Työraportti 2003-03 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen logistiikkaselvitys Olli Sylvänne Timo Kaskinen Pekka Kuussaari EP-Logistics Helmikuu 2003 Pesivan 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.
.-------------------~---- TEKUÄORGANISAATIO: EP-Logistics Oy Nuijamiestentie 5 C 00400 Helsinki TILAAJA: Posiva Oy Töölönkatu 4 00100 Helsinki TILAAJAN YHDYS HENKILÖ: Nils-Christian Wikström TILAUSNUMERO: 9723/02/TIMO EP-Logistics Oy:n YHDYSHENKILÖ: EP-Logistics Oy:n HYVÄKSYJÄ: ' l; '1. f,i/t_~ ---~~ d Olli Sylvänne,i' POSIV A TYÖRAPORTTI Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen logistiikkasel vi tys,... 1,/?,.r.,--. ' /,... c / // ( \.. /.'(.~: /L-!/(:_._..? --. ~<... e::-.. ~ t"' /(./ {, /'-,......,/ Pekka Korpiharj~ Toimitusjohtaja TILAJAAN TARKASTAJA: /,(.?.. :2 e;, 0 3
----------------------~ - - KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUS LAITOKSEN LOGISTIIKKASELVITYS TIIVISTELMÄ Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitos käsittää maanpinnalle rakennettavan kapselointilaitoksen, muita maanpäällisiä laitoksia ja loppusijoitustilan, joka sijoitetaan syvälle peruskallioon. Tämä raportti käsittelee loppusijoitustoiminnan käytännön logistiikkaa. Kyseessä on kirjoituspöytätutkimus, joka on koottu käyttäen hyväksi useasta vuosien 1997-2002 Pasivan suunnitteluraportista kerättyjä tietoja. Loppusijoituslaitoksen logistiikkakuvaus käsittelee laitoksen useimpia päivittäisiä rutiinitoimintoja. Näitä ovat: Loppusijoitustunne Iien louhinta, rakentaminen ja kuljetukset Tunnelien valmistelu kapselien loppusijoitusta varten Käytettyjen polttoainenippujen kuljetussäiliöiden vastaanotto Kapselointiprosessi Bentoniittitiilien valmistus, muuraus Kapselien loppusijoitus Täyttömateriaalin valmistus ja lopputäyttö. Kuljetus- ja käsittelyvolyymeillä on tietty syklisyys. Tunnelien louhinta oletetaan tehtäväksi keskeytymättä 3 vuoden tarpeeseen, lopputäyttää tehdään 2 viikon jaksoissa 4 viikon välein ja kapselien sijoitusta 2 viikon jaksoissa 4 viikon välein. Tästä syystä virrat vaihtelevat voimakkaasti ja tämä on pyritty tuomaan esiin. Kuljetus- ja käsittelymäärät ovat huomattavat, näistä ylivoimaisesti suurin on louhe, vajaa 5000 maan päälle kuljetettavaa kuormaa aktiivilouhintajakson aikana, lopputäyttö 1300 kuormaa vuosittain jatkuvasti. Raportti käsittelee ja kokoaa yhteen materiaalivirrat, käsittelymenetelmät ja käsittelylaitteet, puskuroinnin, varastoinnin ja kuljetukset. Raportissa ehdotetaan muutamia muutoksia eräisiin toimintatapoihin. Kapselointilaitoksen sijoitukseen ja materiaalin kuljetuksiin on tehty suosituksia. Logistiikan kannalta "kuumat" kohdat, ajorampin sijainti, louheauma, murskausprosessi, bentoniittivarasto, bentoniittitiilien valmistus ja lopputäyttöaineen valmistus ehdotetaan sijoitettavaksi toisiinsa nähden lähekkäin ajomatkojen minimoimiseksi. Myöskin bentoniittitiilipuskurin sijoitusta on ehdotettu muutettavaksi. Suunnittelu pohjautuu 60 kapselin vuotuiseen loppusijoitusvolyymiin. Avainsanat: käytetty ydinpolttoaine, logistiikka, kapselointi, bentoniitti, loppusijoitus, louhinta, täyttö
A STUDY OF THE OPERATONAL LOGISTICS IN THE DISPOSAL PLANTFORSPENTNUCLEARFUEL ABSTRACT The final disposal plant for spent nuclear fuel comprises an encapsulation facility that will be built on the surface, other support activities above ground, and a repository that will be constructed deep in the bedrock. This report analyses the final repository operational logistics. The desktop research report is compiled of data taken from several existing planning reports covering the planning periods 1997-2002. The logistics specialised description of the final repository considers most areas in the daily operation ofthe facility. Among these are: Disposal tunnel excavation, construction and transports Tunnet preparation for canisters Reception of spent nuclear fuel transport casks Encapsulation process Preparation of bentonite blocks for canister holes, block laying Final disposal of canisters Preparation of backfilling materia! and backfilling. Thetransport and handling volumes have certain cycles. Rock will be excavated during one contiguous period in 3 years, backfilling takes two weeks in a month and the deposition of canisters also two weeks. Thus the material flows vary greatly due to their cyclical nature. The transport and handling volumes are considerable, by far largest single item being excavated rock with about 5000 annual truck loads during the active excavation period, backfilling is about 1300 loads yearly at a steady pace. The report covers and summarises material flows, handling methods and equipment, buffering, storage and transports. It suggests some changes to operational procedures. Proposals have been made as to the location of the encapsulation facility and the methods of material transport. The logistical "hot" issues, entry of the main transport ramp, rock field, rock crushing process, bentonite storage, bentonite brick production and backfiller production are all proposed to be located close to each other to minimise driving distance. It has also been proposed that the bentonite block buffer should rather be located at the brick production building than in the tunnel system. The materia! flow dimensioning is based on final disposal of 60 spent fuel canisters. Keywords: spent nuclear fuel, operational logistics, encapsulation, bentonite, final repository, excavation, backfilling.
SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO... 1 ALKUSANAT... 3 1 JOHDANTO JA RAPORTIN TARKOITUS... 5 1.1 Tavoitteet ja rajaukset 5 1.2 Dokumentointijärjestelmän kuvaus 6 2 LOGISTISEN PROSESSINKUVAUS... 7 2.1 Kokonaisprosessin kuvaus 7 2.2 Päätunnusluvut ja materiaalivirrat 8 2.3 Loppusijoitustoiminnan syklit 10 2.4 Virtauskaaviot 12 3 LOPPUSIJOITUSTUNNELIEN RAKENTAMINEN JA LOUHEEN MURSKAUS... 13 3.1 Tunnusluvut ja materiaalivirrat 14 3.2 Louhinnanja murskauksen siirrot 15 3.3 Tunnelien varustelun siirrot 15 3.4 Rakentamisen, tunnelienvarustelun ja murskauksen siirto- ja käsittelylaitteet 15 4 KAPSELOINTI... 19 4.1 Tunnusluvut ja materiaalivirrat 19 4.1.1 Kapselointilaitoksen siirrot ja siirtolaitteet 22 4.2 Kapselointilaitoksen sijainnin vaihtoehtotarkastelu 29 4.2.1 Vaihtoehdon A päätoiminnot 29 4.2.2 Vaihtoehdon B päätoiminnot 29 4.2.3 Vaihtoehtojen vertailu 30 4.3 Kapselin kuljetusvaihtoehtotarkastelu tunnelissa vs. kuilussa 30 5 BENTONIITTITIILIEN VARASTOINTI, VALMISTUS, KULJETUS JA MUURAUS... 33 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Bentoniitin kuljetuspakkaus Bentonii tti tiili valmistus Bentoniitin siirrot ja siirtolaitteet Vaihtoehtotarkastelu bentoniittilohkoille valmistus/osto Sijainti Bentoniitin virrat 33 33 34 39 39 39
2 6 KAPSELEIDEN LOPPUSIJOITUS JA TUNNELEIDEN TÄYTTÖ... 41 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Kapseleiden loppusijoitus Tunneleiden lopputäyttö Kuljetusjärjestelyt maan alla Tunnusluvut ja materiaalivirrat Loppusijoituksen ja tunneli en täytön siirtolaitteet 7 PIENVIRRAT... 47 7.1 Räjähdysaineet 47 7.2 Muu ydinjäte 47 7.3 Tavarakuljetukset 47 7.4 Öljykuljetukset 48 7.5 Tutkimuskäyttö ja henkilöliikenne 48 8 YHDISTETYT MATERIAALIVIRRAT... 49 8.1 Materiaalivirrat loppusijoitustunneleissa 49 8.2 Materiaalivirrat ajorampissa 49 8.3 Materiaalivirrat kuilussa 54 8.4 Materiaalivirrat maanpäällisissä osissa 54 9 LÄHDELUETTELO... 57 10 LIITTEET... 59 41 41 43 44 45
3 ALKUSANAT Logistiikkaselvitys laadittiin syksyn 2002 aikana Timo Äikkään aloitteesta. Posiva Oy:ltä työtä koordinoivat Nils-Christian Wikström ja Sami Niiranen. EP-Logisticsilta projektiryhmään osallistuivat Olli Sylvänne, Timo Kaskinen ja Pekka Kuussaari.
5 1 JOHDANTO JA RAPORTIN TARKOITUS Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitos rakennetaan 2010... 2020 ja sen toiminta alkaa 2020. Tämän raportin kirjoittamishetkellä on menossa esisuunnitelman tarkennusvaihe. Suunnittelun tarkennusvaihe valmistuu ja raportoidaan 2003. Loppusijoitustoimintaan liittyy useita materiaalivirtoja, joita tähän mennessä on analysoitu yksittäisinä tapahtumina ja toimintoketjuina. Syksyllä 2002 nähtiinkin tarpeelliseksi koota yhteen logistiikan kannalta oleellinen tieto ja tutkia koko laitoksen toimintaa myös logistisena järjestelmänä. Työn nimi on "Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen logistiikkasuunnitelma". 1.1 Tavoitteet ja rajaukset Logistiikkasuunnitelman tavoitteena on selvittää seuraavat asiat: Kokonaismateriaalivirrat sisältäen pohtoaineeseen ja kapseleihin, louhintaan ja rakentamiseen, bentoniittiin sekä tunneli en täyttömateriaaliin ja täyttöön liittyvät virrat Yhdistettyjen materiaalivirtojen tarkastelu; jaotteluna ovat loppusijoituksen maanpäälliset osat, maanalaiset osat, kuilut ja tunnelit sekä kaikkien virtojen yhteenveto Laitoksen logistisen prosessin kuvaus normaalitilanteessa Tehdä vaihtoehtotarkastelu logistisesta näkökulmasta seuraavista kokonaisuuksista: kapselin kuljettaminen kuilussa vs. tunnelissa; kapselointilaitoksen paikka erillinen tai KPA-varaston vieressä; hentoniittilohkojen osto/valmistus. Rajauksena työlle ovat: Työssä keskitytään ainoastaan normaalin täyttövaiheen logistiikkaan. Rakennustoiminnasta on tällöin mukana pelkästään loppusijoitustunneleiden louhinta ja varustelu MateriaaliviiToissa keskitytään päävirtoihin, pienvirrat listataan mutta niitä ei analysoida tarkemmin Ajorampin toteuttamisesta on tehty päätös, jonka johdosta sellaisia vaihtoehtoja ei tarkastella, joissa louheet ja täyttömateriaalit siirretään hissin välityksellä. Hissikäyttöä tarkastellaan ainoastaan kapselikuljetusten osalta.
6 1.2 Dokumentointijärjestelmän kuvaus Luvussa kaksi on esitetty loppusijoitustoiminnan logistisen kokonaisprosessin kuvaus ja sen jälkeen osakokonaisuudet ovat omissa alaluvuissaan 3-7. Luvussa kahdeksan on yhteenvetomaisesti yhdistetty maanpäälliset, kuilujen ja tunnelien sekä maanalaiset materiaali virrat. Jokaisesta osakokonaisuudesta on kuvattu aluksi tunnusluvut ja materiaalivirrat Materiaalivirroista kuvausmetodina on käytetty vuokaavioita, jossa eri virtoja on kuvattu omin värein ja virtojen volyymitiedot on kirjattu kyseistä virtaa kuvaavan nuolen päälle. Kokonaisuuteen liittyvät tarkemman tason materiaalisiirrot on kirjattu taulukkomuodossa, missä on mukana siirtoon liittyvät yksityiskohtaiset tiedot. Kuvaajia on täydennetty sanallisilla selityksillä. Sovituin osin on mukana vaihtoehtotarkastelut logistisesta näkökulmasta avoimista asioista. Materiaalivirtojen raportoinnissa on käytetty vuosi- ja viikkotason lukuja. Esitetyt luvut perustuvat 60 kapselin loppusijoitusnopeuteen vuodessa, keskeisten pullonkaulalukujen osalta esitetään tarvittaessa myös 100 kapselin loppusijoitusnopeuden aiheuttamat materiaalivirrat Vuodessa on laskettu olevan 50 tehollista työviikkoa. Kuljetusten lukumäärät ovat keskeistä tietoa, joten materiaalien fyysisen määrän raportoinnissa on käytetty luontevasti kuljetuksien suunnitteluun liittyviä suureita. Louheesta, murskeesta ja täyttömateriaalista käytetään pääsääntöisesti kuutiometrejä ja muiden materiaalien osalta tonneja tai kappaleita. Tässä raportissa esiintyvät määrät ja virrat perustuvat eri raporteista saatuihin lähtötietoihin, joiden perusteella on laskettu kunkin päämateriaalin volyymi. Volyymitiedot on muutettu kuljetusmääriksi. Liitteissä 5 ja 6 on koottu yhteen kaikki laskut. Ensimmäinen laskelmista on loppusijoitusnopeudelle 60 kapselia ja toinen 100 kapselia vuodessa. Raportti perustuu sykleihin 3 vuoden louhinta yhdessä vuodessa; 2 viikkoa lopputäyttää 4 viikon jaksoissa.
7 2 LOGISTISEN PROSESSIN KUVAUS 2.1 Kokonaisprosessin kuvaus Loppusijoitustoimintaan läheisesti liittyviä laitoksia ja alueita ovat kapselointilaitos, louheauma, murskeauma, murskausalue, ajoramppi ja kuilut, maanalaiset luolastoalueet sekä maanpäälliset varastointi- ja liikennöintialueet. Prosessi lähtee liikkeelle loppusijoitustunnelin poraus- ja räjäytysmenetelmällä tehtävällä louhinnalla. Syntyvä louhe kuljetetaan maan päälle ajoramppia pitkin. Louhinnan yhteydessä suoritetaan tarvittavat tiivistys- ja lujitustyöt. Tunneleiden seiniä ei ruiskubetonoida vaan ruiskubetonia käytetään pääasiassa tunnelin katossa. Louhinnan aikana lattia tasataan murskeella ja tunneliin asennetaan ainoastaan työnaikaiset LVISjärjestelmät. Louhinnan jälkeen lattia puhdistetaan ja tunneli karakterisoidaan. Sen jälkeen loppusijoitusreikien kohdilta kairataan kairasydännäytteet Lopuksi loppusijoitusreikien kohdille valetaan betonikaulukset ja loput tunnelin lattiasta tasoitetaan tii vistetyllä sepelikerroksella. Betonikaulusten läpi porataan loppusijoitusreiät, mistä syntyvä porausmurske imetään säiliöihin ja kuljetetaan ajoramppia pitkin maanpäälle. Loppusijoitusreiän päälle asennetaan teräksinen suojakansi (ajokansi). Kapselointiprosessi alkaa käytetyn polttoaineen kuljetussäiliön vastaanotosta. Loviisan käytetyn polttoaineen kuljetus saapuu Loviisasta ja Olkiluodon lähellä sijaitsevasta ulkovarastosta tai suoraan KPA-varastosta. Käytetyn polttoaineen niput puretaan kuljetussäiliöistä ja siirretään loppusijoituskapseleihin kapselointilaitoksen kuumakammiossa. Tyhjät loppusijoituskapselit on vastaanotettu ja varastoitu kapselointilaitokseen. Kapselin sulkemiseen liittyvien vaiheiden jälkeen kapseli kuljetetaan kapselikuilussa loppusijoitustasolle. Maan alla kapseli siirretään kapselinasennusajoneuvolla loppusijoitustunneliin. Loviisan kapselit ehdotamme sijoitettavaksi eri tunneliin kuin Olkiluodon kapselit niiden pituuserojen vuoksi. Niiden lämpötehoissa on myös eroja, joka saattaa vaikuttaa kapselien lopulliseen sij oitusetäisyyteen. Jokaisen loppusijoitusreiän pohja ja sivut vuorataan bentoniittimuurauksella, jonka jälkeen säteilysuojattu erikoisajoneuvo tuo kapselin paikalle ja sijoittaa sen reikään. Lopuksi kapselin päälle asennetaan hentoniittikiekkoja reiän täytteeksi. Yhden reiän muuraukseen tarvitaan noin 25 t bentoniittia, mikä tekee itse muuraustapahtumankin raskaaksi työ vaiheeksi, johon tarvitaan mekaanisia apuneuvoj a. Hentoniittilohkot ja/tai -renkaat ja -kiekot on Posivan suunnitelmissa ehdotettu valmistettavaksi kapselointilaitoksen yhteydessä toimivassa puristamossa, josta tiilet kuljetaan kapselikuilun kautta välivarastoon ja sieltä loppusijoitustunneliin. Jos kapselointilaitos rakennetaan KPA-varaston viereen, tulee bentoniittitiilien valmistuksen sijaintipaikaksi harkita lähempänä täyttömateriaalin valmistusta oleva paikkaa, josta on hyvät yhteydet bentoniittivarastolle.
8 Loppusijoitussyklin päätteeksi loppusijoitettujen reikien kohdilta puretaan tunnelin varustelut ja tämä osa tunnelia täytetään täyttömateriaalilla. Täyttömateriaali kuljetaan maan päällä olevasta sekoittamosta betoniautolla maan alle ajoramppia pitkin. Täyttömateriaalin pääraaka-aineet ovat murske ja bentoniittijauhe. Kokonaisen loppusijoitustunnelin täytyttyä tunnelin suulle rakennetaan usean metrin paksuinen betonitulppa. Päättämättä olevia toiminnallisia päävaihtoehtoja on vielä kaksi: kapselointilaitoksen sijoittaminen loppusijoitustilan alueen sijaan KPA-varaston viereen (polttoainenippujen tuonti sisätiloissa) ja kapselien vienti maan alle hissin sijasta ajoramppia pitkin. Ylläolevaan toimintakuvaukseen vaihtoehdot aiheuttavat joitakin muutoksia, jotka on lähemmin esitelty raportin muissa kohdissa yksityiskohtaisemmin. 2.2 Päätunnusluvut ja materiaalivirrat Loppusijoitustoiminnan piirissä on seuraavia materiaalivirtoja, joita myös tässä raportissa käsitellään: kulj etussäiliö po 1 ttoaineni put kapseli muu ydinjäte räjähdysaineet betoni sementtilaasti inj ektointiin ruiskubetoni täyttömateriaali louhe murske porausmurske sepeli hentoniitti hentoniittitiilet reikien metalliset suojakannet kalliopultit ajoneuvojen polttoaineet lämmitysöljy. Oheisissa lohkokaaviossa on esitetty loppusijoituslaitoksen keskeiset logistiikan tunnusluvut vuosi- ja viikkotasolla. Ylivoimaisesti suurin virta on louhinnasta syntyvä murskevirta, mutta sitä esiintyy 3 vuoden jaksoissa ainoastaan alle 1 vuoden ajan. Alla on louhinnan virta esitetty tämän aktiivivaiheen kuluessa. Kapseloinnin, hentoniittitiilien ja täyttömateriaalin virrat toistuvat samanlaisina neljän viikon jaksoina.
9 8 OL-, Kapselointi 60 loppusijoituskapselia Loppusijoitustila Loppusijoitus 60 ~~pselia/a Bentoniittikontit 1467 t Bentoniittitiilet 861 t Bentoniittikiekot 605 t --------------~~~ ;;: ' Bentoniittikontit 1915 t,,t '.~~~~~!J!o, r::sek~itt~~o :,.":',::; \f F> ~ :,~tdr'%1'':#:-t: <,~r~~ ~-~-~~ -:r?::)>t3,tt~ -/.:: 0 ;~;):<<<>' ',,'1t~ t.>' Täyttömateriaali 7980 m 3 Louhe 38.000 m 3 Reikien porausmurske 1944 m 3 Kuva 2-1. Loppusijoitustoiminnan päämateriaalivirrat vuositasolla määrinä. 8 OLku etussäiliötä L,_e_o_l_op_p_u_s_iio_it_u_sk_a_p_se_l_ia ---1~ äte Bentoniittitiilet 861 lavaa, Bentoniittikiekot 269 kpl ;.L:Öp~u~~i~Uys~U~. '-,: \ '" «:, ' >.~. N ~-{", '.~qp~9~ijpff\js 60. Ka'ps~h8fä>~;<,~.; ;.;..,,.~,:r~t~~;r:~3,!~>l±f~;;,~;t::z~~\;tt,,!~4~:lf1/~j~~~ ~ ~} '. ;,;; ~~~.:~0 j::f,.::... Murskeen myynti Täyttömateriaali 1330 ajoa 96 bentoniittikonttia Kuva 2-2. Loppusijoitustoiminnan päämateriaalivirrat vuositasolla siirtoina ja ajoina.
10 2 loppusijoituskapselia Bentoniittitiilet 17 lavaa, Bentoniittikiekot 5 kpl 2 bentoniittikonttia Vuodessa 50 työviikkoa oa Kuva 2-3. Loppusijoitustoiminnan päämateriaalivirrat viikkotasolla siirtoina ja ajoina. 2.3 Loppusijoitustoiminnan syklit Loppusijoitustoiminta on suurelta osin määräajoin toistuvia toimintaketjuja. Toiminnan keskeisimmät syklit on koottu taulukkoon 2-1. Materiaalivirtojen kannalta keskeisin on loppusijoitustunneleiden louhinta-ajanjakso joka kolmas vuosi. Tällöin normaalien materiaalivirtojen lisäksi tulevat merkittävät louhinnan aiheuttamat siirtotarpeet Käytännön toimintaa ohjaava tekijä on viikkorytmitys loppusijoituksessa. Loppusijoitusnopeudella 60 kapselia/a käytetään neljän viikon sykliä, jossa kaksi ensimmäistä viikkoa loppusijoitetaan kapseleita ja kaksi viimeistä viikkoa täytetään tunnelin periä. Valvontarajoilla estetään aiheeton käynti ja säteilyriski valvonta-alueella, jossa kapseleita loppusijoitetaan ja toisaalta rajoilla estetään "likaisten" kuljetusten (louhe, täyttömateriaali) pääsy loppusijoitusalueelle. Syklien mukaisesti myös loppusijoitustilan valvonta-alueen (kapselipuolen) ja valvomattoman alueen (louhinnan ja lopputäytön) toisistaan erottavat rajat siirretään. Kun kapselien loppusijoitusjakso päättyy, tulee raja avata valvomattomalta alueelta täyttömateriaalin tuontia varten ja toinen valvontaraja estää pääsyn jo täytettyjen tunneleiden alueelle. Hätätilassa on oltava käytettävissä ympäriajomahdollisuus. Näitä asioita tarkastellaan tarkemmin myöhemmissä luvuissa.
Taulukko 2-1. Loppusijoitustoiminnan syklit normaalikäyttövaiheessa. ITllnnelien valmistelu Murskaus u~ht,,u~m epäsäänn. 2kk 1'\.UIJt:lul\::;ta louneaumalta murskaamofle Kuljetukset murskaamoita murskeaumalle Lastaus murskaamoita myyntiin Loviisan saapuva polttoaine OL:n saapuva polttoaine 2 kertaa vuodessa 8 kertaa vuodessa 2 kuljetussäiliötä kerralla: 2*84 pofttoainenippua, vastaa 14 kapselia siirretään yksi kuljetussäiliö kerrallaan tarpeen mukaan KPA-varastolta Loppusijoitustoiminta "arustelu ja loppusijoitus unnelien täyttö Jatkuva 4 vkon jakso 4 vkon jakso 4 vkon sykleissä 2vkoa 2 vko ~ ~ eet 2 vkonjakso 2 vkonjakso 2 vkonjakso 2 vkonjakso 2vkonjakso 1 päivä 1 päivä 1 päivä 1 päivä 1 päivä 4 loppusijoitustunnelia työstetään samanaikaisesti, joten vaiheet menevät limikkäin Muurauslaite loppusijoituspaikalle Suojakansi välivarastoon Betoni ~> bentoniitti Bentoniittilaatat välivarastolta -> LST Bentoniittilaatat väilivarastolta -> LST Betonitul tunnelin suulle 4 vkonjakso 1 päivä 2 vko 2-3 kertaa vuodesså 1 vko Muurauslaite Lattiasepeli Täyteainevirta sekoittamofta loppusijoituspaikalle Bentoniittivirta sekoittamoon Murskevirta sekoittamaan Tunneli 5 tunnelia
12 2.4 Virtauskaaviot Käytetyn pääjaottelun mukaisesti materiaaliviitoista on vuokaavioesitykset liitteissä 1-4. Mukana on erilliset kaaviot kapseloinnille, bentoniitille ja täyttömateriaalille, loppusijoitustunnelien rakentamiselle sekä näiden kaikkien yhteenveto liitteessä 4. Kaavioissa eri virtoja on kuvattu omin värein ja virtojen volyymitiedot on kirjattu kyseistä virtaa kuvaavan nuolen päälle. Puskurivarastot on kuvattu ellipseinä ja niiden koko on ellipsin sisään kirjatun määrän suuruinen. Kaavioiden kuvaamat prosessit ja materiaalivirrat on kuvattu kyseisissä alaluvuissa yksityiskohtaisesti.
13 3 LOPPUSIJOITUSTUNNELIEN RAKENTAMINEN JA LOUHEEN MURSKAUS Loppusijoitustunnelien louhinta on suunniteltu tehtäväksi urakkaluonteisesti joka kolmas vuosi. Tällöin louhitaan 8 loppusijoitustunnelia, mikä vastaa suunnilleen kolmen vuoden tarvetta 60 kapselin vuotuisella loppusijoitusnopeudella. Kyseinen louhintaajanjakso on materiaalivirtojen kannalta aktiivisinta aikaa. Silloin muu toiminta on normaalitasolla ja lisäksi tulevat huomattavat loppusijoitustunneleiden rakentamisesta aiheutuvat kulj etusvirrat. Louhinnan prosessi lähtee liikkeelle panostusreikien poraamisesta ja panostamisesta. Katkon pituus on noin kolme metriä. Tämän jälkeen tunneli tyhjennetään ja suoritetaan räjäytys ja tuuletus. Lastauskoneella ajetaan tämän jälkeen louhe loppusijoitustunnelista keskustunneliin kuorma-autoihin, joilla louhe ajetaan ajoramppia pitkin maan päälle. Louhinnan yhteydessä tehdään tarvittaessa myös tunnelin lujitustöitä. Vastaava sykli toistetaan yhden louhittavan tunnelin osalta vajaa 70 kertaa. Maan päällä louhe puretaan louheaumaan. Louheaumasta se siirretään murskauksen kautta murskeaumaan. Murskaus on suunniteltu myös tehtäväksi erillisurakkana joka toinen vuosi kaksi kuukautta kestävänä ajanjaksona. Tällöin murskataan suunnilleen kahden vuoden louhetuotantomäärä. Tunnelien louhintatöiden yhteydessä tehdään tunnelien lujituksia, joka on suunniteltu tehtäväksi pultituksin ja ruiskubetonoinnilla. Ruiskubetoni tuodaan loppusijoitustunneliin ajoramppia pitkin sekoitussäiliöautolla jostain lähiseudun sekoittamosta. Louhinnan ja lujituksen aikana urakoitsija käyttää omia työnaikaisia sähkö- ja ilmanvaihtojärjestelmiään. Louhinnan jälkeen asennetaan valaistus, sähköt ja ilmanvaihto. Sen jälkeen työnaikainen lattia poistetaan. Tunneli karakterisoidaan. Oletettujen loppusijoitusreikien kohdilta kairataan kairasydännäytteet Lopullisten loppusijoitusreikien kohdille valetaan kauluslaatat ja kauluslaattojen väliset alueet sepelöidään. Ennen loppusijoitusreikien porausta reikien kohdalta poistetaan tunnelin lattiasepelöinti ja siihen valetaan reiän betonikaulus. Betoni tuodaan loppusijoitustunnelille betoniautolla ajoramppia pitkin. Loppusijoitusreikä porataan betonikauluksen läpi ja syntyvä porausmurske kerätään säiliöön, joka ajetaan kuorma-autolla ramppia pitkin maan pinnalle. Reiät voidaan joko porata valmiiksi kaikkien tunnelien osalta louhintajakson aikana tai niitä voidaan porata vuosittain loppusijoituksen vaatima määrä - tässä raportissa käytetään jälkimmäistä tasaista poraustahtia. Liitteessä yksi on vuokaavio louhinnan, tunneli en varustelun ja murskauksen prosessista ja niihin liittyvistä materiaalivirroista.
~--- 14 3.1 Tunnusluvut ja materiaalivirrat Seuraavissa kuvissa 3-1 ja 3-2 on tunnelien rakentamisen ja louheen murskauksen päätunnusluvut Louheauman ja murskeauman fyysisiä mittoja on kuvattu tarkemmin työraportissa Loppusijoituslaitoksen maanpäällisten osien kuvaus (Kukkola T. 1999a). Ruiskubetoni 750m 3, 125 ajoa LQPPUSIJPITUS.TUNNELEIDEN RAKENTAMINEN Louhintajakso joka kolmas vuosi,, Louhitaan ~:,unnelia Muu rakentaminen betoni 255 3 25 _m ' a_jo_a_-.t Räjäytettävä katkö311l tunnelia; Sepeli 180m 3, 10 ajoa.t~s~~sk69~~ua 1~ :. ~jaa p(i)rj~at~o. Louhe 38 000 m 3, 4750 ajoa LOUHEÅUMÄ& MURSKAUS. Murskausjakso joka toinen vuosikaksikuukautta Murskataan noin kahden vuoden louhe.tuotanto Louheauma 200*250*1 Om Murske 21780 m3 5940 ajoa Täyttömateriaaliksi 6780 m 3 1130 ajoa Räjäytysaineet 37 400 kg, 535 ajoa Myyntiin Kuva 3-1. Tunneleiden rakentamisen ja murskauksen tunnusluvut vuositasolla. Ruiskubetoni 15m 3, 3 ajoa Muu rakentaminen betoni 5m 3, 1 ajoa ; >-[()~h,iot~]~tib.' j()«#~';. : koln:la~{v...; Loullitå. Louhe 760m3 95 ajoa lok~jp~n~n., >~ ;1 r ~~ Se peli 4m 3,- ajoa Täyttömateriaaliksi 136m 3 23 ajoa Räjäytysaineet 750 kg, 11 ajoa Myyntiin Kuva 3-2. Tunneleiden rakentamisen ja murskauksen tunnusluvut viikkotasolla.
15 3.2 Louhinnan ja murskauksen siirrot Taulukossa 3-1 on louhinnan ja murskauksen siirtomäärät kuvattu vuosi- ja viikkotasolla. Kukin erillinen osuus on kuvattu siirtovälineen, - reitin, keston ja volyymien osalta. Siirtomäärinä nämä ovat merkittäviä ja niitä analysoidaan tarkemmin luvussa 8.2, missä käsitellään ajorampin liikennettä. 3.3 Tunnelien varustelun siirrot Tunnelien varustelusta ja loppusijoitusreikien porauksien siirroista on taulukko 3-2. 3.4 Rakentamisen, tunnelien varustelun ja murskauksen siirto- ja käsittelylaitteet Taulukossa 3-3 on siirto ja käsittelylaitteet lueteltuna rakentamiseen ja murskaukseen liittyen.
Taulukko 3-1. Louhinnan ja murskauksen siirrot mistä minne a vko siirto kesto h siirtoväline Huom. Räjäytysai neet Varasto LST 535 11 70 kg 1 Pakettiauto Yhden katkon räjäytysmateriaalit/kuljetus Louhe LST Keskustunneli 8840 1n 4,3m 3 0,10 Lastauskone keskimäärin200m edestakaisin, lastaus, n. 10 kmlh Louhe Keskustunneli Louheauma 4 750 95 8m 3 1 Kuorma-auto 20 kmlh, edestakaisin 10 km+ lastaus ja purku Louhe Louheauma Murskain 5940 743 4m 3 Kauhakuormaaja 8 vkon murskausjakson aikana Louhe Louheauma Murskain 3 960 495 6m 3 Kuorma-auto jos matka liian pitkä lastauskoneelle Murske Murskain Murskeauma Kuljetin Murske Murskeauma Kuorma-auto 3070 61 4m 3 Kauhakuormaaja! Kuorma-auton lastaukseen Murske Murskeauma Myynti ja muu käyttö 865 17 6m 3 Kuorma-auto Murske Murskeauma Sekoittamo 1130 23 6m 3 0,3 Kuorma-auto 1 1 LST loppusijoitustunneli 50 vkoa/a 1-l ""
Taulukko 3-2. Tunnelien varustelun siirrot mistä 1 minne 1 a siirtoväline Huom. Kalliopultit varasto LST Ruiskubetoni Sekoittamo LST Se peli varasto LST Betoni Sekoittamo LST Porausmurske LST Varasto maanpäällä Porausmurske Varasto Myynti Porausmurske Varasto Käyttö 125 3 6m 3 1 10 0 18m 3 0,5 125 3 6m 3 1 324 6 6m 3 1 Trukki Betoniauto Kuorma-auto Betoniauto Kuorma-auto Kuorma-auto Kuorma-auto Purku HIAB:IIa, vienti perille trukilla 1 Kauluksien valuun, tunnelin tulppa, muu rakentaminen Loppusijoitusreikien porausmurkse säiliöön Suojakansi Varasto LST 1 60 0,2 ltrukki LST 1 o ppusijoitustu nneli 50 vkoa/a f-l -...)
Taulukko 3-3. Rakentamisen, tunne Iien varustelun ja murskauksen siirto-ja käsittelylaitteet Nrol Laite Siirto- 1 kykym, t Huom. 1 Louheenlastauskone 2 Louheensiirtoajoneuvo 3 Trukki Kauhakuormaaja 5 Kuljetin 6 Kuorma-auto 7 Sekoitussäiliöauto 8 Pakettiauto 1 4,3 8 1 4 1 6 6 Esimerkiksi Sandvikin T 4000 Kuorma-auto, erilaisia Suojakannen yms. Siirtoihin Louhe aumasta murskaimelle Murske murskaimelta murskeaumaan 10 1 Louheen ja murskeen siirtoihin, porausmurskesäiliön kuljetus, sepelin ja betonijätteiden kuljetukseen Betonin kuljetukseen (ruiskubetonointi ja kauluksien valu) räjäytysaineille 1---1 00
19 4 KAPSELOINTI Kapselointilaitos vastaanottaa voimalaitoksilta käytettyjä, yli 20 vuotta varastoituja polttoainenippuja. Niput saapuvat kapselointiin kuljetussäiliöihin suljettuina, jossa ne puretaan kuljetussäiliöistä ja siirretään loppusijoituskapseleihin kapselointilaitoksen kuumakammiossa. Loviisan ja Olkiluodon loppusijoituskapselit ovat halkaisijaltaan samanlaiset (1052 mm), mutta Olkiluodon kapseli on pidempi (3,6 m ja 4,8 m) polttoainenippujen pituuserosta johtuen. Yhteen loppusijoituskapseliin sijoitetaan 12 polttoainenippua. Täyden kapselin paino on alle 25 t. Loviisan laitoksella syntyy vuosittain 30 tu ydinjätettä ja Olkiluodon laitoksella 45 tu. Loviisan 12 polttoainenipussa on 1,44 tu ja Olkiluodon 12 nipussa 2,1 tu, jolloin kummassakin syntyy ydinjätettä 21 tusinaa nippua eli 21 kapselin verran, yhteensä 42 kapselia. Loppusijoitettava määrä eroaa voimalaitoksessa syntyvästä määrästä, koska voimalaitoksille kertyneitä varastoja vähennetään syntyvää määrää enemmän. Myöskin kapselit täytetään valitsemalla niihin eri ikäisiä käytetyn polttoaineen nippuja pyrkien kapselin lämmöntuoton pitämiseen tietyllä alueella (Olkiluoto 1,8 kw, Loviisa 1,4 kw). Loppusijoituslaitoksen keskimääräinen käytännön tarpeen määrittämä vuosivirta on 60 täyttä kapselia ja max. 100 kapselia. Kapselointilaitoksen toiminta on esitetty yksityiskohtaisesti Posiva Oy:n raporteissa Encapsulation plant description, Independent facility (Kukkola T. 2002a) ja Encapsulation plant description, The KP A -store attached and the storage pools connected (Kukkola T. 2002b) kahtena vaihtoehtona sijoitettavaksi erilleen tai KP A-varaston viereen. Kapselointilaitoksesta on laadittu tässä em. raporttien mukaisesti kaksi esitystä, joista toinen kuvaa laitoksen sijoitusta Olkiluodon voimalaitoksesta etäämmällä loppusijoitustilan yläpuolella ja toinen voimalan KP A-varaston välittömässä läheisyydessä. Kumpikin kapselointilaitos sijaitsee maanpinnalla. Bentoniittitiilivalmistus on esitetty raporttien kuvaamalla tavalla. 4.1 Tunnusluvut ja materiaalivirrat Seuraavissa kuvissa 4-1, 4-2, 4-3 kuvataan kapselointilaitoksen logistiset virrat vuosi- ja viikkotasolla volyymitietona (tonnia, m 3 ) ja kappaletietona. Esitetyt virrat pohjautuvat 60 loppusijoituskapselin vuosivirtaan.
20 601 73 bentoniittikonttia 20, säkit 2 t Bentoni itti kiekot 269 kiekkoa 5 t, Kuva 4-1. Kapselointilaitoksen vuosivolyymi. Erillinen loppusijoitusalueella sijaitseva laitos (A). Bentoniittitiilet 1 illa 17 t, 171avaa Kuva 4-2. Kapselointilaitoksen viikkovolyymi. Erillinen loppusijoitusalueella sijaitseva laitos (A).
0 21 KPA-varaston yhteydessä sijaitseva kapselointilaitos eroaa edelläesitetystä Olkiluodon voimalasta tuodun polttoaineen siirtotavalla. Siirto tehdään KP A-varaston vesialtaasta kapselointilaitoksen kuumakammioon joko nykyisellä kuljetussäiliöllä nosturisiirtona tai toisena vaihtoehtona 12 polttoainenippua ottavan, avoimen siirtokasetin avulla, joka kuljetetaan rakennuksesta toiseen veden alla. ';t,: X,., ~v;:i{{r_\ r;,.0f, c 1 ''''Yt: 1 ;~;~(;ft~i"1l'~.: '~'f'~:;:.r;:.. ~ ~~" ::r::: :,::~: < - x :~,lfcr:~;;,:;( :,:;.,,~ _J >. ~;.4t.g~~~~jstu~~am~j,:~Oe~~Yr~~~asto. --;-~rt-~-~k-~-~e-~~-i~_n... E'iiLO~~Wseiin l>lj~~o~d!~9{tyhji!l. 1 ~ 9L~kapse,lin p(jsk~riv~rasto (tyhj~) 4 Loviisakuljetussäiliötä, 2 kerrallaan 60 loppusijoituskapselia Täytetyt kapselit välivara~toidäärl f;; max. ~uuta~a viik~~-.lca.b~nntis~ca.... Ba~~pn.~s.ilt.. >3.t.ilP',~. 2,.~K~Rs~llrf.~::.:;: vaståanbtto.+bemtopiitfi' 660' m2! p \1fi:t; :;: ~.~:~.:~: +: ~ ':}::.::~1~'0'~ :::J.<;,;:;:::>'\:1,.. :,i 60 lo usi"oituskapselia; a' 25 t Muu ydinjäte 22 m3 73 bentoniitti- : ~ ~.~:: :,,., >,:.. ' ~ ~;;t:<:~~:;.l ~~~-,, ' kanttia (20ft), ' i Bentonr ivalmistus eri.. ~J:::,''.>: v s-ä~k~it ~2--lt---t...:..--+l::s' N'ik~tl~{.. ss~t::~,':'f '' 'T'''j~~i:f <;:,:,: :;; Muu,;~'{~;~:3~ ':"~- -~; ' '~' ~~~~~~.\',''~<J{: {',:; :/~lt~iil.' t t;,: : :;: Bentoniittitiilet lavoilla 861 t, 861 lavaa \,~:,t% Bentoniittikiekot 605 t, 269 kiekkoa Kuva 4-3. Kapselointilaitoksen vuosivolyymi. KPA -varaston vieressä sijaitseva laitos (B).
~~- -- - -- ~~~~ ~----- 22 1 Olkiluodon siirtokasetti Muu ydinjäte 0,5 m 3..._B_en_t_o_n i_itt_it_iil_e_t _... illa 17 t, 171avaa Kuva 4-4. Kapselointilaitoksen viikkovolyymi. KPA-varaston vieressä sijaitseva laitos (B). 4.1.1 Kapselointilaitoksen siirrot ja siirtolaitteet Kapselointilaitoksessa tehtäviä siirtoja on tarkemmin esitelty seuraavissa liitteissä: Taulukko 4-1: Kuljetussäiliöiden siirrot erillisessä kapselointilaitoksessa. Taulukko 4-2: Kuljetussäiliöiden siirrot KPA-varaston yhteydessä olevassa kapselointilaitoksessa. Taulukko 4-3: Kapselien siirrot kapselointilaitoksessa. Taulukko 4-4. Kapseloinnin siirto- ja käsittelylaitteet Taulukossa 4-4 esitetyt kuljetussäiliöiden ja kapselien nosturit voisi mielestämme yhdistää yhdeksi nosturiksi, koska toiminta on samassa tilassa, virta on alhainen ja jos tartunnat ovat erilaiset, voidaan käyttää vaihdettavia tarttujia (vrt. työraportti 2002-03). Samoin mielestämme kapselien puskurivaraston ja dekontaminointipaikan nosturien toiminnot voisi olla mahdollista yhdistää (vrt. Encapsulation plant description, Independent facility (Kukkola T 2002a)). Kuljetussäiliöiden ja kapseleiden pääkulkutiet kapselointilaitoksessa (erillinen laitos) on esitetty kuvassa 4-5. Kuljetussäiliöiden ja kapseleiden pääkulkutiet kapselointilaitoksessa (laitos KPAvaraston vieressä) on esitetty kuvassa 4-6.
Taulukko 4-1. Kuljetussäiliöiden siirrot erillisessä kapselointilaitoksessa siirtoa/ siirtoa/ siirron siirtoa 1 vko J kesto h 1 väline 1 pesu. 12 1 0.2 1 4 laioneuvo,,, 1 nostoväl.' kiinnitys~, kääntö pystyasentoon; lasku alas 140 t nosturi; puskuri 4 Loviisan kuljetussäiliölle; varastointi myös Lo kuljetussäiliö siirtokäytävä puskuri 4 0,1 1 siltanosturi ulkona mahdollinen; säiliö Lo kuljetussäiliö puskuri taso +3,5 m 4 0,1 1 siltanosturi sama kuin yllä; laskettu säiliöllä Castor WER Kuljetussäiliö taso +3,5 m kuumakammio 12 0,2 2 siirtovaunu siirto, astian ulkokannen poisto ja säteilysuojan pulttien poisto Kuljetussäiliö kuumakammio 12 0,2 1 nosto,lukitus, astian sisäkannen poisto Kuljetussäiliö kuumakammio taso +3,5 m 12 0,2 1 siirtovaunu sisäkannen kiinnitys, irrotus ja lasku alas Polttoainenippu kuljetussäiliö autoklaavi 720 14,4 6 nipunkäsittelijä 12 nipun siirtoaika Polttoainenippu autoklaavi kapseli 720 14 5 nipunkäsittelijä 12 nipun siirtoaika OL kuljetussäiliö ulkovarasto siirtokäytävä 8 0,2 1 ajoneuvo paino 41 t 1 1\.) w OL kuljetussäiliö siirtokäytävä taso +3,5 m 8 0,2 1 siltanosturi Sitten siirto kuumakammioon kuten Lo Kuljetussäiliö. kuumakarnmio t~so+3,5m 12 0,2 1 siirtovaunu Laskee astian alas ja vie käytävän päähän Kuljetussäiliö taso +3,5 m siirtokäytävä 12 0,2 3 siltanosturi nostaa maanpinnan tasolle
Taulukko 4-2. Kuljetussäiliöiden siirrot KPA-varaston yhteydessä olevassa kapselointilaitoksessa nostoväl. kiinnitys, kääntö pystyasentoon; lasku alås' 140 t nosturi; puskuri 4 Loviisan kuljetussäiliölle; varastointi myös Lo kuljetussäiliö siirtokäytävä puskuri 4 0,1 1 siltanosturi ulkona mahdollinen; säiliö Lo kuljetussäifiö p4skuri taso +3,5 m ;,4 0,1 1 siltanosturi Sama kuin. yllä; laskettu säiliöllä Castor.WER Lo kuljetussäiliö taso +3,5 m kuumakammio 12 0,2 2 siirtovaunu Siirto, säiliön ulkokannen poisto ja säteilysuojan pulttien poisto Lo kuljetussääliä kuumakammio 12 0,2 1 Nosto kuumakaml1)ioon, lukitus, säiliön sisäkannen poisto Lo kuljetussäiliö kuumakammio taso +3,5 m 12 0,2 1 siirtovaunu Sisäkannen kiinnitys, irrotus ja lasku alas Polttoainenippu kuljetussäiliö autoklaavi 720 14,4 6 nipunkäsittelijä 12 njpun siirtoaika Polttoainenippu autoklaavi kapseli 720 14 5 nipunkäsittelijä 12 nipun siirtoaika OL siii1okapseli KPA siirtokäytävä 8 0,2 1 siltånosturi [\.) OL siirtokapseli siirtokäytävä taso +3,5 m 8 0,2 1 siltanosturi Sitten siirto kuumakammioon kuten Lo 1 ~ siirtokapsen taso.+3;5 m kuumakammio 12 0,2 2 siirtovaunu Siirto~ ulkokannen poisto ja säteilysuojan putttien poisto OL siirtokapseli kuumakammio 12 0,2 1 Nosto kuumakammioon, lukitus, sisäkannen poisto OL siirtokapsen kuumakammio taso +3,5 m 12 0,2 1 siirtovaunu Sisäkannen kiinnitys, irrotus ja lasku alas OL siirtokapseli kuumakammio taso +3,5 m 12 0,2 1 siirtovaunu Laskee alas ja vie käytävän päähän siirtokapsen taso +3,5 m siirtokäytävä 12 0,2 3 siltanosturi Lo kuljetussäiliö kuumakammio taso +3,5 m 12 0,2 1 siirtovaunu 1 Laskee alas ja vie käytävän päähän Lo kuljetussäiliö taso +3,5 m siirtokäytävä 12 0,2 3 siltanosturi Nostaa maanpinnan tasolle
siirtovaunuun, kapselin nosto, lukitus I~ J~'rtttvfYB,~ijtQi:l<t~'tuksen aja~si lmanipufaajtorrl~uoi~c!ftl.aan)(~r~.~!!!l,r,eunoja;t :~ff[. [\.) U1 ft<o:6~1~~u~!j{t:mt1ltlm~!sil~o~qnitssa i~. :r. :P Rörit~ierr,;~~J<å tus;~ir,tqvaunu pyp,:utaä. kap$ena,. Kapseli Kapseli.:. 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Kaps$1in 'posto 'siirtovaunusta kapselin siirtoajoneuvoen Kapselin ajo siirtoajoneuvolla loppusijoitustunneliin 1 Kapselin siirtoajon~u;'.ion asemointi loppusijoitusreiän kohdalle. lsiirtoajoneuvo. Kapselin as~nnus loppusijoitusreikään
-, 1 Taulukko 4-4. Kapseloinnin siirto- ja käsittelylaitteet Huom. Kapselien vaakasiirto kapselointilaitoksessa ja nosto kuumakammioon Hissivaunu 1 25 Kapselihissi 30 Kapseliajoneuvo 25 Siltanosturi 140/32 Siltan9St!Jri 25 Siltanosturi 25 Siltanosturi 25 Siltanosturi 25 Portaalinosturi 15 Siltanosturi 15 Siltanosturi 1 Siltanosturi 10 Siltanosturi 5 Siltanosturi 5 Siltanosturi 5 Kanisterinosturi 30 Manipufaattori 2 Manipulaattori 0,5 Manipulaattori 1 Manipulaattori 0,5 Manipufaattori 1 Manipulaattori Perävaunu l 140 Perävaunu 140 Kapselien siirtokuljetus kapselointilaitoksesta hissiin Kap5elien Oa hissivaunun) sekä bentoniitin siirto luolastoon Ottaa kapselin vastaan hissin alapäässä hissivaunulta. Vie loppusijoituspaikkaan ja laskee alas Polttoaineen vastaanottoalueen siltanosturi Uusien kapselien varaston sutanosturi Kapselien puhdistusaseman siltanosturi Kapselien tarkastusaseman siltanosturi Kapselien puskurivaraston siltanosturi Polttoainesailiön kannen irrottava portaalinosturi kuumakammiossa Dekontaminointitilan siltanosturi KUQ(lrikannen nosturi Hitsauskammion siltanosturi Työpajan siltanosturi Kapselin nostokoneistohuoneen siltanosturi Kapselointilaitoksen huoltonosturi Polttoainenippumanipulaattori: nippujen siirto autoklaaviin, kapseliin Kuumakammiossa Kuumakammiossa Kuumakammiossa K!Jumakammiossa Kapselin paikoituslaite OL:n kuljetussäiliöiden siirto laitosalueen KPA-varastolta kapselointilaitokseen Lo:n kuljetussäiliöiden siirto satamasta (tms) kapselointilaitokseen rv ""
J "' PORRAS KÄYlÄVÄ 8 EN10NII111KON1TIVARASTO ----r- 4+8 POLTTOAINEEN VASTAANOTTO. -.-.-.-.- J'...: 'J_ --.-.--- KUUNAKAMMIO ~»N~.f-7.00 ~ VALVONO 1 +7.00 l lt.4~'stoin11huone -.-. -~-.-.-.-.-.-.-~~~~~W?~~:~t -~-:~.--~:-~~:~~-~:-~ -~~--:. -: :... ~ :J ""'"'"?f1 PO ~FA~ 1 ~ ~ - ~ 0 ~ ~ _... - ~~ ~ - --- ;-1!1-----'- -ilo BENT101NIIT11 P\JRISTAt.40 --- - 1- +7.00 UUSIEN LOPP\JSIJOilUS- :.I -t<ap'2l"fide:tt -V;OST~NO"H~ - - - f,l- ~ -. ~ ~ +7.00 ---K~~ÄMo - - - - - ~- PORRAS { PORRAS KÄYTÄVÄ j! '!cru.1 1 i - -.Jokaista...kapsetia -kohti.. on 11 ~rillistä siirtoa: i 1 - vastaarotto puskuriin 1 - - ~- pusi<u~ -~ - sij~~9käyiävä.- -.. - - 1! - nosto ~uumakammioon 1 - lasku kuumakammiosta j -: srtrto']a nosto nifsäurseen - ------.. -.. -- -' [\.) -...] -(kannen koneistus itse siirtolaitteessa) 4+8 kuljetussäiliötä ja 60 kapselia/vuosi - vienti uä-tarkastusasemaan -vienti ja nosto röntgen-tarkastukseen -nosto pesuun nosturilla - nosto labyrinttiin nosturilla -nosto labyrintista nosturilla hissivaunuun - ajo hissivaunulla hissiin Kuva 4-5. Kapselointilaitoksen päävirrat, erillinen kapselointilaitos
il l ~ JJ h{y&-&>4!4('1;wm!ns...:~..,"'"i""'4~1 i - ~ÄYTÄVÄ 1 ~ -~- - - 30 kasettiala KPAkapselia/a -1-16.70 V~R~SlO [\...) CO +11.90! -~-- - - - - - - - - - ~---- - - - - - ~ - - - - - - - -~~ 1! '~1.;.: " ='--.:==nq!sto.. kuumakammioon 4 kuljetussäiliötä ja 60 kapselia/vuosi ~ ' - lasku kuumakammiosta -siirto ja nosto hitsaukseen - (kannen koneistus itse siirtolaitteessa) - vienti uä-tarkastusasemaan - vienti ja nosto röntgen-tarkastukseen - nosto pesuun nosturilla -nosto labyrinttiin nosturilla - nosto labyrintista nosturilla hissivaunuun -ajo hissivaunulla hissiin Kuva 4-6. Kapselointilaitoksen päävirrat, sijainti KP A -varaston vieressä
29 4.2 Kapselointilaitoksen sijainnin vaihtoehtotarkastelu Kapselointilaitokselle on kaksi vaihtoehtoista sijoituspaikkaa: loppusijoitustilan ja kapselikuilun kohdalla (A) tai Olkiluodon ydinvoimalan KPA-varaston yhteydessä (B 1 ja B2). Sijaintivaihtoehdossa A laitos sijoitetaan loppusijoitustilan päälle, jolloin kapselit voidaan laskea suoraan sinne kapselointilaitoksesta pystykuilun kautta. Vaihtoehto B 1 on sellainen, että käytetään nykyistä kuljetussäiliötä, jolla Olkiluodon käytetyt polttoaineniput siirretään rakennuksen sisällä nosturilla KPA-varastosta kapselointilaitokseen. Loviisan polttoaine käsitellään kaikissa vaihtoehdoissa samalla tavalla. Vaihtoehto B2 on puolestaan sellainen, että Olkiluodon KPA-varastosta otettavia loppusijoitettavia nippuja ei sijoiteta kuljetussäiliöön vaan ne siirretään vesialtaissa erityisessä siirtokapselissa kapselointilaitokseen. Vaihtoehto A voidaan toteuttaa myös siten, että kapselit siirretään maan alle pyöräajoneuvolla ramppia pitkin. Suunnittelun lähtökohta on kuitenkin edelleen kapselien siirto kuilun kautta loppusijoitustilaan. 4.2.1 Vaihtoehdon A päätoiminnot Kuljetus Loviisasta tehdään kuljetussäiliöin (vanha säiliö 30 nipulle tai uusi Castor VVER-440-säiliö 84 nipulle). Kuljetussäiliö puretaan kuljetusvälineestä ja telakoidaan käsittelylaitteiden avulla suoraan tai puskurin kautta kuumakammioon, jossa suoritetaan sen avaaminen, nippujen kuivaus ja niiden sijoitus kapseleihin. Olkiluodon voimalassa polttoaineniput siirretään KPA-varastosta kuljetussäiliöön vastaavalla tavalla ja välinein kuin nykyisin tehdään siirto itse voimalasta KPA-varastoon. Kuljetukseen käytetään nykyistä 48 nippua ottavaa säiliötä. Siirto kapselointilaitokseen tehdään pyöräajoneuvolla. Täytetyt kapselit lasketaan kapselointilaitoksen sisältä lähtevällä hissillä loppusijoitustilaan. 4.2.2 Vaihtoehdon B päätoiminnot Kuljetus Loviisasta tehdään kuljetussäiliöin (vanha säiliö 30 nipulle tai uusi Castor VVER-440-säiliö 84 nipulle ). Kuljetussäiliöt puretaan kuljetusvälineestä ja telakoidaan käsittelylaitteiden avulla suoraan tai puskurin kautta kuumakammioon, jossa suoritetaan niiden avaaminen, nippujen kuivaus ja niiden sijoitus kapseleihin. Vaihtoehdossa B 1 Olkiluodon käytetyt polttoaineniput siirretään KPA-varastossa normaaliin kuljetussäiliöön ( 48 nippua), joka siirretään laitosnosturilla kapselointilaitokseen ja telakoidaan sen kuumakammioon. Vaihtoehdossa B2 Olkiluodon polttoaineniput siirretään KP A-varastossa veden alla avoimeen kasettiin, josta ne tuodaan vedenalaisella siirtovaunulla kapselointilaitokseen
30 kuumakammion alapuolelle ja nostetaan sieltä nippu kerrallaan kuumakammion autoklaaviin. Kasetissa on 12 polttoainenippua. Valmiiden kapselien vienti loppusijoitustilaan voidaan tehdä vaihtoehdossa B kolmella eri tavalla: vienti loppusijoitustilan yläpuolelta pystykuilun kapselihissillä vienti maan alle kapselointilaitoksen vierestä lähtevää ramppia pitkin vienti loppusijoitustilan yläpuolelta lähtevää ramppia pitkin. 4.2.3 Vaihtoehtojen vertailu Logistisesta näkökulmasta katsottuna vaihtoehto B 1 eli kapselointilaitoksen sijoitus KPA-varaston alueelle on edullisempi, mutta ainoastaan jos kapselikuilua ei rakenneta. Tämä perustuu seuraaviin näkökantoihin: saapuvien Loviisan ja Olkiluodon säiliöiden käsittely on B 1 :ssä identtinen, myöhemmin valmistuvan 5. laitoksen nippujen käsittely muotoutunee myös samanlaiseksi, josta syystä tarvittavien teknisten ratkaisujen määrä on pienempi B2 verrattuna B2:n vesikäytävää ja siihen liittyvää siirtolaitetta ei tarvitse B 1 :ssä kehittää B2 verrattuna B1 :n siirtojen määrä on Y4 vaihtoehdon B2 etu B 1 nähden on, että siirrossa on vähemmän työvaiheita kuin B 1 :ssä (B 1: kannen sulku, nosto, siirto, lasku siirtovälineeseen, ajo siirtovälineenä kuumakammion alle, nosto, kannen aukaisu; B2: ajo kuumakammion alle, nosto) vaihtoehdoissa B 1 ja B2 nippujen lastaus siirtovälineeseen on samanlainen vedenalainen toimenpide eikä ole edullisempi kummallekaan koska kuljetussäiliö on jo olemassa ja jatkuvassa käytössä, työvoimaeroja ei vaihtoehtojen B 1 ja B2 välillä syntyne Olkiluodon kuljetussäiliötä ei tarvitse kuljettaa ulkona kapselointiin toisin kuin vaihtoehdossa A; muuten Aja B 1 ovat samankaltaiset toiminta tapahtuu suojatulla, hyvin valvotulla alueella; vaihtoehtoa A varten on luotava ja ylläpidettävä omia turvaratkaisuja vaihtoehdon A ainoa etu on kapselin todennäköisesti lyhyempi kuljetusmatka. Jos kapselihissi rakennetaan, suosittelemme vaihtoehdon A toteuttamista. Tässä joudutaan valitsemaan joko kuljetussäiliön tai kapselin kuljetus ulkotiloissa. Kuljetussäiliö on turvallisempi siirrettävä ja siirto on koeteltu ratkaisu. Lisäksi siirtotapahtumia on huomattavasti vähemmän (1/4). 4.3 Kapselin kuljetusvaihtoehtotarkastelu tunnelissa vs. kuilussa Ensimmäisenä tarkasteltavana vaihtoehtona on käyttää kapselien siirtoon hissikuilua (tämä on toistaiseksi valittu toteutustapa) ja toisena vaihtoehtona jo päätettyä ajoramppia myös loppusijoituskapselien vientiin. Vaihtoehtojen ominaisuuksia ei ole voitu pisteyttää vaan on käytetty pelkästään toiminnallisista eroista johtuvia laadullisia vaiku-
31 tuksia. Johtopäätöksenä on todettava, että saatujen tietojen pohjalta logistisesta näkökulmasta arvioituna erot eivät olleet merkittävät. Ajoneuvolla ajettaessa kapselin siirtojen määrä on vähäisempi, koska siirtoa hissiin ja hissistä pois ei tarvitse tehdä. Valinnassa on ratkaiseva merkitys sillä, mikä riski arvioidaan olevan ns. vapaata reittiä (ohjattava ajoneuvo) käyttävällä siirtovälineenä verrattuna kiinteää reittiä käyttävään hissiin ja yleensäkin täytetyn kapselin tuonnilla valvomattomalle alueelle. Kapselin ajoja on laitoksen elinkaaren aikana n. 2000. Kapselihissin alustavat päätiedot nostokyky 30 t, ajonopeus 3 m/s, moottoriteho 980 kw. Siirtokapasiteetti on 3 edestakaista siirtoa/h, jos lastaus/purkuaika on yhteensä 15 min. Hissin nopeus ja moottorin teho voisi olla alhaisempi kuljetettaessa viisi kapselia kuukaudessa. Hissin sisämitat ovat n. 3x4 m.
33 5 BENTONIITTITIILIEN VARASTOINTI, VALMISTUS, KUL JETUS JAMUURAUS 5.1 Bentoniitin kuljetuspakkaus Loppusijoituskapselit ympäröidään loppusijoitusreiässään alhaalta, sivuilta ja päältä bentoniittitiilillä. Nämä valmistetaan omassa laitoksessa tai ostetaan alihankintana. Hentoniitti on suunniteltu saapuvaksi 20' -merikonteissa suursäkkeihin pakattuna ja varastoidaan konteissa loppusijoituslaitoksen alueelle. Kontit puretaan autoista joko lukilla, konttikurottajalla tai raskaalla trukilla. Hankintahinnaltaan edullisin vaihtoehto on 25 t-trukki. Siirtolaitteiden varastointitehokkuudessa (tilan käytössä) on eroja, mutta tässä sovellutuksessa, jossa kontteja lienee muutama kymmenen eikä tila ole ahdas (tilavaraus 100 konttia) sillä ei ole merkitystä. Vaihtoehtoinen tapa bentoniitin hankintaan olisi tuoda ne laivan ruumassa suursäkeissä sellaisenaan ilman kontteja, purkaa ne satamanosturilla kuorma-autoon ja kuljettaa laitoksen alueelle. Tällöin säästetään kanttien lastaus, purku ja kanttivuokrat Myöskään kontinkäsittelijää ei tarvita. Koska bentoniitin kulutus on kuukausittain lähes vakio, säkkivirta olisi kuukaudessa n. 60 säkkiä tiiliin ja n. 80 säkkiä täyttömassaan. Päivittäisenä yhteisenä keskivirtana tämä on 7 säkkiä. Säkit voidaan laivasta nostaa usean säkin ryppäänä autoon; autosta ne on purettava trukilla tai varaston kattonosturilla yksi kerrallaan ja samoin vietävä varastosta käyttökohteeseensa yksitellen. Siten siirtoja tulee päiväkeskitasolla 14, mikä ei ole paljon. Toinen vaihtoehto on hankkia hentoniitti suoraan jauhekontteihin pakattuna, jolloin kontit voivat toimia purkusiiloina. Seuraavassa bentoniittilogistiikka esitetään Posivan suunnittelemalla käsittelytavalla (suursäkit konteissa). 5.2 Bentoniittitiilivalmistus Kontit siirretään yksi kerrallaan bentoniittipuristamoon. Bentoniittipuristamossa on puskuritilaa muutamalle kontille. Hentoniitti on pakattu konteissa 2t-suursäkkeihin. Säkit puretaan vastapainotrukilla säkin lenkeistä haarukalla nostaen. Jauhamisen jälkeen hentoniitti puristetaan puristimessa joko kiekon tai renkaan osan muotoisiksi tiiliksi. Kiekkotiilissä (halk. n. 1,7 m) täytyy koossapysymisen vuoksi käyttää pronssisia "raudoituksia". Vaihtoehtona ehdotamme lasikuituritilän käyttöä (materiaalit lasi + hartsi). Valmiit tiilet pakataan lavoille (kiekot koonsa vuoksi erikaislavaille ), välivarastoidaan laitoksessa kuljetusta odottamaan ja kuljetetaan toteutusvaihtoehdosta riippuen: trukilla kapselihissille Gos bentoniitin valmistuslaitos on kuilun kohdalla) trukilla lastataan rekkaan n. 30 t ja ajetaan rekalla kapselihissille Gos laitos on etäämpänä kapselikuilusta). Erä puretaan kapselointilaitoksen tiloihin odottamaan hissiä. Siirroissa käytetään kapselointilaitoksen trukkia. Yksi siirtoerä tarvitsee n. 3 siirtokertaa hissillä
34 trukilla lastataan rekkaan n. 30 t kerralla ja ajetaan rekalla ajorampin kautta loppusijoitustilan varastoon. Pasivan suunnitelmassa on loppusijoitustilassa 1 kk varmuuspuskuri eli n. 150 lavaa, ilmeisesti tuotantohäiriöiden varalta. Tiilien valmistus voisi olla varasto-ohjautuvaa eli niitä valmistetaan tietty erä sitä mukaa kuin varastomäärä alkaa loppua. Varastoitavia tiiliä on kahta tai kolmea kokoa (pohjarengas tai -tiilet, muuraustiilet ja kansitiilet). Jos keskivarastona halutaan pitää kuukauden määrää, n. kuukauden tarpeen valmistuserän teko alkaisi, kun kahden viikon tarve on jäljellä. Väliaikana henkilöstö voisi olla muissa tehtävissä. Valmistuksen aikatauluttaminen riippuu pääosin valmistuskapasiteetista, mutta jos se vastaa runsaan sadan kapselin tarvitsemaa tehoa, laitos olisi normaalikäyttöaikana (60 kaps./a) puolet ajasta käytössä. Tehollisen valmistusnopeuden tulisi tällöin olla n. 100 tiiltä tunnissa (a' 10-15 kg). Tämän lisäksi tulee päällyskiekkojen määrä. Bentoniittivaraston tarpeellisuutta maan alla voi kritisoida. Logistiikkaproseduuri on esim. ajoramppivaihtoehdossa seuraavanlainen: tiilivalmistuksessa valmiit lavat siirretään puristimelta trukilla odottamaan kuljetusta trukki lastaa rekan rekka ajaa maan alle n. 3 0 lavan kuorman kera trukki purkaa rekan hentoniittivälivarastoon trukki lastaa toisen rekan välivarastosta (eri päivänä) rekka ajaa loppusijoitustilan suuhun trukki purkaa rekan ja siirtää lavat muurauspaikalle. Ylläoleva vaiheketju toistuu n. 1-2 kertaa viikossa. Edullisempi olisi rakentaa puskuri itse hentoniitti valmistukseen, jolloin toiminnan vaiheet ovat: tiilivalmistuksessa valmiit lavat siirretään trukilla puskuriin odottamaan kuljetusta trukki lastaa rekan rekka ajaa maan alle n. 30 lavan kuorman kera trukki purkaa rekan ja siirtää lavat muurauspaikalle. Siten yhden rekan kuorma vastaa suunnilleen yhteen loppusijoitusreikään tarvittavaa tiilimäärää. 5.3 Bentoniitin siirrot ja siirtolaitteet maan alla Tiililavat siirretään kuorma-autolla ja purkutrukilla loppusijoitusreiän luo. Yhtä loppusijoitusreikää kohden tarvitaan bentoniittia keskimäärin n. 24 t eli käsittäen 14 t = 14 lavallista tiiliä ja 10 t = 5 kpl päällyskiekkoja. Muurausta varten tarvitaan erillislaitteisto tiilien siirtämiseksi alas loppusijoitusreikään. Muurari käyttää samaa laitteistoa reiässä liikkumiseen muuraustyön aikana.