Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ja Olkiluodon biosfääri seuraavien kymmenen vuosituhannen aikana Ari Ikonen Posiva Oy 2.2.2012 Ari Ikonen 1
Sisältö Loppusijoitushanke Turvallisuusperustelu Viranomaisvaatimuksia Pintaympäristön mallintaminen Mallinnus- ja referenssialueet Kehityskulkujen mallintaminen UNTAMO Skenaarioista Ilmastomallien käyttö Esimerkkejä tuloksista Radionuklidien kulkeutumismallinnus Annoslaskenta Esimerkkejä tuloksista Johtopäätöksiä 2.2.2012 Ari Ikonen 2
Loppusijoituskonsepti Syvyys Suotuisat ja ennustettavat olosuhteet Hyvin tunnetut materiaalit (rauta, kupari, savi) 2.2.2012 Ari Ikonen 3
Vuosikymmenten taival 2020 Loppusijoituksen aloitus Koekäyttö ja käyttöönotto Loppusijoituslaitoksen rakentaminen ONKALOn rakentaminen ja varmentavat tutkimukset Olkiluodossa Paikan valinta 1983 2001 2012 2018 Käyttölupahakemus Posiva perustettu 1995 Paikkatutkimukset VLJ-luola 1992 KPA välivarasto 1987 Rakentamislupahakemus Hallituksen ja eduskunnan periaatepäätös Hallituksen päätös kokonaisaikataulusta 1978 Geologisen loppusijoituksen soveltuvuusselvitykset alkavat 2.2.2012 Ari Ikonen 4
Tuleva taival YDINVOIMALAITOSTEN KÄYTTÖ Loviisa 1-2 Olkiluoto 1-2 Olkiluoto 3 LOPPUSIJOITUKSEN VALMISTELU ONKALOn rakentaminen, täydentävät tutkimukset ja suunnittelu Loppusijoituslaitoksen rakentaminen ja käyttöönotto LOPPUSIJOITUS Loviisa 1-2 Olkiluoto 1-2 Olkiluoto 3 KÄYTÖSTÄPOISTO JA SULKEMINEN 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2.2.2012 Ari Ikonen 5
Turvallisuusperustelu Turvallisuusperustelusuunnitelma 2008 Teknisten päästöesteiden ja loppusijoitustilojen suunnitelma Loppusijoitusjärjestelmän kuvaus Ominaispiirteet, tapahtumat ja prosessit Tapahtumakulkujen määrittely Mallit ja niiden lähtötiedot Tapahtumakulkujen analysointi Odotetut Muut Täydentävät tarkastelut Yhteenveto Loppusijoituspaikka (kallioperä ja pintaympäristö) Ulkoiset olosuhteet 2.2.2012 Ari Ikonen 6
Viranomaisvaatimuksia Säteilyannokset arvioitava ajanjaksolle, jona ihmisille aiheutuva säteilyaltistus voidaan riittävän luotettavasti arvioida, mutta jonka on oltava vähintään usean tuhannen vuoden mittainen Posivan tulkinta: 10 000 vuotta Eniten altistuvat: < 0,1 msv/v (nykyään suomalaiset km. 3,7 msv/v) Otettava huomioon elinympäristön muutokset, jotka aiheutuvat maan ja meren korkeuseromuutoksista Ilmastotyyppi, ihmisten elintavat, ravintotarpeet ja aineenvaihduntaominaisuudet voidaan olettaa muuttumattomiksi Näin myös nykyistä säteilysuojelujärjestelmää voidaan käyttää Pidemmällä aikavälillä säteilyvaikutukset saavat olla enimmillään samaa luokkaa kuin maankamaran luonnollisista radioaktiivisista aineista aiheutuvat STUK asettaa raja-arvot kallioperästä biosfääriin pääsevälle radioaktiivisuudelle Käytännössä käytetään referenssibiosfäärejä ja vertailua aikaisempiin ensimmäisten tuhansien vuosien annoslaskujen tuloksiin 2.2.2012 Ari Ikonen 7
Pintaympäristön mallinnus Millaiseksi biosfääri kehittyy ennen kuin päästöt pääsevät sinne ja päästöjen aikana? Maankohoaminen nykyään n. 6 mm/v Miten syvät kalliopohjavesiolosuhteet voivat muuttua? Käytetyn ydinpolttoaineen tapauksessa päästöt alkavat tyypillisesti aikaisintaan n. 1000 v. päästä Miten päästöt kulkeutuvat ja kertyvät biosfäärissä? Miten ja missä määrin ihmiset ja muut eliöt altistuvat päästöille? Kuva: Ari Ikonen 2.2.2012 Ari Ikonen 8
Pintaympäristön mallinnusprosessi (1) Tulevan 10 000 v pohjana mennyt 10 000 vuotta Tunnistettu ns. referenssialue, joka vastaa loppusijoitusaluetta ja - alueen ennakoitua kehitystä maaperägeologisesti, luonnonmaantieteellisesti ja kasvillisuusvyöhykkeiltään Tutkitaan luontaisia kehityskulkuja, jotka ovat johtaneet nykytilaan Muodostetaan turvallisuusperustelun tarpeisiin sopivia osamalleja ja simuloidaan Olkiluodon pintaympäristön tulevaisuusskenaarioita: luonnonmaantieteellisistä olosuhteet ja maankäyttöpotentiaali Jatkomallinnusta varten tunnistetaan mallien tarkkuuden rajoissa luotettavasti karakterisoitavat biotoopit Mahdollisten päästöjen kulkeutumismallinnusta varten tutkitaan päästönuklideja vastaavien alkuaineiden kiertoa ja kertymistä eri biotoopeissa Referenssialueella ja käytännön syistä erityisesti Olkiluodossa Simuloidaan päästönuklidien pitoisuudet tulevaisuuden pintaympäristössä kehityslinjamallinnuksen tulosten puitteissa 2.2.2012 Ari Ikonen 9
Pintaympäristön mallinnusprosessi (2) Nykyinen maankäyttö ja eliöyhteisöistä biotooppimosaiikissa tuottaa lähtötiedot ihmisten ja muiden eliöiden altistumisen arviointiin Projisoidaan simuloituun pintaympäristöön ja radioaktiivisuuspitoisuuksiin Vaihtoehtoisina kehityskulkuina tarkastellaan esimerkiksi maanviljelyn intensiteetin ja vaihtoehtoisten ilmastoskenaarioiden merkitystä Monimutkaisen mallinnus- ja arviointikokonaisuuden tulosten oikea suuruusluokka varmistetaan lisäksi yksinkertaisemmilla indikaattorityyppisillä laskelmilla ja systemaattisella tietämystason arvioinnilla 2.2.2012 Ari Ikonen 10
Mallinnus- ja referenssialueet Vesistöt ja suot puuttuvat nykyisestä Olkiluodosta, joten tarvitaan referenssikohteita: Eurajoki, Lapijoki Kolme suota OL ulkopuolelta 2+1+1+3 = 7 järveä Valittu olemassa olevan tutkimustiedon perusteella vastaamaan Olkiluotoon muodostuvia Kattavat alueellisen vaihtelun ja kehityskulun n. 10 000 vuoden ajalta Viite: Haapanen et al. 2010 Valokuvat ja kartta: Ari Ikonen (data Baltic GIS Portal) 2.2.2012 Ari Ikonen 11
Kehityskulkujen mallintaminen Maankohoaminen Havaintoihin sovitettu malli (kuormitus- ja inertiatekijät) Joet ja järvet Pellot Perinteistä topografista analyysiä (virtaaman kertyminen), uoman mitoitus hydrologian perusperiaattein Jokien poikkileikkauksen muoto riippuu pohjan tyypistä Soveltuva maaperä ja laajuus Ruovikot Mataluuden ja fysikaalisen altistuksen perusteella Eroosio ja sedimentaatio Vesissä tuulelle avoin pituus ja leikkausjännitys pohjassa vs. sedimentin sietokyky Maa-alueella yhdistelmä eroosioherkkyystekijöitä Turpeenkasvumalli biologishydrologinen Eläimistö Tyypillisten/välteltyjen elinympäristöjen tunnistaminen Viite: Ikonen & Helin 2011 2.2.2012 Ari Ikonen 12
Skenaarioista Tunnistetaan keskeisimmät paikan kehitykseen ja säteilyaltistukseen vaikuttavat tekijät Varioidaan systemaattisesti mutta ei tehdä ylipessimistisiä yhdistelmiä 2.2.2012 Ari Ikonen 13
Esimerkkejä tuloksista (1) 2.2.2012 Ari Ikonen 14
Esimerkkejä tuloksista (2) 2.2.2012 Ari Ikonen 15
Ei sedimentaatiota järviin Runsas sedimentaatio järviin 2.2.2012 Ari Ikonen 16
Esimerkkejä tuloksista (4; ilmastoskenaariot) Eurajoen mallinnusalueelle tuoma vesimäärä Keskimääräinen valunta Olkiluodossa alustavia tuloksia (Tuomo Karvonen, WaterHope) Viite: Pimenoff ym. 2011; Karvonen 2009, 2011 2.2.2012 Ari Ikonen 17
Esimerkkejä tuloksista (5; ilmastoskenaariot) 2.2.2012 Ari Ikonen 18
Radionuklidien kulkeutumismallinnus 3. 2. 1. 4. Viite: Broed 2007; Hjerpe ym. 2010 2.2.2012 Ari Ikonen 19
Annoslaskenta Altistustiet: 1) ruoka, 2) juomavesi, 3) hengitys, 4) ulkoinen säteily Altistuvien henkilöiden määrää rajaa biosfääriobjektien kapasiteetti tuottaa ruokaa ja juomavettä Ravinnon ja juomaveden kulutusmäärä nykyinen keskiarvo Hyvin varovaiset oletukset paikallisten resurssien käytön suhteen Kaikki ruoka ja juomavesi on peräisin kontaminoituneelta alueelta Ihmisillä ei ole erityisiä mieltymyksiä minkään ravinnon suhteen Syövät 110 kg C /v, siirtokertoimet tuotannolla (tuottoisuudella) painotettu keskiarvo Lisälaskentatapauksina voidaan olettaa ravintotottumusprofiileja Kasvien ja eläinten osalta lähestymistapa kansainvälisestikin kehittymättömämpi (n. 50 vuotta jäljessä) mutta pääpiirteissään samanlainen Ulkoinen säteily maasta/vedestä/sedimentistä, valitaan pessimistinen lajityypillinen sijainti Sisäinen altistus arvioidaan yksinkertaistamalla eliö ellipsoidiksi, jonka sisäinen (tasaisesti jakautuva) konsentraatio saadaan siirtokertoimilla (pitoisuussuhde koko eliö : maaperä vesi ilma) 2.2.2012 Ari Ikonen 20
Select appropriate target organisms Represented as Reference Organisms = simplified geometry!
Select appropriate occupancy Default is to maximise exposure!
Annual landscape dose [msv] Esimerkkejä tuloksista Kaikki mallinnusalueella asuvat ihmiset koko annosjakauma 1.E-04 10-4 1.E-05 1.E-06 10-6 1.E-07 1.E-08 10-8 1.E-09 1.E-10 10-10 1.E-11 1.E-12 10-12 1.E-13 1.E-14 10-14 BSA-2009/Sh4 Q/Panel A Viite: Hjerpe ym. 2010 2.2.2012 Ari Ikonen 23
Selkärankaiset: 2 µgy/h Kasvit: 70 µgy/h Selkärangattomat: 200 µgy/h Esimerkkejä tuloksista Maaekosysteemin eliöt PROTECT-hankkeen ei merkittävää haittaa BSA-2009/Sh4 Q/Panel A Viite: Hjerpe ym. 2010 2.2.2012 Ari Ikonen 24
Selkärankaiset: 2 µgy/h Kasvit: 70 µgy/h Selkärangattomat: 200 µgy/h Esimerkkejä tuloksista Vesiekosysteemien eliöt PROTECT-hankkeen ei merkittävää haittaa BSA-2009/Sh4 Q/Panel A Viite: Hjerpe ym. 2010 2.2.2012 Ari Ikonen 25
Johtopäätös Loppusijoituksesta aiheutuvat säteilyannokset ihmisille ja muille eliöille jäävät suurella varmuudella merkityksettömän pieniksi Koko pintaympäristön kehittymisen, radioaktiivisten päästöjen kulkeutumisen ja ihmisten ja muiden eliöiden altistuksen mallintaminen on laaja kokonaisuus Tulosten oikea suuruusluokka voidaan kuitenkin tarkistaa esimerkiksi juomavesikaivoindikaattoreita käyttämällä Monimutkaisemmalla mallinnuksella voidaan kuitenkin lisätä uskottavuutta ja havainnollisuutta sekä vertailukelpoisuutta nykyisten säteilyaltistusten suhteen 2.2.2012 Ari Ikonen 26
Lähdekirjallisuutta Broed, R. 2007. Landscape modelling case studies for Olkiluoto site in 2005-2006. Posiva Working Report 2007-39. Haapanen, R., Aro, L., Helin, J., Hjerpe, T., Ikonen, A.T.K., Kirkkala, T., Koivunen, S., Lahdenperä, A-M., Puhakka, L., Rinne, M. & Salo, T. 2009. Olkiluoto biosphere description 2009. POSIVA 2009-02. Haapanen, R., Aro, L., Kirkkala, T., Koivunen, S., Lahdenperä, A-M. & Paloheimo, A. 2010. Potential reference mire and lake ecosystems for biosphere assessment of Olkiluoto site. Posiva Working Report 2010-67. Hjerpe, T., Ikonen, A.T.K. & Broed, R. 2010. Biosphere assessment report 2009. POSIVA 2010-03. Ikonen, A.T.K. & Helin, J. 2011. Development of the Olkiluoto site and implications to disposal of spent nuclear fuel. In: Ikonen, A.T.K. & Lipping, T. (eds.). Proceedings of a seminar on sea level displacement and bedrock uplift, 10-11 June 2010, Pori, Finland. Posiva Working Report 2011-07. Karvonen, T. 2009. Hydrological modelling in terrain and ecosystem forecasts 2009 (TESM-2009). Posiva Working Report 2009-128. Karvonen, T. 2011. Olkiluoto surface and near-surface hydrological modelling in 2010. Posiva Working Report 2011-50. Pimenoff, N., Venäläinen, A. & Järvinen, H. 2011. Climate scenarios for Olkiluoto on a time-scale of 100,000 years. Posiva Working Report 2011-01. Smith, K. & Robinson, C. 2006. Assessment of doses to non-human biota: Review of developments and demonstration assessment for Olkiluoto repository. Posiva Working Report 2006-112. Smith, K., Robinson, C., Jackson, D., de la Cruz, I., Zinger, I. & Avila, R. 2010. Non-human biota dose assessment: Sensitivity analysis and knowledge quality assessment. Posiva Working Report 2010-69. STUK YVL D.5 (L4); Ydinjätteiden loppusijoitus, ohje YVL D.5. Luonnos 4, 22.9.2010. Säteilyturvakeskus. 2.2.2012 Ari Ikonen 28