. Kapselointilaitoksen ja -prosessin kuvaus

Työ raportti 9 9-2 9. Kapselointilaitoksen ja -prosessin kuvaus Tapani Kukkola Huhtikuu 1999 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-2280 30 Fax +358-9-2280 3719

Työraportti 99-29 Kapselointilaitoksen ja -prosessin kuvaus Tapani Kukkola Fortum Engineering Oy Huhtikuu 1999 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.

Työraportti 99-29 Kapselointilaitoksen ja -prosessin kuvaus Tapani Kukkola Huhtikuu 1999

(t Fortum ENK/ T Kukkola 7.4.1999 YDIN-A6-837 1 (1) Korvaa Avainsanat Ka selointilaitos, kä KAPSELOINTILAITOKSEN JA -PROSESSIN KUVAUS TIIVISTELMÄ Kapselointilaitos sijoitetaan loppusijoitustilojen yhteyteen joko Kuhmon Romuvaaraan, Äänekosken Kivettyyn, Loviisaan tai Olkiluotoon. Käytetty ydinpolttoaine vastaanotetaan ja käsitellään loppusijoitusta varten kapselointilaitoksella. Polttoaineniput puretaan kuljetussäiliöistä ja sijoitetaan loppusijoituskapseleihin. Loppusijoituskapselin kaasuatmosfåäri vaihdetaan, kapselin sisäkansi suljetaan ja kuparisen ulkokapselin kansi hitsataan kiinni elektonisuihkuhitsauksella. Hitsin koneistuksen ja tarkistuksen jälkeen kapseli puhdistetaan ja siirretään puskurivarastoon odottamaan siirtoa kapselihissillä loppusijoitustilaan. Kaikki edellä esitetyt työvaiheet tulee voida tehdä turvallisesti ilman merkittäviä päästöjä ja henkilöstöannoksia. Kapselointilaitoksen yhteyteen tehdään hentoniittilohkojen puristamo, jossa valmistetaan loppusijoitusreikien eristemateriaalina käytettävät hentoniittitiilet hentoniittijauheesta. Kapselointilaitoksen keskimääräinen kapselointitehokkuus on 60 kapselia vuodessa. Suurin kapselointitehokkuus on 100 kapselia vuodessa. Kapselointiprosessissa tarvitaan vähintään 7 henkilöä yhdessä vuorossa. Polttoainetta ottaa vastaan ja kapseloi 5 henkilöä, valvonta ja huoltotöitä tekee 2 henkilöä. Bentoniittilohkopuristamossa tarvitaan kaksi työntekijää. Fortum Engineering Oy Rajatorpantie 8, Vantaa 01019 IVO Puhelin (09) 856 1567 Faksi (09) 8561 445 1, 566 8204 http://ivope.ivo.fi Ly 0477940-2 kmro 299 406 Kotipaikka Helsinki

KAPSELOINTILAITOKSEN JA -PROSESSIN KUVAUS TIIVISTELMÄ Kapselointilaitos sijoitetaan loppusijoitustilojen yhteyteen joko Kuhmon Romuvaaraan, Äänekosken Kivettyyn, Loviisaan tai Olkiluotoon. Käytetty ydinpolttoaine vastaanotetaan ja käsitellään loppusijoitusta varten kapselointilaitoksella. Polttoaineniput puretaan kuljetussäiliöistä ja sijoitetaan loppusijoituskapseleihin. Loppusijoituskapselin kaasuatmosfåäri vaihdetaan, kapselin sisäkansi suljetaan ja kuparisen ulkokapselin kansi hitsataan kiinni elektonisuihkuhitsauksella. Hitsin koneistuksen ja tarkistuksen jälkeen kapseli puhdistetaan ja siirretään puskurivarastoon odottamaan siirtoa kapselihissillä loppusijoitustilaan. Kaikki edellä esitetyt työvaiheet tulee voida tehdä turvallisesti ilman merkittäviä päästöjä ja henkilöstöannoksia. Kapselointilaitoksen yhteyteen tehdään hentoniittilohkojen puristamo, jossa valmistetaan loppusijoitusreikien eristemateriaalina käytettävät hentoniittitiilet hentoniittijauheesta. Kapselointilaitoksen keskimääräinen kapselointitehokkuus on 60 kapselia vuodessa. Suurin kapselointitehokkuus on 100 kapselia vuodessa. Kapselointiprosessissa tarvitaan vähintään 7 henkilöä yhdessä vuorossa. Polttoainetta ottaa vastaan ja kapseloi 5 henkilöä, valvonta ja huoltotöitä tekee 2 henkilöä. Bentoniittilohkopuristamossa tarvitaan kaksi työntekijää. Avainsanat kapselointilaitos, käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus

ENCAPSULATION PLANT AND PROCESS DESCRIPTION ABSTRACT The encapsulation plant will he located in connection with final repository spaces either in Kuhmo's Romuvaara, in Äänekoski's Kivetty, in Loviisa or in Olkiluoto. In the encapsulation plant the spent fuel will he received and treated for the final disposal. In the hot cell of the encapsulation plant the fuel assemhlies will he unloaded from the spent fuel casks and the fuel assemhlies will he inserted into the final disposal canisters. The gas atmosphere of final disposal canister will he changed and the lid of the inner canister will he closed. The electron heam welding method will he used for fixing the copper lid of the final disposal canister. The final disposal canisters will he cleaned and transferred into the huffer storage after machining and inspection the copper lid welds. Fromthe huffer storage the final disposal canisters will he transferred into the final repository spaces hy the capsule lift. All needed operation stages are to he made safely without any activity releases or personnel doses. The hentonite hlock manufacturing plant is planned to he associated with the encapsulation plant. The hentonite hlocks will he made hy a hydraulic press from hentonite powder. The bentonite hlocks will he used as a huffer materia! around final disposal canister in the fmal disposal hole. The average encapsulation efficiency of the encapsulation plant is 60 canisters per year. The maximum encapsulation capacity is 100 canisters per year. The minimum staff requirements for the encapsulation process are 7 persons. The spent fuel will he received and encapsulated hy five persons. Two persons make the control and maintenance works. In addition two persons are working in the hentonite hlock manufacturing plant. Keywords: encapsulation facility, spent fuel disposal

1 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO... 4 2 KAPSELOINTILAITOKSEN KUVAUS... 5 2.1 Sijainti ja mitat... 5 2.2 Rakennuksen tasot ja sisältö... 5 2.2.1 Taso -7,20... 5 2.2.2 Taso -3,60... 7 2.2.3 Taso 0,00... 8 2.2.4 Taso +3,60... 10 2.2.5 Taso +7,20... 11 2.3 Kapselointilaitoksen erikoispiirteet... 13 2.3.1 Vierailijoihin varautuminen... 13 2.3.2 Rakennuksen arkkitehtuuri... 13 2.4 Yhteydet... 14 2.4.1 Henkilöyhteydet... 14 2.4.2 Materiaaliyhteydet.... 14 2.4.3 Kaapeliyhteydet... 14 2.5 Kuormitukset... 14 2.6 Ilmastointi- ja viemäröintijärjestelmät... 15 2.6.1 Ilmastointijärjestelmät... 15 2.6.2 Viemäröintijärjestelmät... 16 3 KAPSELOINTIPROSESSIN KUVAUS... 17 3.1 Yleistä... 17 3.2 Käytetyn polttoaineen vastaanotto... 18 3.2.1 Polttoaineen kuljetus välivarastoista kapselointilaitokseen... 18 3.2.2 Kuljetussäiliöiden vastaanotto ja varastointi kapselointilaitoksella.. 19 3.2.3 Polttoaineen kuljetussäiliöiden jäähdytys... 20 3.2.4 Polttoaineen kuljetussäiliön telakointi ja säiliön kannen avaus... 21 3.3 Polttoaineen käsittely kuumakammiossa... 25 3.3.1 Kuumakammion järjestelyt... 25 3.3.2 Polttoainenippujan identifiointi ja y-mittaus... 26 3.3.3 Polttoainenippujan kuivaus... 26 3.3.4 Vuotavien polttoainenippujen käsittely... 27 3.3.5 Esivalmistettujen kapselien käsittely kapselointilaitoksella... 27 3.3.6 Polttoainekapselin telakointi kuumakammioon... 28 3.3. 7 Polttoainenippujan asennus kapsaliin... 31 3.3.8 Kapselin kaasunvaihto ja sisäkannen kiristys... 31 3.3.9 Sisäkapselin tiiveyskoe... 32 3.3.1 0 Kuparikannen asennus... 32 3.4 Kapselin kuparikannen hitsaus... 34 3.4.1 Hitsauskammio... 34 3.4.2 Kuparikannen hitsaus... 35 3.5 Hitsin tarkastukset... 36 3.5.1 Hitsipinnan koneistus ja ultraäänitarkastus... 36 3.5.2 Kapselin puhdistus... 37 3.5.3 Hitsin volymetrinen tarkastus röntgentomografialla... 38

2 3.5.4 Viallisten hitsauksien käsittely... 38 3.5.5 Kapselin purkaminen, jos korjaukset eivät onnistu... 38 3.6 Valmiitten kapseleitten käsittely... 40 3.6.1 Kapselien siirto puskurivarastoon... 40 3.6.2 Kapseleitten välivarastointi... 40 3.6.3 Kapselin siirto puskurivarastosta kapselihissiin... 41 4 BENTONIITTILOHKOJEN VALMISTUS... 42 5 VALVONTATOIMINNOT... 43 5.1 Prosessin ohjaus ja valvonta... 43 5.2 Kulun ja säteilyannosten valvonta... 43 5.3 Safeguards-valvonta... 43 5.4 Viranomaisvalvonta... 43 6 AKTIIVIJÄTTEIDEN KÄSITTELY JA LOPPUSIJOITUS... 44 7 HUONELUETTELO JA LAITETAULUKOT... 45 Taulukko 1. Tason -7,20 huoneluettelo... 6 Taulukko 2. Tason -3,60 huoneluettelo... 7 Taulukko 3. Tason 0,00 huone luettelo... 9 Taulukko 4. Tason +3,60 huoneluettelo... 11 Taulukko 5. Tason + 7,20 huone luettelo.... 12 Taulukko 6. Polttoaineen kuljetussäiliöiden kapasiteetit ja lämpötehot.... 20 Taulukko 7. Massat polttoaineen kuljetussäiliössä.... 20 Taulukko 8. Polttoaineen kuljetussäiliön sisäosien lämpiäminen.... 26 Taulukko 9. Kapselointilaitoksen huoneluettelo... 45 Taulukko 10. Hissit ja nosturit... 4 7 Taulukko 11. Siirtovaunut.... 4 7 Taulukko 12. Manipulaattorit... 47 Taulukko 13. Bentoniittilohkopuristamon laitteet.... 48 Kuva 1. Tason -7,20 pohjapiirustus.... 7 Kuva 2. Tason -3,60 pohjapiirustus.... 8 Kuva 3. Tason 0,00 pohjapiirustus.... 10 Kuva 4. Tason +3,60 pohjapiirustus... 11 Kuva 5. Tason + 7,20 pohjapiirustus... 12 Kuva 6. Kapselointilaitoksen yleiskuva.... 13 Kuva 7. Kapseloinnin työvaihe et, pitkittäisleikkaus.... 17 Kuva 8. Kapseloinnin työvaiheet, poikittaisleikkaus.... 18 Kuva 9. Kuljetussäiliöiden vastaanotto tila.... 19 Kuva 10. Kapselointilaitoksen pohjatason järjestelyt.... 22 Kuva 11. Maanpinnan tason järjestelyt.... 22 Kuva 12. Vastaanoton työvaihe et... 24 Kuva 13. Kuumakammio.... 25 Kuva 14. Kapselin siirtokäytävä.... 28 Kuva 15. Kapselin telakointiaseman erotus kansi.... 29 Kuva 16. Kaasunvaihtokupu.... 29

3 Kuva 17. Sisäkannen laippamutterit.... 30 Kuva 18. Kapselin suojakaulus... 30 Kuva 19. Kapselin telakointiaseman järjestelyt... 31 Kuva 20. Työvaiheet kuumakammiossa.... 33 Kuva 21. Kapselin hitsauskammio.... 34 Kuva 22. Kapselin koneistus ja ultraäänitarkastus.... 36 Kuva 23. Kapselin puhdistus ja hitsin tomografiatarkastuskammiot.... 37 Kuva 24. Hitsauksen ja tarkastuksen työvaihe et.... 39 Kuva 25. Valmiitten kapseleitten puskurivarasto.... 41

4 KAPSELOINTILAITOKSEN JA -PROSESSIN KUVAUS 1 JOHDANTO Kapselointilaitos sijoitetaan loppusijoitustilojen yhteyteen joko Kuhmon Romuvaaraan, Äänekosken Kivettyyn, Loviisaan tai Olkiluotoon. Laitospaikka on koskematon lukuunottamatta tutkimustoimintaa varten tehtyjä järjestelyjä. Kapselointilaitoksista Olkiluodon ja Loviisan KPA-varastojen yhteyteen tehdään vastaava suunnitelma myöhemmin. Ydinpolttoaineen loppusijoitusprosessi on lyhyesti seuraava. Käytetty ydinpolttoaine siirretään voimalaitoksista käytön jälkeen voimalaitospaikoilla oleviin väli varastoihin, jossa polttoainetta säilytetään 20-40 vuotta. Sen jälkeen käytetty polttoaine kuljetetaan kuljetussäiliöissä loppusijoituspaikalla sijaitsevaan kapselointilaitokseen. Loppusijoituspaikka saattaa olla myös jompikumpi Suomen ydinvoimalaitospaikoista. Maan pinnalla olevassa kapselointilaitoksessa tapahtuu polttoaineen siirto ja sulkeminen loppusijoituskapseleihin. Loppusijoituslaitoksesta kapseloitu ydinpolttoaine lasketaan suoraan noin 500 m syvyydessä peruskalliossa olevaan loppusijoitustilaan, jossa kapselit lopullisesti sijoitetaan kalliotunneleihin tehtyihin hentoniitilla vuorattuihin loppusijoitusreikiin. Toiminnan päätyttyä loppusijoitustilat täytetään ja suljetaan. Kapselointilaitoksella käytetty ydinpolttoaine vastaanotetaan ja käsitellään loppusijoitusta varten. Polttoaineniput puretaan kuljetussäiliöistä ja sijoitetaan loppusijoituskapseleihin. Loppusijoituskapselin kaasuatmosfääri vaihdetaan, kapselin sisäkansi suljetaan ja kuparisen ulkokapselin kansi hitsataan kiinni elektonisuihkuhitsauksella. Hitsin koneistuksen ja tarkistuksen jälkeen kapseli puhdistetaan ja siirretään puskurivarastoon odottamaan siirtoa kapselihissillä loppusijoitustilaan. Kaikki edellä esitetyt työvaiheet suunnitellaan niin, että ne voidaan tehdä turvallisesti ilman merkittäviä päästöjä ja henkilöstöannoksia. Kapselointilaitoksen yhteyteen tehdään hentoniittilohkojen puristamo, jossa valmistetaan loppusijoitusreikien eristemateriaalina käytettävät hentoniittilohkot hentoniittijauheesta. Kapselointilaitoksen keskimääräinen kapselointitehokkuus on 60 kapselia vuodessa. Suurin kapselointitehokkuus on 100 kapselia vuodessa. Kapselointiprosessi vaatii vähintään 7 henkilöä. Polttoainetta vastaanottaa ja kapseloi 5 henkilöä, valvonta- ja huoltotöitä tekee 2 henkilöä. Bentoniittilohkopuristamossa tarvitaan kaksi työntekijää. Kapselointilaitoksen suunnittelussa varaudutaan vierailijoiden vastaanottoon.

5 2 KAPSELOINTILAITOKSEN KUVAUS 2.1 Sijainti ja mitat Kapselointilaitos on loppusijoituslaitoksen keskeisin rakennus. Muitten rakennusten sijainti määritellään kapselointilaitoksen suhteen. Kapselointilaitos erotetaan aidalla muusta loppusijoituslaitoksesta, koska kapselointilaitoksella käsitellään käytettyä ydinpolttoainetta. Se siis luokitellaan ydinlaitokseksi. Kapselointilaitoksen suurin pituus on 57 m ja leveys 37 m. Rakennuksen pohjataso on tasolla -7,20 mja ylin taso on 10,80 m. Kattokorkeus on tasolla 13,6 m. ilmastointipiippu rakennuksen katolla yltää 24 metrin korkeuteen. Kapselointilaitoksen rakennustilavuus on noin 31500 m 3 ja rakennusala noin 1900 m 2 2.2 Rakennuksen tasot ja sisältö 2.2.1 Taso -7,20 Puhtaan ja valvotun alueen lattiaviemäröintivesien kokoojasäiliöiden huoneet ovat tasolla -10,00, jotta voidaan käyttää painovoimaista viemäröintiä. Viemäröintihuoneissa on lattiavesien kokoojasäiliöt ja viemärivesipumput Kapselointilaitoksen pohjatasolla -7,20 m tehdään kapseloinnin keskeisimmät työvaiheet Pohjatasolla ovat viemärivesien puhdistusjärjestelmän tilat sekä tarpeelliset apu- ja varastotilat Polttoaineen kuljetussäiliön suojakansi avataan polttoaineen kuljetussäiliön siirtokäytävässä. Kuljetussäiliöstä otetaan näytteet ja myös säiliön ylipaine puretaan kuljetussäiliön siirtokäytävässä. Varaudutaan kuljetussäiliön ulkopuoliseen dekontaminointiin, joten dekontaminointijärjestelmän laitteet ovat myös tällä tasolla. Kuljetussäiliön siirtokäytävän lattia ja seinät vuorataan ruostumattomalla teräsverhouksella. Kuljetussäiliön siirtokäytävässä on kiskoilla liikkuva vaunu, jossa on nostolaite kuljetussäiliön telakointia varten. Kuljetussäiliö telakoidaan altapäin kuumakammioon. Polttoaineniput nostetaan kuljetussäiliöstä kapselointiprosessiin. Sitä ennen polttoainenippu ja voidaan välivarastoida autoklaavissa. Autoklaaveja voidaan käyttää polttoaineen kuivaamiseen, jos polttoaine kuljetetaan märkänä. Autoklaavien apujärjestelmille on varattu tilat kuumakammion alapuolella. Sekä Loviisan että Olkiluodon laitoksen polttoaineelle on oma autoklaavi. Loppusijoituskapseli liikkuu kapselin siirtokäytävässä eri työpisteiden välillä kapselin siirtovaunussa kiskoja pitkin. Siirtovaunussa on nostomekanismi, jotta loppusijoituskapseli voidaan telakoida kuumakammioon ja hitsauskammioon. Kapselin siirtokäytävän katossa on nostin, jolla loppusijoituskapselin kuparikansi voidaan asettaa paikoilleen sen jälkeen kun loppusijoituskapseli on irrotettu kuumakam-

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -----, 6 mion telakoinnista. Kapselin siirtokäytävässä kuparikannen hitsi koneistetaan, jotta hitsi voitaisiin tarkastaa ultraäänellä ilman ylimääräisiä häiriölähteitä. Siirtokäytävässä on karajyrsin hitsin koneistusta varten sekä monikanavainen ultraäänitarkastuslaite. Jyrsinlaitteella voidaan tarvittaessa kuparikansi koneistaa auki ja kapseli voidaan palauttaa takaisin kuumakammion telakointiin. Loppusijoituskapselin puhdistus ta varten kapselin siirtokäytävästä haarautuu huone, jossa on kapselin puhdistusasema. Täällä on pesulaite, joka muistuttaa huoltoasemilla käytettäviä autojen pesulaitteita. Kapselin siirtokäytävästä haarautuu myös huone, jossa loppusijoituskapselille tehdään hitsin volymetrinen tarkastus röntgentomografiatarkastuslaitteella. Tomografiatarkastus vaatii noin 2,5 m paksuisen betonisen säteilysuojan säteilysuihkun taakse. Tämän vuoksi loppusijoituskapseli on tarkastuksen aikana pyörivähä alustalla ja säteilysuihku on suunnattu kammion peräseinää kohti. Peräseinän takana on peruskallio, joten erillistä säteilysuojaseinää ei tarvitse rakentaa. Loppusijoituskapselien puskurivarastossa kapselit odottavat siirtoa loppusijoitustilaan. Puskurivarasto on labyrintin takana kapselin siirtokäytävään nähden. Puskurivarastossa on tilat kahdelletoista loppusijoituskapselille. Loppusijoituskapseli siirretään loppusijoitustilaan kapselihissillä. Loppusijoituskapseli ajetaan kiskoilla liikkuvalla siirtovaunulla kapselihissiin. Taulukko 1. Tason -7,20 huoneluettelo TASO -7,20 Huoneala1m 2 Korkeus/m Tilavuus/mj HUOLTOKÄYTÄVÄ 291 3,6 1048 KULJETUSSÄILIÖN SIIRTOKÄYTÄVÄ 39 7,2 281 KUUMAKAMMION LAITETILA 68 7,2 490 LAITETILA 29 7,2 209 PORRAS 12 10,8 130 KAPSELIN SIIRTOKÄYTÄVÄ 144 7,2 1037 PUHDISTUSASEMA 30 7,2 216 TARKASTUSASEMA 30 7,2 216 KAPSELEITTEN PUSKURIV ARASTO 72 14,4 1347 KAPSELIN SIIRTOKÄYTÄVÄ 18 7,2 132 KAPSELIHISSI 16 7,2 115 PORRAS 12 18,0 216 VARALLA 13 3,6 47 VARALLA 13 3,6 47 VIEMÄRÖINTIHUONE, PUHDAS 38 6,0 228 VIEMÄRÖINTIHUONE, VALVOTTU 38 6,0 228 VARALLA 55 3,6 198 PORRAS 12 18,0 216 VARALLA 28 3,6 101 YHTEENSÄ 958 6499

7 [~<o-, :::6B=50'------..+ [ 380<l,..._,----=8=2Sc:_O,~ :_7..:...:\l0-=---0-~ 1-[.,~49-'-"'50'----:o+ [,_.,.::_::BO='>O ~,[.,._, :: 10=00-=-<l,,..., [, :_:: 70=00_---!,[ -720-7.2.0 0000 0000 0000 HfS"S"l L.O PPUs-fJCfiUSTfLAAN" 0 :o -7.20-7.20 -!J.JJO -9110 VARASfO -72ll Kuva 1. Tason -7,20 pohjapiirustus. -- - --~ - ----- - - - -- ----- - - - - - $ 2.2.2 Taso -3,60 Taso -3,60 on välitaso, joka kattaa osan -3.60 tason pinta-alasta. Huoltokäytävä tällä tasolla on säteilysuojelullisesti valvomatonta aluetta. Vierailijat voivat seurata kapselointiprosessia kapselin siirtokäytävässä huoltokäytävän säteilysuojaikkunoiden kautta. Kapselointiprosessin sähkölaitetilat ovat tällä tasolla. Taulukko 2. Tason -3,60 huoneluettelo. TASO -3,60 Huoneala/m Korkeus/m Tilavuus/m HUOLTOKÄYTÄVÄ 291 3,6 1048 VARA 13 3,6 48 VARA 38 3,6 137 SÄHKÖLAITETll...A 38 3,6 137 SÄHKÖLAITETll...A 55 3,6 198 VARA 13 3,6 48 VARA 27 3,6 98 YHTEENSÄ 476 1713

C> _ 8 t------=-6::..::..b 50=----------1[ 31>0 0 1--l ::B=1.5.::._0 --+-----...:..;7~-=..:0 O'----l----'-'-'49-50=----t-----=B=G5_:_0 --t-------=10=0g=o -----t-~---=70--"--"!>0_---t -l.oo ffssf LOPPVSIJOITUSTILMN SIJirÖTIUYARAIJS -3.60 0 "' Kuva 2. Tason -3,60 pohjapiirustus. 2.2.3 Taso 0,00 Polttoaineen kuljetussäiliöt vastaanotetaan ja varastoidaan kuljetussäiliöiden vastaanottotilassa. Kuljetussäiliöiden vastaanottotilassa on säilytystilat neljälle sekä Loviisan että Olkiluodon laitoksen kuljetussäiliölle. Vastaanottotila on varustettu 140 tonnin siltanosturilla, jolla polttoaineen kuljetussäiliöitä voidaan siirrellä. Vastaanottotilassa on myös pesulaite kuljetusajoneuvon sääsuojan pesua varten. Uudet loppusijoituskapselit vastaanotetaan, varastoidaan ja esivalmistellaan uusien kapseleitten varastossa. Varastossa on tilat 24 uudelle kapselille. Uudet kapselit voidaan laskea siltanosturilla suoraan kapselin siirtokäytävän vaunuun varaston lattiassa olevan aukon kautta. Kapselointiprosessin vaativimmat työvaiheet tehdään maanpinnan tason tiloissa, kuumakammiossa sekä hitsauskammiossa. Kuumakammio on varustettu nostureilla ja manipulaattoreilla, joilla polttoaineniput poistetaan kuljetussäiliöistä, siirretään autoklaaviin kuivattavaksi ja lopuksi loppusijoituskapseleihin. Kuumakammiossa on loppusijoituskapselin telakointiasema, jossa loppusijoituskapselin sisäkansi kiinnitetään, kapselin kaasuatmosfääri vaihdetaan ja loppusijoituskapselin tiiveys tarkastetaan. Telakointiaseman aktiiviset toimilaitteet sijoitetaan kuumakammion ulkopuolelle huonettavaan tilaan.

9 Kuumakarnmio on kauttaaltaan vuorattu ruostumattomalla teräsverhouksella sekä varustettu alipaineilmastointijärjestelmällä ja aktiivisuuden suodatusjärjestelmällä. Kuumakarnmiossa on imurointijärjestelmä, jolla mahdolliset polttoainenipuista irronneet aktiiviset karstat tai pienet irto-osat voidaan kerätä ja sijoittaa loppusijoituskapseleihin. Kapselointiprosessin ohjaustila on kuumakammion seinän takana. Ohjaustilasta on näköyhteys kuumakarnmioon säteilysuojaikkunoiden läpi. Hitsauskarnmio on kapselin siirtokäytävän yläpuolella, jotta loppusijoituskapseli voidaan telakoida tyhjiökarnmioon. Loppusijoituskapselin kuparikansi hitsataan kiinni tyhjiökarnmiossa elektronisuihkuhitsauslaitteella. Hitsauslaitteelle ja sen järjestelmille on varattu omat huoneet. Hitsauslaitteen tyhjiökarnmio on säteilysuojattu, joten hitsauskarnmio on luoksepäästävä kapselin kannen hitsauksen aikana. Loppusijoituskapselin tomografiatarkastuslaite on sijoitettu maanpinnan tasolle hitsauskarnmion viereiseen huoneeseen. Maanpinnan tasolla ovat myös konepaja, sähkölaitetiloja sekä apu- ja varastotiloja. Hentoniittilohkopuristamo on kapselointilaitoksen päädyssä. Puristamon vieressä on varasto, jonne raakahentoniitti tuodaan 20 jalan konteissa. Hentoniitti siirretään trukilla hentoniittilohkopuristamoon, jossa on hentoniitin sekoitin, hydraulinen puristin sekä erilaisia annostelu- ja käsittelylaitteita. Valmiit hentoniittilohkot siirretään loppusijoitustilaan kapselihissillä. Hentoniittilohkot pakataan kuljetuslavakehikkoon ja siirretään trukilla kapselihissiin. Kapselihissillä on siis kaksi pysähdysasemaa kapselointilaitoksessa. Taulukko 3. Tason 0,00 huoneluettelo. TASO 0,00 Huoneala1m 2 Korkeus/m Tilavuus/mj SÄILIÖIDEN VASTAANOTTOTILA 444 10,8 4795 KAPSELIV ARASTO 106 7,2 763 KUUMAKAMMIO 116 7,2 835 OHJAUSTILA 161 3,6 580 HITSAUSKAMMION PROSESSITILA 44 3,6 158 HITSAUSKAMMIO 46 7,2 331 TARKASTUSKAMMION LAITETILA 47 3,6 169 HENTONIITTILOHKOPURIST AMO 79 7,2 569 HISSIN ETEISTILA 24 7,2 173 HENTONIITTIKONTTIV ARASTO 75 7,2 540 KONEPAJA 86 7,2 619 VARASTO 13 3,6 47 VARASTO 13 3,6 47 VARASTO 23 3,6 83 SÄHKÖLAITETILA 58 3,6 209 KYTKINLAITOSTILA 52 3,6 187 VARASTO 27 3,6 97 KÄYTÄVÄ 90 3,6 324 1504 10526

10 B250 BO)O 10DDD 7000 WUIT\JSSÄIUON L.ASWAUKKO ocroööo.o.oo ~c. ~o BDHD NITTTLD fooi P VRIST N10 0 VARASrD..0.00 HL.I:JLTOKA.'rTÄ.VÄ Kuva 3. Tason 0,00 pohjapiirustus. 2.2.4 Taso +3,60 Taso +3,60 on välitaso, joka ei kata koko rakennuksen pinta-alaa. Tasolla +3,60 ovat kapselointilaitoksen valvoma sekä kapselointiprosessin automaatiolaite tilat. Tärkeä prosessitila on kuumakammion alipainejärjestelmän tila, joka on yksi huone kuumakammion vieressä. Kuumakammion imurointijärjestelmän laitteet ovat myös tällä tasolla. Kuumakammion nostureiden ja manipulaattoreiden korjaustila on tällä tasolla. Kuumakammion nosturit ja manipulaattorit voidaan nostaa huoltonosturilla korjaamaan. Myös loppusijoituskapseleiden puskurivaraston siltanosturi voidaan nostaa korjattavaksi tähän tilaan. Säteilysuojana kuumakammion ja puskurivaraston suuntaan toimivat kiskoilla liikkuvat siirrettävät seinät. Huoltokäytävä kiertää kuumakammion. Vierailijat voivat seurata kuumakammiotyöskentelyä säteilysuojaikkunoiden kautta. Huoltokäytävästä on näkymä myös polttoaineen vastaanottotilaan.

0 11 Taulukko 4. Tason +3,60 huoneluettelo TASO +3,60 Huoneala1m 2 Korkeus/m Tilavuus1m 3 KÄYTÄVÄ 161 3,6 580 LAITEHUOLTOTILA 95 3,6 342 ALIP AINEILMASTOINTD ÄRJESTELMÄ 47 3,6 169 VARASTO 13 3,6 47 VARASTO 13 3,6 47 VARASTO 72 3,6 259 AUTOMAATIOLAITETILA 95 3,6 342 VALVOMO 76 3,6 274 VARASTO 45 3,6 162 YHTEENSÄ 617 2221 ['------=-=6 85::.::c.O ---'>\> l 3800 7000 01 KULE1USSArlfÖ~ lask[a[krd Kuva 4. Tason +3,60 pohjapiirustus. 2.2.5 Taso +7,20 Tasolla + 7,20 ovat ilmastointikonetilat sekä kapselihissin konehuone. Loppusijoitustilan valvotun alueen tulo- ja poistoilmastointikoneet ovat lähinnä kapseli-

12 kuilua, jotta ilmastointikanavat voidaan vetää kapselikuiluun ilman rakennuksen läpäiseviä poikittaisvetoja. Valvomattomalla ja valvotulla alueella on omat tilat ilmastointikoneita varten. Taulukko 5. Tason + 7,20 huone luettelo. TASO +7,20 Huoneala1m 2 Korkeus/m Tilavuus1m 3 KÄYTÄVÄ 166 3,6 598 ILMASTOINTIKONETILA 112 3,6 403 ILMASTOINTIKONETILA 150 3,6 540 ILMASTOINTIKONETILA 124 3,6 446 ILMASTOINTIKONETILA 80 3,6 288 HISSIN KONEHUONE 46 3,6 166 VARASTO 27 3,6 97 VARASTO 27 3,6 97 YHTEENSÄ 732 2635 7 ~00 O.CO POLTTDANITK I"ASTAI.NOTro oc:n:ro D ~ C> "' / ~ <r ' PORRA ~ 7.2_0 Kuva 5. Tason + 7,20 pohjapiirustus.

13 2.3 Kapselointilaitoksen erikoispiirteet 2.3.1 Vierailijoihin varautuminen Kapselointilaitoksella varaudutaan jatkuviin vierailijaryhmien käynteihin. Periaatteena on, että vierailijat liikkuvat valvomattomalla alueella, mutta voivat silti seurata työskentelyä ja kapselointiprosessin edistymistä valvotulla alueella joko suoraan säteilysuojaikkunoista tai monitorien välityksellä. Kulkukäytävien seinään maalataan kapselointilaitoksen esittelytaulut Vierailijaryhmän mitoitussuuruus on 50 henkilöä. 2.3.2 Rakennuksen arkkitehtuuri Kapselointirakennuksen arkkitehtuuri noudattaa loppusijoituslaitoksen arkkitehtuurin yleisilmettä, katso Kuva 6. Kuva 6. Kapselointilaitoksen yleiskuva.

14 2.4 Yhteydet 2.4.1 Henkilöyhteydet Valvotulle alueelle tullaan kapselointilaitoksen konttorista maanalaista kulkukäytävää pitkin. Kulunvalvonta ja säteilyannosvalvonta hoidetaan kapselointilaitoksen konttorissa. Kapselointilaitoksessa kapselikuilun puoleinen porras on valvonta-aluetta. Kapselointilaitoksen valvonta-alue on esitetty Taulukossa 11, Luokitus C. Valvomattomalle alueelle kulku tapahtuu kapselointilaitoksen konttorirakennuksen kautta. Uusien loppusijoituskanistereiden varaston puoleinen porrasnousu on valvomatonta aluetta. Tasojen -3,60 ja +3,60 kulkukäytävät ovat valvomatonta aluetta. 2.4.2 Materiaaliyhteydet Raskas tavaraliikenne hoidetaan maanpinnan tasolla suoraan ulos avautuvien ovien kautta kapselointilaitoksen kyseiseen kohteeseen. Polttoaineen kuljetussäiliöt tuodaan vastaanottotilaan raskaalla ajoneuvoyhdistelmällä. Vastaanottotila on läpiajettava. Uudet loppusijoituskapselit tuodaan kuorma-autolla. Varasto on sisään ajettava. Konepajassa on myös ulosavautuva ovi. Bentoniittikontit tuodaan lukkinosturilla hentoniittikanttien keskusvarastokentältä. Kapselointilaitoksen hentoniittikanttien varastoon kontit siirretään rullarataa pitkin. Loppusijoituskapselit siirretään loppusijoitustilaan kapselihissillä. Loppusijoituskapseli ajetaan siirtovaunussa hissiin ja samalla siirtovaunulla hissistä ulos loppusijoitustasolla. Bentoniittilohkot siirretään loppusijoitustilaan myös kapselihissillä. 2.4.3 Kaapeliyhteydet Kapselointilaitos saa sähkönsyötön suoraan loppusijoituslaitoksen kytkinkentän jakokeskuksesta. Kapselointilaitoksessa on sähkönjakokeskus ja tarvittavat kaapelinousut Polttoaineen käsittelylaitteiden sekä kuumakammion alipaineilmastointijärjestelmien sähkönsyöttö on dieselvarmennettu. 2.5 Kuormitukset Rakennus mitoitetaan pienlentokoneen törmäykselle ja maanjäristykselle, jossa suurin maanpinnan vaakakiihtyvyys on 0, 1 g. Rakennuksen yleinen lattiakuorma on 2.5 kn/m 2. Polttoaineen kuljetussäiliön vastaanottotilassa, uusien kapseleitten varastossa, kapselin siirtokäytävässä, puskurivarastossa, hentoniittilohkopuristamossa, hentoniittikonttivarastossa sekä konepajassa yleinen lattiakuorma on 25 kn/m 2. Kuljetussäiliön vastaanottotilassa kuljetuslavetin ajolinja vahvistetaan kestämään lavetin telipaino.

15 Kuljetussäiliöiden vastaanottotilaan varataan paikat neljälle sekä Loviisan että Olkiluodon laitoksen kuljetussäiliölle. Kuljetussäiliön paino on noin 140 tonnia. Kuljetussäiliön siirtokäyvässä varaudutaan siihen, että kuljetussäiliö putoaa siltanosturilla nostettaessa 0,00-tasolta -7,20 tasolle. Siirtokäytävän lattiarakenne laskuaukon kohdalla tehdään vaimentavaksi, mikä varmistaa säiliön pysymisen tiiviinä mahdollisen putoamisenkin yhteydessä. Kapselin siirtokäytävän kiskorata mitoitetaan 30 tonnin kuormalle. Uusien loppusijoituskapseleitten varastoon sekä valmiitten kapseleitten puskurivarastoon varataan säilytyspositiot 25 tonnin kuormille. Kuumakammiossa varataan säilytyspaikka kuljetussäiliön kannelle, joka painaa noin 10 tonnia. Hitsauskammiossa varaudutaan tyhjiökammion säteilysuojan painoon, joka on noin 20 tonnia. 2.6 Ilmastointi- ja viemäröintijärjestelmät 2.6.1 Ilmastointijärjestelmät Kapselointirakennus varustetaan ilmastointijärjestelmällä. Sallittu sisälämpötilan vaihteluväli on + 18-27 C. Kapselointilaitoksen valvomauoman alueen ilmastointikoneita varten on varattu oma tila. ilmastoinnin mitoitus perustuu siihen, että ilma vaihtuu kerran kahdessa tunnissa ja että lämpötila pidetään 20 C:ssa. Valvomattomalla alueella ei ole merkittäviä lämpökuormia. Valvotun alueen ilmastointikoneet sijoitetaan erilliseen tilaan. Valvotun alueen ilmastointi varustetaan sekä alipainetta ylläpitävällä puhaltimella että poistoilman suodattimilla. Suurimmillaan lämpökuorma kuumakammiossa on silloin, kun Loviisan laitoksen kuljetussäiliö on avattu, eli noin 10,5 kw. Valmiitten loppusijoituskapseleitten puskurivaraston lämmöntuotto on suurimmillaan noin 20 kw. Nämä lämpökuormat voivat vaikuttaa samanaikaisesti. Autoklaavipiirit varustetaan omilla suodauimilla ja poistoilma kytketään valvottuun ilmastointij ärjestelmään. Loppusijoitustilan valvotun alueen ilmastointikoneet ovat kapselointilaitoksessa. Sekä tulo- että poistoilmastoinnille on varattu omat huonetilat ilman virtausmäärä on suurimmillaan noin 9 m 3 /s, painehäviö noin 4600 Pa, yhden puhaltimen tehontarve luokkaa 57 kw. Lämmitystehon tarve on suurimmillaan noin 230 kw. ilmastointi varustetaan lämmön talteenottolaitteilla.

16 Kuljetussäiliöiden tuottama lämpö kuljetussäiliöiden vastaanottotilassa poistetaan tuulettamalla lämpö koneellisesti suoraan ulos. 2.6.2 Viemäröintijärjestelmät Rakennus kytketään laitoksen normaaliin viemäröintiverkostoon. Valvotun alueen viemäröinti on suljettu. Viemärivedet puhdistetaan yhdessä muitten kontaminoitujen vesien kanssa ennen kuin ne lasketaan valvomattomaan viemäri verkkoon.

17 3 KAPSELOINTIPROSESSIN KUVAUS 3.1 Yleistä Kapselointilaitos kykenee vastaanottamaan sekä Loviisan ja Olkiluodon laitosten polttoaineen kuljetussäiliöitä. Castor VVER 440 kuljetussäiliöön sopii 84 Loviisan polttoainenippua. Olkiluodon polttoaineen kuljetussäiliön vetoisuus on noin 50 nippua. Vastaanottotila toimii kapselointilaitokselle tuotavan polttoaineen puskurivarastona. Vastaanottotilassa on paikat sekä neljälle Loviisan että Olkiluodon laitoksen kuljetussäiliölle. Loppusijoituskapselit esivalmistellaan, tarkastetaan ja kootaan konepajassa ja tuodaan valmiina kapselointilaitokselle. Käytetty polttoaine puretaan kuljetussäiliöistä kuumakammiossa. Polttoaineniput sijoitetaan polttoainekapseliin. Sisäkapselin kaasuatmosfääri vaihdetaan ja sisäkapselin kansi rouvataan kiinni. Kuparikapselin kansi hitsataan kiinni elektronisuihkuhitsauksella, hitsin pinta koneistetaan ja tarkastetaan. Kapselit puhdistetaan ja siirretään valmiitten kapseleitten puskurivarastoon ennen kuljetusta loppusijoitustiloihin. Polttoainekapseli siirretään loppusijoitustilaan hissillä kapselikuilun kautta. Kuvat 7 ja 8 esittävät kapselointiprosessin työvaiheita. Kuvassa 7 vasemmalla on uusien kapseleitten varasto. Molempien kuvien keskellä on kuumakammio, jossa polttoaineniput poistetaan kuljetussäiliöistä, tarkastetaan ja sijoitetaan polttoainekapseleihin. Kuvassa 7 kuumakammiosta oikealle on hitsausasema, kapselin puhdistus- ja tarkastusasemat Kuva 7. Kapseloinnin työvaihe et, pitkittäisleikkaus.

18 Kuvassa 8 vasemmalla on käytetyn polttoaineen vastaanottotila. Kuvan 8 alaosassa kuumakammion alapuolella näkyvät polttoainenippujen puskurivarastokammiot. Kapselia siirretään työvaiheesta toiseen kapselin siirtokäytävässä. V almiitten kapseleitten puskurivarasto on kuvan takaosassa labyrinttiseinän takana. Kuva 8. Kapseloinnin työvaiheet, poikittaisleikkaus. 3.2 Käytetyn polttoaineen vastaanotto 3.2.1 Polttoaineen kuljetus välivarastoista kapselointilaitokseen Polttoaineniput tuodaan kapselointilaitokselle kuljetussäiliöissä, jotka on lisensioitu maantiekuljetuksiin. Polttoaine kuljetetaan kuivana kapselointilaitokselle, mutta varaudutaan myös polttoaineen märkäkuljetuksiin. Kuljetussäiliöissä on erillinen neutronisuoja, koska kuljetussäiliöissä ei ole vettä vaimentamassa neutronisäteilyä. Kuljetussäiliön sisäpinta pestään tarvittaessa KP A-varastossa, jossa on valmiit pesulaitteet ja jätteiden käsittelyjärjestelmät Polttoainenipuista saattaa karista crudia (aktiivista metallikarstaa) kuljetussäiliöön. Polttoaine tuodaan kapselointilaitokselle joko meritse, junalla, autolla tai näiden yhdistelmänä. Polttoainetta tuodaan kapselointilaitokselle keskimäärin kerran kuukaudessa kaksi kuljetussäiliötä kerrallaan.

19 3.2.2 Kuljetussäiliöiden vastaanotto ja varastointi kapselointilaitoksella Kuljetussäiliöt otetaan vastaan kapselointilaitoksella kuljetussäiliöiden vastaanottotilassa. Kuljetussäiliöt toimivat samalla laitokselle tuotavan käytetyn polttoaineen puskurivarastona. Erillistä siilovarastoa käytetylle polttoaineelle ei siis rakenneta. Kuljetussäiliöiden vastaanottotilaan varataan tilat sekä neljälle Olkiluodon että neljälle Loviisan laitoksen polttoaineen kuljetussäiliölle. Tarpeen vaatiessa kuljetussäiliöitä voidaan varastoida myös ulkona. Polttoaineen varastointi kapselointilaitoksella kuljetussäiliöissä yksinkertaistaa polttoaineen käsittelyä. Vältetään yksi ylimääräinen polttoaineen käsittelyvaihe, kun polttoaineniput siirretään kuljetussäiliöstä suoraan loppusijoituskapseliin sen asemesta, että niput ensin siirrettäisiin välivarastoon ja sieltä edelleen loppusijoituskapseliin. Polttoainenippujen turha käsittely maksaa ja lisää käsittelyriskejä. Ylimääräinen käsittely voi irrottaa crudia polttoaineesta ja kontaminoida kapselointilaitosta. Kontaminaation poistaminen vaatii ylimääräisiä järjestelmiä ja aiheuttaa kustannuksia. Näkymä polttoaineen vastaanottotila on esitetty Kuvassa 9. J.' VI:"/~. ( / 1.\'KS 'J'JUNSPOR'J <.VH/UOOH POJJ'ER E!'iGI. 'EEMNG LTD Kuva 9. Kuljetussäiliöiden vastaanottotila.

20 Polttoaineen kuljetussäiliöt tuodaan kapselointilaitoksella ainakin loppumatkan autokuljetuksena. Ajoneuvoyhdistelmä ajetaan sisään kuljetussäiliöiden vastaanottotilaan, jossa sääsuoja pestään ja avataan. Sääsuoja pestään painepesurilla, jossa on roiskeveden kerääjä. V asiaanottotilassa huuhteluvesi voidaan johtaa normaaliin lattiaviemäröintiin. Tämän jälkeen kuljetussäiliön iskunvaimentimet poistetaan ja kuljetussäiliö nostetaan joko väli varastoitavaksi vastaanottotilaan tai sitten kuljetussäiliö lasketaan -7,20 tasolle kuljetussäiliön siirtokäytävään. Iskunvaimentimille on varattu säilytyspaikka vastaanottotilan toisessa päässä. Kuljetussäiliöt nostetaan pystyasentoon käyttämällä polttoaineen kuljetusajoneuvoa kääntöalustana. Vastaanottotilassa on 140 tonnin siltanosturi kuljetussäiliön käsittelyä varten. V asiaanottotilassa kuljetussäiliölle tehdään säteil ytaso- ja pintakontaminaatiomittaukset. Kuljetussäiliön pintakontaminaation ylittäessä sallitut rajat kuljetussäiliö lasketaan kuljetussäiliön siirtokäytävään pestäväksi. Kuljetussäiliön siirtokäytävä on valvonta-aluetta ja huuhteluvesi käsitellään aktiivisena vetenä. Jos osoittautuu, että kuljetusajoneuvon kuljetusalusta on myös kontaminoitunut matkan aikana, niin tällöin kuljetusalusta pestään ennen kuljetusajoneuvon takaisin lähettämistä. Kuljetussäiliön vastaanottotilan viemäröinti kytketään tällöin valvonta-alueen viemäröintiin kuljetusalustan pesun ajaksi. 3.2.3 Polttoaineen kuljetussäiliöiden jäähdytys Kun polttoainetta kuljetetaan kuivana, niin kuljetussäiliön sisällä olevan ilman lämpötila on noin 300 C ja kuumimman polttoainesauvan lämpötila on korkeintaan noin 370 C. Kuljetussäiliön seinämän sisälämpötila on 60-70 C, POSIV A 99-16, Liite1. Jos kuljetussäiliössä on vettä, niin vesi ei höyrysty, koska kuljetussäiliön seinä lauhduttaa höyryn. Kuljetussäiliöiden vetoisuudet ja lämmöntuotto on esitetty Taulukossa 6. Taulukko 6. Polttoaineen kuljetussäiliöiden kapasiteetit ja lämpötehot. Ominaisuus Olkiluoto Loviisa Yksikkö Nippujen lukumäärä 50 84 kpl Lämmöntuotto/nippu 150 125 w Kokonaislämmöntuotto 7,5 10,5 kw Kuljetussäiliön sisällä olevan massan jäähdyttäminen ei ole teknisesti helposti toteutettavissa, koska kuljetussäiliön sisällä jäähdytettävä massa on suuri, Taulukko 7. Taulukko 7. Massat polttoaineen kuljetussäiliössä. Ominaisuus Olkiluoto Loviisa Yksikkö Polttoainenipun massa 297 214 kg Polttoaineen massa 14850 17976 kg Tukikorin massa 27077 33056 kg Polttoaine ja tukikori yhteensä 41927 51032 kg

21 Tukikorin ulkopinnan lämpötila on noin 150 C ja väliripojen lämpötila on noin 350 C. Edellisten keskiarvo on 250 C. Jos kuljetussäiliön sisällön ominaislämpö on 400 Jlkg/K niin kuljetussäiliön sisäosiin on varautunut 2,5-3,1 GJ lämpöenergia. Jälkilämpötehon poistaminen ilmalla kuljetussäiliöstä ei ole teknisesti järkevää. Kuljetussäiliön kanteen ei voida tehdä kahta noin 100 mm:n halkaisijaista reikääjälkilämmön poistamista ja jäähdytystä varten, jota ilmalla jäähdytys vaatisi. Kuljetussäiliön sisärakenteita ja polttoainetta ei voida käytännössä jäähdyttää ilmalla ennen kuin kuljetussäiliön kansi avataan. Näin ollen kuljetussäiliön säteilysuojakansi avataan kuumakammiossa ilman, että kuljetussäiliön sisätilaa on jäähdytetty. Jos osoittautuu, että kuljetussäiliötä ei voida avata kuumana, niin tällöin polttoaine kuljetetaan KP A-varastosta märkäsiirtona, jolloin lämpötila kuljetussäiliössä on koko ajan luokkaa 60-70 C. Tällöin kapselointilaitoksella tarvitaan teknisiä vesiprosesseja, joille kapselointilaitoksen suunnitelmassa tehdään varaus. Kuljetussäiliön siirtokäytävässä kuljetussäiliön sisätilan kaasusta otetaan näytteet, jotta voidaan todeta, ovatko polttoainesauvat säilyneet ehjänä kuljetuksen aikana. Samassa yhteydessä kuljetussäiliön ylipaine tasataan. Kun kuljetussäiliön kaasun lämpötila on noin 300 C, niin tällöin säiliössä on noin 1 barin ylipaine. Ylipaine puretaan kapselointilaitoksen aktiiviseen ilmastointiin. 3.2.4 Polttoaineen kuljetussäiliön telakointi ja säiliön kannen avaus Polttoaineen kuljetussäiliö siirretään kuumakammion telakointiaseman kohdalle. Sekä Olkiluodon että Loviisan polttoaineen kuljetussäiliöille on oma telakointiasema. Kuljetussäiliön siirtokäytävässä kuljetussäiliön ulomman suojakannen pultit irrotetaan ja suojakansi poistetaan. Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pultit irrotetaan. Kuljetussäiliö nostetaan kuumakammion telakointiasemaan ja kuljetussäiliö tiivistetään kuumakammioon paisuvilla kaksoistiivisteillä. Kun tiivistys kuumakammioon on varmennettu, niin kuumakammion sulkukansi avataan ja nostetaan sivuun sille varatulle säilytyspaikalle. Tämän jälkeen polttoaineen kuljetussäiliön säteilysuojakansi voidaan nostetaan pois ja siirtää omalle säilytyspaikalleen kuumakammiossa. Kuumakammiossa kuljetussäiliön kansien käsittelyyn on varattu oma portaalinosturi. Polttoaineniput ovat nyt poistettavissa kuljetussäiliöstä. Kapselointilaitoksen maanpinnan tason alapuolisiajärjestelyjä esittää Kuva 10. Kuva 11 esittää kapselointilaitoksen maanpinnan tason järjestelyjä.

22 Kuva 10. Kapselointilaitoksen pohjatason järjestelyt. Kuva 11. Maanpinnan tason järjestelyt.

23 Polttoaineniput poistetaan kuljetussäiliöstä joko autoklaaveihin tai sitten suoraan loppusijoituskapseliin. Telakointiaseman suojakansi nostetaan pois kuljetussäiliön säteilysuojakannen päältä ja kuljetussäiliön säteilysuojakansi asetetaan paikalleen kuljetussäiliön päälle. Kuumakammio suljetaan nostamalla telakointiaseman suojakansi paikoilleen. Kuljetussäiliö voidaan irrottaa kuumakammion telakoinnista. Kuumakammiossa kuljetussäiliön säteilysuojakansi saattaa lievästi kontaminoitua, vaikka kuumakammiossa säteilysuojakannen päällä on ollut suojakansi. Kuljetussäiliön säteilysuojakannen kontaminaatio mitataan. Jos kontaminaatiota havaitaan, niin kuljetussäiliön kansi dekontaminoidaan huuhtelemaila kansi vedellä kuljetussäiliön siirtokäytävässä. Pesujärjestelmä luokitellaan aktiiviseksi järjestelmäksi. Samaa pesujärjestelmää käytetään myös kuljetussäiliön pesuun, jos säiliö on matkalla kapselointilaitokseen kontaminoitunut. Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pultit asennetaan paikoilleen ja pultit kiristetään. Kuljetussäiliön ulompi suojakansi asetetaan paikoilleen ja pultit kiristetään. Kuljetussäiliö siirretään takaisin kuljetussäiliön vastaanottotilaan. Kuljetussäiliö nostetaan kuljetusalustalle, iskunvaimentimet kiinnitetään ja sääsuoja asetetaan paikoilleen. Kuljetussäiliö palautetaan KP A-varastoon, joko Loviisaan tai Olkiluotoon. Polttoaineen vastaanoton työvaiheet ja niiden kesto on esitetty Kuvassa 12.

24 Task Name Duration M T w T F Polttoaineen vastaanotto 0 days 27.1 Sääsuojan huuhtelu ja avaus Säteilytaso ja pintakontaminaatiomittaus Kuljetussäiliön iskunvaimeniimien irrotus Kuljet ussäiliön kiinnityksen irrotus Nostotyökalujen kiinnitys kuljetussäiliöön Kuljetussäiliön kääntö pystyasentoon Kuljetussäiliön nosto kuljetuskäytävään Kuljetussäiliön nosto kuljetussäiliön siirtokäytävään Kuljetussäiliön ulkopinnan pesu (tarvittaessa) Kuljetussäiliön näytteenottoyhtei den kytkentä Kuljetussäiliön kaasutilasta näytteenotto ja paineentasaus Kuljetussäiliön ulomman suojakannen pulttien avaus ja kannen poisto Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pulttien irrotus Kuljetussäiliön nosto kuumakammion telakointiasemaan ja kuljetussäiliön telakointi Kuljetussäiliön irrotus kuumakammion telakointiasemasta Säteilysuojakannen kontaminaatiomittaus Säteilysuojakannen dekontaminointi (tarvittaessa) Kuljetussäiliön säteilysuojakannen pulttien asennus ja kiristys Kuljetussäiliön ulomman suojakannen asemus ja pulttien kiristys Ku ljetussäiliön nosto vastaanottotilaan Kuljetussäiliön nosto kuljetusalustalle Kuljetussäiliön ja iskunvaimeniimien kiinnitys Sääsuojan kiinnitys 0,13 days 0,08 days 0,08 days 0,04 days 0,04 days 0,04 days 0,04 days 0,04 days 0,08 days 0,08 days 0,04 days 0,08 days 0,25 days 0,13 days 0,13 days 0,08 days 0,08 days 0,25 days 0,08 days 0,08 days 0,08 days 0,13 days 0,13 days ~ 1 ~ i ~ i Kuva 12. Vastaanoton työvaiheet

25 3.3 Polttoaineen käsittely kuumakammiossa 3.3.1 Kuumakammion järjestelyt Järjestelyt kuumakammiossa on esitetty Kuvassa 13. Kuva 13. Kuumakammio. Vasemmalla näkyy avattu polttoaineen kuljetussäiliö. A vatun säiliön vieressä on toinen kuljetussäiliön telakointia.sema. Kuumakammion sulkukannelle sekä kuljetussäiliön säteilysuojakannelle on varattu säilytyspaikka portaalinosturin toimialueella taaempana. Polttoaineen siirtokoneen masto näkyy etualalla. Oikealla näkyvät autoklaavit, joita käytetään polttoainenippujen puskurivarastoina sekä kuvan yläosassa on polttoainekapselin täyttöasema. Kuumakammion aukkojen sulkukannet ovat kuvan alaosassa etualalla sekä kuvan takareunalla. Kuumakammiossa on tila polttoainenippujen y-mittauslaitteistolle Ua/tai neutronimittauslaitteistolle), joka on upotettu samalla tavalla kuin autoklaavi kuumakammion lattiaan. Avoimen polttoaineen kuljetussäiliön aiheuttama taustasäteily häiritsee mittauksia, jollei mittauslaitteisto ole säteilyltä suojattu.

26 Periaatteena on, että kuumakammioon sijoitetaan niin vähän kuin mahdollista huoltoa ja kunnossapitoa vaativia laitteita. Kaikki toiminnot kuumakammiossa tapahtuvat kauko-ohjatusti. Kuumakammio on vuorattu ruostumattomalla teräsverhouksellä ympäriinsä. Mahdollisiin häiriötilanteisiin varaudutaan etukäteen. Kaikkien laitteiden tulee olla korjattavissa. 3.3.2 Polttoainenippujen identifiointi ja y-mittaus Polttoaineniput nostetaan yksitellen ulos kuljetussäiliöstä. Nipun tunnisteet luetaan ja tunnisteita verrataan kirjanpitoon. Nipulle tehdään y-mittaus. Mittauksen tulosta verrataan nipun käyttöhistoriasta laskettuun palama-arvoon, nipun jälkijäähdytysaikaan sekä näitä vastaavaan aktiivisuustasoon. Niput valitaan ennakkosuunnitelman ja tarkistusmittauksen perusteella kapseleihin siten, että jälkilämpöteho kapselia kohti on mahdollisimman vakio ja mitoituslaskelmien mukainen. Kapselointistrategian mukaan kuhunkin kapseliin tulee noin puolet vanhinta polttoainetta ja noin puolet noin 20 vuoden ikäistä käytettyä polttoainetta. Siirtokuljetukset suunnitellaan siten, että lämpötekniikkaan perustuva optimointi voidaan toteuttaa kapseloitaessa. (Tämä työvaihe suoritetaan välivarastossa ennen siirtokuljetusta). 3.3.3 Polttoainenippujen kuivaus Polttoaineniput kuormataan kuljetussäiliöön KP A-varastojen vesialtaassa. Ennen kuljetusta kuljetussäiliö tyhjennetään vedestä. Vuotavissa polttoainesauvoissa saattaa olla vettä, koska polttoainenippu ja säilytetään KP A-varastojen vesialtaissa. Kaasutäytteinen "kuiva" polttoaineen kuljetussäiliö on eräänlainen termospullo. Polttoainesauvojen lämpötila nousee kuljetussäiliössä 350-370 asteeseen polttoainenippuja kapselointilaitokselle tuotaessa. Tällöin polttoainesauvojen sisälle vuotanut vesi todennäköisesti höyrystyy ja poistuu polttoainesauvoista. Höyrystynyt vesi lauhtuu kuljetussäiliön seinämään, koska seinän lämpötila pysyy kaikissa olosuhteissa alle 70 asteessa. Polttoainesauvojen sisältämä kosteus poistuu kuljetussäiliöön kuljetuksen ja varastoinoin aikana, joten polttoainenippu ja ei tarvitse enää kapselointilaitoksella kuivata. Tämä on suunnittelun lähtökohtana. Polttoaineniput lämpiävät kuljetussäiliössä 300 astetta noin viikossa, Taulukko 8. Taulukko 8. Polttoaineen kuljetussäiliön sisäosien lämpiäminen. Ominaisuus Olkiluoto Loviisa Yksikkö Lämpiävä massa 41927 51032 kg Lämmitysteho 7,5 10,5 kw Lämpötilan nousu 300 300 oc Ominaislämpö 400 400 J/kg/K Lämpötilan nousuun kuluva aika 670826 583227 s Lämpötilan nousuun kuluva aika 186 162 h

27 Avatussa kuljetussäiliössä polttoaineniput jäähtyvät nopeasti luonnonkierron vaikutuksesta. Polttoainenippujen annetaan jäähtyä vuorokauden verran ennen nippujen poistamista kuljetussäiliöstä. Polttoainenipuista crudi karisee sitä voimakkaimmin mitä nopeammin niput jäähtyvät. Kuumia polttoainenippu ja ei ole syytä nostaa välittömästi kuljetussäiliöstä kuumakammioon, koska polttoaineniput jäähtyvät vapaana ilmassa kaikkein nopeimmin ja irtoava crudi voi kontaminoida kuumakammiota tarpeettomasti. Polttoaineniput nostetaan kuljetussäiliöstä autoklaaviin. Kuumakammiossa on siis kaksi autoklaavia, yksi Loviisan laitoksen polttoaineelle ja toinen Olkiluodon laitoksen polttoaineelle. Yhteen autoklaaviin sopii 12 polttoainenippua. Autoklaavit toimivat normaalisti vain polttoainenippujen varastopositioina. Autoklaavista polttoaineniput nostetaan loppusij oituskapseliin. Jos polttoaine kuljetetaan märkänä, niin polttoaineniput joudutaan kuivaamaan autoklaavissa ennen loppusijoituskapseliin asennusta. Polttoainenippujen kuivaus autoklaavissa tapahtuu nostamalla lämpötila noin 120 asteeseen sekä pumppaamaha hetkeksi tyhjiö autoklaaviin. Kun ilma palautetaan autoklaaviin, niin lämpötila alkaa laskea välittömästi. Lämpötilan nosto voidaan järjestää joko ilman kierrätyksellä ja sähkölämmittimillä tai sitten polttoainenippujen jälkilämpötehoa voidaan käyttää lämpötilan nostoon. Tällöin autoklaavi on lämpöeristettävä ja autoklaavin sisäpinta on varustettava lämmön heijastimilla. Jälkilämmön hyväksikäyttö eliminoi häiriötilanteen, jossa autoklaavi voisi lämmityslaitteen häiriön vuoksi kuumeta liikaa. 3.3.4 Vuotavien polttoainenippujen käsittely Vuotavat polttoaineniput koteloidaan hermeettisesti KP A-varastossa ennen kuin niput toimitetaan kapselointilaitokselle. Polttoainenippu voidaan sijoittaa veden alla hermeettiseen koteloon. Kotelo tyhjennetään vedestä esimerkiksi puhaltamaha koteloon typpeä. Kotelossa oleva polttoainenippu lämpiää samalla tavalla kuin muut polttoaineniput kuljetussäiliössä ollessaan. Kapselointilaitoksella koteloitu polttoainenippu asetetaan loppusijoituskapseliin, jossa on erikoisvalmisteinen laajennetulla positiolla varustettu sisäkapseli. Jos polttoainesauva alkaa vuotaa kuljetuksen aikana, niin tällöin polttoainenippu asennetaan loppusijoituskapseliin normaalilla tavalla. Kuljetuksen aikana vioittuneisiin polttoainesauvoihin on varauduttu kapselointilaitoksen järjestelmien mitoituksessa. 3.3.5 Esivalmistettujen kapselien käsittely kapselointilaitoksella Kapselit valmistetaan, tarkastetaan ja kootaan konepajoissa valmiiksi. Kapselin sisäkapselin kansi on paikoillaan, mutta ei kiristetty. Kapselit tuodaan kapselointilaitokselle kuorma-autolla. Kapselit kuljetetaan vaakasuorassa asennossa. Kuljetuksen aikana kapselin suojana on kuljetuskehikko, jota tarvitaan kapselin käsittelyssä. Kapseliesivalmistetta ei kyetä käsittelemään ilman mukana kulkevaa kehikkoa. Kapselointilaitoksella kuljetuskehikko nostetaan pystyasentoon. Kuljetusajoneuvoa käytetään hyväksi kuljetuskehikon kääntöalustana. Kuljetuskehikko noste-

28 taan uusien kapseleitten puskurivarastoon ja säilytetään pystyasennossa. Uusien kapseleitten puskurivarastossa on tilaa kahdelletoista sekä Olkiluodon että Loviisan laitoksen polttoainekapselille, siis varastossa on tilaa 24 kapselille. Kuljetuskehikko nostetaan kapselointiradan siirtovaunun kohdalle, kapselin kiinnitystuet irrotetaan ja kapseli lasketaan siirtovaunuun. Tyhjä kuljetuskehikko kuljetetaan takaisin konepajalle käytettäväksi uudelleen. Polttoainekapselin kuparikansi nostetaan kapselin viereen siirtovaunun päälle, kun polttoainekapseli on asennettu siirtovaunuun. Kaikki kapselin varusteet: sisä- ja ulkokansi, sisäkannen tiivis te, ruuvit ja mutterit kuljetetaan yhdessä itse kapselin kanssa. Kuva 14 esittää kapselin siirtokäytävää. Kuparikapseiin kansi näkyy siirtovaunun ylätasanteella. Kuva 14. Kapselin siirtokäytävä. 3.3.6 Polttoainekapselin telakointi kuumakammioon Kapselin siirtovaunu ajetaan telakointiaseman alapuolelle. Tässä vaiheessa kuumakammio on vielä suljettu suojakannella. Kapselinostetaan ylös ja tiivistetään telakointiaseman erotuskannen alarakenteeseen kaksoistiivisteellä, Kuva 15. Kun tiiveys on varmistettu, niin tämän jälkeen kuumakammion erotuskansi avataan. Näin polttoainekapseli tulee samaan ilmatilaan kuumakammion kanssa.

29 Tämän jälkeen polttoainekapselin päälle lasketaan kaasunvaihtokupu, joka sisältää sisäkannen muttereiden kiristyslaitteet sekä sisäkannen magneettitarraimen, Kuva 16. Mutterit avataan ja kiristetään sähkökäyttöisen kiristysholkin avulla. Paineilmatyökalua ei käytetä, koska se saattaa aiheuttaa crudi-pölyn leviämistä. Samoin paineilma aiheuttaa lisäkuormituksen kuumakammion ilmastointiin, koska paineilma, joka tuodaan kammioon, on poistettava aktiiviseen ilmastointiin. Polttoainekapselin sisäkannen mutterit kierretään auki ja sisäkansi nostetaan kaasunvaihtokuvun sisään. Kuva 15. Kapselin telakointiaseman erotuskansi. Kuva 16. Kaasunvaihtokupu. Polttoainekapselin sisäkansi ja sisäkannen tiivis te kulkevat kapselin mukana. Sisäkansi