Työraportti 2012-69 Loppusijoituslaitoksen asemointi ja vaiheittainen rakentaminen 2012 Timo Kirkkomäki Fortum Power and Heat Oy Joulukuu 2012 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.
LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN ASEMOINTI JA VAIHEITTAINEN RAKENTAMINEN 2012 TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään Teollisuuden Voima Oy:n (TVO) ja Fortum Power and Heat Oy:n (Fortum) Loviisan LO1 ja LO2 yksiköiden, Olkiluodon OL1 ja OL2 yksiköiden sekä tulevan OL3:n käytetyn polttoaineen maanalaisen loppusijoituslaitoksen asemointisuunnitelma Olkiluodon kallioperään sekä suunnitelma tilojen vaiheittaisesta rakentamisesta. Tämä raportti on laadittu osaksi loppusijoituslaitoksen pääpiirustusvaiheen suunnitelmaa 2012. Se on päivitys aiempiin Olkiluodon loppusijoitustilojen asemointia ja vaiheittaista rakentamista käsitteleviin raportteihin (Kirkkomäki 2003a, 2006 ja 2009). Loppusijoitustilojen suunnittelun lähtökohtana on ollut 5440 tu polttoainemäärä, joka jakaantuu yhteensä 2770 loppusijoituskapseliin. Tilat sijoitetaan Olkiluodon kallioperään 400-450 metrin syvyyteen. Tilojen sijoittaminen eli asemointi tehdään kallioperän rakenteiden sekä muiden kallioperästä määräytyvien suunnittelukriteerien mukaisesti. Viimeisimpien tutkimustietojen perusteella kallion pääjännityksen suunta loppusijoitussyvyydellä on 112 astetta eli noin itä-länsi (jännitystilamalli I) tai 144 astetta eli noin kaakko-luode (jännitystilamalli II) (Posiva 2012b). Nämä eivät kuitenkaan välttämättä ole aivan optimaalisia suuntia loppusijoitustiloille, sillä kalliotilojen pysyvyyteen voi vaikuttaa myös kallion rakoilun suunta. Asemointisuunnan vaikutusta loppusijoitustunneleiden lukumäärään ja pituuteen sekä keskustunneleiden pituuteen selvitettiin tekemällä kuusi vaihtoehtoista asemointia 18 asteen välein alkaen itä-länsi-suunnasta (90 /270 ) päätyen pohjois-etelä-suuntaan (180 /360 ). Loppusijoitustunneleiden lukumäärä vaihteli eri asemoinneissa 110 ja 132 välillä. Keskustunneleiden pituus eri asemointivaihtoehdoissa oli välillä 6,1 km 8,4 km. Varsinaisen asemointisuunnitelman lähtökohtana käytettiin asemointivaihtoehtoa 3, jossa loppusijoitustilat on asemoitu suuntaan 126º/306º. Tämän asemointisuunnitelman mukaisen maanalaisen loppusijoituslaitoksen kokonaistilavuus on 1 368 000 m 3, josta 42 % eli 572 000 m 3 on loppusijoitustiloja. Asemointisuunnitelmalle laadittiin vaiheittaisen rakentamisen suunnitelma. Lähtökohtana tälle käytettiin loppusijoitustunneleiden jatkuvaa louhintaa. Keskustunnelit louhitaan kuudessa eri louhintavaiheessa. Loppusijoituslaitoksen avoinna olevien tilojen tilavuus vaihtelee tämän suunnitelman mukaan käyttövaiheen aikana välillä 575 000 m 3 787 000 m 3. Avainsanat: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustila, loppusijoitus, vaiheittainen rakentaminen, asemointi.
DESIGN AND STEPWISE IMPLEMENTATION OF THE FINAL REPOSITORY 2012 ABSTRACT The design and stepwise implementation of the final repository in Olkiluoto bedrock for spent nuclear fuel from Loviisa LO1 and LO2 nuclear power plants owned by Fortum Power and Heat (Fortum) and Olkiluoto OL1, OL2 and future OL3 power plants owned by Teollisuuden Voima (TVO) is described in this report. This report is part of the outline design of the disposal facility 2012. This is an update to the previous reports of the design and stepwise implementation of the final repository (Kirkkomäki 2003a, 2006 and 2009). Starting-point of the design has been 5 440 tu of the spent nuclear fuel divided in 2770 disposal canisters. The final repository facility will be in the depth of 400 450 meters in Olkiluoto bedrock. The design of the disposal facility will be done based on the layout determining features and other design criteria of the bedrock. According to the latest investigation data the orientation of the main principal stress in the bedrock at the disposal level is 112 degrees, which is approximately east to west, or 144 degrees, which is approximately south-east to north-west (Posiva 2012b). These are not necessarily the most optimum orientation for the deposition tunnels, because the fracture cleavage may also have influence to the stability of the underground facilities. Six alternative layouts were made at 18 degrees intervals starting from orientation east to west (90º/270º) and ending up to the orientation north to south (180º/360º) was done to find out the influence of the different tunnel orientations to the total number and length of the deposition tunnels. The number of the deposition tunnels in the alternative layouts varied between 110 and 132. The length of the central tunnels in the alternative layouts were between 6.1 km 8.4 km. The alternative layout number 3, where the orientation of the deposition tunnels is 126º/306º, was chosen as the basis of the main layout design. According to this layout design the total excavated volume of the repository is 1 368 000 m 3, of which deposition tunnels take 42 % i.e. 572 000 m 3. Stepwise implementation plan was done for the main layout design. The basic principle in the plan was continuous excavation of the deposition tunnels. Central tunnels are excavated in six stages. According to this plan the excavated volume of the open room in the repository during the operating phase varies between 575 000 m 3 and 787 000 m 3. Keywords: Spent nuclear fuel repository, final disposal, stepwise implementation, design, layout.
1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANTO... 3 1.1 Yleistä... 3 1.2 Loppusijoitettava polttoainemäärä... 4 1.3 Loppusijoituksen aikataulu... 4 2 LOPPUSIJOITUSLAITOS... 7 2.1 Yleistä... 7 2.2 ONKALO... 7 2.3 Loppusijoitustilat... 8 2.4 Muut maanalaiset tilat... 9 3 ASEMOINTI JA KALLIOPERÄ... 11 3.1 Yleiset periaatteet... 11 3.2 Kallioperä ja loppusijoitusalue... 12 4 ASEMOINTIVAIHTOEHTOJA... 15 5 ASEMOINTISUUNNITELMA... 25 6 VAIHEITTAINEN RAKENTAMINEN... 29 6.1 Yleiset periaatteet... 29 6.2 Keskustunneleiden louhinta... 29 6.3 Loppusijoitustunneleiden louhinta... 30 6.4 Kapseleiden loppusijoitus... 30 6.5 Täyttö... 30 6.6 Vaiheittaisen rakentamisen suunnitelma... 31 7 VAIHTOEHTOISIA LÄHTÖOLETUKSIA... 41 7.1 Asemointi nykyiselle asemakaava-alueelle... 41 7.2 Asemointi 9 000 tu polttoainemäärälle... 42 YHTEENVETO... 45 VIITTEET... 47
2
3 1 JOHDANTO 1.1 Yleistä Tämä raportti on laadittu osaksi loppusijoituslaitoksen pääpiirustusvaiheen suunnitelmaa 2012. Se on päivitys aiempiin Olkiluodon loppusijoitustilojen asemointia ja vaiheittaista rakentamista käsitteleviin raportteihin (Kirkkomäki 2003a, 2006 ja 2009). Teollisuuden Voima Oyj:n (TVO) ja Fortum Power and Heat Oy:n (Fortum) omistama Posiva Oy vastaa Eurajoen Olkiluodon ja Loviisan Hästholmenin ydinvoimalaitoksista kertyvän käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksesta Olkiluotoon. Loppusijoitusta varten rakennettava Posivan laitoskokonaisuus koostuu kahdesta valtioneuvoston asetuksen (736/2008) mukaisesta ydinjätelaitoksesta, kapselointilaitoksesta sekä loppusijoituslaitoksesta. Kapselointilaitoksessa käytetty ydinpolttoaine kapseloidaan loppusijoituskapseleihin. Loppusijoituskapselit siirretään kapselointilaitoksesta loppusijoituslaitokseen, joka koostuu maanalaisista loppusijoitustiloista, näitä yhdistävistä keskustunneleista sekä muista maanalaisista tiloista ja maanpintayhteyksistä. Lisäksi loppusijoituslaitokseen kuuluvat maanpäällä olevat loppusijoituslaitoksen toimintaa palvelevat tilat. Loppusijoitussyvyyteen on rakenteilla maanalainen tutkimustila, ONKALO. Se on suunniteltu ja toteutettu siten, että sitä voidaan myöhemmin käyttää osana loppusijoituslaitosta. ONKALO käsittää ajotunnelin, henkilökuilun, tulo- ja poistoilmakuilun sekä tekniset tilat kuilujen ja ajotunnelin alapäässä (kuva 1-1). Kuva 1-1. ONKALO. Tässä raportissa esitetään suunnitelma ONKALOn tilojen laajentamisesta loppusijoitustiloiksi ennen loppusijoittamisen aloittamista sekä maanalaisen loppusijoituslaitoksen laajentamisesta aina siihen asti, kunnes nykyisten Loviisan LO1 ja LO2 yksiköiden, Olkiluodon OL1 ja OL2 yksiköiden sekä tulevan OL3:n käytetty polttoaine on loppusijoitettu. Tässä raportissa käsitellään ainoastaan loppusijoitustasolla sijaitsevia tiloja. Tässä raportissa ei käsitellä loppusijoituslaitoksen maanpäällisiä osia, kuiluja eikä ajotunnelin
4 yhteyteen loppusijoitustason yläpuolelle rakennettavaa matala- ja keskiaktiivisen jätteen loppusijoitustilaa. 1.2 Loppusijoitettava polttoainemäärä Posivan tähän asti saamien periaatepäätösten mukaan loppusijoitettavan polttoaineen maksimimäärä on 9000 tu. Tässä raportissa esitetyt suunnitelmat perustuvat 5440 tu polttoainemäärään, joka kattaa nykyisten neljän käynnissä olevan reaktorin (LO1-2 ja OL1-2) lisäksi myös rakenteilla olevan viidennen ydinvoimalaitoksen (OL3) käytetyn polttoaineen. Se jakaantuu eri voimalaitosyksiköiden kesken siten, että OL1-2:n polttoainemäärä on 2 460 tu ja LO1-2:n 950 tu. Uuden OL3:n tämän hetkinen arvioitu polttoainemäärä on 2 030 tu (Saanio et al. 2012). Suunnitteilla olevan OL4 voimalaitosyksikön käytettyä polttoainetta ei ole huomioitu tässä suunnitelmassa. Loppusijoitettava polttoaine jaetaan loppusijoituskapseleihin siten, että OL1-2:n loppusijoituskapseleita tulee yhteensä 1 170 kappaletta, LO1-2:n 646 kappaletta ja OL3:n loppusijoituskapseleita tulee 954 kappaletta. Loppusijoituskapseleiden kokonaismäärä on yhteensä 2770 kappaletta. (Saanio et al. 2012). 1.3 Loppusijoituksen aikataulu Loppusijoitustoiminta on suunniteltu käynnistyvän noin vuonna 2020. Tässä raportissa ei oteta kantaa tarkemmin loppusijoituksen aloitusajankohtaan, vaan raportissa esitettävillä ajoilla viitataan jatkossa aina loppusijoittamisen aloittamisesta kuluneeseen aikaan. Loppusijoitus aloitetaan Fortumin Loviisan LO1 ja LO2 sekä TVO:n Olkiluodon OL1 ja 2 voimalaitosyksiköiden käytetyn polttoaineen loppusijoituksella. Loviisan LO1-2:n polttoaineen loppusijoitus kestää nykyisen arvion mukaan yhteensä 48 vuotta. Olkiluodon OL1-2 polttoaineen loppusijoitus kestää vastaavasti 52. Olkiluodon kolmannen voimalaitosyksikön OL3:n polttoaineen loppusijoitus on arvioitu kestävän 40 vuotta. Ydinvoimalaitosten käytön ja niiden polttoaineiden loppusijoituksen suunnitellut aikataulut (vuonna 2011 tehtyjen arvioiden mukaan) on esitetty kuvassa 1-2. Loppusijoituksen keskimääräinen nopeus vaihtelee. Käyttövaiheen alussa loppusijoitettaessa samaan aikaan sekä OL1-2:n että LO1-2:n polttoainetta loppusijoitusnopeus on 35 kapselia vuodessa. Loviisan polttoaineen loputtua 48 vuoden jälkeen loppusijoitetaan ainoastaan OL1-2:n kapseleita, loppusijoitusnopeus on 22 kapselia vuodessa. OL1-2:n polttoaineen loppusijoituksen päätyttyä aloitetaan OL3:n polttoaineen loppusijoitus, jonka loppusijoitusnopeus on 23 kapselia vuodessa.
5 Kuva 1-2. Ydinvoimalaitosyksiköiden käytön ja niiden käytettyjen polttoaineiden loppusijoituksen suunnitellut aikataulut. (Saanio et al. 2012).
6
7 2 LOPPUSIJOITUSLAITOS 2.1 Yleistä Loppusijoituslaitoksen maanalainen osa koostuu maanpintayhteyksistä, teknisistä tiloista tasolla -437 metriä, keskustunneleista sekä loppusijoitustiloista, jotka sijaitsevat tasolla -400-450 metriä. Loppusijoitustilat koostuvat loppusijoitustunneleista sekä niiden pohjassa olevista loppusijoitusrei istä. 2.2 ONKALO Olkiluotoon on rakennettu ONKALOksi nimetty maanalainen tutkimustila (Posiva 2008). Sen rakentaminen käynnistyi vuonna 2004. ONKALOsta hankitaan yksityiskohtaista tietoa loppusijoitustilojen suunnittelua ja asemointia varten. Tietoa käytetään myös loppusijoituksen toteutettavuuden ja pitkäaikaisturvallisuuden arvioinnissa. ONKALOn tilat koostuvat ajotunnelista, 3 pystykuilusta, teknisistä tiloista tasolla -437 metriä (kuva 2-1) sekä testaus- ja demonstraatiotunneleista tasolla -420 metriä. ONKA- LOn ajotunnelin kokonaispituus on noin 5 km. Henkilökuilun 1 halkaisija on 4,5 m ja poisto- sekä tuloilmakuilun 3,5 m. ONKALOn koko rakennusvaiheen aikana louhittavien tilojen kokonaistilavuus on 363 000 m 3 (taulukko 2-1). Loppusijoituslaitoksen käyttövaiheen aikana kaikki maanalaiset loppusijoituslaitoksen tilat jaetaan valvonta- ja valvomattomaan alueeseen. Suurin osa ONKALOn tiloista on valvomattomalla alueella. Vain osa ONKALOn teknisistä tiloista kuuluu käyttövaiheessa valvonta-alueeseen. Taulukko 2-1. ONKALOn louhintatilavuudet. ONKALO Tilavuus (m 3 ) Ajotunneli ja kuiluliittymät 185 394 Tekniset tilat 135 539 Kuilut 14 733 Keskustunneli 27 465 Yhteensä 363 131
8 Kuva 2-1. ONKALOn tekniset tilat käsittävät varasto- ja pysäköintihallit, turvakeskuksen, kapselivaraston ja vastaanottoaseman, kuilupihat IV-laitetiloineen sekä vuotovesien selkeytys- ja pumppaustilat. 2.3 Loppusijoitustilat Loppusijoitustilat koostuvat loppusijoitustunneleista sekä tunneleiden pohjaan porattavista loppusijoitusrei istä. Loppusijoitustunneleiden leveys on 3,5 m. OL1-3:n loppusijoitustunneleiden korkeus on 4,4 m ja LO1-2:n 4,0 m. Tunneleiden poikkileikkaukset ovat vastaavasti 14,0 m 2 ja 12,6 m 2. Kahden rinnakkaisen loppusijoitustunnelin välinen etäisyys on vähintään 25 m ja tunneleiden enimmäispituus on 350 m (Saanio et al. 2012). Loppusijoitustunneleiden pohjaan porattavien loppusijoitusreikien halkaisija on 1,75 m. Reikien syvyys on OL1-2:n kapseleille 7,83 m, LO1-2:n kapseleille 6,63 m ja OL3:n kapseleille 8,28 m (Saanio et al. 2012). Viimeisimpien loppusijoitustilojen lämpöanalyysien mukaan kapseleiden väliset minimietäisyydet tasavälein sijoitettuna ovat OL1-2:n kapseleille 9,0 m, LO1-2:n kapseleille 7,5 m ja OL3:n kapseleille 10,5 m (Ikonen & Raiko 2012). Tämän suunnitelman laadinnan aikana uudet tiedot eivät olleet vielä käytettävissä. Tämän raportin laadinnassa on käytetty vanhempien tutkimustulosten mukaisia etäisyyksiä, jotka ovat OL1-2:n kapseleille 9,0 m, LO1-2:n kapseleille 7,2 m ja
9 OL3:n kapseleille 10,6 m. (Saanio et al. 2009). Etäisyyksien muutosten vaikutus tilojen laajuuteen on pieni. 2.4 Muut maanalaiset tilat Loppusijoituslaitokseen kuuluu ONKALOn ja loppusijoitustilojen lisäksi myös muita maanalaisia tiloja. Näitä ovat keskustunnelit, kahta rinnakkaista keskustunnelia määrävälein yhdistävät yhdystunnelit, kapseli- ja poistoilmakuilu 2, kapseli- ja poistoilmakuilun kuiluliittymät sekä teknisissä tiloissa sijaitseva kapselivarasto ja kapseleiden vastaanottoasema. Keskustunneleiden leveys on suorilla 6,4 m ja kaarteissa 8,5 m (kuva 2-2). Keskustunneleiden korkeus on 7,85 m. Se voi joissakin paikoissa olla hieman enemmän riippuen ilmanvaihtokanavien tarvitsemasta tilasta. Vapaa ajokorkeus keskustunneleissa on kaikkialla vähintään 3,8 m. Kapselikuilun halkaisija on 5,5 m. Kapselikuilun alapäähän rakennetaan teknisiin tiloihin kapseleiden vastaanottoasema sekä kapselivarasto. Kuilua pitkin alas laskettu kapseli siirretään hissistä kapseleiden vastaanottoasemalle ja kapselivarastoon (kuva 2-3), johon voidaan välivarastoida 30 kapselia ennen niiden loppusijoitusta. Poistoilmakuilu 2 toimii käyttövaiheessa valvomattoman alueen poistoilmakuiluna. Sen halkaisija on sama kuin poistoilmakuilu 1:n eli 3,5 m. a) b) Kuva 2-2. Keskustunneleiden poikkileikkaus a) suorilla ja b) kaarteissa.
10 Loppusijoituslaitoksen maanalaiset tilat jaetaan käyttövaiheen aikana valvonta- ja valvomattomaan alueeseen. Aluejako tehdään, jotta voidaan valvoa henkilöstön liikkumista alueella, jossa on suoran säteilyn mahdollisuus, sekä mitata henkilöstön mahdollisesti saamia säteilyannoksia. Valvonta-alueen erottaminen on tarkoituksenmukaista myös ydinmateriaalivalvonnan kannalta. Alueiden välinen raja on samalla palo-osaston raja. Molemmilla alueilla on oma ilmanvaihto. Kapseleiden käsittely tapahtuu valvonta-alueella samoin kuin bentoniittilohkojen asennus loppusijoitusreikään. Valvomattomalla alueella tehdään tilojen louhinta- ja rakennustyöt sekä tunneleiden täyttötyöt. Kuva 2-3. Havainnekuva kapselivarastosta ja vastaanottoasemasta teknisissä tiloissa.
11 3 ASEMOINTI JA KALLIOPERÄ 3.1 Yleiset periaatteet Loppusijoituslaitoksen suunnittelun lähtökohtana on ollut loppusijoitustilojen sijoittaminen 400-700 metrin syvyyteen Olkiluodon kallioperään. Tilojen sijoittaminen eli asemointi tehdään kallioperän rakenteiden sekä muiden kallioperästä määräytyvien suunnittelukriteerien mukaisesti. Tässä raportissa esitettävä tilojen asemointi on esimerkinomaista ja perustuu tällä hetkellä käytettävissä olevaan tietoon kallioperän ominaisuuksista ja soveltuvuuskriteerien täyttymisestä. Työn lähtökohtana on käytetty viimeisimpiä Olkiluodon kallioperästä saatuja tutkimustietoja sekä niihin perustuvaa mallinnusta (Posiva 2012a ja 2012b). Tilojen lopullinen asemointi tulee tarkentumaan tiloja rakennettaessa ja tiedon tason lisääntyessä. Nyt suunnittelun perustana oleva käytetyn polttoaineen määräarvio saattaa myös muuttua ja siten vaikuttaa osaltaan tarvittavaan tilojen laajuuteen sekä asemointiin. Loppusijoitustilat asemoidaan 5440 tu polttoainemäärälle. Asemointi tehdään 20 % suuremmalle kapselimäärälle kuin edellä mainittujen, suunnittelun lähtötietona olevan käytetyn ydinpolttoaineen määrä edellyttäisi. Käytettävä marginaali pohjautuu kallion soveltuvuusluokituksen (Posiva 2012c), eli RSC-työn (Rock Suitability Criteria) tuloksena tehtyihin arvioihin Olkiluodon kallioperän käytettävyysasteesta. Loppusijoitustilojen laajuus asemointityössä määräytyy näin ollen 3324 kapselipaikan mukaan. Loppusijoitustilojen asemoinnin kannalta kallioperän jännitystilalla ja sen suunnalla on suuri merkitys. Viimeisimpien tutkimustietojen perusteella kallion pääjännityksen suunta loppusijoitussyvyydellä on 112 astetta eli noin itä-länsi (jännitystilamalli I) tai 144 astetta eli noin kaakko-luode (jännitystilamalli II) (Posiva 2012b). Nämä eivät kuitenkaan välttämättä ole aivan optimaalisia suuntia loppusijoitustiloille, sillä kalliotilojen pysyvyyteen voi vaikuttaa myös kallion rakoilun suunta. Loppusijoitus- ja keskustunneleiden asemoinnissa sekä louhintajärjestyksessä on huomioitava, että uusia tiloja ei voida louhia louhintatärinöiden vuoksi 50 metriä lähempänä jo loppusijoitettua kapselia. Loppusijoitustunnelin ja keskustunnelin tai muun vastaavan pidemmän aikaa auki olevan tilan välille jätetään 50 m suojavyöhyke loppusijoitetuista kapseleista ympäröivään kallioon aiheutuvien lämpöjännitysten vuoksi. Kahden loppusijoituspaneelin, joiden loppusijoittamisen välillä on useiden kymmenien vuosien aikaero, jätetään lämpövaikutusten takia 100 metrin suojavyöhyke. Kairanreikiin jätetään tilojen asemoinnissa 10 metrin suojavyöhyke, johon vielä lisätään reikien sijainnin mittaustuloksissa oleva epävarmuus. Kairanreiän sijainnin epävarmuus on suoraan riippuvainen syvyydestä ja on -400 tasolla 5 metriä. Kairanreikien ympärille jätettävän suojavyöhykkeen säde on näin ollen esimerkiksi -400 tasolla yhteensä 15 metriä. Asemoinnissa huomioidaan tilojen vaiheittainen rakentaminen. Suurin osa loppusijoituslaitoksen kokonaistilavuudesta on loppusijoitustunneleita. Niiden vuosittainen tarve on vähäinen, joten kaikkia sijoitustunneleita ei kannata rakentaa kerralla valmiiksi. Rakentamalla tiloja vaiheittain jaksottuvat rakentamiskustannukset pidemmälle ajanjaksol-
12 le ja samalla vähenee yhtä aikaa avoimena olevan tilan määrä. Tällä on vaikutusta tiloihin tulevan vuotoveden ja tarvittavan ilmanvaihdon määriin. 3.2 Kallioperä ja loppusijoitusalue Loppusijoitustilojen asemoinnin keskeisin lähtötieto on Olkiluodon kallioperästä saadut viimeisimmät tutkimustiedot, kallioperän soveltuvuusluokittelu (RSC) (Posiva 2012c) sekä niihin perustuva kallioperän mallinnus. Raportissa Posiva 2012a on esitetty kaikki asemointia rajaavat rakenteet vaikutusalueineen ja suojavyöhykkeineen (kuva 3-1). Näiden lävistämistä tunneleilla ja kuiluilla vältetään suunnittelussa mahdollisuuksien mukaan. Loppusijoitustunneli tai sijoitusreikä ei saa osua mihinkään hydrogeologisen (Hydrogeologic Zone, HZ) tai hauraan siirrosvyöhykkeen (Brittle Fracture Zone, BFZ) suojavyöhykkeeseen. Kuvassa 3-1 on esitetty uusimpaan kalliomalliin (Posiva 2012a) perustuva leikkaus tasolta -420 m. Lounas-koillinen-suuntaisista vyöhykkeiden HZ21, HZ21B, BFZ021, HZ099 ja BFZ099 sekä niiden suojavyöhykkeiden muodostamasta kokonaisuudesta käytetään tässä raportissa nimeä vyöhyke R21 (kuva 3-2). Vyöhykkeiden BFZ020A, BFZ020B, HZ20A, HZ20B sekä niiden suojavyöhykkeiden muodostamasta kokonaisuudesta käytetään vastaavasti nimitystä vyöhyke R20. ONKALOn tilat sijaitsevat näiden vyöhykkeiden R20 ja R21 välissä. Kuva 3-1. Maanalaisten tilojen asemointia rajaavat rakenteet (Layout Determining Features) Olkiluodossa. Suojavyöhykkeet kattavat kaikki LDF-rakenteet (Posiva 2012a).
13 Kuva 3-2. Loppusijoitustilojen asemointia rajoittavat Olkiluodon kallioperän hydrogeologiset sekä hauraat siirrosvyöhykkeet suojavyöhykkeineen, kaava-alueen raja sekä kairanreiät ja rantaviiva. ONKALOn sijainti on merkitty vihreällä. Kallioperän eri vyöhykkeiden ja niiden suojavyöhykkeiden lisäksi asemointia rajoittavat asemakaava ja maankäyttöoikeus, kairanreiät, jo olemassa olevat ONKALOn tilat sekä rantaviiva. Loppusijoitustiloja ei asemoida meren alle. Maanalaiset loppusijoitustilat asemoidaan ensisijaisesti vyöhykkeiden R20 ja R21 väliin ONKALOn jo rakennettujen tilojen kanssa samalle alueelle. Mikäli kaikki tilat eivät mahdu tälle alueelle, niin tällöin tilojen asemointia jatketaan vyöhykkeen R20 itä- ja kaakkoispuolelle. Olkiluodon alueella on voimassa yleiskaava ja useita asemakaavoja. Posivan hallinnoimalla alueella on voimassa maaliskuussa 2011 lainvoiman saanut asemakaava, joka sallii käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen -400...-700 metrin syvyyteen (Saanio et al. 2012). Tässä raportissa oletetaan, että tuota aluetta voidaan myöhemmin tulevien vuosikymmenien aikana laajentaa ONKALOn tilojen länsi- ja lounaispuolella siten, että loppusijoitustiloja voidaan asemoida vyöhykkeiden R20 ja R21 väliin aina rantaviivaan saakka. Kuvassa 3-3 on esitetty tässä raportissa loppusijoitustilojen asemointiin käytettävät alueet.
14 Kuva 3-3. Loppusijoitustilojen asemointiin tässä raportissa käytettävä alue (valkoinen). Loppusijoitustilat asemoidaan ensisijaisesti vyöhykkeiden R20 ja R21 väliin.
15 4 ASEMOINTIVAIHTOEHTOJA Loppusijoitustilat sekä keskustunnelit voidaan asemoida käytettävissä olevalle loppusijoitusalueelle monella eri tavalla. Yksi oleellisimpia asemointiin vaikuttavia tekijöitä on asemointisuunta. Se taas määräytyy pitkälti kallion pääjännityksen suunnan mukaan, joka viimeisimpien tutkimustietojen perusteella loppusijoitussyvyydellä on 112 astetta eli noin itä-länsi (jännitystilamalli I) tai 144 astetta eli noin kaakko-luode (jännitystilamalli II) (Posiva 2012b). Nämä eivät kuitenkaan ole välttämättä aivan optimaalisia suuntia loppusijoitustiloille, sillä kalliotilojen pysyvyyteen voi vaikuttaa myös kallion rakoilun suunta. Asemointisuunnan vaikutusta loppusijoitustunneleiden lukumäärään ja pituuteen sekä keskustunneleiden pituuteen selvitettiin tekemällä kuusi asemointia, joissa loppusijoitustunnelit on asemoitu eri suuntiin. Asemoinnit laadittiin 2D-suunnitteluna kalliomallin tasolle -420. Lähtökohtana kaikissa vaihtoehdoissa käytettiin samaa ONKALOn layoutia ja samaa loppusijoitusaluetta. Nämä on esitelty edellisessä luvussa ja kuvassa 3-3. Lisäksi keskustunnelin ja loppusijoitustunnelin välinen kulma tuli olla kaikissa vaihtoehdoissa aina vähintään 60 astetta. Asemointivaihtoehdot laadittiin 18 asteen välein alkaen itä-länsi-suunnasta (90 /270 ). Asemointivaihtoehto 2 on suuntaan 108º/288º, kolme suuntaan 126º/306º, neljä kallion pääjännityksen kanssa samaan suuntaan (144 /324 ), viisi suuntaan 162º/342º ja kuusi pohjois-etelä-suuntaan (180 /360 ). Kuvassa 4-1 on esitetty asemointivaihtoehto 1. Loppusijoitustunneleiden asemointisuunta on itä-länsi-suunta (90 /270). Loppusijoitustunnelit jakaantuvat neljään eri paneeliin, joihin jokaiseen johtaa oma keskustunnelipari. Loppusijoitustunneleita on yhteensä 110 kappaletta ja niiden kokonaispituus on 34,0 km. Keskustunneleiden kokonaispituus on yhteensä 8,4 km. Kuvassa 4-2 on esitetty toinen asemointivaihtoehto. Siinä loppusijoitustilat on asemoitu suuntaan 108º/288º, eli vaihtoehtoon 1 verrattuna 18 astetta enemmän pohjois-eteläsuuntaa. Loppusijoitustunnelit jakaantuvat nyt kolmeen eri paneeliin. Loppusijoitustunneleita on yhteensä 111 kappaletta. Keskustunneleiden kokonaispituus on 7,1 km. Kuvassa 4-3 on esitetty kolmas asemointivaihtoehto, jossa asemointisuunta on 126º/306º. Loppusijoitustilat jakaantuvat edelleen kolmeen paneeliin. Loppusijoitustunneleita on 119 kappaletta. Keskustunneleiden kokonaispituus on 6,6 km. Kuvan 4-4 neljännessä asemointivaihtoehdossa asemointisuunta vastaa toista nykyisen käsityksen mukaisista kallion pääjännityksen suunnista loppusijoitustasolla, eli suuntaa 144º/324º. Loppusijoitustunneleita vaihtoehdossa 4 on yhteensä 127 kappaletta.
16 Kuva 4-1. Asemointivaihtoehto 1, jossa asemointisuunta 90º/270º. Kuva 4-2. Asemointivaihtoehto 2, jossa asemointisuunta 108º/288º.
17 Kuva 4-3. Asemointivaihtoehto 3, jossa asemointisuunta 126º/306º. Kuva 4-4. Asemointivaihtoehto 4, jossa asemointisuunta 144º/324º.
18 Kuvassa 4-5 on esitetty viides asemointivaihtoehto, jossa asemointisuunta on 162º/342º. Loppusijoitustunneleita on tässä vaihtoehdossa yhteensä 132 kappaletta. Keskustunneleiden pituus yhteensä on 6,4 km. Kuvassa 4-6 on esitetty kuudes asemointivaihtoehto, jossa asemointisuunta vastaa pohjois-etelä-suuntaa, eli 180º/360º. Loppusijoitustunneleita on tässä vaihtoehdossa yhteensä 124 kappaletta, ja keskustunneleiden pituus on yhteensä 6,1 km. Edellä esitettyjen asemointivaihtoehtojen loppusijoitustunneleiden lukumäärät ja pituudet sekä keskustunneleiden pituudet on koottu taulukkoon 4-1. Loppusijoitustunneleiden lukumäärä vaihtelee välillä 110-132 kappaletta. Loppusijoitustunneleiden pituuksissa ei ole suuria eroja, sillä loppusijoitettava polttoainemäärä on kaikissa vaihtoehdoissa sama. Asemointivaihtoehdossa 1 on lukumääräisesti kaikkein vähiten sijoitustunneleita ja sijoitustunneleiden kokonaispituus on myös kaikkein lyhin. Keskustunneleiden pituudet vaihtelevat 8,4 km ja 6,1 km välillä. Asemointivaihtoehdossa 1 on kaikkein eniten keskustunneleita, ja vastaavasti asemointivaihtoehdossa 6 niitä on kaikkein vähiten. Keskimäärin keskustunneleiden pituus eri vaihtoehdoissa on 6,85 km. Kuva 4-5. Asemointivaihtoehto 5, jossa asemointisuunta 162º/342º.
19 Kuva 4-6. Asemointivaihtoehto 6, jossa asemointisuunta 180º/360º. Taulukko 4-1. Asemointivaihtoehtojen loppusijoitus- ja keskustunneleiden pituudet sekä sijoitustunneleiden lukumäärät. Loppusijoitustunneleita (kpl) Loppusijoitustunneleita (m) Keskustunneleita (m) Asemointivaihtoehto 1 110 34 000 8 400 Asemointivaihtoehto 2 111 34 700 7 100 Asemointivaihtoehto 3 119 34 800 6 600 Asemointivaihtoehto 4 127 34 900 6 500 Asemointivaihtoehto 5 132 35 000 6 400 Asemointivaihtoehto 6 124 34 800 6 100 keskiarvo 121 34 700 6 850
20 Edellä esitetyissä asemoinneissa loppusijoitettava alue ONKALOn kaakkois- sekä luoteispuolella sijaitsevien vyöhykkeiden R20 ja R21 välissä riittää hyvin asemoinnin lähtötietona käytetylle 5440 tu polttoainemäärälle sekä käytettävyysasteelle, jonka mukaan loppusijoituspositioita tarvitaan 20 % kapseleiden lukumäärää enemmän. Kuvissa 4-7 4-12 on esitetty kuinka paljon eri asemointivaihtoehdoissa samalle alueelle kyseisellä asemointisuunnalla mahtuisi vielä lisää sijoitustunneleita. Esimerkiksi kuvassa 4-7 on esitetty kuinka asemointivaihtoehdon 1 lisäksi samalle alueelle mahtuu 12 loppusijoitustunnelia lisää. Niiden pituus on yhteensä 4,2 km. Keskustunneleita tarvitaan myös lisää 0,7 km. Taulukossa 4-2 on esitetty eri asemointivaihtoehdoissa samalle alueelle alkuperäisen asemointivaihtoehdon lisäksi mahtuvien loppusijoitustunneleiden lukumäärät, pituudet sekä tarvittavien keskustunneleiden pituudet. Asemointivaihtoehdossa 3 samalle alueelle mahtuu eniten lisää loppusijoitustunneleita yhteensä 7,7 km. Kuva 4-7. Asemointivaihtoehto 1 (vihreä) ja sen lisäksi samalle alueelle mahtuvat loppusijoitustunnelit sekä niille johtavat keskustunnelit (ruskea). Asemointisuunta 90º/270º.
21 Kuva 4-8. Asemointivaihtoehto 2 (vihreä) ja sen lisäksi samalle alueelle mahtuvat loppusijoitustunnelit sekä niille johtavat keskustunnelit (ruskea). Asemointisuunta 108º/288º. Kuva 4-9. Asemointivaihtoehto 3 (vihreä) ja sen lisäksi samalle alueelle mahtuvat loppusijoitustunnelit sekä niille johtavat keskustunnelit (ruskea). Asemointisuunta 126º/306º
22 Kuva 4-10. Asemointivaihtoehto 4 (vihreä) ja sen lisäksi samalle alueelle mahtuvat loppusijoitustunnelit sekä niille johtavat keskustunnelit (ruskea). Asemointisuunta 144º/324º Kuva 4-11. Asemointivaihtoehto 5 (vihreä) ja sen lisäksi samalle alueelle mahtuvat loppusijoitustunnelit sekä niille johtavat keskustunnelit (ruskea). Asemointisuunta 162º/342º
23 Kuva 4-12. Asemointivaihtoehto 6 (vihreä) ja sen lisäksi samalle alueelle mahtuvat loppusijoitustunnelit sekä niille johtavat keskustunnelit (ruskea). Asemointisuunta 180º/360º. Taulukko 4-2. Alkuperäisen asemointivaihtoehdon lisäksi samalle alueelle asemointivaihtoehtojen 1 6 lisäksi mahtuvien loppusijoitustunneleiden lukumäärä ja pituus sekä niille johtavien keskustunneleiden pituus. Nämä sijoitus- ja keskustunnelit on esitetty kuvissa 4-7 4-12 ruskealla. Sijoitustunneleita (kpl) Sijoitustunneleita (m) Keskustunneleita (m) Asemointivaihtoehto 1 12 4 200 737 Asemointivaihtoehto 2 16 5 041 736 Asemointivaihtoehto 3 25 7 690 963 Asemointivaihtoehto 4 25 7 599 965 Asemointivaihtoehto 5 26 7 512 916 Asemointivaihtoehto 6 17 5 733 581
24
25 5 ASEMOINTISUUNNITELMA Tässä luvussa esitetään maanalaisen loppusijoituslaitoksen asemointisuunnitelma. Loppusijoitustilojen asemointisuunnaksi on valittu 126º/306º, joka vastaa edellisessä luvussa esitetyn asemointivaihtoehdon 3 asemointisuuntaa. Viimeisimpien tutkimustietojen perusteella kallion pääjännityksen suunta loppusijoitussyvyydellä on 112 astetta eli noin itä-länsi (jännitystilamalli I) tai 144 astetta eli noin kaakko-luode (jännitystilamalli II) (Posiva 2012b). Valittu asemointisuunta on lähes kallion pääjännityssuuntien puolivälissä. Asemointisuunnitelman lähtökohtana on käytetty edellisen luvun asemointivaihtoehtoa 3. Asemoinnista on laadittu 3D-malli ja tilat on sovitettu 3D-kalliomallissa suojavyöhykkeiden väliin. Kuvassa 5-1 on esitetty 3D-malliin perustuva havainnekuva koko loppusijoituslaitoksesta. Kuvassa 5-2 on asemointisuunnitelma tasovälillä -400-420 m. Maanalaisen loppusijoituslaitoksen kokonaistilavuus on tässä suunnitelmassa 1 368 000 m 3 (taulukko 5-1). Tästä 42 % eli 572 000 m 3 on loppusijoitustiloja. Eri laitosyksiköiden loppusijoituskapselit asennetaan aina eri aikaan eri loppusijoitustunneleihin. Kuvassa 5-3 on esitetty loppusijoitustunnelien jakautuminen eri laitosyksiköiden kesken. LO1-2:n tunneleita on yhteensä 22 kpl, OL1-2:n tunneleita 51 kpl ja OL3:n tunneleita 48 kpl. Kuva 5-1. Havainnekuva loppusijoituslaitoksesta.
26 Kuva 5-2. Asemointisuunnitelma loppusijoituslaitoksesta tasovälillä -400-450 m. Taulukko 5-10. Maanalaisen loppusijoituslaitoksen eri osien tilavuudet. Tila Tilavuus (m 3 ) Kokonaistilavuudesta (%) Ajotunneli ja kuiluliittymät 193 000 14 % Kuilut 29 000 2 % Tekniset tilat 152 000 11 % Matala- ja keskiaktiivisen jätteen loppusijoitustila 25 000 2 % Keskustunnelit 397 000 29 % Loppusijoitustunnelit 521 000 38 % Loppusijoitusreiät 51 000 4 % Yhteensä 1 368 000 100 %
27 Kuva 5-3. OL 1-2:n, LO 1-2:n sekä OL 3:n loppusijoitustunnelit.
28
29 6 VAIHEITTAINEN RAKENTAMINEN 6.1 Yleiset periaatteet Loppusijoituslaitoksen maanalaisista tiloista suurin osa on loppusijoitustunneleita. Niiden vuosittainen tarve on vähäinen, joten kaikkia loppusijoitustunneleita ei kannata rakentaa kerralla valmiiksi. Rakentamalla tiloja vaiheittain jaksottuvat rakentamiskustannukset pidemmälle ajanjaksolle. Samalla vähenee yhtä aikaa avoimena olevien tilojen määrä. Tällä on vaikutusta tiloihin tulevan vuotoveden ja tarvittavan ilmanvaihdon määriin. Tämän raportin vaiheittaisen rakentamisen suunnitelman laadinnan lähtökohdaksi on valittu keskustunneleiden kampanjamainen louhinta ja loppusijoitustunneleiden jatkuva louhinta. Tällöin keskustunneleita louhitaan kampanjamaisesti kerralla ennalta määriteltyyn pituuteen, jonka jälkeen keskustunneleiden louhinnassa pidetään taukoa. Loppusijoitustunnelit louhitaan keskustunneleiden louhinnan jälkeen. Niitä louhitaan kapseleiden loppusijoituksen edetessä tarpeen mukaan. Poikkeuksen tähän tekee siirtyminen uuteen loppusijoituspaneeliin. Sen ensimmäiset loppusijoitustunnelit louhitaan kampanjamaisesti keskustunneleiden kanssa samanaikaisesti. Vaiheittaisessa rakentamisessa kerralla louhittavien keskustunneleiden pituuteen on vaikea määritellä tarkkoja raja-arvoja. Yleensä louhinnan yksikkökustannukset laskevat louhittavan määrän lisääntyessä. Näin ollen keskustunneleita kannattaisi louhia kerralla mahdollisimman paljon. Maanalaisen loppusijoituslaitoksen avoinna olevien tilojen määrä tulisi kuitenkin pyrkiä minimoimaan. Avoinna olevien tilojen määrällä on suora vaikutus ilmanvaihtoon sekä vuotovesien pumppaamiseen. Tästä syystä keskustunneleita taas ei tulisi louhia kerralla liikaa. Louhintavaiheen lopulliseen kokoon vaikuttaa louhittavien tilojen asemointi. Louhintavaiheet kannattaa jakaa alueellisesti asemoinnin kannalta sopiviin ja mahdollisimman tarkoituksenmukaisiin vaiheisiin. 6.2 Keskustunneleiden louhinta Keskustunnelit louhitaan perinteisellä poraus-räjäytysmenetelmällä. Keskustunneleiden louhintanopeudeksi on arvioitu keskimäärin 165 m kuukaudessa. Arvio perustuu kaksivuorotyöhön ja 40 metrin louhintanopeuteen viikossa. Arvio pitää sisällään tunnusteluporaukset sekä injektoinnin. Rinnakkaisia keskustunnelipareja louhitaan samanaikaisesti aina yhtä pitkälle. Keskustunnelit yhdistetään 100 metrin välein yhdystunneleilla. Louhintavaiheen päättyessä myös keskustunneleiden päät yhdistetään yhdystunnelilla, jotta tunneleiden päihin ei jää umpiperiä.
30 6.3 Loppusijoitustunneleiden louhinta Loppusijoitustunnelit louhitaan perinteisellä poraus-räjäytysmenetelmällä. Louhinta tehdään jatkuvana työnä. Tällöin loppusijoitustunneleiden louhimiseen tarvittava erikoisosaaminen säilyy helpommin, ja riski pitkistä louhintatyön keskeytyksistä mahdollisesti aiheutuvista laatuvaihteluista pienenee. Loppusijoitustunneleiden louhintanopeudeksi on oletettu tässä raportissa 100 metriä kuukaudessa. Louhintaa on oletettu tehtävän useampaa perää yhtä aikaa. Pidemmällä aikavälillä tarkasteltuna louhintanopeus voidaan käytännössä sovittaa siten, että louhinta etenee loppusijoituksen edetessä samaa tahtia. 6.4 Kapseleiden loppusijoitus Kapselit asennetaan loppusijoitustunnelin pohjaan porattuihin reikiin. Tässä suunnitelmassa kapseleiden asennus on oletettu tapahtuvan yhteen sijoitustunneliin kerralla. Sijoitustunnelin täytyttyä se suljetaan ja loppusijoitus siirtyy seuraavaan sijoitustunneliin. Loppusijoituksen alkaessa sijoitetaan sekä Loviisan LO1-2 että Olkiluodon OL1-2 yksiköiden loppusijoituskapseleita yhtä aikaa ensimmäiset 48 vuotta. Tällöin loppusijoitusnopeus on keskimäärin 36 kapselia vuodessa. Loviisan polttoaineen loppusijoittamisen päätyttyä asennetaan vain OL1-2 yksiköiden kapseleita keskimäärin 22 kapselin vuotuisella nopeudella seuraavat 4 vuotta. OL1-2:n kapseleiden loppusijoituksen päätyttyä aloitetaan OL3:n kapseleiden loppusijoitus, joka kestää 40 vuotta. OL3:n kapseleita loppusijoitetaan keskimäärin 23 kapselia vuodessa. 6.5 Täyttö Maanalaisen loppusijoituslaitoksen avoinna olevien tilojen minimoimiseksi keskustunneleita pyritään täyttämään aina mahdollisuuksien mukaan. Keskustunneleiden täyttönopeudeksi on oletettu tässä raportissa 1 m työvuorossa kaksivuorotyönä, eli 43 m kuukaudessa. Tällöin keskustunnelin täytettävä tilavuus on 100 m 3 vuorokaudessa. Keskustunneleiden täyttö aivan kuten niiden louhintakin aiheuttaa runsaasti liikennettä ajotunnelissa. Tunneleita louhittaessa louhe ajetaan ajotunnelia pitkin maan pinnalle. Vastaavasti tunneleita täytettäessä täyttömateriaali tuodaan maan pinnalta ajotunnelia pitkin täytettävään tunneliin. Jotta liikennemäärät eivät ajotunnelissa kasvaisi yli ajotunnelin kapasiteetin, täyttötyötä ja tilojen louhintaa ei tehdä yhtä aikaa.
31 6.6 Vaiheittaisen rakentamisen suunnitelma Tässä luvussa esitetään vaiheittaisen rakentamisen suunnitelma luvussa 5 esitetylle asemointisuunnitelmalle (kuvat 5-1 ja 5-2). Toteutusajat ja -aikataulut perustuvat edellä esitettyihin oletuksiin työsaavutuksista ja loppusijoitusnopeuksista. Loppusijoituslaitoksen rakennusteknisistä töistä suuri osa tehdään ONKALOn rakennusvaiheessa. Tällöin toteutetaan muun muassa ajotunneli, henkilökuilu 1, tuloilmakuilu 1, poistoilmakuilu 1 sekä suuri osa teknisten tilojen rakenteista. Ennen loppusijoittamisen aloittamista ONKALOn tiloja laajennetaan niin sanotussa loppusijoitusta valmistelevassa vaiheessa. Tällöin toteutetaan loput ONKALOn lisäksi tarvittavat tilat, joiden valmistuttua on valmius aloittaa loppusijoitus. Näitä ovat valvonta-alueen teknisten tilojen rakenteet, kapselikuilu, poistoilmakuilu 2 sekä ensimmäiset keskus- ja loppusijoitustunnelit (kuva 6-1). Loppusijoitusta valmistelevan vaiheen louhintatilavuus on 225 000 m 3. Koko maanalaisen loppusijoituslaitoksen louhintatilavuus loppusijoituksen alkaessa on 588 000 m 3. Kapseleiden loppusijoitus alkaa loppusijoitustunnelista 1 (kuva 6-2). Ennen kuin kuusi ensimmäistä loppusijoitustunnelia on loppusijoitettu, tulee louhia ja rakentaa seuraavat loppusijoitustilat. Kuvassa 6-3 on esitetty ensimmäisessä käyttövaiheen aikaisessa louhintavaiheessa louhittavat tilat. Tällöin louhitaan kuusi loppusijoitustunnelia ja 1860 m keskustunneleita Näiden louhinta aloitetaan kolme vuotta loppusijoittamisen aloittamisen jälkeen. Loppusijoitus on tällöin käynnissä sijoitustunnelissa 4. Kuva 6-1. Loppusijoitusta valmistelevan vaiheen aikana louhittavat tilat loppusijoitustasolla (harmaa) sekä ONKALOn tilat (vihreä).
32 Kuva 6-2. Loppusijoitus aloitetaan loppusijoitustunnelista 1. Kuva 6-3. Ensimmäinen loppusijoitustilojen käyttövaiheen aikainen louhintavaihe (harmaa). Loppusijoitus siirtyy 5 vuotta aloittamisen jälkeen ONKALOn pohjois- ja koillispuoleiselle alueelle loppusijoitustunneliin 7 (kuva 6-4). Loppusijoitustunneleiden louhintaa jatketaan keskustunneliparin eteläpuolella. Loppusijoitustunnelin 8 sulkemisen jälkeen loppusijoitus siirtyy keskustunneliparin eteläpuolelle loppusijoitustunneliin 9 ja 10. Samalla vaihdetaan valvonta- ja valvomatonta aluetta ja louhinta siirtyy keskustunneliparin pohjoispuolelle (kuva 6-5). Loppusijoitustunneleiden 9 ja 10 sulkemisen jälkeen kapseleiden loppusijoitus siirtyy jälleen keskustunneliparin pohjoispuolelle. Samalla vaihdetaan valvonta- ja valvomatonta aluetta ja louhinta siirtyy keskustunneliparin eteläpuolelle. Toiminta maanalaisessa loppusijoituslaitoksessa jatkuu näin vuorotellen loppusijoitettavia ja louhittavia tunneleita keskustunneliparin molemmilla puolilla.
33 Kuva 6-4. Ensimmäinen loppusijoitustilojen käyttövaiheen aikainen louhintavaihe valmistuu ja loppusijoitus siirtyy loppusijoitustunneliin 7. Kuva 6-5. Loppusijoitustunneleiden 7 ja 8 sulkemisen jälkeen loppusijoitus siirtyy loppusijoitustunneleihin 9 ja 10. Louhintaa jatketaan keskustunneliparin valvomattoman alueen puolella. Kun loppusijoituksen aloittamisesta on kulunut 20 vuotta, aloitetaan toinen käyttövaiheen aikainen louhintavaihe. Tällöin louhitaan keskustunneleita 830 m lisää. Louhintavaiheen alkaessa loppusijoitus etenee loppusijoitustunnelissa 25 (kuva 6-6).
34 Kuva 6-6. Toinen käyttövaiheen aikainen louhintavaihe. Kolmas käyttövaiheen aikainen louhintavaihe aloitetaan kun loppusijoittamisen aloittamisesta on kulunut 35 vuotta. Tällöin louhitaan koilliseen johtavan keskustunneliparin viimeiset 1040 metriä. Loppusijoitus etenee tällöin loppusijoitustunnelissa 46 (kuva 6-7). ONKALOn pohjois- ja koillispuoleiselta alueelta loppusijoitus siirtyy takaisin ensimmäiseen paneeliin. Sen keskustunneleita jatketaan neljännessä käyttövaiheen aikaisessa louhintavaiheessa yhteensä 500 m (kuva 6-8). Louhintavaihe aloitetaan loppusijoituksen edetessä loppusijoitustunnelissa 78. Loppusijoituksen aloittamisesta on tällöin kulunut 57 vuotta. Neljännen louhintavaiheen päätyttyä ja loppusijoituksen siirryttyä loppusijoitustunneliin 87 aloitetaan koilliseen johtavien keskustunneleiden täyttö (kuva 6-9). Täytettävien keskustunneleiden pituus on yhteensä 3 km. Täyttötyön kestoksi on arvioitu hieman yli 5 vuotta. Koilliseen johtavien keskustunneleiden täyttötyön päätyttyä aloitetaan viides käyttövaiheen aikainen louhintavaihe, jolloin louhitaan keskustunnelit ONKALOn luoteispuoleiseen loppusijoituspaneeliin sekä sen ensimmäiset loppusijoitustunnelit (kuva 6-10). Louhittavien keskustunneleiden pituus on yhteensä 750 m. Louhintavaiheen alkaessa loppusijoittamisen aloittamisesta on kulunut 69 vuotta, ja loppusijoitus etenee loppusijoitustunnelissa 94.
35 Kuva 6-7. Kolmas käyttövaiheen aikainen louhintavaihe. Kuva 6-8. Neljäs käyttövaiheen aikainen louhintavaihe.
36 Kuva 6-9. Koillisen loppusijoituspaneelin keskustunneleiden täyttö. Kuva 6-10. Viides käyttövaiheen aikainen louhintavaihe.
37 Viidennen louhintavaiheen päätytty loppusijoitus siirtyy loppusijoitustunneliin 97. Tämän jälkeen ensimmäiseen paneeliin johtavien keskustunneleiden täyttötyö voidaan aloittaa (kuva 6-11). Täytettävien keskustunneleiden pituus on yhteensä 1,1 km. Täyttötyö kestää 2 vuotta. Kuudes ja viimeinen käyttövaiheen aikainen louhintavaihe aloitetaan loppusijoituksen edetessä loppusijoitustunnelissa 106 (kuva 6-12). Loppusijoittamisen aloittamisesta on tällöin kulunut 79 vuotta. Viimeisessä louhintavaiheessa jatketaan luoteisen paneelin keskustunneleita lopulliseen mittaansa. Louhittavien keskustunneleiden pituus on yhteensä 200 m. Loppusijoitus päättyy 94 vuotta aloittamisen jälkeen (kuva 6-13). Loppusijoitustunneleita on yhteensä 121 kpl. Loppusijoituksen päätyttyä maanalaisen loppusijoituslaitoksen kokonaislouhintatilavuus on 1 368 000 m 3. Suurin osa tästä on jo täytetty ja suljettu. Avoinna olevien tilojen tilavuus on vain 576 000 m 3. Kuva 6-11. Lounaisen loppusijoituspaneelin keskustunneleiden täyttö.
38 Kuva 6-12. Kuudes käyttövaiheen aikainen louhintavaihe. Kuva 6-13. Loppusijoitus päättyy.
39 Kuvassa 6-14 on esitetty kaikkien avoinna olevien tilojen sekä valvonta- ja valvomattoman alueen tilojen tilavuus käyttövaiheen aikana. Pienimmillään avoinna olevien tilojen tilavuus on 575 000 m 3 ja suurimmillaan 787 000 m 3. Keskimäärin avoinna olevien tilojen tilavuus on 672 000 m 3. Valvomattoman alueen tilavuus on pienimmillään 421 000 m 3 ja suurimmillaan 625 000 m 3. Valvonta-alueen tilavuus on vastaavasti pienimmillään 110 000 m 3 ja suurimmillaan 305 000 m 3. Avoinna olevasta tilavuudesta valvonta-alue on 17 % - 39 %. Loppusijoitustunneleiden kokonaistilavuus on yhteensä 521 000 m 3. Avoinna tästä on kerralla enimmillään 41 000 m 3. Kaikista avoinna olevista tiloista loppusijoitustunneleiden osuus on suurimmillaan 8 %. 900 000 800 000 700 000 Kaikki yhteensä Valvomaton alue Valvonta-alue 600 000 Tilavuus (m 3 ) 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 0 000 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Aika (vuosi) Kuva 6-14. Maanalaisen loppusijoituslaitoksen kaikkien avoinna olevien tilojen sekä valvonta- ja valvomattoman alueen tilavuus käyttövaiheen aikana.
40
41 7 VAIHTOEHTOISIA LÄHTÖOLETUKSIA 7.1 Asemointi nykyiselle asemakaava-alueelle Tämän raportin edellä esitetyissä asemointivaihtoehdoissa oletetaan, että nykyistä voimassa olevaa loppusijoituksen mahdollistavaa asemakaava-aluetta laajennetaan ONKA- LOn tilojen länsi- ja lounaispuolella ennen loppusijoituksen siirtymistä kyseiselle alueelle. Kaava-aluetta oletetaan laajennettavan vyöhykkeiden R20 ja R21 välisellä alueella rantaviivaan asti. Kuvassa 7-1 on esitetty asemointi 5440 tu polttoainemäärälle nykyisen kaava-alueen sisäpuolelle ilman oletettua kaava-alueen laajennusta. Asemointisuunta on 126º/306º. Loppusijoitustunneleita on 121 kappaletta ja niiden pituus on yhteensä 34,6 km. Kaikki loppusijoitustunnelit eivät mahdu vyöhykkeiden R20 ja R21 väliin, vaan 32 loppusijoitustunnelia on asemoitu vyöhykkeen R20 itäpuolelle. Keskustunneleiden kokonaispituus on yhteensä 7,8 km. Kuva 7-1. Asemointi 5440 tu polttoainemäärälle voimassa olevalle kaava-alueelle.
42 7.2 Asemointi 9 000 tu polttoainemäärälle Tässä raportissa edellä esitetyissä asemoinneissa loppusijoitettavaksi polttoainemääräksi oletetaan 5440 tu. Se kattaa LO1-2 sekä OL1-2 reaktoreiden lisäksi myös rakenteilla olevan OL3:n käytetyn polttoaineen. Posivan tähän asti saamien periaatepäätösten mukaan loppusijoitettavan polttoaineen maksimimäärä on 9000 tu. Tämä kattaa edellä mainittujen reaktoreiden teoreettisten maksimipolttoainemäärien lisäksi vielä OL4 laitosyksikön käytetyn polttoaineen loppusijoituksen. Kapseleiden kokonaismääräksi on tällöin arvioitu 4500 kappaletta Kuvassa 7-2 on esitetty asemointi 9000 tu polttoainemäärälle. Asemointisuunta on 126º/306º. Verrattuna vastaavaan 5440 tu:n polttoainemäärän asemointiin ONKALOn tilojen luoteispuolella sijaitsevaa loppusijoituspaneelia on laajennettu ja 53 loppusijoitustunnelia on asemoitu vyöhykkeen R20 itäpuolelle. Loppusijoitustunneleiden kokonaismäärä on 197 kappaletta ja pituus yhteensä 58,4 km. Keskustunneleiden pituus on yhteensä 11,7 km. Kuva 7-2. Asemointi 9000 tu polttoainemäärälle. Kuvassa 7-3 on esitetty toinen vaihtoehtoinen asemointi 9000 tu polttoainemäärälle. Siinä tilat on asemoitu nykyisen voimassa olevan kaava-alueen sisälle. Loppusijoitustunneleita on yhteensä 203 kappaletta, joista 86 sijaitsee vyöhykkeiden R20 ja R21 välissä. Loput 117 loppusijoitustunnelia sijaitsee vyöhykkeen R20 itäpuolella. Keskustunneleita on yhteensä 12,5 km.
Kuva 7-3. Asemointi 9000 tu polttoainemäärälle voimassa olevalle kaava-alueelle. 43
44
45 8 YHTEENVETO Posiva Oy vastaa TVO:n Eurajoen Olkiluodon ja Fortumin Loviisan Hästholmenin ydinvoimalaitoksista kertyvän käytetty ydinpolttoaineen loppusijoituksesta Olkiluotoon. Loppusijoitussyvyyteen on rakenteilla maanalainen tutkimustila ONKALO, joka on suunniteltu ja toteutettu siten, että sitä voidaan myöhemmin käyttää osana loppusijoituslaitosta. ONKALO sijaitsee alueella, jota loppusijoitustasolla rajoittaa pohjoisessa ja lännessä lounas-koillisen-suuntaisista hydrogeologisista (HZ) ja hauraista siirrosvyöhykkeistä (BFZ) sekä niiden suojavyöhykkeistä koostuva vyöhyke R21. Etelässä ja idässä aluetta rajoittaa myös lounas-koillisen-suuntainen vyöhyke R20. Koillisessa aluetta rajoittaa kaava-alueen raja, jota lounaassa oletetaan myöhemmin laajennettavan rantaviivaan asti. Tässä raportissa esitetyt maanalaisen loppusijoituslaitoksen suunnitelmat perustuvat 5440 tu:n polttoainemäärään, joka kattaa nykyisten neljän käynnissä olevan reaktorin (LO1-2 ja OL1-2) lisäksi myös rakenteilla olevan viidennen ydinvoimalaitoksen (OL3) käytetyn polttoaineen. Loppusijoitettava polttoaine jaetaan loppusijoituskapseleihin siten, että loppusijoituskapseleiden kokonaismäärä on yhteensä 2770 kappaletta. (Saanio et al. 2012). Posivan tähän asti saamien periaatepäätösten mukaan loppusijoitettavan polttoaineen maksimimäärä on 9000 tu, joka kattaa edellä mainittujen reaktoreiden lisäksi vielä yhden uuden reaktorin (OL4) käytetyn polttoaineen loppusijoituksen. Kapseleiden kokonaismääräksi on tällöin arvioitu 4500 kappaletta Loppusijoitustunneleiden asemointisuunnan vaikutusta tarkasteltiin laatimalla kuusi asemointivaihtoehtoa eri asemointisuuntiin 18 asteen välein. Viimeisimpien tutkimustietojen perusteella kallion pääjännityksen suunta loppusijoitussyvyydellä on 112 astetta eli noin itä-länsi (jännitystilamalli I) tai 144 astetta eli noin kaakko-luode (jännitystilamalli II) (Posiva 2012b). Nämä suunnat eivät välttämättä ole aivan optimaalisia suuntia loppusijoitustiloille. Kalliotilojen pysyvyyteen voi vaikuttaa myös kallion rakoilun suunta. Asemointivaihtoehdoissa loppusijoitustunneleiden lukumäärä vaihteli 110 ja 132 välillä keskiarvon ollessa 121 kappaletta. Keskustunneleiden kokonaispituus eri vaihtoehdoissa vaihteli välillä 6100 8400m. Keskustunneleiden kokonaispituuden keskiarvo oli 6850 m. Suunnan 126º/306º asemointivaihtoehdosta laadittiin tarkempi asemointisuunnitelma. Maanalaisen loppusijoituslaitoksen kokonaistilavuus on tässä suunnitelmassa 1 368 000 m 3 mukaan lukien loppusijoitusreikien tilavuus. Kokonaistilavuudesta 38 % on loppusijoitustunneleita ja 4 % loppusijoitusreikiä. Keskustunneleiden osuus on 29 %. Maanalaista loppusijoituslaitosta ei ole tarkoituksenmukaista rakentaa kerralla valmiiksi, sillä sijoitustunneleiden vuosittainen tarve on vähäinen. Rakentamalla tiloja vain tarpeen mukaan vaiheittain jaksottuvat investoinnit pidemmälle ajanjaksolle. Samalla yhtä
46 aikaa auki olevien tilojen määrä pienenee, mikä vaikuttaa tiloihin tulevaan vuotovesimäärään sekä ilmanvaihdon tarpeeseen. ONKALOn tilavuus on 363 000 m 3. Loppusijoituksen alkaessa tilojen kokonaistilavuus on laaditun vaiheittaisen rakentamisen suunnitelman mukaan 588 000 m 3. Loppusijoituslaitoksen käyttövaiheen aikana avoinna olevien tilojen tilavuus on suurimmillaan 787 000 m 3 ja vastaavasti pienimmillään 575 000 m 3. Keskimäärin avoinna olevien tilojen tilavuus on 672 000 m 3. Maanalaisen loppusijoituslaitoksen tilat jaetaan käyttövaiheessa valvonta- ja valvomattomaan alueeseen. Kaikki kapseleiden käsittely ja siirrot tapahtuvat valvonta-alueella. Valvomattomalla alueella tehdään tilojen louhinta- ja rakennustyöt sekä tunneleiden täyttötyöt. Alueiden rajat ja kulkujärjestelyt vaihtelevat käyttövaiheen edetessä. Valvonta-alueen tilavuus vaihtelee käyttövaiheen aikana 110 000 m 3 ja 305 000 m 3 välillä. Sen suhteellinen osuus avoinna olevista tiloista on välillä 17 % 39 %. Valvomattoman alueen koko vastaavasti on käyttövaiheen aikana välillä 421 000 m 3 625 000 m 3.
47 VIITTEET Ikonen, K. & Raiko, H. 2012. Thermal dimensioning of Olkiluoto repository for spent fuel. Working report 2012-56. Posiva Oy. Olkiluoto. Kirkkomäki, T. 2003. Olkiluodon loppusijoitustilojen vaiheittainen rakentaminen. Työraportti 2003-65. Posiva Oy. Olkiluoto. Kirkkomäki, T. 2006. Loppusijoitustilojen asemointi ja vaiheittainen rakentaminen. Työraportti 2006-92. Posiva Oy. Olkiluoto. Kirkkomäki, T. 2009. Loppusijoitustilojen asemointi ja vaiheittainen rakentaminen. Työraportti 2009-51. Posiva Oy. Olkiluoto. Posiva 2008. ONKALO - Main Drawings in 2007. Working Report 2008-01. Posiva Oy. Posiva 2012a. Layout determining features their influence zones and respect distances at the Olkiluoto site 2012. POSIVA Report 2012-21. Posiva Oy. Olkiluoto. Posiva 2012b. Olkiluoto Site Description 2011. POSIVA Report 2011-02. Posiva Oy. Olkiluoto. Posiva 2012c. Rock Suitability Classification 2012. POSIVA Report 2012-24. Posiva Oy. Olkiluoto. Saanio, T., Ikonen, A., Keto, P., Kirkkomäki, T., Kukkola, T., Nieminen, J. ja Raiko, H. 2012. Loppusijoituslaitoksen suunnitelma 2012. Työraportti 2012-50. Posiva Oy. Olkiluoto.