POSIVA OY LIITE 7 1 Liite 7 Pääpiirteinen selvitys teknisistä toimintaperiaatteista ja ratkaisuista sekä muista järjestelyistä, joilla ydinlaitoksen turvallisuus varmistetaan [YEA 32, kohta 5]
POSIVA OY LIITE 7 2
POSIVA OY LIITE 7 3 PÄÄPIIRTEINEN SELVITYS TEKNISISTÄ TOIMINTAPERIAATTEISTA JA RATKAISUISTA SEKÄ MUISTA JÄRJESTELYISTÄ, JOILLA YDINLAITOKSEN TURVALLISUUS VARMISTETAAN 1 Yleiskuvaus Ydinpolttoaine koostuu uraanidioksiditableteista, jotka on suljettu zirkoniseoksesta valmistettuihin polttoainesauvoihin, jotka on koottu polttoainenipuiksi. Joissakin polttoainetyypeissä on myös virtauskanava. Loppusijoitettavaa nippua kanavineen tai nippua kutsutaan loppusijoituksen yhteydessä polttoaine-elementiksi. Reaktorista poiston jälkeen polttoaine-elementtejä varastoidaan laitosyksiköllä olevissa polttoainealtaissa, joista ne muutaman vuoden päästä siirretään erilliseen välivarastoon. Teollisuuden Voima Oyj (TVO) ja Fortum Power and Heat Oy (Fortum) käyttävät välivarastoinnissa vesialtaita, joissa vesi toimii sekä jäähdytteenä että säteilysuojana. Kuljetukset loppusijoituspaikkaan on mahdollista järjestää joko maantie-, rautatie- tai laivakuljetuksena. Eri reittivaihtoehdoille on suoritettu kuljetusriskitarkastelu, jonka mukaan kuljetuksista aiheutuva säteilyriski on hyvin alhainen. Tämä johtuu lähinnä siitä, että käytettävä kuljetussäiliö pysyy tiiviinä äärimmäisissäkin liikenneonnettomuuksissa. Kuljetuksia on käsitelty tarkemmin rakentamislupahakemuksen liitteessä 18 (Kuljetusreitit ja -riskit). Käytetty polttoaine kapseloidaan ja kapselit sijoitetaan syvälle kallioperään bentoniitilla vuorattuihin reikiin. Käytettyä polttoainetta sisältävien kapseleiden sijoitustapa kallioperään sekä tärkeimmät vapautumisesteet on esitetty kuvassa 1. Kaksiosainen kupari-rauta -kapseli on pääasiallinen vapautumiseste tiiveytensä ja kestävyytensä ansiosta. Loppusijoitusreiän bentoniittipuskuri suojaa kapselia ja toimii mahdollisia päästöjä absorboivana ja sitovana kerroksena, kun taas tunnelien täytemateriaali ja suuri määrä kalliota tunnelien yläpuolella toimivat kulkeutumista rajoittavana lisäesteenä. Kuvassa 1 on esitetty pystysijoitusratkaisu (KBS-3V). Selvitettävänä olevan vaihtoehtoisen vaakasijoitusratkaisun (KBS-3H) pitkäaikaisturvallisuus perustuu samanlaisiin periaatteisiin, mutta loppusijoitustunnelien täyttömateriaali muodostaa tässä ratkaisussa samalla myös puskurin. Kuva 1. Loppusijoituksen pystysijoitusratkaisu ja moniesteperiaate. Eri vapautumisesteet täydentävät toisiaan.
POSIVA OY LIITE 7 4 Kuvassa 2 on esitetty kapselointi- ja loppusijoitusprosessin eteneminen pääpiirteissään. Kuva 2. Kapselointi- ja loppusijoitusprosessien päävaiheet. Tarvittavat ydinmateriaalivalvontamittaukset tehdään ennen polttoaineen siirtoa kapseliin. 1.1 Kapselointilaitos Kapselointilaitoksen pääosan muodostavat kuljetussäiliöiden vastaanotto- ja puhdistustilat, kuljetussäiliöiden välivarastointitila, kapseleiden siirtokäytävä, polttoaine-elementtien käsittelykammio, kapseleiden sulkemiseen ja tarkastuksiin tarvittavat kammiot sekä tyhjien ja täysinäisten kapselien välivarastot. Lisäksi laitoksella on tilat käytön aikana syntyvän matala- ja keskiaktiivisen jätteen käsittelyyn ja pakkaamiseen. Kapselointilaitoksessa tapahtuvan vastaanottotarkastuksen jälkeen kuljetussäiliöt joko siirretään suoraan käsittelykammioon kytkettäviksi ja tyhjennettäviksi tai ne voidaan varastoida odottamaan käsittelyä. Kapselointiprosessia esittää kuva 3. Elementit kuivataan ensin, jos ne ovat olleet vesitäytteisessä kuljetussäiliössä. Tämän jälkeen polttoaine-elementit siirretään yksi kerrallaan loppusijoituskapseliin. Ennen kapselointia tehdään tarvittavat ydinmateriaalivalvontamittaukset. Kun loppusijoituskapseli on täysi, kapselin sisätilan ilma-atmosfääri vaihdetaan suojakaasuun ja sisäkansi suljetaan pulteilla. Seuraavassa vaiheessa kuparikapselin kansi hitsataan kiinni tyhjiökammiossa. Hitsaustapana käytetään koneellisesti suoritettua ja kameroilla valvottua elektronisuihkuhitsausta.
POSIVA OY LIITE 7 5 Vaihtoehtona kyseeseen tulee myös kitkatappihitsaus. Työn jälki tarkastetaan hitsin koneistuksen jälkeen erillisessä tarkastuskammiossa visuaalisesti kameroiden avulla sekä ultraääni-, pyörrevirta- ja röntgenlaitteilla. Tämän jälkeen kapseli on valmiina siirrettäväksi valmiiden kapselien puskurivarastoon tai hissillä loppusijoitustiloihin. Kuva 3. Kapselointiprosessin periaatekuva. Loppusijoituskapselit, esitettyinä kuvassa 4, ovat kaksiosaisia: sisältä valurautaisia ja ulkokuoreltaan kuparisia. Rautaosan on tarkoitus kestää kapseliin kohdistuva mekaaninen rasitus: pohjaveden ja paisuneen bentoniitin aiheuttama paine sekä mahdollisista kallion liikkeistä aiheutuvat kuormitukset. Kupariosa puolestaan suojaa korroosiolta ja toimii vesi- ja kaasutiiviinä vaippana. Kapselien halkaisija on sama polttoainetyypistä riippumatta. Nykyisillä käynnissä olevilla voimalaitosyksiköillä (Olkiluoto 1-2 ja Loviisa 1-2) myös yhteen kapseliin sijoitettavien polttoaine-elementtien määrä on sama, ainoastaan kapseleiden pituus ja polttoainepositioiden muoto valurautaosassa eroavat toisistaan. Olkiluoto 3 -laitosyksikön polttoaine-elementtejä sijoitetaan kapseliin vain neljä. Olkiluoto 4 -laitosyksikön polttoaineelle suunnitellaan samat turvallisuustavoitteet täyttävä kapseli sitten kun kyseisen laitosyksikön laitostyyppi on valittu ja käytetyn polttoaineen ominaisuudet ovat tiedossa. Kapselien ulkohalkaisija on 1,05 m. Olkiluodon voimalaitoksen käytetyn BWR-polttoaineen kapseli on 4,8 m pitkä ja painaa polttoaine-elementteineen (3,6 tonnia) täytettynä noin 25 tonnia. Olkiluoto 3:n PWR-polttoaineelle suunniteltu kapseli on 5,2 m pituinen ja sen paino polttoaine-elementteineen (3,1 tonnia) täytettynä on noin 29 tonnia. Loviisan voimalaitoksen käytetyn polttoaineen kapselin pituus on 3,6 m ja paino polttoaine-elementteineen (2,6 tonnia) täytettynä noin 19 tonnia. Kapselin valmistustekniikkaa on tutkittu käytännössäkin useilla kymmenillä täyden mittakaavan valmistuskokeilla eri menetelmillä. Kapselointilaitos sijaitsee suoraan loppusijoitustilojen yläpuolella ja siitä on yhteys kapselikuilun kautta loppusijoituslaitokseen.
POSIVA OY LIITE 7 6 Kuva 4. Loviisa 1-2, Olkiluoto 1-2 ja Olkiluoto 3-loppusijoituskapselit, järjestyksessä vasemmalta oikealle. 1.2 Loppusijoituslaitos Kapselien sijoitustunnelit ja niitä yhdistävät keskustunnelit rakennetaan noin 400 450 metrin syvyyteen. Loppusijoituslaitoksen havainnekuva asemoituna nykyiselle lainvoimaiselle asemakaava-alueelle Olkiluodossa on esitetty liitteen 4 kuvassa 3. Kapselit sijoitetaan loppusijoitustunnelien lattiassa oleviin loppusijoitusreikiin, jotka tiivistetään bentoniittisavesta (savilaatu, joka paisuu kostuessaan) valmistetuilla puskureilla. Loppusijoitustunnelit täytetään savimateriaalilla (ns. Friedland-savi) ja eristetään loppusijoitustilojen käytön ajaksi tulpalla keskustunnelista. Selvitettävänä on vaihtoehto, jossa kapselit sijoitetaan vaaka-asennossa loppusijoitustunneleihin siten, että yhdessä tunnelissa voi olla peräkkäin monta kapselia. Tässä ratkaisussa loppusijoituskapselit työnnetään bentoniitilla vuoratuissa asennussäiliöissä paikalleen. Kasettien välit täytetään bentoniittilohkoista valmistetuilla välitulpilla. ONKALOn eli maanalaisen tutkimustilan rakentamisen yhteydessä louhitaan ajotunneli, kaksi ilmastointikuilua sekä henkilökuilu rakenteineen. Varsinainen rakentamisluvan mukainen loppusijoituslaitoksen rakentaminen alkaa kapselikuilun porauksella sekä tarvittavien keskustunnelien louhinnalla. Loppusijoitusta valmistelevaan louhintavaiheeseen kuuluu myös ensimmäisten loppusijoitustunneleiden louhinta. Itse loppusijoitustunnelien louhinta ja täyttö toteutetaan vaiheittaisesti ja se tapahtuu rinnan loppusijoitustoiminnan kanssa. Maanalaiset tilat jaetaan siksi tilapäisin seinin erillisiin osastoihin siten, että loppusijoitustunnelien louhinta ja loppusijoitus tapahtuvat erillään ja kyllin etäällä toisistaan, jotta ne eivät häiritse toisiaan. Loppusijoitustunneleiden louhimisessa suunnitellaan käytettäväksi poraus-räjäytystekniikkaa siten, että louhinnasta kallioon aiheutuvat vauriot pysyvät mahdollisimman pie-
POSIVA OY LIITE 7 7 ninä. Vaihtoehtoisesti tunnelien rakentamisessa voidaan käyttää ns. täysporaustekniikkaa, jota käytetään myös loppusijoitusreikien porauksessa. Loppusijoituskapseli siirretään hissistä kuljetusalustalla maanalaiseen välivarastoon, josta se aikanaan nostetaan pystyasennossa kuljetusajoneuvoon säteilysuojan sisään ja kuljetetaan loppusijoitustunneliin. Kapselit lasketaan sijoitustunneleiden lattiaan porattuihin sijoitusreikiin, jotka on ennen laskemista vuorattu osittain bentoniittisavilohkoilla. Kapselin asentamisen jälkeen loppuosa reikää täytetään puristetuilla bentoniittisavilohkoilla. Sijoitustunnelit täytetään nykyisten suunnitelmien mukaan puristetuilla täyteainelohkoilla sitä mukaa kun kapselit on loppusijoitettu. Täytetyn sijoitustunnelin pää tukitaan lopuksi massiivisella betonitulpalla, joka estää tunnelitäytteen ja tunnelissa olevan veden pääsemisen avoinna olevaan keskustunneliin. Vaihtoehtoisessa vaakaratkaisussa (KBS-3H, kuva 5) keskustunneleista porataan pitkät, pienihalkaisijaiset vaakasuuntaiset sijoitustunnelit, joihin bentoniitilla vuoratut kapselit työnnetään asennussäiliöissä asennuslaitteen avulla. Tässä vaihtoehdossa loppusijoitustunnelien halkaisija on jokseenkin samansuuruinen kuin pystyratkaisussa loppusijoitusreiän halkaisija. Asennussäiliö eli kapseli-bentoniitti-pakkaus muodostetaan omassa kokoonpanoasemassaan ja kuljetetaan ja työnnetään vaakasuoraan poikkileikkaukseltaan pyöreään sijoitusreikään/tunneliin erityislaitteiden avulla. Kuva 5. Vaakasijoitusratkaisun periaatteet. Mukana on vertailun vuoksi myös loppusijoituksen perusratkaisu (ylhäällä vasemmalla). Loppusijoitustasolla olevat tilat ja pystykuilut täytetään savimateriaalein tai murskeen ja savimateriaalien seoksilla. Kuilujen yläosat suljetaan betonirakentein. Kuilut suljetaan ala- ja yläpäistään pitkäaikaisturvallisuuden varmistavin tulpparakentein.
POSIVA OY LIITE 7 8 Vaikka loppusijoituksen tarkoituksena on jätteiden lopullinen sijoittaminen, loppusijoitettujen kapseleiden palautus maan pinnalle on teknisesti mahdollista hankkeen kaikissa vaiheissa. Tätä käsitellään lähemmin rakentamislupahakemuksen liitteessä 17 (Palautettavuus). Käytetyn polttoaineen lisäksi kalliotiloihin rakennettavaan tilaan loppusijoitetaan myös kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojäte. Jätehuoltoa käsitellään lähemmin rakentamislupahakemuksen liitteessä 11 (Ydinjätehuolto). Posivan perusratkaisu pohjautuu Ruotsissa 1980-luvun alussa julkaistuun KBS-3 -ratkaisuun ja on nykyisessä muodossaan yli kolmekymmentä vuotta jatkuneen tutkimusja kehitystyön tulos. Koska loppusijoituslaitoksen käytännön toiminnan on suunniteltu alkavan kuitenkin vasta useiden vuosien kuluttua, teknisiä suunnitelmia tullaan vielä tarkistamaan ja optimoimaan ottaen huomioon tekniikan kehityksen mukanaan tuomat mahdollisuudet ja maanalaisessa tutkimustilassa ONKALOssa tehtävien kokeiden tulokset. Erityisesti selvitetään kehitettävänä olevan vaihtoehtoisen vaakasijoitusratkaisun mahdollisesti tarjoamat turvallisuus- ja muut edut perusratkaisuun nähden. 2 Turvallisuuden varmistavat tekniset toimintaperiaatteet ja ratkaisut 2.1 Luontaiset turvallisuusominaisuudet Kapselointi- ja loppusijoituslaitokseen liittyvän ydinturvallisuusriskin muodostavat käytetyn polttoaineen sisältämät radioaktiiviset aineet, joiden leviämisen estämisessä keskeistä on varmistaa polttoaineen pysyminen eristettynä ympäröivästä biosfääristä. Luontaisia turvallisuusominaisuuksia on polttoaineen kiinteä ja suureksi osaksi niukkaliukoinen olomuoto, myöslämmöntuotto on jo vähäistä siihen verrattuna mitä se on muutamat vuodet reaktorista poistamisen jälkeen. Reaktoreihin verrattuna turvallisuusominaisuus on myös se, että laitoksilla ei ole paineenalaisia, radioaktiivisia aineita sisältäviä järjestelmiä. Tästä huolimatta turvallisuus on tärkein lähtökohta laitoksen suunnittelussa ja käytössä. Suunnittelu ja toteutus tehdäänkin kokonaisuutena hyvien laadunhallintaperiaatteiden mukaisesti. Ydinturvallisuus voidaan jakaa käyttöturvallisuuteen ja pitkäaikaisturvallisuuteen. Tarkemmin turvallisuusperiaatteet ja arvio niiden toteutumisesta on kuvattu rakentamislupahakemuksen liitteessä 8 (Turvallisuusperiaatteet). 2.2 Yleiset suunnitteluratkaisut Kapselointi- ja loppusijoituslaitokset suunnitellaan siten, että niiden käyttöturvallisuus perustuu mahdollisimman pitkälti passiivisiin järjestelmiin. Turvallisuuteen vaikuttavia aktiivisia järjestelmiä tarvitaan kuitenkin mm. polttoaine-elementtien käsittelyssä, käsittelykammion alipaineistuksessa ja polttoaineen tuottaman lämmön poistamisessa. Myös eräiden laitteiden huollettavuus ja toimintahäiriöistä selviytyminen edellyttävät tiettyjen toimintojen erillistä varmentamista korvaavalla toiminnolla. Esimerkiksi korkeissa säteilyolosuhteissa toimivien laitteiden rikkoutuessa varmistetaan erillisin järjestelmin, että kyseiset laitteet saadaan korjattaviksi tai vaihdettaviksi ilman tarpeetonta henkilökuntaan kohdistuvaa säteilyaltistusta. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksien suunnitteluratkaisut perustuvat suurimmaksi osaksi olemassa olevaan teknologiaan. Joiltain osin uusia erilaisia laitteita ja menetelmiä on varta vasten suunniteltu. Ydinlaitosten ja kalliotilojen suunnittelusta, rakentamisesta ja käytöstä on kuitenkin Suomessa ja muualla maailmassa jo paljon kokemusta. Myös käytetyn ydinpolttoaineen käsittelystä on Suomessa yli 30 vuoden kokemukset ydinvoimalaitoksilla. Lisäksi kapselointi- ja loppusijoituslaitosten teknisessä suunnittelussa ja
POSIVA OY LIITE 7 9 turvallisuuden arvioinnissa käytetään samantyyppisiä menetelmiä kuin nykyisten ydinvoimalaitosten suunnittelussa ja turvallisuusselvityksissä. Laitosten järjestelmät, rakenteet ja laitteet luokitellaan niiden turvallisuusmerkityksen perusteella. Turvallisuuden kannalta tärkeät järjestelmät, rakenteet ja laitteet on suunniteltava, valmistettava ja asennettava siten, että niiden laatutaso ja laatutason todentamiseksi tarvittavat tarkastukset ja testaukset ovat riittävät kohteen turvallisuusmerkityksen huomioon ottaen. Samat periaatteet ohjaavat myös käyttöä. Turvallisuusluokitusta ja sen kytkeytymistä laatuvaatimuksiin käsitellään lähemmin rakentamislupahakemuksen yhteydessä Säteilyturvakeskukselle toimitettavassa alustavassa turvallisuusselosteessa. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella noudatetaan vastaavia moninkertaisuus- (redundanssi) ja erilaisuusperiaatteita (diversiteetti) kuin ydinvoimalaitoksillakin. Esimerkiksi turvallisuustoimintoja suorittavien järjestelmien sähkönsyöttö tullaan varmistamaan luotettavuuden lisäämiseksi kaksinkertaisella verkkoliitännällä sekä varavoima-ups -järjestelmällä. Tämä siitä huolimatta, että laitoksen turvallisuus ei juuri ole riippuvainen katkeamattomasta sähkönsaannista. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen suunnittelussa otetaan huomioon ulkoisina tapahtumina mm. maanjäristys, pienlentokoneen törmäys sekä maan pinnalla tapahtuva tulviminen. Myös lainvastaiseen toimintaan varaudutaan. 2.3 Kapselointilaitoksen turvallisuuden varmistavat tekniset toimintaperiaatteet ja ratkaisut Polttoaineen alikriittisyyden ja riittävän jälkilämmön poiston varmistaminen Ydinpolttoaineen kuljetussäiliö, loppusijoituskapseli ja polttoaine-elementtien kuivatukseen käytettävä kuivauskammio ovat ainoita paikkoja, joissa polttoaine-elementit voisivat loppusijoitusprosessin aikana muodostaa kriittisen konfiguraation. Kuljetussäiliöt ja loppusijoituskapselit on suunniteltu siten, että ne täyttävät annetut kriittisyysturvallisuusmääräykset. Nämä määräykset on otettu myös käsittelykammiossa olevien kuivauskammioiden suunnittelun lähtökohdaksi. Näissä käsittelypisteissä kriittisen kokoonpanon muodostuminen on rakenteellisesti estetty ja niiden kriittisyysturvallisuus on laskennallisesti tarkistettu. Käytetyn polttoaineen tuottama jälkilämpö on kapselointivaiheessa jo niin vähäistä, ettei se aiheuta polttoaine-elementtien eheyden menettämistä. Ilmanvaihdon pysähtyminen kapseleiden puskurivarastossa pitkäksi aikaa voi korkeintaan aiheuttaa tilassa olevien elektronisten laitteiden vioittumista, mikä täytyy huomioida niiden sijoittelussa. Radioaktiivisten aineiden vapautumisen estäminen Suunnittelussa on varauduttu siihen, että vähäisiä kaasumaisia päästöjä voi tapahtua käsittelyn aikana polttoainesauvoista, jos polttoainesauva on rikkoutunut tai se rikkoutuu kuljetus- tai käsittelyprosessin aikana. Alueet, joissa polttoainetta käsitellään, kuuluvat ns. valvonta-alueisiin, joilla on noudatettava erityisiä turvallisuusohjeita säteilyltä suojautumiseksi ja radioaktiivisen kontaminaation leviämisen estämiseksi, ja joihin pääsyä valvotaan. Polttoaine-elementtien käsittely, kapselin kannen hitsaus ja hitsin tarkastus tapahtuvat kaikki kauko-ohjatusti alipaineistetussa tilassa. Polttoaineen käsittelytilojen ilmastoinnissa on mahdollisuus poistoilman suodatukseen, jossa huomattava osa eheytensä menettäneistä polttoainesauvoista vapautuvista hiuk-
POSIVA OY LIITE 7 10 kasmaisista aineista (vähintään 99,7 %) saadaan talteen. Kaasumaisia aineita ei kyetä ottamaan suodattamalla talteen. Niiden määrä polttoaineessa on vähäinen ja niiden vapautumista laitoksen ulkopuolelle voidaan säädellä ja tarvittaessa viivästää ilmastoinnin avulla. Käyttöturvallisuuden varmistaminen Kaikki paljaiden ja suojaamattomien polttoaine-elementtien käsittely tapahtuu ympäristöstään täysin eristetyssä käsittelykammiossa. Kapselointiprosessia ohjataan käsittelykammion ulkopuolella olevasta ohjaamosta, jonka rakenteet on mitoitettu säteilyolosuhteiden osalta niin, että jatkuva työskentely ohjaamossa on mahdollista. Kapselointilaitoksessa valmiita loppusijoituskapseleita käsitellään kauko-ohjatusti käytävillä, joissa työntekijät eivät oleskele samaan aikaan loppusijoituskapselin kanssa. Kapselointilaitoksen säteilyturvallisuus perustuu tehokkaaseen kontaminaation hallintaan. Rakenteiden ja komponenttien likaantuminen radioaktiivisista aineista eli kontaminoituminen on normaalitilanteessa mahdollista tiloissa, joissa polttoaine-elementit eivät ole suljetussa kuljetussäiliössä tai suljetussa loppusijoituskapselissa. Kontaminoitumisen varalta laitoksessa on riittävät puhdistus- ja dekontaminointijärjestelmät. Karkeampi kiinteä radioaktiivinen epäpuhtaus siivotaan ja pakataan loppusijoituskapseleihin ja loppusijoitetaan polttoaineen tavoin. Harvemmin suoritettava käsittelytilan varsinainen dekontaminointi (puhdistus) tehdään pesuaineilla, jotka johdetaan putkistoja myöten laitoksessa olevaan jätteiden käsittelyosaan. Viemäröintivedet valvotulla alueella kerätään talteen ja tarpeen mukaan käsitellään radioaktiivisena jätteenä ja loppusijoitetaan. Samoin polttoaineen kuivauskammioista sekä laitoksen dekontaminointitilasta ja aktiiviselta korjaamolta muodostuvat radioaktiiviset jätteet kerätään ja käsitellään jätteidenkäsittelyjärjestelmässä. Kiinteät radioaktiiviset jätteet, kuten ilman ja veden suodattimet, pakataan tynnyreihin tai betonilaatikoihin ja ne loppusijoitetaan loppusijoituslaitoksen yhteyteen rakennettavaan erilliseen käyttö- ja käytöstäpoistojätteen loppusijoitustilaan. Kaikki polttoaineen käsittely tapahtuu tätä varten kelpoistetuilla käsittelylaitteilla ja menetelmin. Käsittelylaitteiden keskeinen suunnitteluperuste on huolehtia polttoaine-elementtien ja kapseleiden eheydestä kapseloinnin ja loppusijoituksen aikana, sekä turvallisuusperiaatteiden ottaminen huomioon. Käytännössä tämä ilmenee turvallisuusmerkityksen huomioimisena käsittelylaitteiden ja -menettelyjen suunnittelussa sekä turvalliselle käsittelylle edullisten olosuhteiden ylläpitämisessä. Varautuminen onnettomuustilanteisiin Siitä huolimatta, että jo luontaisten turvallisuusominaisuuksien ja laitoksen luonteen ansiosta kapselointilaitoksella ei ole mahdollista tapahtua sen tyyppisiä onnettomuuksia kuin ydinvoimalaitoksella, on myös kapselointilaitoksen suunnittelussa varauduttu häiriötilanteisiin ja onnettomuuksiin. Radioaktiivisen päästön rajoittamiseksi onnettomuustilanteissa laitoksen valvotulla alueella on alipaineistettu ilmastointi ja ulostuloilma on suodatettu. Kapselointilaitoksen suunnittelussa ja palokuormien hallinnassa on varauduttu tulipalojen mahdollisuuteen, eikä niiden seurauksena odoteta syntyvän merkittäviä päästöjä tai säteilyannoksia. Kaikki laitoksen palovaaralliset kohteet osastoidaan ja varustetaan sammutusjärjestelmillä. Polttoaineen kuljetussäiliö on suunniteltu kestämään puolen tunnin palo 800 C asteen lämpötilassa ilman tiiveyden menetystä.
POSIVA OY LIITE 7 11 2.4 Loppusijoituslaitoksen turvallisuuden varmistavat tekniset toimintaperiaatteet ja ratkaisut Polttoaineen alikriittisyyden ja riittävän jälkilämmön poiston varmistaminen Loppusijoituslaitoksella käytettyä polttoainetta käsitellään vain loppusijoituskapseleissa. Kriittisen kokoonpanon muodostuminen estetään rakenteellisten ratkaisujen avulla. Kapselivarasto on suunniteltu alikriittiseksi ja loppusijoitustiloissa kapselit ovat tarpeeksi kaukana toisistaan. Erittäin pitkällä aikavälillä on oletettava veden pääsy kapseleiden sisälle ja polttoaineen geometriassa tapahtuvan muutoksia. Tällöin kriittisyysturvallisuusvaatimusten täyttäminen voi edellyttää kapselikohtaista lataussuunnittelua ja kriittisyysturvallisuusanalyysia. Kriittisyysturvallisuutta käsitellään yksityiskohtaisesti STUK:lle toimitettavaan alustavaan turvallisuuselosteeseen sisältyvässä aihekohtaisessa raportissa. Loppusijoituslaitoksen käytön aikana työskentelylämpötila pidetään riittävän koneellisen ilmastoinnin avulla halutulla tasolla. Loppusijoitustilojen lämpeneminen käytetyn polttoaineen muodostaman jälkilämmön vuoksi on yksi keskeisimpiä tilojen mitoituksen lähtökohtia. Lämpeneminen on voimakkainta heti kapseleiden sijoituksen jälkeen ja heikkenee ajan myötä. Suunnittelu- ja käyttöperiaatteena on, ettei tunnelien keskimmäistenkään kapselien ja bentoniitin rajapinnan maksimilämpötila ylitä +100 C astetta. Suunnitteluarvona käytetään 95 C astetta. Pääasiallinen syy lämpötilarajoitukseen on bentoniitin mineralogisten muutosten estäminen. Radioaktiivisten aineiden vapautumisen estäminen Loppusijoituskapseli eristää käytetyn polttoaineen radioaktiiviset aineet käyttövaiheen aikana ja pitkälle tulevaisuuteen loppusijoitustilojen sulkemisen jälkeen. Loppusijoituslaitoksen käytönaikainen kontaminaation leviämisen estäminen perustuukin juuri tiiviiseen ja lujaan kapseliin, joka pitää kaiken radioaktiivisuuden sisällään. Poikkeuksellisia onnettomuustilanteita varten kapselien käsittelytilat sisällytetään suljettuun valvonta-alueeseen, jossa on mahdollisuus suodatettuun ilmanvaihtoon ja muihin turvatoimenpiteisiin. Pitkäaikaisturvallisuutta on käsitelty edempänä tässä liitteessä. Käyttöturvallisuuden varmistaminen Edellä mainittujen yleisten suunnitteluratkaisujen lisäksi loppusijoituslaitoksen suunnittelussa on kiinnitetty erityistä huomiota loppusijoituskapseleiden turvallisen käsittelyn varmistamiseen. Suunnittelun lähtökohtana on kapseleiden pysyminen ehyenä kaikissa suunnitteluperusteonnettomuuksissa. Täytetyt kapselit siirretään loppusijoituslaitokseen kaksikorisella hissillä, jonka yläkorilla lasketaan purkuribentoniittilohkoja ja alakorilla kapseleita. Hissi kelpoistetaan STUK:lle turvallisuusluokiteltuna (TL3) nosto- ja siirtolaitteena. Hissikorin ja siinä olevan kapselinvapaaseen putoamiseen on varauduttu nostokuilun alle asennettavan iskunvaimenninkonstruktion avulla. Vaimentimen suunnitteluperusteena on kapselin säilyminen ehyenä korin putoamisesta huolimatta. Suunnitteluperusteen täyttyminen varmennetaan VTT:llä tehtävin simuloinnein ja kokein. Maanalaisissa osissa käytetään kapselin siirto- ja asennusajoneuvoa, jossa on paksu säteilysuoja kapselin ympärillä, näin säteilytaso ajoneuvon läheisyydessä on riittävän alhainen työntekijöiden työskentelyyn samoissa tiloissa. Uusien kalliotilojen rakentaminen ja loppusijoitustoiminta toteutetaan toisistaan luotettavasti erillään. Loppusijoitustiloissa ei ole sellaisia palokuormia, että kapseleiden eheys mahdollisissa tulipaloissa vaarantuisi. Tulvatilanne loppusijoitustiloissa voi aiheutua lähinnä poistovesipumppaamon pitkäaikaisesta toimintahäiriöstä. Tulvatilanteella ei ole merkitystä ydinturvallisuuden kannalta.
POSIVA OY LIITE 7 12 Pitkäaikaisturvallisuuden varmistaminen Loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuus perustuu radioaktiivisten aineiden eristämiseen elävästä luonnosta. Ensisijaisesti eristäminen perustuu teknisiin suojarakenteisiin (containment), joita ovat vesi- ja kaasutiivis kapseli, sitä suojaava bentoniittipuskuri, loppusijoitustunnelien täyttöaine ja tulpat sekä kaikkien maanalaisten tilojen sulkemisrakenteet. Mikäli kapseli kuitenkin jostakin syystä menettää eristyskykynsä ja alkaa vuotaa, sitä ympäröivä bentoniittipuskuri, täyttöaineet ja loppusijoitustiloja ympäröivä kallio ja syvyys varmistavat, että radioaktiivisten aineiden päästöt elävään luontoon jäävät tällöinkin merkityksettömän pieniksi. Loppusijoitusjärjestelmä kokonaisuutena toteuttaa siksi ns. moniesteperiaatteen, jolloin radioaktiivisille aineille on toisiaan täydentäviä vapautumisja kulkeutumisesteitä. Yhden vapautumisesteen puutteellinen toiminta ei vaikuta järjestelmän turvallisuuteen kokonaisuutena. Vankka järjestelmäsuunnittelu perustuu riittävään syvyyteen, suotuisiin ja ennustettavissa oleviin kallioperän ja pohjaveden olosuhteisiin sekä hyvin tutkittuihin kallioperän ja teknisten vapautumisesteiden materiaaliominaisuuksiin. Olkiluodon loppusijoituspaikan karakterisointi ja loppusijoitustilan suunnittelu keskittyvät kalliotilavuuteen noin 400 450 metrin syvyydessä. Tällä syvyydellä ovat suotuisat ja ennustettavissa olevat kallioperä- ja pohjavesiolosuhteet, kuten pelkistävät olosuhteet ja pohjaveden hidas virtaus, ja ihmisen tahattoman tunkeutumisen todennäköisyys on pieni. Kuva 6 havainnollistaa loppusijoitusratkaisun turvallisuusperiaatteita esittäen moniesteperiaatteen pylväsmallilla. Kuva 6. KBS-3-tyyppisen kiteiseen kallioon tapahtuvan käytetyn polttoaineen loppusijoituksen turvallisuuskonseptin pääpiirteet. Turvallisuuskonsepti perustuu vankkaan ( robustiin ) suunnitteluun. Punaiset pilarit ja palkit kuvaavat loppusijoitusjärjestelmän ensisijaisia turvallisuuspiirteitä ja -ominaisuuksia, joiden tavoitteena on säilyttää vapautumisesteiden, ennen kaikkea kapselin, toimintakyky. Siniset pilarit ja palkit kuvaavat toissijaisia turvallisuustekijöitä, joilla on merkitystä erityisesti, jos radionuklideja vapautuu kapselista.
POSIVA OY LIITE 7 13 Posivan loppusijoitusratkaisussa teknisten päästöesteiden pääasialliset turvallisuustoiminnot määritellään seuraavasti: 1) Loppusijoituskapselin turvallisuustoimintona on: pitää käytetyn polttoaineen radionuklidit sisällään mahdollisimman pitkään. Turvallisuustoiminto perustuu ennen kaikkea kapselin rautaisen sisäosan tarjoamaan mekaaniseen kestävyyteen ja tiiviin kuparisen ulkokuoren tarjoamaan korroosionkestävyyteen. 2) Puskurin turvallisuustoimintoja ovat: myötävaikuttaa sellaisten mekaanisten, geokemiallisten ja hydrogeologisten olojen syntymiseen ja säilymiseen, jotka ovat ennustettavissa ja suotuisia kapselin kestävyyden kannalta, sekä suojella kapselia sellaisilta ulkoisilta vaikutuksilta, jotka saattaisivat vaikuttaa heikentävästi kapselin turvallisuustoimintoihin. rajoittaa ja hidastaa radionuklidien vapautumista siinä tapauksessa että kapseli menettäisi tiiviytensä. 3) Loppusijoitustunnelien täyttöaineiden ja tulppien turvallisuustoimintoja ovat: myötävaikuttaa kapselin ja puskurin kannalta suotuisien ja ennustettavien mekaanisten, geokemiallisten ja hydrogeologisten olosuhteiden muodostumiseen ja säilymiseen rajoittaa ja hidastaa radionuklidien vapautumista siinä tapauksessa että kapseli menettäisi tiiviytensä. myötävaikuttaa loppusijoitustunnelien lähikallion mekaanisen pysyvyyteen. 4) Sulkemisjärjestelmien (tunnelien ja kuilujen täyteaineet, tulpat ja muut mahdolliset sulkurakenteet) turvallisuustoiminnot ovat: huolehtia loppusijoitustilojen pitkäaikaisesta eristämisestä pintaympäristöstä ja siellä olevasta elävästä luonnosta myötävaikuttaa muiden teknisten päästöesteiden kannalta suotuisien ja ennustettavien olojen muodostumiseen ja säilymiseen estämällä merkittävien virtausreittien synty kuilujen ja tunnelien kautta rajoittaa ja hidastaa haitallisten aineiden kulkeutumista loppusijoitustiloihin tai niistä pois. Posivan loppusijoitusratkaisussa kallio toimii luonnollisena päästöesteenä. Sen turvallisuustoimintoja on: eristää loppusijoitustilat maan pinnan muuttuvista oloista sekä yleisesti että erityisesti siellä olevasta elävästä luonnosta, sekä rajoittaa ihmisten tunkeutumista loppusijoitustiloihin. muodostaa suotuisat ja ennustettavat mekaaniset, geokemialliset ja hydrogeologiset olosuhteet teknisille vapautumisesteille rajoittaa ja hidastaa haitallisten aineiden kulkeutumista elolliseen luontoon siinä tapauksessa, että niitä pääsisi vapautumaan loppusijoitustiloista. Radioaktiivisten aineiden mahdollista kulkeutumista vuosituhansien saatossa on kehitystyön aikana mallinnettu käyttäen konservatiivisia oletuksia. Pitkäaikaisturvallisuuden täyttymistä selvitetään turvallisuusperustelulla. Loppusijoitus on suunniteltu siten, että sen jälkeen kun loppusijoitustilat on suljettu, tarvetta muuhun huolehtimiseen ei ole. Loppusijoitettujen kapseleiden palautus maan pinnalle on kuitenkin teknisesti mahdollista hankkeen kaikissa vaiheissa. Palautettavuutta käsitellään hakemuksen liitteessä 17.
POSIVA OY LIITE 7 14 3 Muut turvallisuuden varmistavat järjestelyt Henkilöstö, asiantuntemus ja turvallisuuskulttuuri Ydinlaitosten suunnittelusta, rakentamisesta ja käytöstä huolehtivalle organisaatiolle asetetaan henkilökunnan osaamista sekä osaamisen ylläpitämistä ja kehittämistä koskevia vaatimuksia. Kapselointi- ja loppusijoituslaitosten henkilökunta valitaan ja koulutetaan siten, että se on tehtäviinsä soveltuva ja pätevä. Vaatimukset henkilökunnan valinnalle sekä osaamisen ylläpitämiselle ja edelleen kehittämiselle määritellään Posivan toimintajärjestelmässä. Ydinenergialain mukaan luvanhakijan on nimettävä laitoksen rakentamiselle ja käytölle vastuullinen johtaja ja tälle varahenkilö. Ydinlaitoksen rakentamisen aikainen vastuullinen johtaja esitetään Säteilyturvakeskuksen hyväksyttäväksi rakentamislupaa haettaessa. Selvitys Posivan käytettävissä olevasta asiantuntemuksesta on esitetty rakentamislupahakemuksen liitteessä 10 (Käyttöorganisaatio) ja liitteessä 15 (Organisaatio ja asiantuntemus rakentamisen aikana). Ydinvoimalaitoksilla, jotka ovat keskeisesti Posivan toiminnan taustalla, on Suomessa omaksuttu pitkälle kehittynyt turvallisuuskulttuuri. Kehittyneellä turvallisuuskulttuurilla tarkoitetaan organisaatiossa vallitsevaa ajattelutapaa ja asennetta, toimintatapaa ja työilmapiiriä, jossa korostetaan laitoksen käytön turvallisuuden sekä turvallisuuden kannalta merkityksellisten seikkojen asettamista ensi sijalle toiminnan kaikissa vaiheissa. Se tarkoittaa edelleen turvallisuustietoisuutta, korkeaa ammattitaitoa, huolellisia työtapoja sekä valppautta ja aloitteellisuutta turvallisuutta heikentävien tekijöiden havaitsemiseksi ja poistamiseksi. Kehittynyttä turvallisuuskulttuuria noudatetaan myös Posivan toiminnassa. Ydinjätealan tutkimuksessa Suomessa omaksuttu avoin julkisuusperiaate edesauttaa turvallisuuskulttuurin ylläpitämistä ja edelleen kehittämistä. Hyvään turvallisuuskulttuuriin pyrittäessä käytetään ohjenuorana kansainvälisen atomienergiajärjestön (IAEA) määrittelemiä tunnuspiirteitä, jotka kuuluvat hyvään turvallisuuskulttuuriin pyrkivän organisaation käytännön toimintaan. Turvallisuustekniset käyttöehdot ja laitoksen ohjeistot Kapselointi- ja loppusijoituslaitokselle laaditaan turvallisuustekniset käyttöehdot (TT- KE). Niissä määritellään laitosten käyttöä koskevat tekniset ja hallinnolliset vaatimukset ja ehdot. Käyttöehdoissa huomioidaan loppusijoitustoiminnan ja tilojen laajentamisen yhteensovittaminen. Laitoksille luodaan käyttöohjeistot ja ohjeet häiriö- ja onnettomuustilanteita varten. Laitteistojen eheyden ja toimintakyvyn varmistamiseksi tehdään tärkeille kohteille määräaikaistarkastus- ja koestusohjelmat. Kunnossapitoa, ennakkohuoltoa ja varaosavarastoja varten tehdään suunnitelmat. Käytetyn polttoaineen käsittely sekä huolto- ja korjaustyöt suoritetaan aina kirjallisia työmääräyksiä ja -ohjeita noudattaen.
POSIVA OY LIITE 7 15 Turva- ja valmiusjärjestelyt Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen turvajärjestelyt toteutetaan ottaen huomioon valtioneuvoston asetus 734/2008. Onnettomuusvalmiusjärjestelyt suunnitellaan soveltaen tarvittavin osin valtioneuvoston asetusta 735/2008. Laitoksien turvajärjestelyt suunnitellaan siten, että laitoksiin kohdistuvasta lainvastaisesta toiminnasta aiheutuvat riskit minimoituvat. Turvajärjestelyt perustuvat usean sisäkkäisen turvallisuusvyöhykkeen käyttöön siten, että turvallisuuden kannalta tärkeät järjestelmät ja ydinaineet ovat erityisen suojattuja ja että kulun ja tavaraliikenteen valvonta on tehokkaasti järjestetty. Onnettomuustilanteita varten tehdään käyttöönottovaiheessa suunnitelma valmiusjärjestelyistä sekä varataan tätä tarkoitusta varten tarpeelliset säteilymittaus-, viestintä- ja hälytysvälineistöt. Henkilöstö koulutetaan valmiustilanteita varten. Ydinmateriaalivalvonta Ydinmateriaalivalvonta pohjautuu siitä annettuun lainsäädäntöön, viranomaisten päätöksiin ja ydinenergia-alan kansainvälisiin sopimuksiin ja hallitusten välisiin sopimusjärjestelyihin. Ydinmateriaalivalvonnan perustana on kansainvälinen ydinsulkusopimus (Non-Proliferation Treaty) ja sen valvontasopimuksen lisäpöytäkirja sekä Euroopan atomienergiayhteisön perustamissopimus (Euratom Treaty). Ydinmateriaalivalvonta toimii samoilla periaatteilla kuin ydinvoimalaitoksillakin, ts. kirjanpidon, vartioinnin ja viranomaisvalvonnan avulla. Loppusijoituksen ydinmateriaalivalvonnan erityispiirteenä kuitenkin on, että ydinaineet joutuvat perinteisten valvontamenetelmien ulottumattomiin. Tämän vuoksi loppusijoitettavan polttoaineen määrä ja laatu tulee varmentaa ennen kapselointia. Valvonnan mahdollistaminen otetaan huomioon laitoksien suunnittelussa. Posivalla on jo käytössä STUK:n hyväksymä Ydinsulkuvalvontakäsikirja, joka kuvaa Posivan toteuttamaa ydinmateriaalivalvontaa kapselointilaitoksen, loppusijoituslaitoksen ja tutkimustilan (ONKALO) rakentamisen aikana. Suunnitelma ydinmateriaalivalvonnan järjestämisestä loppusijoitustoiminnan aikana toimitetaan STUK:lle rakentamislupahakemuksen yhteydessä.
16 RAKENTAMISLUPAHAKEMUS