes koko käyttöveden tarpeesta. Lämmintä vettä tarvitaan eniten ajoneuvojen pesussa. Lämmin käyttövesi tuotetaan loppusijoitustilassa sähkökäyttöisellä lämminvesivaraajalla. Lämminvesivaraaja voi olla 1000 litran suuruinen tilavuudeltaan. Lämminvesivaraajan vaatimasähkötehoon noin 16 kw, taulukko 15. Taulukko 15. Lämminvesivaraajan tehontarvelaskelma. Säiliön tilavuus 10001 Lämmitysaika 5h Veden ominaislämpö 4,2 kj/kg/oc Lämpötilan nousu 70 oc Lämmitysteho 16 kw 5.3 Sammutusvesi ONKALO-vaiheessa tehdään tasoille -86,8, -177,8, -286,8, ja tasolle -420 kylmälle käyttövedelle 2m 3 säiliöt sekä porausvedelle/pikapalopostille 8 m 3 säiliöt. Maanpinnan tasolle tulee lisäksi porausvedelle/pikapalopostille 8 m 3 säiliö sekä 20 m 3 sprinklerivesisäiliö. Tasolle -286,8 tehtävän sprinkleriveden säiliö tilavuus on 200 m 3 Spriklerijärjestelmällä varustetaan IV -kuilu sekä tilat, joissa on merkittäviä palokuormia.

25 Valvonta-alueella sprinklerijärjestelmällä varustetaan valvonta-alueen henkilökuilu sekä tilat, joissa on merkittäviä palokuormia. Kapselikuiluun ei tehdä sprinkleriä, mutta kapselihissin hissikori varustetaan sprinklerillä. Henkilökuilun läheisyyteen maan pinnalle tarvitaan 200 m 3 palovesisäiliö. Sammutusvesi johdetaan henkilökuilun kautta loppusijoitustilaan. Syöttöputken alapäähän loppusijoitustustasolle tehdään reduktioasema paineen alentamiseksi. Keskustunnelissa IV -kuilun kautta tuleva palovesiputki yhdistetään valvonta-alueen henkilökuilun kautta tulevaan putkeen, jotta saataisiin aikaan rengasputki, jota syötetään kahdesta lähteestä. Syöttöputken paineluokka ennen reduktioasemaa on 6 MPa ja putkimateriaalina on haponkestävä teräs, SMO. Putkikoko voi olla NS 50. Sammutusvesijäijestelmä toimii hydrostaattisella paineena, joten sähköenergiaa ei tarvita sammutusveden pumppaukseen. 5.4 Vesiklosettijärjestelmä Loppusijoitustilaan tehdään vesiklosettijäijestelmä. Viemärivedet kootaan 5 m 3 suuruiseen säiliöön, josta ne kuljetetaan pois loka-autolla. Vesiklosettijäijestelmä toteutetaan jo ONKALO-vaiheessa. Myös valvonta-alueelle henkilökuilun alapään läheisyyteen tehdään vesiklosetti, joka varustetaan omalla viemärivesien kokoojasäiliöllä.

26

27 6 VUOTOVESIJÄRJESTELMÄ Vuotovesijärjestelmän tarkoitus on koota kalliosta vuotavat vedet sekä pesuvedet vuotovesien kokooja-altaaseen sekä pumpata vesi altaasta maan pinnalle pois johdettavaksi. 6.1 Toteutustapa ONKALO-vaiheessa tehdään tasoille -86,8, -177,8, -286,8, ja tasolle -420 vuotovesien välipumppaamot. Varsinainen vuotovesien kokooja-allas tehdään tasolle -520. Vuotovesialtaiden tilavuudet ovat 10, 15, 16,5, 18 ja 1800 m 3 (Kalliomäki 2003). Lisäksi alimmalla tasolla on 27m 3 suuruinen kokoojakaivo. Vuotovedet pumpataan vaiheittain ylös IV-kuilua pitkin. Kussakin välipumppaamossa on kaksi vuotovesipumppua. Välipumppaamot ovat ajotunnelin rakentamisvaiheessa välttämättömiä, mutta käyttövaiheessa välipumppaamoja kannattaa käyttää vain ajotunnelista kertyneen veden poispumppaamiseen. ONKALO-vaiheessa rakennettu vuotovesien kokoojasäiliö riittää myös käyttövaiheen tarpeisiin, eli loppusijoitustiloihin tehdään vain yksi yhteinen vuotovesien kokoojasäiliö. Loppusijoituslaitoksen käyttövaiheessa varsinaisesta vuotovesien kokooja-altaasta vedet kannattaa pumpata yhdessä vaiheessa ylös paremman käyttövarmuuden ja pienempien huolto- ja kunnossapitokustannusten vuoksi. Välipumppaamoihin vaihdetaan pienemmät pumput, jotka kytketään IV-kuilun vuotovesien nousuj ohtoihin, kuva 9. Vuotovedet kerätään salaojia pitkin vuotovesien kokooja-altaaseen, josta vedet johdetaan IV -kuilun kautta ylös maan pinnalle. Keskustunnelissa vuotovesi johdetaan salaojiin salaojituskerroksen läpi. Tunnelin lattialle valuvat vedet kerätään lattiakaivojen avulla omaan vuotovesiputkistoon. Lattiakaivoista voidaan ottaa tarvittaessa vesinäytteitä. IV-kuilun, kapselikuilunja henkilökuilun pohjalle asennetaan erilliset vuotovesipumput, joilla vesi pumpataan kokooja-altaaseen. Vuotovesien aktiivisuutta kokoojaaltaassa ei mitata.

28 ~ 0.0-86.8 ~ -177.8 -~~ ~ -2868-420.0-530.0 Kuva 9. Vuotovesien pumppaamon periaatekaavio. 6.2 Kokoojasäiliön ja pumppujen mitoitus ONKALO-vaiheessa mitoitusvirtaamana käytetään 10 1/s. Loppusijoitustilojen edellisessä esisuunnittelussa veden kertymäksi oletettiin 5 Vmin 100 m:n tunnelipituutta kohden (Riekkola et al. 2000). Kalliosta suotautuvaa vettä kertyy viitteen (Maanalaisten... 1986) mukaan 3 Vmin 100 m:n tunnelipituutta kohden, tällöin 10 Vs virtaama tarkoittaa 20 km avointa tunneli pituutta. Vuorokaudessa vuotovesiä kertyy 864 m 3 Vuotovesien kokoojasäiliön koko on 1800 m 3, johon tulvittuva vesimäärä voi olla noin 1000 m 3 /vrk. Vuotovesipumpuille sallitaan yli vuorokauden pituinen käyttö katko.

29 Vuotovesien kokoojasäiliö tullaan varustamaan käyttövaiheessa kolmella vuotovesipumpulla. Kunkin pumpun kapasiteetti on 100 %, joten normaalissa käyttötilanteessa yksi pumppu käy ja kaksi on varalla. Periaatteessa jatkuvatoiminen pumppu toimii luotettavammin kuin pumppu, jota vähän väliä käynnistetään. Pumppu käy jatkuvasti eli 24 tuntia vuorokaudessa. Käyttöönottovaiheessa vuotovesipumppu säädetään toimimaan samalle tuotolle kuin mitä vuoto kalliotiloista on. Tällöin käyvä pumppu toimii huoltovälin pituisen jakson kerrallaan, jonka jälkeen käynnistetään toinen pumppu, joka jälleen toimii huoltovälin pituisen ajan kerrallaan. Jos tilapäisesti vuotovesivirtaus lisääntyy, niin vuotovesialtaan saavuttaessa ylärajan käynnistetään toinen vuotovesipumppu ensimmäisen rinnalle ja ajetaan vuotovesien kokooja-allas normaalipintaan. Kaikki pumput on siis kytketty rinnan kahteen runko linjaan, jotka johdetaan IV -kuilun kautta maan pinnalle. Virtausnopeudeksi putkessa valitaan 2 m/s, jolloin laskennalliseksi putkihalkaisijaksi saadaan 80 mm, taulukko 16. Laskelmassa oletetaan, että kaikki vedet kertyvät alimpaan vuotovesien kokooja-altaaseen. Taulukko 16. Vuotovesipumppujen mitoitustaulukko. Vuotokertymä vuorokaudessa 864 mj Käyttötunnit vuorokaudessa 24 h Vaadittu virtaus tunnissa 36 mj/h Virtaus sekunnissa 10 1/s Virtausnopeus 2m/s Putken halkaisija 0,080 m Kitkakerroin 0,025 Paikallisvastukset 50 Putken pituus 600 m Kitkahäviö 476 kpa Nostokorkeushäviö 540 m Kokonaishäviö 5298 kpa Nettotehontarve 53 kw Pumppaushyötysuhde 0,65 Tehontarve 82 kw Yhden pumpun tuotto on siis 10 Vs ja vaadittu moottori teho noin 82 kw. Tarvittava putkikoko on NS 100. Putki tulee mitoittaa 10 MPa:n paineelle. Putken seinämänpaksuuden tulee olla noin 10 mm. Putkimateriaalin tulee kestää hyvin korroosiota, materiaalina voi olla esimerkiksi hapankestävä ruostumaton teräs, tyyppimerkiltään SMO.

30

31 7 MUUT PROSESSIJÄRJESTELMÄT 7.1 Dieselpolttoaineen syöttö ONKALO-vaiheessa rakennetaan dieselpolttoaineen syöttöjärjestelmä (Kalliomäki 2003). Dieselpolttoaine syötetään loppusijoitustiloihin putkea pitkin IV -kuilun kautta. DieselpoHtonesteen säiliö on tasolla -420 omassa paloeristetyssä tilassa. Polttoainesäiliön tilavuus on 10m 3. Lisäksi on varattu tila3m 3 polttoainesäiliölle tasolla -520. ONKALO-vaiheessa rakennetut järjestelmät riittävät myös loppusijoitustilojen käyttövaiheen tarpeisiin. Polttoainesäiliö on erotettu omaan palo-osastoon, jonka erotusluokka on EI 120. 7.2 Paineilmajärjestelmä ONKALO-vaiheessa rakennetaan korj aamoon paikallinen paineilmaj ärj estelmä, jota tarvitaan korjaamon työkoneiden ja -laitteiden tarpeisiin. Kompressorin sähkötehon tarve on noin 15 kw. Järjestely on riittävä myös loppusijoitustilojen käyttövaiheen tarpeisiin.

32

33 8 SÄHKÖJÄRJESTELMÄT 8.1 Sähkötehon syöttö ONKALO-vaiheessa sähkötehon syöttöjärjestelmät on kuvattu viitteessä (Kalliomäki 2003). Sähkötehon mitoitusarvo ONKALOssa on 1250 kw normaalikäytössä ja kuilujen nousuporauksen aikana sähkötehon lisätarve on 500 kw. Teho kattaa myös maanpäällisen laitososan tarpeet. Puistomuuntamot tulevat tasoille -86,8, -177,8, -286,8, -420 (kaksi muuntamoa) ja tasolle -520. ONKALO-vaiheessa lisäksi hankitaan yksi siirrettävä puistomuuntamo. Sähkötehon tarve loppusijoitustilojen käyttövaiheessa ei kasva, tehontarve on noin 1100 kw. Suurimpia yksittäisiä tehonkuluttajia ovat loppusijoitusreikien porausyksikkö sekä louhintaporausjumbo, taulukko 17. Taulukko 17. Suurimmat loppusijoitustilan tehonkuluttajat. Kohde kw Rakennussähköistys 100 Valaistus 220 Vuotovesipumput 82 Nosturit 20 Loppusijoitusreikien poraus 333 Tutkimuskairausporat 65 Porausjumbot 160 Ruiskubetonointilai tteet 65 Yhteensä 1045 ONKALO-vaiheessa sähkö tuodaan loppusijoitustiloihin kahdella 20 kv:n syöttölinjalla, joista toinen tulee IV -kuilua pitkin ja toinen ajotunnelia pitkin. Sähkönsyötön periaatetta esittää kuva 10. Toinen sähkönsyöttö otetaan Paneliankosken Voima Oy verkosta ja toinen Olkiluodon ydinvoimalaitokselta. Loppusijoitustilojen käyttövaiheessa loppusijoitustiloihin rakennetaan yksi 20 kv lisäsyöttöyhteys valvonta-alueen henkilökuilua pitkin. Sähkönsyöttö otetaan Olkiluodon ydinvoimalaitokselta. Henkilökuilun alapään tasolle -420 tarvitaan yksi puistomuuntaja. Loppusijoitustilojen käyttövaiheessa loppusijoitustiloihin on kolme sähkönsyöttöyhteyttä, yksi valvonta-alueen kautta ja kaksi valvomatloman alueen kautta. Valvomattomalle alueelle pääkeskustilat tehdään tasoille -420 ja -520 IV-kuilun lähelle varattuihin sähkötiloihin ja valvonta-alueelle henkilökuilun lähelle tasolle -420 ja kaksikerrosratkaisussa myös tasolle -520.

34 Kuva 10. Sähkönsyötön periaatekaavio ONKALO-vaiheessa. 8.2 Valaistus Valaistusjärjestelmän tarkoituksena on antaa loppusijoitustiloille sopiva yleisvalaistus sekä työskentelypisteisiin riittävän tehokas paikallisvalaistus. Yleisvalaistus hoidetaan suurpainenatri umvalaisimilla. Loppusijoitustiloihin järjestetään lisäksi akkuvarmennettu varavalaistus loisteputkilla. Valaistusjätjestelmän tehontarve on noin 220 kw (Kukkola 1999). 8.3 Telejärjestelmät Telejärjestelmien tarkoituksena on mahdollistaa työryhmien keskinäinen yhteydenpito loppusijoitustiloissa sekä työryhmien tavoitettavuus maan pinnalta. Telejärjestelmät tullaan rakentamaan pääosin jo ONKALO-vaiheessa (Kalliomäki 2003). Loppusijoitustilojen käyttövaihetta varten ONKALOn telejärjestelmiä laajennetaan. 8.3.1 Puhelinsisäjohtoverkko Perinteisiin puhelinyhteyksiin käytetään yleiskaapelointiverkkoa.

35 8.3.2 Antennijärjestelmät Yhteisantenniverkon kautta loppusijoitustiloihin saadaan TV- ja radiolähetykset Viranomaisantenniverkko (VIRVE) rakennetaan viranomaismääräysten mukaisesti ja laajuudessa. 8.3.3 Äänentoistojärjestelmä Äänentoistojärjestelmä asennetaan pääasiassa hätäkuulutuskäyttöä varten. 8.3.4 ATK-verkko ATK ja puhelinyhteyksiä varten toteutetaan yleiskaapelointijärjestelmä, jonka ristikytkentätelineet ja laitekaapit sijoitetaan -420 ja -520 tason telehuoneisiin. 8.3.5 Merkinantojärjestelmä Langaton puhelinjätjestelmä "DECT" täydentää langallisia puhelimia. Radiopuhelinverkko toteutetaan ns. vuotavalla kaapelilla. ONKALO-vaiheessa erillinen pikapuhelinjätjestelmä toteutetaan maanpinnan tason valvomosta sekä ajotunnelin alkupäässä olevasta rakennuksesta -420 tason turvakeskuksen ja tason -520 välille. Käyttövaiheessa pikapuhelinjärjestelmä laajennetaan kattamaan valvonta-alueen henkilökuilun alapään turvakeskus ja käyttörakennus. 8.3.6 Valvonta- ja turvajärjestelmät ONKALO-vaiheessa rakennetaan seuraavat valvonta- ja turvajärjestelmät (Kalliomäki 2003). Käyttövaiheessa järjestelmiä laajennetaan. Paloilmoitusjärjestelmä. Tilat suojataan automaattisella paloilmoitinjärjestelmällä. Ilmaisimina käytetään savu- ja lämpöilmaisimia. Rikosilmoitusj ärj estelmä. Maanalaisia tiloja ei varusteta rikosilmoitusj ärj estelmällä. Kameravalvontaj äij estelmä. Kulkureittejä valvotaan kameravalvontaj ärj estelmällä. Kulunvalvontajärjestelmä. Kulku rajoitetaan jo maan päällä, joten erillistä kulunvalvontajärjestelmää maanalaisissa tiloissa ei tarvita. Merkki- ja turvavalaistusjätjestelmä. Maanalaisten tilojen merkki- ja turvavalaistusjärjestelmää varten UPS-laitteet ryhmäkeskuksineen asennetaan erilliseen UPSpääkeskushuoneeseen. Savunpoistojärjestelmä. Savunpoistojärjestelmän puhaltimet ja -pellit ohjataan savunpoistokeskuksilla, jotka asennetaan palokunnan tuloreitin eli paloilmoitinjärjestelmän käyttölaitteen viereen sekä -420 tason tuivakeskuksiin.

36

37 9 LOPPUSIJOITUSTILAN VALVONTAMITTAUSJÄRJESTELMÄT 9.1 Kunnonvalvonta Kunnonvalvonnan tarkoituksena on valvoa käyttövaiheen aikana loppusijoitustilojen ja järjestelmien kuntoa sekä polttoainekapseleiden loppusijoituksen onnistumista. Loppusijoitustilan kuntoa valvotaan loppusijoituksen aikana mittaamalla vuotovesimäärää sekä mittaamalla loppusijoitustiloissa kallionjännityksiä ja siirtymiä. Suljetuista loppusijoitustunneleista mitataan muutaman loppusijoitusreiän tilaa loppusijoitusprosessin ajan tai niin kauan kuin mittaukset antavat luotettavaa tietoa. Esimerkiksi loppusijoitustunnelin perällä, keskellä ja tunnelin suulla olevat loppusijoitusreiät voidaan instrumentoida ja mitata bentoniitin paisuntapainetta ja lämpötilaa bentoniitin ja kallion välisessä raossa loppusijoitusreiän pohjalla, puolessa välissä sekä loppusijoitusreiän yläosassa. Tunnelin täyteaineen ja sulkutulpan paineita ei mitata. Suljetusta tunnelista keskustunneliin suotautuvaa vesimäärää mitataan. Valvontamittauksia ei jatketa, kun loppusijoitustilat on lopullisesti suljettu. 9.2 Instrumentointijärjestelmä Instrumentointijärjestelmän avulla kerätään ja käsitellään tietoa loppusijoitustilan kunnosta ja loppusijoituksen onnistumisesta sekä valvotaan, että työturvallisuus säilyy hyvänä loppusij oi tustilassa. Loppusijoitustiloihin ei tehdä valvomotiloja, vaan mittaustiedot kerätään käyttörakennuksen valvontakeskukseen. Loppusijoitustilaan keskustunnelin varrelle sijoitetaan mittalähettimiä, mutta näille ei tarvitse varata tiloja. Loppusijoitustiloissa tehdään ainakin seuraavia mittauksia: hydrogeologiset valvontamittaukset kalliotekniset valvontamittaukset siirtymämittaukset täytetyssä tunnelissa bentoniitin puristuspainemittaukset loppusijoitusreiässä ilman, kallion ja veden lämpötilamittaukset ilman ja bentoniitin kosteusmittaukset vuotoveden pintamittaukset ilman aktiivisuusmittaukset CO-, C0 2 -, NOx- ja radonpitoisuuden mittaukset ilman pölypitoisuuden mittaukset savunilmaisu safeguards-valvontaan liittyvät säteilymittaukset

38

39 10 YDINTEKNISET VALVONTAJÄRJESTELMÄT 10.1 Säteilyvalvonta Säteilyvalvonnan tarkoitus on mitata ja valvoa loppusijoitustilan ilman aktiivisuutta, sekä henkilöstön saamia säteilyannoksia. Pääasialliseksi ilman aktiivisuuslähteeksi oletetaan kalliotiloihin suotautuva radon. Henkilöstö saa säteilyannoksia radonin ohella säteilevistä loppusijoituskapseleista. Poistoilman aktiivisuutta mitataan jatkuvasti. Jos ilmassa havaitaan polttoainejätteen aiheuttamaa aktiivisuutta, niin loppusijoitustilan poistoilmastointi pysäytetään ja selvitetään, mistä säteilyvuoto aiheutuu. Loppusijoitustilan poistoilma voidaan tarvittaessa kierrättää kapselikuilun ja kapselointilaitoksen valvonta-alueen ilmastoinnin kautta. Jos ilman radanpitoisuus ylittää sallitun rajan, niin ilmanvaihtokertoja lisätään. Kenkärajalla käyttörakennuksessa henkilöstön kontaminoituminen monitoroidaan ja saadut säteilyannokset rekisteröidään. Käytännössä ihmiset voivat saada säteilyannoksia vain polttoainekapselin suoran säteilyn seurausvaikutuksena, ei siis päästöjen seurauksena. Tämä tarkoittaa sitä, että polttoainekapselin siirtoreitin tulee muodostaa sellaisen alueen, jolla ihmisten oleskelu voidaan rekisteröidä, ihmisten tulemista ja menemistä voidaan seurata ja ihmisten saamia säteilyannoksia luotettavasti mitata. Käytännössä tällainen alue erotetaan omaksi suljetuksi alueeksi, valvonta-alueeksi, johon kuljetaan yhden valvontapisteen, kenkärajan kautta. Kenkäraja on käyttörakennuksessa. Nimi ei ole osuva loppusijoitustilan tapauksessa, koska kontaminaatiota loppusijoitustiloissa ei suurella todennäköisyydellä esiinny ja tarvetta jalkineiden vaihtoon ei ole. Tarkistuspisteessä rekisteröidään henkilöstön ja myös vierailijoiden saarnat säteilyannokset. Valvonta-aluetta ei periaatteessa normaalikäytössä tarvitsisi ilmastoinnin puolesta erottaa omaksi tilaksi, mutta puhtaitten työolosuhteiden aikaansaamiseksi näin kuitenkin tehdään. Säteilynalaisessa työssä yleensä puhtaat työolosuhteet ovat eduksi. Onnettomuustilanteiden varalta valvonta-alue on välttämätön, koska alue voidaan tarvittaessa eristää ja potentiaalisen aktiivisuuden leviäminen ehkäistä. Valvonta-alueen loppusijoitustilan vuotovesiä ei kuitenkaan ole järkevää erottaa valvomattoman alueen vuotovesistä. Vuotovesissä suurella varmuudella ei koskaan tule olemaan kontaminaatiota. Vuotovesimäärät ovat käytännössä hyvin suuria, noin 800 m 3 vuorokaudessa. Valvonta-alueen rajaa siirretään keskustunnelissa sitä mukaan kuin loppusijoitus etenee. Valvonta- ja valvomattoman alueen raja on samalla palo-osastoraja. Rakenteen vahvuus määräytyy palosuoj ausvaatimusten mukaan. Valvonta-alue on pienimmillään, kun polttoainekapseleitten loppusijoitus aloitetaan ja kun 1-2 työn alla olevaa loppusijoitustunnelia on lähes täytetty.

40 10.2 Kulunvalvonta Kulunvalvonnan tarkoituksena on olla selvillä siitä, keitä loppusijoitustiloissa valvontaalueella kullakin hetkellä oleskelee sekä kontrolloida kulkua valvonta-alueelle. Thmisten menemisistä ja tulemisista loppusijoitustiloihin pidetään kirjaa. Valvomattoman alueen puolelta ei ole normaalisti käytettävää kulkuyhteyttä loppusijoitustilojen valvonta-alueelle muuten kuin hätätapauksessa. Poikkeuksena tähän periaatteeseen ovat ajoneuvojen tankkaukset ja valvonta-alueen viemärivesisäiliön tyhjennys loka -autolla. 10.3 Ydinmateriaalivalvonta Loppusijoitustilan käytönaikainen ydinmateriaalivalvonta perustuu kaiken tilaan tulevan ydinaineen varmennettuun rekisteröintiin ja sen varmistamiseen, että ydinainetta ei viedä pois loppusijoitustilasta. Loppusijoitustilassa ydinmateriaalivalvonta-alueen raja on periaatteessa sama kuin valvonta-alueen ääriraja, kuva 11. LOPPUSIJOITUS KESKUSTUNNELEIDEN VÄLINEN YHDYSTUNNELI SEKÄ VALVONTA-ALUEEN RAJA JA SUOJASEINÄ KESKUSTUNNELI, /VALVONTA-ALUE ~ ""'"-.._ KESKUSTUNNELI, VALVOMATON ALUE... -LOUHINTA KARAKTERISOINTI TÄYTffiY KESKUSTUNNELI \ "'""- PORAUKSEN VALMISTELU, KAULUSLAATTOJEN JA LATIIANVALU TÄYTETTY LOPPUSIJOITUSTUNNELI Kuva 11. Ydinmateriaalivalvonnan raja loppusijoitustilassa. Valvonta-alue alkaa loppusijoituslaitoksen käyttörakennuksen valvonta-alueen rajalta käsittäen henkilökuilun ja -hissin, kapselointilaitoksen valvotun osan, kapselikuilun ja kapselihissin, hissien ala-aseman lähellä olevat tilat sekä keskustunnelin ja loppusijoitustunnelit niihin tunneleihin asti, joissa loppusijoitus on parhaillaan menossa.

-------------------------- - - ------- ---- 41 Loppusijoitustoiminnassa oleva tunnelipari erotetaan keskustunnelissa sekä valvomattoman että valvonta-alueen suunnasta väliseinällä, jossa on pariovi. Toiminta tapahtuu kokonaisuudessaan valvonta-alueella, kun kapseleita loppusijoitetaan ja loppusijoitusreikiä peitetään päällysbentoniittilohkoilla, valvonta-alueen ulompi ovi on lukittu. Kapselin loppusijoittamisen yhtenä varmistuksena on sisemmän oven säteilymittausportti, joka havaitsee, milloin kapseliajoneuvossa on loppusijoituskapseli ja milloin se on tyhjä. Kun loppusijoitusreikiin on sijoitettu kapseli ja reiät on peitetty bentoniittilohkoilla, suljetaan valvonta-alueen puoleinen ovi ja avataan valvomatloman alueen puoleinen ovi tunnelinperien täyttöä varten. Tällöin säteilysuojausmielessä loppusijoitustunnelit ovat valvomatonta aluetta. Kuitenkin valvomattoman alueen rajalla oleva säteilymittausportti ja valvontakamera pidetään aktiivisina, jolloin voidaan valvoa, että loppusijoituskapseleita ei kuljeteta valvonta-alueen ulkopuolelle tunnelinperien täytön yhteydessä. Kun tunnelipari on kokonaan täytetty ja tulpattu, keskustunnelin seiniä siirretään ja uusi tunnelipari otetaan loppusijoituskäyttöön.