Loppusijoitustilojen vuotovesiarvio

Työraportti 2009-02 Loppusijoitustilojen vuotovesiarvio Mari Lokkila Ursula Sievänen Helmikuu 2009 POSIVA OY Olkiluoto FI-27160 EURAJOKI, FINLAND Tel +358-2-8372 31 Fax +358-2-8372 3709

Työraportti 2009-02 Loppusijoitustilojen vuotovesiarvio Mari Lokkila Ursula Sievänen Saanio & Riekkola Oy Helmikuu 2009 Karttaoikeudet: Maanmittauslaitos lupa nro 41/MML/09 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

LOPPUSIJOITUSTILOJEN VUOTOVESIARVIO TIIVISTELMÄ ONKALO on käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen maanalainen kallioperän tutkimustila, jota Posiva rakentaa Eurajoen Olkiluotoon. ONKALOn rakentaminen alkoi vuonna 2004 ja sen on suunniteltu valmistuvan vuonna 2014, jonka jälkeen alkaa kapselointilaitoksen ja loppusijoitustilojen rakentaminen. Tämä vuotovesiarvio perustuu ONKALOn ja loppusijoitustilojen alueella kairatuissa rei issä tehtyihin pohjavesitutkimuksiin ja työn tarkoituksena on arvioida ONKALOn alaosaan ja loppusijoitustiloihin virtaavan pohjaveden määrää erilaisin oletuksin. Samalla työ palvelee injektointitarpeen arvioimisesta. Vuotovesiarviossa tarkastellaan ONKALOa n. -300 tason alapuolelta sekä loppusijoitustiloja. Vuotovesiarvion tärkeimmät lähtökohdat ovat hydrogeologinen malli (Ahokas et al. 2007) sekä ONKALOn ja loppusijoitustilojen layout (Luku 2 ja liite 1). Hydrogeologinen malli (Luku 4) kuvaa Olkiluodon alueen keskeiset vettäjohtavat rakenteet ja niiden ominaisuudet. Mallin perusteella vyöhykkeet HZ20A, HZ20B, HZ20B_alt, HZ20AE, HZ21, HZ21B, BFZ099, HZ001 ja HZ004 leikkaavat ONKALOn ja loppusijoitustilojen layoutia ollen tärkeitä vuotovesiarvion kannalta. Vaittinen et al. (2007) ovat arvioineet vettäjohtavien rakojen odotetun esiintymistiheyden syvyysvälillä -300-600 m, ja tätä statistiikkaa käytetään hyväksi tässä vuotovesiarvioinnissa. Vuotovesiarviossa tarkastellaan hydrogeologisten vyöhykkeiden ja näiden ulkopuolisten, yksittäisten rakojen aiheuttamaa pohjaveden virtausta tunneleihin analyyttisin menetelmin. Yhdistämällä näitä, voidaan ennuste esittää erilaisille layouteille, erilaisille oletuksille vyöhykkeiden ja rakojen ominaisuuksista, sekä esimerkiksi loppusijoitustilojen ollessa kyseessä erilaisille määrille aukiolevia tiloja. Vettäjohtavien vyöhykkeiden osalta laskettiin jokaiselle vyöhykkeelle minimi, maksimi ja keskiarvoinen virtaama käyttäen minimi- ja maksimiarvoa sekä geometrista keskiarvoa transmissiviteetille. Ehjän kallion tapauksessa rakokohtaiset virtaamat laskettiin transmissiviteetin keskiarvoilla ja mediaaneilla. Vuotovesiarviossa tarkasteltiin monia erilaisia tapauksia. Vuotovesimäärä määriteltiin tapaukselle, jossa kaikki tunnelit olivat kerralla auki. Vastaavasti määriteltiin vuotovesimäärät tilanteissa, joissa vaihdeltiin keskustunnelien aukiolevaa osuutta välillä 30-70% ja loppusijoitustunneleissa välillä 5-25% ONKALOn ollessa kokonaan auki. Vettäjohtavien vyöhykkeiden osalta saadaan erilaisia virtaamaennusteita riippuen siitä, montako kertaa vyöhykkeet leikkaavat kulloinkin auki olevia tiloja. Ennusteet laadittiin myös tiivistetyille tapauksille olettaen, että injektoinnilla kyetään vähentämään vuotovesimäärää. Koska ONKALO on jo osin louhittu, saatuja vuotovesiennusteita yhdistettiin jo mitattuihin vuotovesimääriin, jolloin saatiin kokonaisvuotovesiennusteet koko ONKALOn ja loppusijoitustilojen osalta. Avainsanat: käytetty ydinpolttoaine, ONKALO, loppusijoitustilat, vuotovesivirtaama, vuotovesiennuste

ESTIMATED WATER INFLOW INTO THE REPOSITORY ABSTRACT ONKALO is underground bedrock research facility for the repository of spent nuclear fuel. Posiva is the builder and ONKALO is being constructed to Olkiluoto in Eurajoki. Construction of ONKALO began at 2004 and it is planned to be completed in the year 2014. After this starts construction of the repository. This work is based on groundwater research, which is done in the drillholes at the area of ONKALO and repository. The purpose of this work is to predict the amount of groundwater flow into ONKALO s lowest part and deep repository with different suppositions. At the same time this work helps to estimate the need of grouting. In this water inflow estimation ONKALO has been examined from the depth -300 meters downwards, which includes the repository. The most important starting points of the inflow estimation are the hydrogeological model (Ahokas et al. 2007) and the layouts of ONKALO and repository (Chapter 2 and Appendix 1). The hydrogeological model (Chapter 4) describes essential water conductive structures of the Olkiluoto area and their properties. The hydrozones HZ20A, HZ20B, HZ20B_alt, HZ20AE, HZ21, HZ21B, BFZ099, HZ001 and HZ004 intersects the layouts of ONKALO and repository based on the model. These structures are significant for the inflow estimation. Vaittinen et al. (2007) have estimated the expected occurrence frequency of the water conductive fractures at the depth range of -300-600 m. This statistic has been used in advantage in this inflow estimation. Groundwater inflow to the tunnels caused by hydrogeological zones and separate fractures outside of the zones is studied in this inflow estimation with analytical methods. Connecting these, the estimation can be presented to the different layouts and suppositions of the properties of the zones and fractures, and for example different amounts of open spaces in the case of repository. For every zone, in the case of water conductive zones, was calculated minimum, maximum and mean flow using minimum and maximum values and geometric mean of the trasmissivity. In the case of intact rock the flows of fractures were calculated with the mean and median values of the transmissivity. Many different cases were examined in this water inflow estimation. The amount of water inflow was defined to the case, where all tunnels were open at the same time. Correspondingly the amounts of water inflows were defined for the cases, where only part of the central tunnels (varied between 30-70%) and repository tunnels (varied between 5-25%) were open, while ONKALO was completely open. Water inflows from the hydraulically conductive fracture zones are different depending on how many times the zones intersect the facility and which parts are open. Besides, all cases were studied with the supposition that grouting reduces the water inflow. Because ONKALO is partly excavated, the water inflow estimations were connected with the already measured water inflows to obtain the total water inflow estimation for the whole ONKALO and repository. Keywords: Spent nuclear fuel, ONKALO, repository, leakage water inflow, water ingress, estimation of leakage water inflow

ESIPUHE Tämä vuotovesivirtaamaennuste on laadittu Posiva Oy:lle. Ennuste koskee ONKALOn -300 m alapuolisia tiloja sekä loppusijoitustiloja. Vuotovesiarvion ovat laatineet Mari Lokkila ja Ursula Sievänen Saanio & Riekkola Oy:stä. Mari Lokkila on toiminut työssä pääasiallisena tutkijana, ja kirjoittanut raportin yhdessä Ursula Sieväsen kanssa, joka on toiminut työn ohjaajana. Kirjoittajat haluavat kiittää Posiva Oy:n yhteyshenkilöitä Petteri Vuoriota ja Erkki Palosta sekä loppusijoitustilojen suunnitteluryhmää. Lisäksi kirjoittajat haluavat kiittää Timo Kirkkomäkeä (Fortum Nuclear Services), joka on laatinut olevan layoutsuunnitelman loppusijoitustiloista ja kirjoittanut siitä kuvauksen tämän työn liitteeksi, sekä Esa Parviaista (Saanio & Riekkola Oy; kuva 2-1), Paola Mancinia (Saanio & Riekkola Oy; kuvat 4-2 4-6), Antti Ikosta (Saanio & Riekkola Oy) ja Lasse Koskista (Posiva Oy).

1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT ESIPUHE 1 JOHDANTO... 3 2 ONKALON JA LOPPUSIJOITUSTILAN LAYOUT... 5 3 GEOLOGINEN MALLI... 7 4 HYDROLOGINEN MALLI JA HYDROGEOLOGISET OLOSUHTEET... 9 4.1 Hydrogeologinen malli... 9 4.1.1 HZ20 vyöhykkeet... 11 4.1.2 HZ21 vyöhykkeet ja vyöhyke BFZ099... 12 4.1.3 Muut vyöhykkeet... 14 4.1.4 Yhteenveto hydrogeologisten vyöhykkeiden ominaisuuksista... 16 4.2 Ehjän kiven hydrogeologiset ominaisuudet... 16 5 VUOTOVESIARVIO... 21 5.1 Menetelmät ja oletukset... 21 5.2 Laskut... 23 5.2.1 Virtauslaskut, vyöhykelävistykset ilman injektointia... 24 5.2.2 Virtauslaskut, vyöhykkeet injektoitu... 25 5.2.3 Virtauslaskut, ehjä kallio... 25 5.3 Tulokset... 29 5.3.1 Tulokset ilman injektointia... 29 5.3.2 Tulokset injektoinnin jälkeen... 33 5.3.3 Arvioidut kokonaisvuotovesivirtaamat toteutuneet vuotovesimäärät mukaan lukien... 37 5.4 Epävarmuudet... 40 6 HERKKYYSTARKASTELU... 41 7 JOHTOPÄÄTÖKSET... 45 VIITTEET... 47 LIITE... 51

2

3 1 JOHDANTO Posiva Oy on vuonna 1995 perustettu ydinjätehuollon asiantuntijaorganisaatio, jonka omistavat Teollisuuden Voima Oy ja Fortum Power & Heat Oy. Posiva vastaa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustutkimuksista ja loppusijoituksesta, loppusijoituslaitoksen rakentamisesta ja käytöstä, laitoksen sulkemisesta käytön jälkeen sekä muista toimialaansa kuuluvista asiantuntijatehtävistä. ONKALO on käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen maanalainen kallioperän tutkimustila, jota Posiva rakentaa Eurajoen Olkiluotoon. ONKALOn rakentaminen alkoi vuonna 2004 ja sen on suunniteltu valmistuvan vuonna 2014, jonka jälkeen alkaa kapselointilaitoksen ja loppusijoitustilojen rakentaminen. ONKALO on suunniteltu toimimaan myös kulkuyhteytenä loppusijoitustiloihin. Kallion rakennetta ja pohjaveden liikkeitä tutkittiin maanpinnalta käsin jo ennen ONKALOn rakentamista. Tarkentavia tutkimuksia tehdään ONKALOssa louhinnan yhteydessä. ONKALOsta hankitaan tietoa loppusijoitustilojen yksityiskohtaista suunnittelua sekä turvallisuuden ja rakennusteknisten ratkaisujen arviointia varten. Tämä vuotovesiarvio perustuu ONKALOn ja loppusijoitustilojen alueella kairatuissa rei`issä tehtyihin pohjavesitutkimuksiin ja työn tarkoituksena on ennustaa ONKALOon ja loppusijoitustiloihin virtaavan pohjaveden määrää. Samalla työ palvelee injektointitarpeen arvioimisessa. Laskelma on tehty käyttämällä ONKALOn layoutia (Posiva 2008) ja raportin laatimishetkellä laatimishetkellä voimassa olevaa loppusijoitustilojen layoutvaihtoehtoa (Liite 1), jotka on kuvattu Luvussa 2. ONKALOlle asetettu vuotovesivirtaamatavoite on korkeintaan 140 l/min. Injektointi on ensisijainen tapa vähentää vuotovesimäärää. Koska ONKALO ja loppusijoitustilat leikkaavat erilaisia vettäjohtavia piirteitä, työssä on tarkasteltu oletettuja kalliorakennelävistyksiä ja ns. ehjää kalliota erikseen.

4

5 2 ONKALON JA LOPPUSIJOITUSTILAN LAYOUT ONKALOn osalta tässä työssä on käytetty vuoden 2007 layoutista (Posiva 2008) tehtyä yksikerrosvaihtoehtoa (Kuva 2-1). Pääpiirustusvaiheessa vuonna 2003 määriteltiin ONKALOn sijainti, rakenteet ja järjestelmät. Huomattavimmat muutokset uusimmassa layoutissa ovat poistoilmakuilun lisääminen ja tuloilmakuilun aikaistaminen ONKALOn toteutuksen yhteyteen. Kalliomallin päivitysten johdosta myös tutkimustasojen asemointia ja syvyystasoa on muutettu. Tässä työssä on vuotovesiarviot laskettu 5 kuilulle, kuilujen paikat näkyvät Kuvassa 2-2. Loppusijoitustilojen osalta on käytetty layoutsuunnitelmaa vuodelta 2007, ks. Kuva 2-2 (Kirkkomäki 2008, Liite 1). Kyseinen layoutsuunnitelma on mitoitettu noin 5500 tonnille käytettyä uraanipolttoainetta, joka on syntynyt ja syntyy Olkiluodon ja Loviisan jo toiminnassa olevista neljästä laitosyksiköstä, sekä Olkiluodon rakenteilla olevasta Suomen viidennestä ydinvoimalasta. Loppusijoitustilojen asemoinnista Olkiluodon kallioperään valmistui esisuunnitelma vuoden 2006 lopussa (Saanio & al. 2007, Kirkkomäki 2006). Esisuunnitelman 2006 valmistuttua vuoden 2007 aikana hydrogeologisen rakenteen HZ20 asentoa ja ominaisuuksia päivitettiin (Kemppainen et al. 2007). Uusissa kalliomalleissa suojavyöhyke leikkasi osaa ajotunnelia tasovälillä -292-420 m sekä teknisiä tiloja tasolla -420 m (Kirkkomäki 2008, Liite 1). Ajotunneli linjattiin tasolta - 292 m eteenpäin uudelleen vuoden 2007 aikana. Teknisten tilojen uudelleen suunnittelua käynnistettiin vuoden 2007 alussa, kun osa vanhoista tilojen suunnitteluperusteista oli muuttunut. Tekniset tilat sijaitsevat rakenteen HZ20B:n alapuolella noin tasolla -437 m. Loppusijoitusalue rajautuu maankäyttörajaan, rikkonaisuusrakenteisiin sekä rantaviivaan. Näiden lisäksi loppusijoitustunneleiden asemoinnissa vältetään kairareikiä ja niiden suojavyöhykkeitä. Ajotunnelin alle jäävälle alueelle ei myöskään voida sijoittaa loppusijoitustunneleita. Kuva 2-1. Työssä käytetty ONKALO layout, muokattu viitteestä Posiva 2008 (kuva Esa Parviainen / Saanio & Riekkola Oy).

Kuva 2-2. Loppusijoitustilojen layoutsuunnitelma 2007 (Kirkkomäki 2008, Liite 1). 6

7 3 GEOLOGINEN MALLI Vuotovesiarvio perustuu hydrogeologiseen malliin sekä ehjän kiven tilastollisesti tarkasteltuihin ominaisuuksiin, jotka on kuvattu luvussa 4. Tässä on lyhyesti kuvattu Olkiluodon alueen geologinen malli, joka eroaa jonkin verran hydrogeologisesta mallista, mutta toimii kuitenkin pohjana hydrogeologiselle mallille. Mattila et al. (2008) ovat laatineet uusimman version Olkiluodon geologisesta mallista (=Geological Site Model =GSM). Tämä GSM, versio 1, on päivitetty ja uudistettu Paulamäki et al. (2006) tekemästä versiosta 0. GSM:n tarkoituksena on arvioida Olkiluodon kohdealueen kalliomassan geologisia ominaisuuksia ja olosuhteita. Geologinen malli on runko kalliomekaanisen, hydrogeologisen ja (hydro)geo-kemiallisen mallien kehittämisessä. Näitä tarvitaan loppusijoitustilan suunnitteluun ja rakentamiseen. Mallin alimmainen rajapinta on 1000 metrin syvyydessä. (Mattila et al. 2008.) Geologinen malli kokoaa geologisen pintakartoituksen, kairasydän-tutkimusten ja tunnelikartoituksen tulokset yhdessä geofysikaalisen ilma- ja maakartoitusdatan tulkinnan sekä geofysikaalisten kairasydänmittausten kanssa. Geologisessa mallissa kuvataan mm. geologisesti keskeiset vyöhykkeet ja esimerkki vyöhykkeestä OL-BFZ099 / BFZ099 on esitetty kuvassa 3-1. Olkiluodon kallioperä muodostuu enimmäkseen korkean metamorfoosiasteen kivilajeista. Nämä kivilajit ovat migmatiittiutuneita ja niitä leikkaa kapeat mafiset juonet. Olkiluodon kivilajit voidaan jakaa neljään pääluokkaan niiden mineraali-koostumuksen, tekstuurin ja migmatiittisen rakenteen mukaan: 1) migmatiittiset gneissit, 2) tonaliittigranodioriitti-graniitti, 3) muut gneissit sekä 4) pegmatiittiset graniitit. Kuva 3-1. Vyöhyke OL-BFZ099 / BFZ099 kuvattuna suunnasta 045/-05.

8

9 4 HYDROLOGINEN MALLI JA HYDROGEOLOGISET OLOSUHTEET 4.1 Hydrogeologinen malli Ahokas et al. (2007) ovat laatineet hydrologisen mallin ONKALOn ja loppusijoitustilojen alueesta (Kuva 4-1), joka toimii keskeisenä lähtötietona tässä työssä. Geologiset deformaatiovyöhykkeet, joita on käytetty hydrogeologisessa mallinnuksessa, on raportoitu Paulamäen et al. (2006) raportissa. Lineamentit, joita on käytetty, ovat Korhosen et al. (2005) työstä. Hydrogeologinen 3D malli sisältää myös analyysin hydrogeologisesta datasta. Hydrogeologinen malli kuvaa Olkiluodon alueen keskeiset vettäjohtavat rakenteet ja niiden ominaisuudet. Hydrogeologinen malli perustuu pääosin syväreikätutkimuksista saatujen transmissiviteettien analysointiin ja muutamaan pitkäaikaiseen koepumppaus-tulokseen. Joidenkin rakenteiden määrittelyssä käytettiin hyväksi geofysikaalisia latauspotentiaalimittausten tuloksia. Hydraulinen data koostuu transmissiviteettiarvoista, jotka on mitattu systemaattisesti kaikissa kairarei issä (KR1-KR39) Posivan Flow Log (PFL) menetelmällä (Pöllänen 2006, Pöllänen et al. 2005a, 2005b, Pöllänen & Rouhiainen 1996a, 1996b, 2000, 2001, 2002a, 2002b, 2002c, 2002d, 2005, Rouhiainen 2000, Rouhiainen & Pöllänen 2003), ks. Kuva 4-1. Pitkäaikaisissa pumppaustutkimuksissa havaituilla paine- ja virtausvasteilla on havainnoitu hydraulisia yhteyksiä kairareikien välillä. Kuva 4-1. Kartta tutkimusalueesta, jossa nähtävissä syvät kairareiät ja tutkimuskaivannot (Ahokas et al. 2007).

10 Parhaassa tapauksessa eri menetelmin saadut tulokset ovat hyvin yhdenmukaisia ja hydrologisen rakenteen varmuus on korkea (Ahokas et al. 2007). Kuitenkin koepumppausten määrä on rajoitettu, joten kaikkien hydrogeologisten rakenteiden ja niiden ominaisuuksien luotettavuus ei ole kovinkaan suuri (Ahokas et al. 2007). Hydrogeologisessa mallinnuksessa tavoitteena on ollut tunnistaa ja kuvata vyöhykkeet, jotka ovat suurella todennäköisyydellä ainakin useita satoja metrejä leveitä. Osa vyöhykkeistä on tunnistettu useista kairarei istä, joilla voi arvioida vyöhykkeiden ulottuvuutta. Mallissa on myös mukana paikallisia piirteitä, joiden on oletettu olevan tärkeitä. Nämä on mallinnettu deterministisesti, vaikka vyöhykettä olisi leikannut yksi kairareikä tai vyöhyke olisi havaittu vain epäsuoralla menetelmällä. Hydrogeologisessa mallissa on esitetty kaikki löydetyt vyöhykkeet, mutta tässä työssä on esitelty tarkemmin ainoastaan ne vyöhykkeet (Kuva 4-2), joita on tarvittu vuotovesiennusteen tekemiseen. Vyöhykkeet kuvaillaan tarkemmin seuraavissa kappaleissa. Kuva 4-2. Hydromallin (Ahokas et al. 2007) vettäjohtavat rakovyöhykkeet, jotka leikkaavat ONKALOa ja loppusijoitustilaa. Kuvassa jokainen vettäjohtava rakovyöhyke on kuvattu eri värillä.

11 4.1.1 HZ20 vyöhykkeet HZ20-vyöhykkeisiin kuuluvat vyöhykkeet HZ20A, HZ20B, HZ20B_alt ja HZ20AE, jotka on paikallistettu kairareikien leikkaussyvyydellä -50 - -550 metriä. Rakenteet HZ20A (aiemmin RH20A) ja HZ20B (aiemmin RH20B) mallinnettiin kalliomallissa 2003/1 (Vaittinen et al. 2003) isoina ja hydraulisesti hyvin tärkeinä vyöhykkeinä, jotka myös ulottuvat suunnitellulle loppusijoitussyvyydelle. Vyöhykkeiden kuvaus päivitettiin 2005 (Sievänen et al. 2006) lisäämällä uusi rakenne HZ20B_alt. Vyöhyke HZ20AE on kuvattu Ahokkaan et al. (2007) raportissa. HZ20- vyöhykkeet on esitetty Kuvassa 4-3. Ahokkaan et al. (2007) mukaan korkeat transmissiviteettiarvot kairarei issä KR8, KR24 ja KR38, kuten myös painevasteet kairareiässä KR9, tukevat vaihtoehtoista vyöhykettä HZ20B_alt enemmän kuin vyöhykettä HZ20B. Kuitenkin molemmat vyöhykkeet ovat mahdollisia ja nämä olisi voitu mallintaa yhtenä isona (paksuna) vyöhykkeenä kolmen erilaisen vyöhykkeen sijaan. Hydraulinen yhteys vyöhykkeiden välillä on tuntematon. HZ20-vyöhykkeiden transmissiviteettiarvot vaihtelevat tyypillisesti välillä 10-6 10-5 m²/s (Ahokas et al. 2007), ks. Taulukko 4-1. Vyöhykkeen HZ20A mitatut transmissiviteettiarvot vaihtelevat välillä 6,3 10-7 1,3 10-5 m²/s, vyöhykkeen HZ20B välillä 4,3 10-7 1,0 10-5 m²/s, vyöhykkeen HZ20B_ALT välillä 2,6 10-8 1,1 10-5 m²/s ja vyöhykkeen HZ20AE välillä 3,0 10-7 1,0 10-5 m²/s. Kuva 4-3. HZ20-vyöhykkeet sekä ONKALO ja loppusijoitustilat.

12 Taulukko 4-1. HZ20-vyöhykkeiden mitatut transmissiviteettiarvot (Ahokas et al. 2007). HZ20A T [m²/s] HZ20B_ALT T [m²/s] KR04 3,6E-05 KR04 1,2E-05 KR07 1,3E-05 KR07 1,1E-05 KR09 4,8E-07 KR09 1,2E-05 KR10 1,6E-05 KR10 2,6E-08 KR22 5,9E-06 KR22 3,4E-06 KR23 6,3E-07 KR23 3,0E-06 KR24 1,5E-05 KR24 4,0E-06 KR25 3,2E-05 KR25 1,5E-07 KR28 1,8E-05 KR28 5,6E-06 KR29 1,3E-06 KR29 6,8E-06 KR38 3,8E-05 KR38 1,2E-05 HZ20B T [m²/s] HZ20AE T [m²/s] KR04 1,2E-05 KR01 1,1E-05 KR07 1,1E-05 KR05 3,0E-07 KR09 1,4E-05 KR07 1,3E-05 KR10 3,4E-06 KR20 1,1E-08 KR22 3,0E-06 KR21 5,2E-08 KR23 4,3E-07 KR33 5,1E-06 KR24 1,0E-05 KR39 5,7E-06 KR25 1,5E-05 KR28 5,6E-06 KR29 6,8E-06 KR38 6,5E-06 4.1.2 HZ21 vyöhykkeet ja vyöhyke BFZ099 HZ21-vyöhykkeisiin kuuluvat vyöhykkeet HZ21 ja HZ21B (Ahokas et al. 2007). Deformaatiovyöhyke BFZ099 on myös käsitelty tässä kappaleessa, koska useat kairareikäleikkaukset ovat samoja kuin vyöhykkeillä HZ21 ja HZ21B. Myös sijainti ja asento ovat jokseenkin samanlaisia. On olemassa vain vähän havaintoja hydraulisista yhteyksistä kairareikien välillä joko vyöhykettä HZ21 tai HZ21B pitkin. Geologisen mallin deformaatiovyöhyke BFZ099 (Paulamäki et al. 2006) on heti HZ21 vyöhykkeiden yläpuolella. HZ21 vyöhykkeet ja vyöhyke BFZ099 on esitetty Kuvassa 4-4. Mitatut transmissiviteetit näille vyöhykkeille on esitetty Taulukossa 4-2. BFZ099-vyöhykkeen mitatut transmissiviteetit ovat merkittävästi suurempia kallion yläosassa kuin alaosassa. Syvyystason -500 m yläpuolella, vyöhykkeen transmissiviteettien geometrinen keskiarvo on T g =5,0 10-7 m²/s ja alapuolella T g =8,0 10-9 m²/s. Transmissiviteettiarvot (sekä mitatut että T g) ovat epävarmoja.

13 Kuva 4-4. HZ21-vyöhykkeet ja vyöhyke BFZ099. Taulukko 4-2. HZ21-vyöhykkeiden ja vyöhykkeen BFZ099 transmissiviteetit (Ahokas et al. 2007). HZ21 T [m²/s] BFZ099 T [m²/s] KR01 2,9E-06 KR01 1,0E-06 KR02 1,7E-06 KR02 6,3E-09 KR04 1,0E-10 KR04 1,0E-10 KR05 1,1E-07 KR05 5,8E-07 KR06 1,7E-08 KR06 1,3E-06 KR11 1,0E-10 KR11 1,0E-10 KR12 1,3E-08 KR12 8,3E-09 KR19 2,7E-07 KR13 7,1E-07 KR29 1,0E-10 KR19 1,4E-07 HZ21B T [m²/s] KR20 1,0E-10 KR01 2,9E-06 KR29 1,0E-10 KR02 1,7E-06 KR33 1,5E-07 KR04 8,5E-06 KR05 3,3E-08 KR06 5,6E-06 KR12 2,0E-97 KR19 2,7E-07

14 4.1.3 Muut vyöhykkeet Muita mallinnettuja vyöhykkeitä, jotka leikkaavat ONKALOa tai tutkimustilaa, ovat HZ001 ja HZ004 (Kuvat 4-5 ja 4-6) (Ahokas et al. 2007). Ne ovat enemmän epävarmoja ja nykytiedon mukaan hydraulisesti vähemmän tärkeitä. Vyöhyke HZ001 sijaitsee tutkimusalueen luoteisosassa ja sen yhteys mereen sekä sen kaade kohti suunniteltua loppusijoitustilan aluetta tekevät tästä vyöhykkeestä tärkeän (Kuva 4-5). Korkeat transmissiviteetit (10-5 >T>10-6 m²/s) on mitattu kairarei issä KR5, KR6, KR19 ja KR33 (Taulukko 4-3) ja ne ovat keskittyneet matalille syvyyksille (100-200 m). Syvemmällä kalliossa vyöhykkeen transmissiviteetit on keskinkertaisia (10-6 >T>10-7 m²/s) tai hyvin pieniä. Vuotovesiarvioissa on käytetty alaosan transmissiviteettia. Vyöhyke HZ004 (Kuva 4-6) perustuu useisiin viitteisiin mahdollisesta pystyasentoisesta vyöhykkeestä ONKALOn kaakkoisosassa. Mallinnetussa geometriassa vyöhyke leikkaa kairareikiä KR8 ja KR27, mutta tarkkaa sijaintia kairarei issä on vaikea määrittää. Jos kairarei ät leikkaavat rakennetta kuten ne on nyt mallinnettu, vyöhykkeen HZ004 transmissiviteetit vaihtelevat välillä 5,0 10-8 m²/s (KR8/280m) ja 5,0 10-7 m²/s (KR27/130-190m) (Ahokas et al. 2007). Vyöhykettä pidetään kohtuullisen epävarmana (Ahokas et al. 2007). Vuotovesiarviossa transmissiviteetin arvona on käytetty T=5,0 10-8 m²/s. Taulukko 4-3. Vyöhykkeen HZ001 transmissiviteettiarvot (Ahokas et al. 2007). Kairareikä KR06 KR33 KR05 KR19 KR13 KR11 KR14 Leikkaa myös KR39 KR20 KR01 KR02 KR12 T [m²/s] 6,0E-06 3,8E-06 7,8E-06 1,2E-06 1,2E-07 1,8E-08 6,0E-09 1,0E-10 1,0E-10 1,0E-10 1,0E-10 1,0E-10

15 Kuva 4-5. Vyöhyke HZ001 leikkaa loppusijoitustiloja. Kuva 4-6. Vyöhyke HZ004 leikkaa loppusijoitustilaa.

16 4.1.4 Yhteenveto hydrogeologisten vyöhykkeiden ominaisuuksista Mallinnettujen vyöhykkeiden transmissiviteetit ja geometriset keskiarvot (Ahokas et al. 2007), joita on käytetty tässä tehdyissä vuotovesiarvioissa on esitetty Taulukossa 4-4. Taulukko 4-4. Yhteenvetotaulukko vyöhykkeiden transmissiviteetin geometrisista keskiarvoista (Ahokas et al. 2007). Vyöhyke HZ001 HZ004 HZ20A HZ20AE HZ20B HZ20B_alt HZ21 HZ21B BFZ099 Transmissiviteetti, geometrinen keskiarvo [m²/s] 1.3E-08 1.6E-07 7.9E-06 1.0E-06 6.3E-06 3.2E-06 1.6E-08 7.9E-07 1.6E-08 4.2 Ehjän kiven hydrogeologiset ominaisuudet R20-ohjelman Injektointitekniikka -projektin yhteydessä Vaittinen et al. (2007) ovat arvioineet vettäjohtavien rakojen odotetun esiintymistiheyden syvyysvälillä -300 - -600 m (kuva 4-7) projisoimalla syvien kairareikien vettäjohtavat raot vaakatunneliin. Tätä statistiikkaa käytetään hyväksi tässä vuotovesiarvioinnissa. Ehjä kivi tarkoittaa tässä muuta kalliota kuin vettäjohtaviksi rikkonaisuusvyöhykkeiksi mallinnettuja alueita. Ns. ehjässä kivessä esiintyy yksittäisiä vettäjohtavia rakoja sekä mahdollisesti pienehköjä rikkonaisuusrakenteita, joita ei ole mallinnettu rakenteiksi. Syvien kairareikien yhteenlaskettu pituus tasojen -300 m ja -600 m välillä on noin 5630 m sisältäen 27 kairareikää. Tarkasteluun sisältyi yhteensä 311 vettäjohtavaa rakoa, jotka on tulkittu esiintyvän syvyysvälin sisällä. Tässä vettäjohtavalla raolla tarkoitetaan rakoa, jonka transmissivitetti on ylittänyt virtausmittarin mittaustarkkuuden alarajan 10 ( T 1 10 ). Vaittisen et al. (2007) analyysi perustuu helmikuussa 2007 käytettävissä olleeseen dataan. Rakojen transmissiviteetit on määritetty Posivan Flow Log laitteella mitattujen virtaamien avulla (Öhberg & Rouhiainen 2000). Ehjän kiven osalta vuotovesiarviossa käytettävä data ja datan käsittely poikkeaa aiemmista ennusteista. Aiemmissa analyyttisissä ennusteissa käytettiin kairareikien 2 metrin vedenjohtavuusarvoista määritettyja jakaumia sadan metrin syvyysvälein. Tässä työssä on käytetty rakokohtaisia transmissiviteettiarvoja ja niiden jakaumaia syvyysvälin -300 - -600 m raoista. Lisäksi pystyreikien data on ollut projisoitu vaakatunneleihin toisin kuin aiemmissa tarkasteluissa. Huomionarvoista on, että tunnelien suunta vaikuttaa jonkin verran rakojen esiintymistiheyteen, mutta tätä ei tässä tarkastelussa voi huomioida. Tämä johtuu siitä, että vettäjohtavat raot on alun perin

17 projisoitu tietylle tunnelisuunnalle (Vaittinen et al. 2007), eikä usealle mahdolliselle tunnelisuunnalle. Vettäjohtavat raot, jotka on havaittu tutkitulta syvyysvälillä, on otettu huomioon ehjän kiven hydrogeologisten ominaisuuksien kuvaamisessa. Alin mitattu transmissiviteettiarvo on 1,1 10-10 m²/s, mutta mittaustarkkuuden takia transmissiviteettiarvoja alle 1,0 10-9 m²/s ei voi mitata systemaattisesti. Vaittisen et al. (2007) työssä vettäjohtavat raot jaettiin: 1. kaateen mukaan: 0-30 astetta, 30-60 astetta ja 60-90 astetta. 2. hydraulisen avauman mukaan: alle 0,020 mm, 0,020-0,050 mm ja yli 0,050 mm, jotka ovat vastaavina transmissiviteetteina alle 4,7 10-9 m²/s, 4,7 10-9 -7,3 10-8 m²/s ja yli 7,3 10-8 m²/s. Jako tehtiin sen perusteella, mikä on yleinen käsitys rakojen injektoitavuudesta, koska työ alun perin palveli injektointitekniikan kehittämistä. Tässä työssä tarkastellaan transmissiviteettiarvoja, joten rakoluokat ilmoitetaan transmissiviteetin mukaan hydraulisen avauman sijasta. 10 Kuva 4-7. Kairarei issä mitatut raot, joiden T 1 10 m²/s, on esitetty kiekkoina. Punaisen kehyksen sisällä on syvyysväli -300-600 m (Vaittinen et al. 2007).

18 Hydraulista avaumaa vastaava transmissiviteettiarvo on laskettu kaavalla 4-1: T 3 b 12 g, missä (4-1) T b g = transmissiviteetti [m²/s], = hydraulinen avauma [m], = nesteen tiheys [kg/m³], = putoamiskiihtyvyys [m/s²] ja = nesteen viskositeetti [Pas]. Vaittinen et al. (2007) ovat käyttäneet nesteen viskositeetin arvona 0.00139 Pas, nesteen tiheytenä 999 kg/m³ ja putoamiskiihtyvyytenä 9,81 m/s², samoja arvoja on käytetty myös tässä vuotovesiarviossa. Rakojen esiintyvyys (rakoväli) on laskettu rakoluokittain ja näille on esitetty mediaanija keskiarvoiset transmissiviteetit. Rakovälien melko pienet mediaaniarvot verrattaessa keskiarvoihin viittaa vettäjohtavien rakojen ryhmittymiseen, erityisesti suurimpien transmissiviteettien (T>7,3 10-8 m²/s) rakoluokassa (Taulukko 4-5). Ehjästä kalliosta on olemassa vain 14 havaintoa raoista, joiden transmissiviteetti yli 7,3 10-8 m²/s. Vettäjohtavien rakojen esiintyvyys luokiteltuna kaateen ja transmissiviteetin mukaan on esitetty Taulukkossa 4-6. Taulukossa esitetään vettäjohtavien rakojen esiintyvyys etäisyytenä eli minkä matkan välein raot esiintyvät. Keskimääräinen etäisyys vaihtelee 112 metristä (kaade 0-30 ja T <4,7 10-9 m²/s) 3350 metriin (kaade 30-60 ja T>7,3 10-8 m²/s). Rakojen, joiden transmissiviteetti on yli 7,3 10-8 m²/s, havaittu lukumäärä on niin pieni, että tulokset ovat vain suuntaa-antavia. Tarkastelu on hyvin yksinkertaistettu. Loiva- tai keskikaateisilla raoilla näyttää olevan suurempi transmissiviteetti kuin jyrkkäkaateisilla raoilla. Vain 18 % jyrkästi kaltevilla raoilla on transmissiviteetti yli 7,3 10-8 m²/s. Taulukko 4-5. Rakoluokkien transmissiviteettiarvojen keskiarvot sekä mediaanit ehjässä kalliossa (Vaittinen et al. 2007). Rakoluokat transmissiviteetin T keskiarvo [m²/s] mukaan [m²/s] T <4,7 10-9 1,4 10 9 T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 1,8 10 8 T >7,3 10-8 2,6 10 7 T mediaani [m²/s] 1,1 1,3 2,1 10 10 10 9 8 7

19 Taulukko 4-6. Vettäjohtavien rakojen esiintymistiheys ehjässä kalliossa syvyysvälillä - 300-600 m (Vaittinen et al. 2007). Sulkeissa rakohavaintojen lukumäärä. Hydraulinen avauma b [mm] Vastaava trasmissiviteetti Kaade 0-30º (lkm) Kaade 30-60º (lkm) Kaade 60-90º (lkm) b hydr < 0,020 T <4,7 10-9 112 m (30) 146 m (23) 146 m (23) b hydr = 0,020-0,050 T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 372 m (9) 239 m (14) 419 m (8) b hydr > 0,050 T >7,3 10-8 1117 m (3) 3350 m (1) 1117 m (3)

20

21 5 VUOTOVESIARVIO 5.1 Menetelmät ja oletukset Vuotovesiarvion tärkeimmät lähtökohdat ovat hydrogeologinen malli (Ahokas et al. 2007, Luku 4) sekä ONKALOn ja loppusijoitustilojen layout (Luku 2 ja Liite 1). Nämä yhdessä määrittävät oletetut rakennelävistykset tunneleissa sekä väliin jäävän ns. ehjän, vähän rakoilleen kiven osuuden. Vuotovesiarviossa tarkastellaan hydrogeologisten vyöhykkeiden ja näiden ulkopuolisten, yksittäisten rakojen aiheuttamaa pohjaveden virtausta tunneleihin analyyttisin menetelmin. Yhdistämällä näitä, voidaan ennuste esittää erilaisille layouteille, erilaisille oletuksille vyöhykkeiden ja rakojen ominaisuuksista, sekä esimerkiksi loppusijoitustilojen ollessa kyseessä erilaisille määrille aukiolevia tiloja. Vuotovesiarviossa tarkastellaan ONKALOa n. -300 tason alapuolelta sekä loppusijoitustiloja. Tarkasteltavaksi syvyysväliksi tuli -316 metristä (HZ20 -vyöhykkeiden alapuolelta) syvyyteen -428 metriin (loppusijoitustilojen alaosa) ulottuva osa. Vuotovesiarviossa otetaan huomioon myös HZ20-rakenteet, jotka sijaitsevat tarkastelualueen ylärajan tuntumassa. Tarkasteltava alue jaettiin laskennallisesti sopiviin kolmeen syvyysväliin (-316 - -364 m, -364 - -416 m, -416 - -428 m), jotta saataisiin tarkemmat vuotovesiarviot eri syvyysväleiltä pohjaveden paineen muuttuessa syvyyden mukaan. Syvyysvälin ollessa jaettuna useaan osaan on vuotovesiarviota helpompi päivittää, jos esim. loppusijoitustilojen koko (tunnelipituus) muuttuu. Jokaisesta syvyysvälistä laskettiin layoutien sekä hydrogeologisen mallin avulla ko. syvyysvälissä esiintyvien tunnelien pituudet sekä rakennelävistyksien lukumäärä ja tunnelia leikkaavat pituudet. Rakenteiden lävistyspaksuudet ovat hyvin pieniä suhteessa tunnelipituuksiin, joten niiden pituuksia ei vähennetty koko tunnelipituudesta, vaikka rakenteet käsitelläänkin erikseen. Käyttäen Vaittisen et al. (2007) tekemää rakoennustetta (Taulukko 4-6) ja laskettuja tunnelipituuksia (Taulukko 5-1), rakojen esiintymismäärä arvioitiin eri syvyysväleillä (Taulukko 5-2). Hydrogeologisten rakennelävistysten osalta vuotovesiarvioissa käytettiin suoraan vyöhykkeiden transmissiviteettien minimi- ja maksimiarvoja sekä geometrisia keskiarvoja, jotka perustuvat mittauksiin (Ahokas et al. 2007) (Taulukot 4-1, 4-2, 4-3 ja 4-4). Yksittäiset raot käsiteltiin vuotovesiarviossa edelleen rakoluokittain, kuten kuvattu kappaleessa 4.2. Rakoluokkia kuvaavina transmissiviteet-tiarvoina käytettiin sekä ryhmien keskiarvoja että mediaaneja (Taulukko 4-5), jotka on määritelty Vaittisen et al. (2007) työssä. Virtaamat yhdessä raossa on esitetty taulukoissa 5-7 ja 5-8. Vettäjohtavien vyöhykkeiden osalta jokaiselle transmissiviteettiluokalle laskettiin minimi, maksimi ja keskiarvoinen virtaama (Taulukot 5-3, 5-4 ja 5-5). Laskuissa katsottiin millä syvyysvälillä vyöhykkeet esiintyivät, jolloin käytettiin sitä syvyysvälin keskiarvoa missä ne sijaitsivat. HZ20 -vyöhykkeet sijaitsevat syvyysvälillä -316-364 ja muut välillä -416-428 metriä. Ehjän kallion tapauksessa rakokohtaiset virtaamat laskettiin vastaavasti kaikissa rakoluokissa transmissiviteetin keskiarvoilla ja mediaaneilla kertomalla nämä rakoesiintyvyyksien määrällä (Taulukot 5-9 ja 5-10).

22 Vuotovesiarviossa virtaamat ilman injektointia on laskettu kaavalla 5-1 ja vyöhykkeiden virtaamat injektoinnin jälkeen kaavalla 5-2 (Vägverket 1993). Q T 2 H (5-1) R0 ln R t Q ln Rt R t t T 2 H (5-2) i Ti ln T R R t 0 t Q T H R 0 R t T i t = virtaama [m³/s] = transmissiviteetti [m²/s] = syvyys [m] = vaikutusalueen säde (yleisesti käytetty 2H, Suomen betoniyhdistys 2006) [m] = tunnelin säde [m] = ns. skin-efekti [-] (tässä työssä 0 ja 4), joka on korjaustekijä ja kuvaa ilmiötä, että vuotovesimäärä yleensä on ennustettua pienempi. = transmissiviteetti injektoinnin jälkeen [m²/s] = injektoidun alueen paksuus (tässä työssä 4 metriä) [m] Vuotovesiarviossa huomioitiin myös tunnelin säteen vaikutus virtaamiin. Tunnelin säteen vaikutusta tutkittiin laskemalla ensin vuotovesiarvio olettamalla, että kaikkien tunnelien säde on 3 metriä. Toisessa tilanteessa ajotunnelin sekä keskustunnelien säteeksi oletetaan 3 metriä ja loppusijoitustunnelien säteeksi 2 metriä. Tämän merkitys vuotovesiennusteeseen on marginaalinen koko loppusijoitustilojenkin mittakaavassa (vrt. taulukot 5-9 ja 5-11 sekä 5-10 ja 5-12). Vuotovesiarviossa tarkasteltiin tilanne sekä ilman tiivistystä että olettamalla tietty tiiveystaso rakenteissa ja raoissa. Vyöhykkeiden osalta tiivistystä oletettiin tehtävän vyöhykkeissa, joiden transmissiviteetti on suurempi kuin 1 10-7 m²/s ja injektoinnin oletettiin pudottavan vyöhykkeiden transmissiviteetit arvoon 1 10-7 m²/s. Rakojen osalta oletetaan että suurimmat raot (T >7,3 10-8 ) tiivistetään täysin tukkoon. Kuilujen ja kokonaisvuotovesiennusteen osalta ennuste perustuu ONKALOssa tehtyihin havaintoihin. ONKALOn kokonaisvuotovesivirtaama 2.11.2008 (paaluväli 0-3003 sisältäen 6 kuiluosuutta) oli 21,7 l/min ja poistoilmakuilun +10 - -90 välin osuus on 2,0 l/min (8 mittauksen keskiarvot), minimin olessa 1,6 l/min ja maksimin 2,5 l/min. Kyseinen kuiluosuus on ainoa, josta on saatu luotettavat mittaustulokset erotettua muusta ONKALOn vuotovesivirtaamasta. Muiden jo toteutuneiden ja tulevien kuiluosuuksien vuotovesivirtaamat valittiin samaksi kuin mitattu poistoilmakuilun vuotovesivirtaama.

23 5.2 Laskut Tutkimusväli -316-428 metriä jaettiin kolmeen osaan ja jokaisen syvyysvälin tunnelipituus määriteltiin hydrogeologisesta mallista laskemalla. Taulukossa 5-1 on ilmoitettu laskettujen tunnelipituuksien arvot, joita on käytetty tässä vuotovesiarviossa. Taulukossa 5-2 on laskettu rakojen esiintymistiheyden (Taulukko 4-6) ja tunnelipituuksien (Taulukko 5-1) mukaan oletettu vettäjohtavien rakojen lukumäärä. Laskenta tehtiin laskemalla joka kaaderyhmälle ( <30, 30-60, >60) oma rakojen esiintymiskerroin ja summaamalla nämä keskenään esitettyjen transmissiviteetti- ja syvyysväliluokkien mukaan. Taulukko 5-1. Lasketut tunnelipituudet syvyysväleittäin. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Tunnelipituus [m] 316-364 (ONKALO) 532 364-416 (ONKALO) 538 416-428 (ONKALO) 2905 416-428 (Keskustunnelit) 4156 416-428 (Loppusijoitustunnelit) 37476 Taulukko 5-2. Lasketut rakoesiintyvyydet syvyysväleittäin. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Rakojen lukumäärä 316-364 (ONKALO) T <4,7 10-9 12 316-364 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 5 316-364 (ONKALO) T >7,3 10-8 1* 364-416 (ONKALO) T <4,7 10-9 12 364-416 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 5 364-416 (ONKALO) T >7,3 10-8 1* 416-428 (ONKALO) T <4,7 10-9 66 416-428 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 27 416-428 (ONKALO) T >7,3 10-8 5 416-428 (Keskustunnelit) T <4,7 10-9 94 416-428 (Keskustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 38 416-428 (Keskustunnelit) T >7,3 10-8 9 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 848 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 347 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 78 * = Arvioitu esiintyvän yksi rako, vaikka esiintymistiheys pienempi kuin tarkasteltu tunneliosuus.

24 5.2.1 Virtauslaskut, vyöhykelävistykset ilman injektointia Vettäjohtavien vyöhykkeiden virtaamat laskettiin analyyttisellä kaavalla 5-1 käyttämällä vyöhykkeiden mitattuja transmissiviteetin minimi- (T min ) ja maksimiarvoja (T max ), sekä mittauksista laskettuja geometrisia keskiarvoja (T g ) (Taulukot 4-1, 4-2, 4-3 ja 4-4). Laskuissa käytettiin skin -efektiä kuvaamaan ilmiötä, jossa vuotovesimäärä on hyvin usein havaittu olevan ennustettua pienempi (skin = 4). Skin-arvon ollessa nolla ei siis ilmiön vaikutusta oteta huomioon. Vyöhykekohtaiset virtaama-arvot on esitetty taulukoissa 5-3, 5-4 ja 5-5. Taulukko 5-3. Vyöhykkeiden minimivirtaamat. Tunnelin säde on 3 metriä. Vyöhyke T minimi [m²/s] Virtaama Q T min, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T min, skin = 4 [l/min] HZ20A 7 4,8 10 11 6,5 HZ20B 7 4,3 10 10 5,8 HZ20B_alt 8 2,6 10 0,6 0,4 HZ20AE 8 1,1 10 0,3 0,2 HZ21 10 1,0 10 0,003 0,002 HZ21B 8 3,3 10 0,9 0,5 BFZ099 10 1,0 10 0,003 0,002 HZ001 10 1,0 10 0,003 0,002 HZ004 8 5 10 1,4 0,8 Taulukko 5-4. Vyöhykkeiden maksimivirtaamat. Tunnelin säde on 3 metriä. Vyöhyke T maksimi [m²/s] Virtaama Q T max, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T max, skin = 4 [l/min] HZ20A 5 3,8 10 898 517 HZ20B 5 1,5 10 355 204 HZ20B_alt 5 1,2 10 284 163 HZ20AE 5 1,3 10 307 177 HZ21 6 2.9 10 82 48 HZ21B 6 8,5 10 240 140 BFZ099 6 1,3 10 37 21 HZ001 6 7,8 10 220 129 HZ004 7 5 10 14 8,3

25 Taulukko 5-5. Vyöhykkeiden virtaamat transmissiviteetin geometrisen keskiarvon perusteella. Tunnelin säde on 3 metriä. Vyöhyke T, geometrinen keskiarvo [m²/s] Virtaama Q T g, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T g, skin = 4 [l/min] HZ20A 7.9E-06 188 108 HZ20B 6.3E-06 149 86 HZ20B_alt 3.2E-06 75 43 HZ20AE 1.0E-06 24 14 HZ21 1.6E-08 0,4 0,3 HZ21B 7.9E-07 22 13 BFZ099 1.6E-08 0,4 0,3 HZ001 1.3E-08 0,4 0,2 HZ004 1.6E-07 4,5 2,6 5.2.2 Virtauslaskut, vyöhykkeet injektoitu Vyöhykkeiden transmissiviteettiarvoiksi injektoinnin jälkeen oletettiin 1 10-7 m²/s. Tulokset on esitelty taulukossa 5-6. Vyöhykkeiden injektointituloksen arviointi on vaikeaa, koska vyöhykkeissä tyypillisesti voi esiintyä rikkonaista kiveä sekä pehmeitä, liikkuvia savitäytteitä, jotka vaikeuttavat injektointia. Taulukko 5-6. Vyöhykkeiden virtaamat injektoinnin jälkeen. Tunnelin säde on 3 metriä. Vyöhyke T injektoitu [m²/s] Virtaama Q T injektoitu skin = 0 [l/min] Virtaama Q T injektoitu skin = 4 [l/min] HZ20A 1.0E-07 8,4 2,3 HZ20B 1.0E-07 8,3 2,3 HZ20B_alt 1.0E-07 8,0 2,3 HZ20AE 1.0E-07 6,7 2,2 HZ21* 1.6E-08 0,4 0,2 HZ21B 1.0E-07 7,7 2,6 BFZ099* 1.6E-08 0,4 0,2 HZ001* 1.3E-08 0,3 0,2 HZ004 1.0E-07 3,5 1,9 * Ei injektointitarvetta valituilla kriteereillä 5.2.3 Virtauslaskut, ehjä kallio Ehjän kallion virtaamalaskut käsiteltiin rakojen perusteella. Kaavalla 5-1 laskettiin yhdessä raossa virtaava vesimäärä syvyysväleittäin eri transmissiviteettiluokissa (Taulukot 5-7 ja 5-8) käyttäen Taulukossa 4-5 esitettyjä keskiarvoisia ja mediaani

26 transmissiviteettiarvoja. Saatu yhden raon virtaama kerrottiin rakojen esiintymismäärällä, jolloin saatiin ehjässä kalliossa esiintyvät virtaamamäärät syvyysväleittäin eri transmissiviteettiluokissa, tilojen ollessa kokonaisuudessaan auki. Tilat oletettiin kokonaan auki, jotta pystyttiin laskemaan mahdollisimman monta eri variaatiota tilojen suhteen. Aukiolevien tilojen määrä käsiteltiin prosentteina. Skin -efektille annettiin arvot 0 ja 4. Tulokset on esitetty Taulukoissa 5-9 ja 5-10. Ehjän kiven osalta otettiin myös huomioon tunnelin säteen muutos. Taulukoissa 5-11 ja 5-12 on laskettu rakojen virtaama loppusijoitustunneleissa, kun tunnelin säde on kaksi metriä. Loppusijoitustunneleiden säde on noin metrin verran pienempi kuin ajo-ja keskustunneleilla, joten säteen vaikutuksen suuruutta tutkittiin lopullisen vuodon kannalta. Taulukko 5-7. Keskiarvoisten transmissiviteettiarvojen perusteella lasketut virtaamamäärät yhden raon osalta. Tunnelin säde on 3 metriä. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Virtaama Q T k-a, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T k-a, skin = 4 [l/min] 316-364 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,03 0,02 316-364 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,4 0,2 316-364 (ONKALO) T >7,3 10-8 6,1 3,5 364-416 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,04 0,02 364-416 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,5 0,3 364-416 (ONKALO) T >7,3 10-8 6,9 4,0 416-428 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,04 0,02 416-428 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,5 0,3 416-428 (ONKALO) T >7,3 10-8 7,3 4,3 416-428 (Keskustunnelit) T <4,7 10-9 0,04 0,02 416-428 (Keskustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,5 0,3 416-428 (Keskustunnelit) T >7,3 10-8 7,3 4,3 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 0,04 0,02 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,5 0,3 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 7,3 4,3

27 Taulukko 5-8. Mediaanitransmissiviteettiarvojen perusteella lasketut virtaamamäärät yhden raon osalta. Tunnelin säde on 3 metriä. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Virtaama Q T med, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T med, skin = 4 [l/min] 316-364 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,03 0,02 316-364 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,3 0,2 316-364 (ONKALO) T >7,3 10-8 5,0 2,9 364-416 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,03 0,02 364-416 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,3 0,2 364-416 (ONKALO) T >7,3 10-8 5,6 3,2 416-428 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,03 0,02 416-428 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,4 0,2 416-428 (ONKALO) T >7,3 10-8 5,9 3,5 416-428 (Keskustunnelit) T <4,7 10-9 0,03 0,02 416-428 (Keskustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,4 0,2 416-428 (Keskustunnelit) T >7,3 10-8 5,9 3,5 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 0,03 0,02 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 0,4 0,2 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 5,9 3,5 Taulukko 5-9. Rakoesiintyvyyksien ja keskiarvoisten transmissiviteettiarvojen perusteella lasketut virtaamamäärät, olettaen kaikkien tilojen olevan yhtaikaa auki. Tunnelin säde on 3 metriä. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Virtaama Q T k-a, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T k-a, skin = 4 [l/min] 316-364 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,4 0,2 316-364 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 2,1 1,2 316-364 (ONKALO) T >7,3 10-8 6,1 3,5 364-416 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,4 0,3 364-416 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 2,4 1,4 364-416 (ONKALO) T >7,3 10-8 6,9 4,0 416-428 (ONKALO) T <4,7 10-9 2,6 1,5 416-428 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 14 8,0 416-428 (ONKALO) T >7,3 10-8 37 21 416-428 (Keskustunnelit) T <4,7 10-9 3,7 2,2 416-428 (Keskustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 19 11 416-428 (Keskustunnelit) T >7,3 10-8 66 39 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 33 20 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 176 103 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 572 335

28 Taulukko 5-10. Rakoesiintyvyyksien ja mediaanitransmissiviteettiarvojen perusteella lasketut virtaamamäärät, olettaen kaikkien tilojen olevan yhtaikaa auki. Tunnelin säde on 3 metriä. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Virtaama Q T med, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T med, skin = 4 [l/min] 316-364 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,3 0,2 316-364 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 1,5 0,9 316-364 (ONKALO) T >7,3 10-8 5,0 2,9 364-416 (ONKALO) T <4,7 10-9 0,3 0,2 364-416 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 1,7 1 364-416 (ONKALO) T >7,3 10-8 5,6 3,2 416-428 (ONKALO) T <4,7 10-9 2,0 1,2 416-428 (ONKALO) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 9,9 5,8 416-428 (ONKALO) T >7,3 10-8 30 17 416-428 (Keskustunnelit) T <4,7 10-9 2,9 1,7 416-428 (Keskustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 14 8,2 416-428 (Keskustunnelit) T >7,3 10-8 53 31 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 26 15 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 127 74 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 462 270 Taulukko 5-11. Rakoesiintyvyyksien ja keskiarvoisten transmissiviteettiarvojen perusteella lasketut virtaamamäärät, olettaen kaikkien tilojen olevan yhtaikaa auki ja tunnelin säteen olevan 2 metriä. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Virtaama Q T k-a, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T k-a, skin = 4 [l/min] 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 31 19 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 164 99 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 534 321 Taulukko 5-12. Rakoesiintyvyyksien ja mediaanitransmissiviteettiarvojen perusteella lasketut virtaamamäärät, olettaen kaikkien tilojen olevan yhtaikaa auki ja tunnelin säteen olevan 2 metriä. Syvyysväli (- merkkisenä) [m] Transmissiviteetti [m²/s] Virtaama Q T med, skin = 0 [l/min] Virtaama Q T med, skin = 4 [l/min] 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T <4,7 10-9 25 15 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T = 4,7 10-9 -7,3 10-8 119 71 416-428 (Loppusijoitustunnelit) T >7,3 10-8 431 259

29 5.3 Tulokset Edellä esitetyistä laskuista tehtiin useita lopputuloksia kuvaillen eri tilanteita. Vuotovesiarviossa tutkittiin virtaamia ilman injektointia ja injektoinnin jälkeen, samoin auki olevien tilojen osuus vaihteli. Tässä tuloskappaleessa on käsitelty vain virtaamat, joilla oli skin-arvona 4. Tämä siitä syystä, että tunneleihin virtaavan vuotovesimäärän on yleisesti todettu olevan ennustettua pienempiä. Tarvittaessa tuloksia voidaan kuitenkin esittää myös skin-arvo-oletuksella 0, jotka löytyvät luvusta 5.2. Ensin on esitetty ennusteiden tulokset ja sen jälkeen kokonaisvirtaamaennusteet,joissa huomioidaan jo rakennetun osuuden mitatut vuotovesivirtaamat. 5.3.1 Tulokset ilman injektointia Tässä kappaleessa tarkastellaan HZ20 rakenteen ja sen alapuolisten tunnelialueiden virtaamia. Ensimmäisessä tapauksessa laskettiin tilanteet, joissa kaikki tilat ovat auki. Kun laskettiin yhteen vyöhykkeiden geometristen keskiarvojen perusteella saadut ja rakojen keskiarvoiset virtaamat tulokseksi saatiin 818 l/min. Tässä oletetaan kunkin vyöhykkeen leikkaavan tunnelia vain kerran. Tapauksen arvot vaihtelevat välillä 565-1959 l/min, kun huomioidaan vyöhykkeiden minimi- ja maksimivirtaamat. Kun laskettiin yhteen vyöhykkeiden geometristen keskiarvojen perusteella saadut ja rakojen mediaanivirtaamat tulokseksi saatiin 701 l/min. Tässä oletetaan kunkin vyöhykkeen leikkaavan tunnelia vain kerran. Tapauksen arvot vaihtelevat välillä 448-1841 l/min, kun huomioidaan vyöhykkeiden minimi- ja maksimivirtaamat. Nykykäsityksen mukaan kaikki tilat eivät ole kerrallaan auki. On myös oletettavaa, että rakenne voi leikata loppusijoitustunnelin useampaan kertaan. Tarkastelu on täten hyvin teoreettinen ja luvut suuruusluokkaa antavia. Toisessa tapauksessa kaikki tilat oletettiin auki ONKALOn osalta, mutta keskustunnelien sekä loppusijoitustunnelien auki olevaa määrää vaihdeltiin (prosenttiosuudet kulloinkin yhtaikaisesti aukiolevista tunneleista esitetty taulukoissa 5-13 ja 5-14). Tässä tapauksessa ei huomioitu vyöhykkeiden sekä kuilujen virtaamia. Rakojen keskiarvoisten ja mediaanivirtaamien perusteella saatiin tulokset, jotka on esitetty taulukoissa 5-13 ja 5-14. Taulukossa 5-5 on esitetty yksittäisten vyöhykkeiden geometristen keskiarvojen perusteella lasketut virtaamat. Näistä voi arvioida yksittäisen rakennelävistyksen mahdollisen lisäyksen, kun muutoin vesivuodot aiheutuvat yksittäisistä vettäjohtavista raoista. Kolmannessa tapauksessa ONKALOn tilat pysyivät auki ja keskustunneleista auki on puolet, mutta loppusijoitustunnelien auki olevaa määrää vaihdeltiin eri tavalla kuin toisessa tapauksessa. Tulokset, sekä prosenttiosuudet kulloinkin yhtaikaisesti aukiolevista tunneleista on, esitetty taulukoissa 5-15 ja 5-16. Kuvissa 5-1 ja 5-2 on esitetty vastaavat tapaukset, joihin on lisätty kuilujen virtaamat. Taulukossa 5-5 on esitetty yksittäisten rakenteiden geometristen keskiarvojen perusteella lasketut virtaamat. Näistä voi arvioida yksittäisen vyöhykelävistyksen mahdollisen lisäyksen, kun muutoin vesivuodot aiheutuvat yksittäisistä vettäjohtavista raoista.

30 Taulukko 5-13. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä, kun auki olevia tiloja vaihdellaan käyttäen rakojen keskimääräisiä virtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 100 100 551 100 30 6 85 100 30 12 112 100 30 17 135 100 50 6 95 100 50 12 123 100 50 17 145 100 70 6 106 100 70 12 133 100 70 17 156 Virtaama yhteensä [l/min] Taulukko 5-14. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä, kun auki olevia tiloja vaihdellaan käyttäen rakojen mediaanivirtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 100 100 434 100 30 6 67 100 30 12 88 100 30 17 106 100 50 6 75 100 50 12 96 100 50 17 114 100 70 6 83 100 70 12 105 100 70 17 123 Virtaama yhteensä [l/min]

31 Taulukko 5-15. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä, kun loppusijoitustunneleiden auki olevaa määrää vaihdellaan käyttäen rakojen keskiarvoisia virtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 50 5 23 100 50 10 46 100 50 15 69 100 50 20 91 100 50 25 114 Virtaama yhteensä [l/min] Taulukko 5-16. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä, kun loppusijoitustunneleiden auki olevaa määrää vaihdellaan käyttäen rakojen mediaanivirtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 50 5 18 100 50 10 36 100 50 15 54 100 50 20 72 100 50 25 90 Virtaama yhteensä [l/min]

Virtaama Q [l/min] Virtaama Q [l/min] 32 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus (%) ONKALO Kuilut Keskustunnelit Loppusijoitustunnelit Kuva 5-1. Loppusijoitustunneleiden auki olevan osuuden vaikutus keskiarvoisiin virtaamiin ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki. Vyöhykkeiden virtaamia ja jo rakettujen tilojen virtaamia ei ole mukana. 160 140 120 100 80 60 40 20 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus (%) ONKALO Kuilut Keskustunnelit Loppusijoitustunnelit Kuva 5-2. Loppusijoitustunneleiden auki olevan osuuden vaikutus mediaanivirtaamiin ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki. Vyöhykkeiden virtaamia ja jo rakettujen tilojen virtaamia ei ole mukana.

33 5.3.2 Tulokset injektoinnin jälkeen Tässä kappaleessa tarkastellaan HZ20 rakenteen ja sen alapuolisten tunnelialueiden virtaamia. Injektoinnin oletettiin pienentävän vyöhykkeiden transmissiviteetit arvoon 1 10-7 m²/s. Lisäksi oletetaan, että injektoinnilla tiivistetään kaikki yksittäiset raot, jotka ovat transmissiviteetiltaan suurempia kuin 7,3 10-8 m²/s. Nämä on huomioitu kaikissa tämän kappaleen laskuissa. Injektoiduissa tapauksissa käytettiin virtaamia, joilla oli skinarvona 4. Käsiteltävät tapaukset ovat samoja kuin on esitetty edellisessä kappaleessa ja ne on esitelty myös alla. Ensimmäisessä tapauksessa laskettiin tilanteet, joissa kaikki tilat ovat auki. Kun laskettiin yhteen injektoitujen vyöhykkeiden virtaamat ja rakojen keskiarvoiset virtaamat tulokseksi saatiin 163 l/min. Tässä oletetaan kunkin vyöhykkeen leikkaavan tunnelia vain kerran. Kun laskettiin yhteen injektoitujen vyöhykkeiden virtaamat (olettaen, että jokainen lävistetään kerran) ja rakojen mediaanivirtaamat tulokseksi saatiin 123 l/min. Nykykäsityksen mukaan kaikki tilat eivät ole kerrallaan auki. On myös oletettavaa, että rakenne voi leikata loppusijoitustunnelin useampaan kertaan. Tarkastelu on täten hyvin teoreettinen ja luvut suuruusluokkaa antavia. Toisessa tapauksessa injektoidut ONKALOn tilat oletettiin auki, mutta injektoitujen keskustunnelien sekä loppusijoitustunnelien auki olevaa määrää vaihdeltiin (prosenttiosuudet kulloinkin yhtaikaisesti aukiolevista tunneleista esitetty taulukoissa 5-17 ja 5-18). Tässä tapauksessa vyöhykkeiden sekä kuilujen virtaamia ei huomioitu, vaan keskityttiin pelkästään tunneliin virtaavien vesimäärien arvioimiseen. Rakojen keskiarvoisten ja mediaanivirtaamien perusteella saatiin tulokset, jotka on esitetty taulukoissa 5-17 ja 5-18. Taulukossa 5-6 on esitetty yksittäisten rakenteiden lasketut virtaamat olettaen ne tiivistetyksi transmissiviteetin geometrisesta keskiarvosta transmissiviteettiin 1 10-7 m 2 /s. Näistä voi arvioida yksittäisen rakennelävistyksen mahdollisen lisäyksen, kun muutoin vesivuodot aiheutuvat yksittäisistä vettäjohtavista raoista. Kolmannessa tapauksessa kaikki injektoidut ONKALOn tilat oletettiin auki ja injektoiduista keskustunneleista auki on puolet, mutta injektoitujen loppusijoitustunnelien auki olevaa määrää vaihdeltiin eri tavalla kuin toisessa tapauksessa. Tulokset, sekä prosenttiosuudet kulloinkin yhtaikaisesti aukiolevista tunneleista, on esitetty taulukoissa 5-19 ja 5-20. Kuvissa 5-3 ja 5-4 on esitetty vastaavat tapaukset, joihin on lisätty kuilujen virtaamat. Taulukossa 5-6 on esitetty yksittäisten rakenteiden lasketut virtaamat olettaen ne tiivistetyksi transmissiviteetin geometrisesta keskiarvosta transmissiviteettiin 1 10-7 m 2 /s. Näistä voi arvioida yksittäisen rakennelävistyksen mahdollisen lisäyksen, kun muutoin vesivuodot aiheutuvat yksittäisistä vettäjohtavista raoista.

34 Taulukko 5-17. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä injektoinnin jälkeen, kun auki olevia tiloja vaihdellaan käyttäen rakojen keskimääräisiä virtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 100 100 149 100 30 6 24 100 30 12 31 100 30 17 38 100 50 6 27 100 50 12 34 100 50 17 40 100 70 6 29 100 70 12 37 100 70 17 43 Virtaama yhteensä [l/min] Taulukko 5-18. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä injektoinnin jälkeen, kun auki olevia tiloja vaihdellaan käyttäen rakojen mediaanivirtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 100 100 109 100 30 6 18 100 30 12 23 100 30 17 27 100 50 6 20 100 50 12 25 100 50 17 29 100 70 6 22 100 70 12 27 100 70 17 31 Virtaama yhteensä [l/min]

35 Taulukko 5-19. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä injektoinnin jälkeen, kun loppusijoitustunneleiden auki olevaa määrää vaihdellaan käyttäen rakojen keskiarvoisia virtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 50 5 6 100 50 10 12 100 50 15 18 100 50 20 25 100 50 25 31 Virtaama yhteensä [l/min] Taulukko 5-20. Tunneleihin virtaavan pohjaveden määrä injektoinnin jälkeen, kun loppusijoitustunneleiden auki olevaa määrää vaihdellaan käyttäen rakojen mediaanivirtaamia ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykkeiden, jo rakettujen tilojen sekä kuilujen virtaamat eivät ole mukana. ONKALO auki (%) Keskustunnelit auki (%) Loppusijoitustunnelit auki (%) 100 50 5 4 100 50 10 9 100 50 15 13 100 50 20 18 100 50 25 22 Virtaama yhteensä [l/min]

Virtaama Q [l/min] Virtaama Q [l/min] 36 70 60 50 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus (%) ONKALO Kuilut Keskustunnelit Loppusijoitustunnelit Kuva 5-3. Injektoitujen loppusijoitustunneleiden auki olevan osuuden vaikutus keskiarvoisiin virtaamiin ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Prosenttiosuus (5-25%) kuvaa kuinka monta prosenttia injektoiduista loppusijoitustunneleista on auki (keskustunnelit 50% auki ja ONKALO 100%). Vyöhykkeiden virtaamia ja jo rakettujen tilojen virtaamia ei ole mukana. 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus (%) ONKALO Kuilut Keskustunnelit Loppusijoitustunnelit Kuva 5-4. Injektoitujen loppusijoitustunneleiden auki olevan osuuden vaikutus mediaanivirtaamiin ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Prosenttiosuus (5-25%) kuvaa kuinka monta prosenttia injektoiduista loppusijoitustunneleista on auki (keskustunnelit 50% auki ja ONKALO 100%). Vyöhykkeiden virtaamia ja jo rakettujen tilojen virtaamia ei ole mukana.

Virtaama Q [l/min] 37 5.3.3 Arvioidut kokonaisvuotovesivirtaamat toteutuneet vuotovesimäärät mukaan lukien ONKALOssa on mitattu jo louhitun yläosan pohjaveden sisäänvirtaamaksi 21,7 l/min, mittaus on suoritettu 2.11.2008. Tämä arvo on huomioitu määritettäessä ONKALOn ja loppusijoitustilojen kokonaisvuotovesiennustetta. Poistoilmakuilun +10 - -90 välin mitattujen vuotovesivirtaamien keskiarvoa n. 2,0 l/min on käytetty oletuksena kaikille kuiluosuuksille. Kuvissa 5-5 ja 5-6 on esitetty ennuste ilman injektointia ja kuvissa 5-7 ja 5-8 injektoinnin jälkeen. Kuvissa 5-5 sekä 5-7 on esitetty ennuste keskiarvoisilla virtaamilla ja kuvissa 5-6 sekä 5-8 mediaanivirtaamilla. Kuvien 5-5 5-8 tulokset on esitetty vielä Taulukossa 5-21, sekä virtaamat ilman vyöhykkeitä. Kokonaisvuotovesivirtaamaennusteessa on vettäjohtavat vyöhykkeet huomioitu siten, että jokaista vyöhykettä lävistetään kerran. Jos kaikki vyöhykkeet leikkaavat kerran tiloja on näiden vyöhykkeiden yhteenlaskettu virtaama 267 l/min ilman injektointia transmissiviteetin geometrisillä keskiarvoilla. Tätä arvoa on käytetty kuvissa 5-5 ja 5-6. Jos vettäjohtavat vyöhykkeet injektoidaan saadaan tällöin yhteenlasketuksi virtaamaksi 14 l/min. Tätä arvoa on käytetty kuvissa 5-7 ja 5-8. Kokonaisvirtaama, vettäjohtavat vyöhykkeet mukaanlukien, siis vaihtelee merkittävästi riippuen vyöhykkeiden lävistyskerroista ja niiden injektoinnin tehokkuudesta. 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus % ONKALO yläosa Kuilut ONKALO alaosa ennuste Keskustunnelit ennuste Loppusijoitustunnelit ennuste Vyöhykkeet ennuste Kuva 5-5. Arvioitu kokonaisvirtaama ONKALOon ja loppusijoitustiloihin. Laskelmassa huomioitu ONKALOon tasolle n. -300 asti toteutuneet vuodot, tämän alapuolelta ja 2 tulevan kuilun osalta kyseessä on ennuste. Ennuste on laskettu keskiarvoisilla virtaamilla ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykeitä oletetaan lävistettävän kerran. Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki.

Virtaama Q [l/min] Virtaama Q [l/min] 38 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus % ONKALOn yläosa Kuilut ONKALO alaosa ennuste Keskustunnelit ennuste Loppusijoitustunnelit Vyöhykkeet ennuste Kuva 5-6. Arvioitu kokonaisvirtaama ONKALOon ja loppusijoitustiloihin. Laskelmassa huomioitu ONKALOon tasolle n. -300 asti toteutuneet vuodot, tämän alapuolelta ja 2 tulevan kuilun osalta kyseessä on ennuste. Ennuste on laskettu mediaanivirtaamilla ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykeitä oletetaan lävistettävän kerran. Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus % ONKALO yläosa Kuilut ONKALO alaosa ennuste Keskustunnelit ennuste Loppusijoitustunnelit ennuste Vyöhykkeet ennuste Kuva 5-7. Arvioitu kokonaisvirtaama ONKALOon ja loppusijoitustiloihin injektoinnin jälkeen. Laskelmassa huomioitu ONKALOon tasolle n. -300 asti toteutuneet vuodot ja tämän alapuolelta ja 2 tulevan kuilun osalta kyseessä on ennuste. Ennuste on laskettu keskiarvoisilla virtaamilla ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykeitä oletetaan lävistettävän kerran. Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki.

Virtaama Q [l/min] 39 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 Prosenttiosuus % ONKALO yläosa Kuilut ONKALO alaosa ennuste Keskustunnelit ennuste Loppusijoitustunnelit ennsute Vyöhykkeet ennuste Kuva 5-8. Arvioitu kokonaisvirtaama ONKALOon ja loppusijoitustiloihin injektoinnin jälkeen. Laskelmassa huomioitu ONKALOon tasolle n. -300 asti toteutuneet vuodot ja tämän alapuolelta ja 2 tulevan kuilun osalta kyseessä on ennuste. Ennuste on laskettu mediaanivirtaamilla ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316-428 metriä (skin 4). Vyöhykeitä oletetaan lävistettävän kerran. Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki. Taulukko 5-21. Arvioitu kokonaisvirtaama ONKALOon ja loppusijoitustiloihin ennen injektointia ja injektoinnin jälkeen. Laskelmassa huomioitu ONKALOon tasolle n. -300 asti toteutuneet vuodot ja tämän alapuolelta sekä 2 tulevan kuilun osalta kyseessä on ennuste. Ennuste on laskettu keskiarvoisilla ja mediaanivirtaamilla ehjän kallion tapauksessa syvyysvälillä -316 - -428 metriä (skin 4). Prosenttiosuus kuvaa kuinka monta prosenttia loppusijoitustunneleista on auki. Alimmaisessa taulukossa on huomioitu myös vyöhykkeiden virtaamat. Kokonaisvirtaama [l/min] Ennen injektointia 5 % 10 % 15 % 20 % 25 % keskiarvo 122 145 168 191 214 mediaani 103 121 139 157 175 Injektoinnin jälkeen keskiarvo 57 63 69 76 82 mediaani 50 55 59 64 68 Kokonaisvirtaama vyöhykkeet mukaan lukien [l/min] Ennen injektointia 5 % 10 % 15 % 20 % 25 % keskiarvo 389 412 435 458 481 mediaani 370 388 406 424 442 Injektoinnin jälkeen keskiarvo 71 78 84 90 96 mediaani 65 69 74 78 83

40 5.4 Epävarmuudet Kalliotilojen vuotovesimäärien arviointeihin liittyy monia epävarmuustekijöitä, joita on käsitelty alla. Pohjavedenpaineella on iso merkitys vuotovesimäärän kannalta. Laskennallisesti on oletettu että kaikkialla pohjaveden paine määräytyy syvyyden mukaan. Todellisuudessa pohjaveden paine kalliossa vaihtelee jonkin verran, riippuen rakojen yhteyksistä toisiinsa ja maanpinnalle tai mereen. Analyyttiset laskentamenetelmät, joita tässä työssä on käytetty, tarkastelevat vuotovesimäärää yksinkertaisesti, eikä esimerkiksi lähekkäisten, yhtaikaa aukiolevien tunneleiden vaikutusta vuotovesimääriin voi analyyttisillä menetelmillä huomioida. Transmissiviteettiarvot, joita työssä on käytetty, perustuvat suoriin mittauksiin Olkiluodon alueen syvistä kairanrei istä. Tarkasteltavaan kalliotilavuuteen nähden pisteverkko on kuitenkin varsin suppea. Lisäksi, vettäjohtavien rakojen ominaisuudet voivat vaihdella hyvinkin lyhyellä matkalla, kun taas kairareiät edustavat pistemäistä tietoa kallioperästä.rakenteiden osalta transmissiviteettien geometrinen keskiarvo pyrkii huomioimaan ominaisuuksien vaihteluita eri tutkimusrei issä. Lähtöaineistossa kairanrei issä havaitut raot ovat projisoitu vaakatunneleihin, joka tekee ennusteesta todenmukaisemman kuin aiemmat, jolloin tällaista aineistoa ei ollut käytössä. Projisointi huomioi raon asennon, joka vaikuttaa esiintymistiheyteen. Kuitenkin tulee huomata, että rakojen esiintymistiheydet eri tunnelisuunnissa ovat erilaisia, eikä tätä ollut mahdollista ottaa huomioon. ONKALOn yläosassa on tiivistetty kalliota kallioinjektoinnein. ONKALOn lähialueella, yläosassa tehdyt injektoinnit muuttavat virtausreittejä ja syväkalliossa olevien rakojen saamaa korvausvettä vähentävästi. Syvät kairanreiät ovat myös toistaiseksi tulpattuja, joka osaltaan estää korvausveden pääsyä syvempiin kalliotilavuuksiin, toisin kuin esimerkiksi silloin, kun rakojen ja vyöhykkeiden transmissiviteetit on mitattu. Tämä saattaa aiheuttaa tunneliolosuhteissa virheellisen käsityksen injektointitarpeesta; mikäli vettäjohtava kohta jätettäisiin injektoimatta, tulppien poistamisen seurauksena tällaiset raot saattavat alkaa vuotaa vettä myöhemmin. Kallion jännitystilasta johtuvat mahdolliset kalliomekaaniset muodonmuutokset saattavat aiheuttaa odottamattomia vaikutuksia, mutta oletettavasti muodonmuutokset pikemminkin sulkevat rakoja kuin avaa niitä.

41 6 HERKKYYSTARKASTELU Tässä luvussa on tarkasteltu vuotovesiarviossa käytetyn yksinkertaisen kaivoyhtälön (Kaava 5-2) herkkyyttä eri parametrien muutoksille. Herkkyystarkastelua on tehty: Vedenjohtavuus/transmissiviteettiarvojen Ns. injektoidun vyöhykkeen paksuuden Pohjaveden paineen Tunnelin säteen osalta. Tarkastelu on teoreettinen, eli siinä käsitellään vain analyyttisen kaavan ominaisuuksia. Tarkastelun avulla kuitenkin saa käsityksen millä tekijällä on merkitystä lopputuloksen kannalta. Herkkyystarkastelussa tutkittiin Kaavan 5-2 avulla lopputuloksen (vuotovesivirtaaman) herkkyyttä eri tekijöille, vaihtamalla yhtä parametriä kerrallaan. Muutoin parametreille annettiin seuraavat arvot: Alkuperäinen vedenjohtavuus K = 5E-7 m/s Vedenjohtavuus injektoinnin jälkeen Ki = 5E-8 1E-9 m/s Syvyys H = 100 m (ellei ollut tutkittavana muuttujana) Tunnelin säde R = 3 m (ellei ollut tutkittavana muuttujana) Injektointimassan tunkeutumissivyys t = 4 m (ellei ollut tutkittavana muuttujana) Skin-korjauskerroin = 0. Kuvissa 6-1 6-3 on esitetty muuttujien vaikutus, erilaisilla Ki-arvoilla. Tunnelin säteellä (Kuva 6-1) on lähes lineaarinen vaikutus siten, että mitä suurempi poikkileikkauspinta-ala tunnelilla on, sitä suurempi vuotovesivirtaama sataa tunnelimetriä kohti. ONKALOn ja loppusijoitustunnelien poikkileikkausten ero on sen verran pieni, että säteen vaikutus vuotovesivirtaamaan on varsin pieni. Pohjaveden paine (Kuva 6-2) niin ikään vaikuttaa lineaarisesti ja sen vaikutus vuotovesivirtaamaan on huomattava. Injektointimassan tunkeutumissyvyydellä on kohtalainen merkitys vuotovesivirtaamaan (ks. Kuva 6-3). Kuvista huomaa injektoidun vyöhykkeen vedenjohtavuuden merkityksen; yksittäisillä parametreilla on suurempi merkitys kokonaisvuotovesivirtaamaan, mikäli saavutettu tiiveystulos on heikko.

Q (l/min/100 m) Q (l/min/100 m) 42 Tunnelin säteen vaikutus vuotovesivirtaamaan, Ki-arvon vaihdellessa välilä 5E-8...1E-9 m/s 250 200 5,0E-08 5,0E-09 1,0E-08 1,0E-09 150 100 50 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Tunnelin säde (m) Kuva 6-1. Tunnelin säteen vaikutus vuotovesivirtaamaan, olettaen erilaiset injektoidun vyöhykkeen vedenjohtavuudet. 800 Pohjaveden paineen vaikutus vuotovesivirtaamaan, Ki-arvon vaihdellessa välillä 5E-8...1E-9 m/s 700 5,0E-08 1,0E-08 600 5,0E-09 1,0E-09 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Pohjaveden paine vesipatsaan korkeutena (m) Kuva 6-2. Pohjaveden paineen vaikutus vuotovesivirtaamaan, olettaen erilaiset injektoidun vyöhykkeen vedenjohtavuudet.

Q = virtaama l/min/100 m 43 250 Injektointimassan tunkeutumissyvyyden (m) vaikutus vuotovesivirtaamaan, Ki-arvon vaihdellessa välillä 5E-8 1E-9 m/s 200 150 5,0E-08 1,0E-08 100 5,0E-09 1,0E-09 50 0 2 3 4 5 6 t = injektoidun vyöhykkeen paksuus (m) / injektointimassan tunkeutumissyvyys (m) Kuva 6-3. Injektointimassan tunkeutumissyvyyden (injektoidun vyöhykkeen paksuuden) vaikutus vuotovesivirtaamaan, olettaen erilaiset injektoidun vyöhykkeen vedenjohtavuudet.

44

45 7 JOHTOPÄÄTÖKSET Tässä työssä on laskettu vuotovesivirtaamaennusteita monilla eri oletuksilla, koskien mm. tilojen aukioloa ja tiivistystä. Tähän johtopäätöskappaleeseen on valittu muutama, muut ennusteet on löydettävissä raportista, ja niitä yhdistelemällä voi laatia useanlaisia ennusteita esimerkiksi erilaisia tarkoituksia varten. Tässä työssä on käytetty viimeisintä ONKALOn ja loppusijoitustilojen layoutia, sekä vuoden 2006 hydrologista mallia. Tämä vuotovesivirtaamaennuste poikkeaa aiemmista merkittävimmin sen suhteen, että vuotovesivirtaamat laskettiin rakokohtaisesti ja siten, että syväreikien rakojen esiintymistiheys oli projisoitu rakojen esiintymistiheyksiksi vaakatunneleissa. Eräässä ONKALOn alaosalle (< -300 taso) ja loppusijoitustiloille laaditussa ennusteessa (ilman injektointia) käytettiin vettäjohtavien rakojen mediaanitransmissiviteetteja eikä vettäjohtavia rakenteita ja kuiluja ollut tarkastelussa mukana. ONKALOn tilat oletettiin kokonaisuudessaan auki, keskustunneleista auki oli puolet, ja loppusijoitustunnelien auki olevaa määrää vaihdeltiin välillä 5-25%. Vuotovesivirtaamatulokset rakentamattomien tilojen osalta (ilman kuiluja) vaihtelivat arvosta 18 l/min arvoon 90 l/min. Mikäli oletetaan, että jokainen vettäjohtava rakenne lävistettäisiin kerran yhtaikaisesti eikä niitä injektoitaisi, niiden aiheuttama virtaama olisi noin yhteensä 267 l/min (transmissiviteettien geometrisen keskiarvon mukaan). Eli yhteensä virtaama olisi 285-357 l/min. Vettäjohtavien rakenteiden transmissiviteettien minimi- ja maksimiarvot ja siten mahdolliset minimi- ja maksimivirtaamat vaihtelevat huomattavasti. Vettäjohtavien rakenteiden lävistyskerrat ja paikalliset vedenjohtokykyominaisuudet vaikuttavat odotettavissa olevaan vuotovesimäärään huomattavasti. Mikäli ONKALOn alaosassa ja loppusijoitustiloissa suoritetaan tiivistysinjektointeja, vuotovesivirtaama pienenee. Injektoinnin osalta tehtiin oletus, että transmissiviteetiltaan yli 7,3E-8 m/s2 raot tiivistetään täysin ja vettäjohtavat rikkonaisuusvyöhykkeet, joiden transmissiviteetti on yli 1E-7 m/s 2, tiivistetään arvoon 1E-7 m/s 2. Näillä oletuksilla, injektoinnin jälkeen, mediaanitransmissiviteeteista lasketut ehjän kallion virtaamat vaihtelivat arvosta 4 l/min arvoon 22 l/min. Mikäli jokainen vettäjohtava rakenne lävistettäisiin kerran yhtaikaisesti, näiden aiheuttama lisäys vuotovesivirtaamaan olisi 14 l/min. Tarkastelussa ei ole huomioitu kuilujen virtaamia. Kokonaisvirtaamaennuste, ns. ehjä kallio, kuilut, vettäjohtavat vyöhykkeet sekä ONKALOn jo rakennetut tilat mukaan lukien, vaihtelee merkittävästi riippuen vettäjohtavien vyöhykkeiden paikallisesta transmissiviteetista (ja korvausveden saannista) sekä lävistyskerroista ja niiden injektoinnin tehokkuudesta. ONKALOn jo rakennettuun osuuteen virtaa 21,7 l/min, joka jakaantuu n. 3 km ajotunnelia ja n. 600 m osuudelle kuiluja. Poistoilmakuilun havaintoihin perustuva, muille kuiluosuuksille oletettu virtaama on 2 l/min/kuiluosuus (n. 100 m). Skin-korjaustekijälle käytettiin arvoa 4. Edellä kuvattujen tapausten mukaiset kokonaisvuotovesivirtaamat ONKALOon (mukaan lukien rakennetut osuudet ja kuilut) ja loppusijoitustiloihin (osin auki) vaihtelevat n. 370-440 l/min ilman injektointia ja noin 65-83 l/min injektoinnin jälkeen. Todellisuudessa odotettavissa olevat vuotovesivirtaamat vaihtelevat huomattavasti

46 riippuen vettäjohtavien rikkonaisuusrakenteiden lävistyskerroista ja niiden paikallisista ominaisuuksista. Työssä on tarkasteltu useita muitakin tapauksia, joiden perusteella saa käsityksen odotettavissa olevasta vaihtelusta. Analyyttiset vuotovesiarviot sisältävät epävarmuuksia koskien mm. pohjaveden paine vaihtelee kalliossa riippuen rakojen yhteydestä vettäsyöttäviin vyöhykkeisiin analyyttiset laskentamenetelmät yksinkertaistavat tilanteita hyvin paljon transmissiviteettiarvot perustuvat suoriin mittauksiin syvärei istä. Kairareiät ovat pystyasentoisia, kun taas tunnelit ovat (lähes) vaaka-asentoisia. Kairareiät edustavat pistemäistä tietoa kallioperästä. Rakojen esiintymistiheys eri tunnelisuunnissa vaihtelee ONKALOn yläosaa on tiivistetty kallioinjektoinnein, jolloin injektoinnit vaikuttavat ainakin ONKALOn lähialueiden vettäjohtavien rakojen ominaisuuksiin. Lisäksi kairanreiät ovat mittausten aikaan olleet ainakin osittain auki, jolloin virtausreitit ovat olleet erilaisia. Kalliomekaaniset muodonmuutokset voivat aiheuttaa muutoksia rakojen vedenjohto-ominaisuuksissa. Epävarmuustekijöitä on tarkasteltu omassa kappaleessaan.

47 VIITTEET Ahokas, H., Vaittinen, T., Tammisto, E. & Nummela, J. 2007. Modelling of Hydro- Zones for Layout Planning and Numerical Flow Model in 2006. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2007-01. Kemppainen, K., Ahokas, T., Ahokas, H., Paulamäki, S., Paananen, M., Gehör, S. Ja Front, K. 2007. ONKALO Area model 2007 Version 1. Työraportti 2007-71. Posiva Oy, Olkiluoto. Kirkkomäki, T. 2006. Loppusijoitustilojen asemointi ja vaiheittainen rakentaminen. Työraportti 2006-92. Posiva Oy, Olkiluoto. Kirkkomäki, T. 2008. Loppusijoitustilojen layout. Muistio, liitteenä. Korhonen, K., Kuivamäki, A., Paananen, M & Paulamäki, S. 2005. Lineament Interpretation of the Olkiluoto Area. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2005-34. Mattila, J., Aaltonen, I., Kemppainen, K., Wikström, L., Paananen, M., Paulamäki, S., Front, K., Gehör, S., Kärki, A. & Ahokas, T. 2008. Geological Model of the Olkiluoto Site, Version 1.0. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2007-92. Paulamäki, S., Paananen, M., Gehör, S., Kärki, A., Front, K., Aaltonen, I., Ahokas, T., Kemppainen, K., Mattila, J. & Wikström, L. 2006. Geological Model of the Olkiluoto Site, Version 0. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2006-37. Pöllänen, J. 2006. Difference Flow and Electric Conductivity Measurements at the Olkiluoto Site in Eurajoki, Boreholes KR34-KR39, KR37B and KR39B. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2006-47. Pöllänen, J., Pekkanen, J. & Rouhiainen, P. 2005a. Difference Flow and Electric Conductivity Measurements at the Olkiluoto Site in Eurajoki, Boreholes KR29, KR29B, KR30, KR31, KR31B, KR32, KR33 and KR33B. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2005-47. Pöllänen, J., Pekkanen, J. & Rouhiainen, P. 2005b. Difference Flow and Electric Conductivity Measurements at the Olkiluoto Site in Eurajoki, Boreholes KR19-KR28, KR19B, KR20B, KR22B, KR23B, KR27B and KR28B. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2005-52. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2005. Difference Flow and Electric Conductivity Measurements at the Olkiluoto Site in Eurajoki, Boreholes KR1, KR2, KR4, KR7, KR8, KR12 and KR14. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2005-51. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2002a. Difference flow and electric conductivity measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, boreholes KR13 and KR14. Posiva Oy, Helsinki. Työraportti 2001-42.

48 Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2002b. Difference flow and electric conductivity measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, boreholes KR15-KR18 and KR15B- KR18B. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2002-29. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2002c. Difference flow measurements at chosen depths in boreholes KR1, KR2, KR4 and KR11 at the Olkiluoto site in Eurajoki. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2002-42. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2002d. Difference flow and electric conductivity measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, extended part of borehole KR15. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2002-43. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2001. Difference flow and electric conductivity measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, boreholes KR6, KR7 and KR12. Posiva Oy, Helsinki. Työraportti 2000-51. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 2000. Difference flow measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, borehole KR11. Posiva Oy, Helsinki. Työraportti 2000-38. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 1996a. Difference flow measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, boreholes KR1-KR4, KR7 and KR8. Posiva Oy, Helsinki. Työraportti PATU-96-43e. Pöllänen, J. & Rouhiainen, P. 1996b. Difference flow measurements at the Olkiluoto site in Eurajoki, boreholes KR9 and KR10. Posiva Oy, Helsinki. Työraportti PATU-96-44e. Rouhiainen, P. 2000. Electrical conductivity and detailed flow logging at the Olkiluoto site in Eurajoki, boreholes KR1-KR11. Posiva Oy, Helsinki. Työraportti 99-72. Rouhiainen, P. & Pöllänen, J. 2003. Hydraulic Crosshole Interference Tests at the Olkiluoto Site in Eurajoki, Boreholes KR14-KR18 and KR15B-KR18B. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2003-30. Saanio, T., Kirkkomäki, T., Keto, P., Kukkola, T. & Raiko, H. 2007. Loppusijoitustilojen esisuunnitelma, vaihe 2. Posiva Oy, Olkiluoto, Eurajoki. Työraportti 2006-93. Sievänen, U., Tasapuro, V., Ahokas, H., Hellä, P., Vaittinen, T., Nummela, J. & Tammisto, E. 2006. Updated Hydrogeological Statistics in ONKALO Area and Revised Estimation of Leakage Water Inflow into ONKALO Tunnels. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2006-29. Suomen betoniyhdistys (2006). Kalliotilojen injektointi 2006. BY 53. Suomen betoniyhdistys, Helsinki.

49 Vaittinen, T., Nummela, J., & Tammisto, E. 2007. Expected occurrence of the transmissive fractures at the repository level for grouting design purposes. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2007-87. Vaittinen, T., Ahokas, H., Heikkinen, E., Hellä, P., Nummela, J., Saksa, P., Tammisto, E., Paulamäki, S., Paananen, M., Front, K & Kärki, A. 2003. Bedrock Model of the Olkiluoto Site, Version 2003/1. Posiva Oy, Olkiluoto. Työraportti 2003-43. Vägverket 1993. Rock Technical Instructions for Project, Groundwater, Sealing and Infiltration. Vägverket, report ANV 0004, Stockholm, Sweden. Öhberg, A. & Rouhiainen, P. 2000. Posiva groundwater flow measuring techniques. Posiva Oy, Helsinki, Finland. Työraportti 2000-12.

50

LIITE 51

52

53 LOPPUSIJOITUSTILOJEN LAYOUT 2007 1 JOHDANTO Tässä muistiossa kuvataan vuonna 2007 tehdyt muutokset loppusijoitustilojen asemointiin ja layoutiin. Tämä muistio on laadittu Petteri Vuorion / Posiva Oy toimeksiannosta. Muistio on laadittu tukemaan Ursula Sieväsen ja Mari Lokkilan / Saanio & Riekkola Oy raporttia loppusijoitustilojen vuotovesiarviosta. Muistio julkaistaan heidän raportin liitteenä. Loppusijoitustilojen asemoinnista Olkiluodon kallioperään valmistui esisuunnitelma vuoden 2006 lopussa (Kirkkomäki 2006) (Kuva 1-1). Esisuunnitelman 2006 valmistuttua vuoden 2007 aikana rakenteen HZ20 kalliomalleja päivitettiin (Kemppainen et al 2007). Uusissa malleissa suojavyöhyke leikkasi osaa ajotunnelia tasovälillä -292 - -420 sekä teknisiä tiloja tasolla -420 (Kirkkomäki 2007) (Kuvat 1-2 ja 1-3). Vuoden 2007 aikana loppusijoitukseen soveltuvaa aluetta rajattiin. Osa vuoden 2006 esisuunnitelman layoutin mukaisista sijoitustunneleista jäi loppusijoitusalueen ulkopuolelle (kuva 1-4). Rajaus johtuu maankäytöstä maan pinnalla. Tässä muistiossa tästä rajasta käytetään nimitystä maankäyttöraja.

54 Kuva 1-1. Esisuunnitelma 2006 mukaiset loppusijoitustilat. Kuva 1-2. Ajotunnelin (esisuunnitelma 2006) ja rakenteen R20B välinen etäisyys noin tasolla -397 (Kirkkomäki 2007).

55 Kuva 1-3. Leikkaus rakenteesta R20B sekä esisuunnitelman 2006 mukaisista valvomattoman alueen teknisistä tiloista (Kirkkomäki 2007). Kuva 1-4. Loppusijoitustiloja rajaava maankäyttöraja (punainen viiva) sekä esisuunnitelma 2006 mukaiset tilat.

56

57 2 KALLIOPERÄ Vuoden 2006 loppusijoitustilojen asemoinnissa käytettiin silloin viimeisintä kallioperätietoa (Ahokas ja Vaittinen, 2007). Tämän jälkeen rikkonaisuusrakenteen HZ20 malleja on päivitetty vuoden 2007 aikana (Kemppainen et al 2007). Kallion rikkonaisuusrakenteet on jaettu asemointityötä varten kahteen luokkaan. Rakenteen keskimääräisen transmissiviteetin ollessa loppusijoitustasolla suurempi kuin 1 10-5 m 2 /s rakenne luokitellaan A-luokkaan, jolloin sen läpäisemistä tulee välttää ja rakenteeseen on jätettävä 30 metrin suojavyöhyke. Rikkonaisuusrakenteen transmissiviteetin ollessa välillä 1 10-5 - 1 10-7 m 2 /s rakenne luokitellaan B-luokkaan. Tällöin se voidaan lävistää loppusijoitustiloilla, mutta rakenteen kohdalle ei voida loppusijoittaa polttoainekapseleita. Kapseleiden sijoituksessa rakenteeseen jätetään 5 metrin suojavyöhyke. Kalliomallissa esitetyistä rakenteista osan on oletettu jatkuvan todellisuudessa pidemmälle kuin kalliomallissa oli esitetty. Rakenteille HZ20A, HZ20B_alt, HZ21 ja HZ21B on luotu asemointityötä varten oletetut jatkeet. Kuvassa 2-1 on esitetty loppusijoitusaluetta rajoittavat rakenteet. Pohjoisessa loppusijoitusalue rajautuu rakenteisiin HZ21 ja HZ21B. Idässä loppusijoitusaluetta rajoittavat rakenne HZ20B_alt ja sen oletettu jatke. Kuva 2-1. Loppusijoitusaluetta rajoittavat A-luokan rakenteet (siniset), B-luokan rakenteet (vihreät), kairanreiät sekä maankäyttöraja (punainen).

58

59 3 AJOTUNNELI Ajotunneli linjattiin tasolta -292 eteenpäin uudelleen vuoden 2007 aikana. Uudessa linjauksessa pyrittiin mahdollisimman yksinkertaiseen geometriaan, pieneen louhintatilavuuteen sekä tehostamaan ja pienentämään ajotunnelin alle jäävän alueen kokonaispinta-alaa. Merkittäviin rikkonaisuusrakenteisiin, esimerkiksi R20B, jätettiin vähintään 30 metrin suojavyöhyke (Kirkkomäki 2007). Ajotunnelin uusi linjaus tasovälille -292 - -420 on esitetty punaisella kuvassa 3-1. Ajotunneli ylittää lännessä maankäyttörajan. Maankäyttörajan ylitys ajotunnelilla on sallittua, sillä raja koskee pääasiassa vain varsinaisia loppusijoitustiloja loppusijoitussyvyydellä. Kuva 3-1. Ajotunnelin uusi linjaus tasovälille -292 - -420 (punainen) (Kirkkomäki 2007).

60

61 4 TEKNISET TILAT Teknisten tilojen uudelleensuunnittelua käynnistettiin vuoden 2007 alussa. Osa vanhoista tilojen suunnitteluperusteista oli muuttunut. Perusteet sijoittaa valvonta- ja valvomattoman alueen tekniset tilat erilleen olivat hävinneet kokonaan. Tuloilma maan alle sekä valvonta- että valvomattomalle alueelle voitiin johtaa yhtä kuilua pitkin (Kukkola 2008). Molempien alueiden henkilöliikenteeseen riittää myös yksi henkilöhissi (Kirkkomäki 2007). Teknisten tilojen uusi suunnitelma on esitetty kuvassa 4-1. Punaiset alueet kuvassa ovat aina valvonta-aluetta. Tekniset tilojen asemoinnissa käytettiin rakenteen R20B:n niin sanottua yhdistelmärakennetta ja sen 30 metrin suojavyöhykettä (kuva 4-2). Yhdistelmärakenteessa on huomioitu rakenteen sekä hydrogeologinen vyöhyke että geologinen malli. Tekniset tilat sijaitsevat rakenteen R20B alapuolella noin tasolla -437. Kuva 4-1. Loppusijoitustilojen tekniset tilat.

62 Kuva 4-2. Tekniset tilat asemoituna R20B:n yhdistelmärakenteen 30 metrin suojavyöhykkeen alapuolelle.

63 5 LOPPUSIJOITUSTILAT Loppusijoitusalue rajautuu maankäyttörajaan, rikkonaisuusrakenteisiin sekä rantaviivaan (kuva 5-1). Näiden lisäksi loppusijoitustunneleiden asemoinnissa vältetään kairanreikiä ja niiden suojavyöhykkeitä. Ajotunnelin alle jäävälle alueelle ei myöskään voida sijoittaa loppusijoitustunneleita. Loppusijoitettavan polttoaineen määrä vastaa vuoden 2006 esisuunnitelman laadinnassa käytettyä polttoainemäärää (taulukko 5-1). Kapseleiden kokonaismäärä on yhteensä 2840 kpl. Taulukko 5-1. Loppusijoitettavan kapselipaikkojen määrät. polttoaineen, kapseleiden sekä tarvittavien URAANIMÄÄRÄ (tu) KAPSELEITA (kpl) OL 1+2 2533 1210 1452 LO 1+2 1018 698 838 OL 3 1980 932 1118 yhteensä 5531 2840 3408 KAPSELIPAIKKOJA (kpl) Kuva 5-1. Loppusijoitusalue (valkoinen) rajautuu rakenteiden HZ20B_alt, HZ21B ja HZ21 suojavyöhykkeisiin, rantaviivaan sekä maankäyttörajaan. Loppusijoitustunneleita ei voida sijoittaa myös ONKALOn ajotunnelin alle.

64 Loppusijoitustasolla on oletettu sijaitsevan loppusijoitukseen kelpaamattomia ja toistaiseksi tuntemattomia rakenteita siinä määrin, että loppusijoituskapseleille porattavien kapselipaikkojen määrää on lisätty 20 prosenttia. Asemoinnissa tavoiteltavien kapselipaikkojen kokonaismäärä on tällöin 3408 kpl. Loppusijoitustilojen uusi asemointiehdotus on esitetty kuvassa 5-2. Loppusijoitustunnelit on asemoitu tasovälille -420 - -400. Niiden kokonaispituus on yhteensä 38,3 km. Loppusijoitustunneleita on yhteensä 135 kpl ja niiden pituus vaihtelee välillä 100 350 m. Sijoitustunneleista ei tehdä yli 350 m pitkiä lähinnä työturvallisuussyistä. Alle 100 m pitkiin tunneleihin mahtuu enää niin vähän polttoainekapseleita, ettei niitä kannata enää tehdä. Keskustunneleiden kokonaispituus on esitetyssä layoutissa yhteensä 4,7 km. Tuloilmakuilun ja loppusijoitustilojen pohjoisimman tunnelin perän välinen etäisyys keskustunneleita pitkin on yhteensä noin 1,9 km. Kuva 5-2. Loppusijoitustilojen asemointiehdotus 2007.

65 Kuvassa 5-3 on esitetty punaisella ne kohdat sijoitustunneleista, jotka sijaitsevat B- luokan rakenteen tai niiden suojavyöhykkeen kohdalla. Mikäli B-luokan rakenteet huomioidaan ja niiden kohdalle ei sijoiteta kapselipaikkoja, on esitetyssä layoutissa yhteensä 3187 kapselipaikkaa. Tämä on 221 kapselipaikkaa liian vähän. Tarvittavien kapselipaikkojen kokonaismäärä on 3408 kpl. Puuttuvien kapselipaikkojen osuus kokonaismäärästä on 6,5 %. Ylimääräisten kapselipaikkojen marginaali kapseleiden kokonaismäärästä jää 12 prosenttiin. Mikäli B-luokan rakenteet jätetään kapselipaikkoja määriteltäessä huomioimatta ja oletetaan niiden jo sisältyvän tuntemattomien rakenteiden 20 % lisäkertoimeen, niin esitettyyn layoutiin mahtuu yhteensä 3399 kapselipaikkaa. Tällöin layoutista jää puuttumaan ainoastaan 9 kapselipaikkaa (0,3 %) ja ylimääräisten paikkojen osuus kapseleiden kokonaismäärästä on 19,6 %. Kuva 5-3. Loppusijoitustilojen layout-ehdotus, jossa punaiset kohdat loppusijoitustunneleissa jäävät B-luokan rakenteiden ja niiden 5 metrin suojavyöhykkeen sisään. Niihin ei sijoiteta polttoainekapseleita.