Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus

Työraportti 98-40 Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus Pasi Tolppanen Heinäkuu 1998 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 3719

Työ r a p o r t t i 9 8-4 0 Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus Pasi Tolppanen Heinäkuu 1998

SAA TE RAPORTIN TARKASTAMISESTA JA HYVÄKSYMISESTÄ TEKIJÄ ORGANISAATIO: Saanio & Riekkola Oy Laulukuja 4 00420 HELSINKI TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 15 A 00100 HELSINKI TILAUSNUMERO: 9538/98/JPS TILAAJAN YHDYSHENKILÖ #t(-t':tl f~, Jukka-Pekka Salo Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ Reijo Riekkola Saanio & Riekkola Oy TYÖRAPORTTI-98-40 LOUHITUN KIVEN KÄYTTÖKOHTEET JA MURSKAUS TEKIJÄ:?,V Pa.'st Tolppanen TkL TARKASTAJA:.-0~:~ ----~ -~: ~ z _ ReijO Riekkola toimitusjohtaja

Työ r a p o r t t i 9 8-4 0 Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus Pasi Tolppanen Saanio & Riekkola Oy Heinäkuu 1998 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.

2 LOUHITUN KIVEN KÄYTTÖKOHTEET JA MURSKAUS TIIVISTELMÄ Louhetta syntyy ja käytetään loppusijoitushankkeen eri vaiheissa. Tutkimusvaiheessa louhetta saadaan tutkimuskuilu rakentamisesta. Louhetta voidaan hyödyntää tie- ja aluerakentamisessa joko sellaisenaan tai murskaamaha se eri lajikkeiksi. Rakentamisvaiheessa aluetöiden vaikutuksesta syntyy ja käytetään kiviainesta. Myös tunnelirakentaminen tuottaa louhetta, mutta kulutus maan alla on vähäistä. Käyttövaiheessa louheen tuotto ja käyttö on lähes yhtä suurta, sillä louhitut tunnelit täytetään murskeen ja bentoniitin seoksella. Sulkemisvaiheessa louhetta ei enää synny, mutta käyttö on merkittävää. Tuotettu louhemäärä perustapauksessa on n. 716.000 m 3 itr ja kiviainesta käytetään n. 570.000 m 3 itr. Louhetta käytetään sellaisenaan tai murskataan halutuiksi lajikkeiksi. Murskeesta suurin osuus on täytemateriaalissa käytettävää 0-20 mm raekokojakauman omaavaa kiviainesta. Maanalaisessa käytössä tarvittavalta murskeelta oletetaan korkeaa hienoainespitoisuutta ja merkittävää puhtautta orgaanisesta aineksesta. Niinpä täytemateriaalin murskaaminen näyttelee merkittävää osaa tämän raportin sisällössä. Murskausprosessit voidaan hoitaa nykyisin menetelmin kolmi- tai nelivaihemurskausta hyödyntäen. Laatuvaatimuksina noudatetaan mitä Tielaitos edellyttää omissa projekteissaan sekä täytemurskeelle esitettyjä omia vaatimuksia, jotka kaikki ei vielä ole täysin selvillä tai perusteltuja. Murskauksen välittöminä haittavaikutuksina ovat melu ja pöly. Melua voidaan vähentää murskausaseman sijoittelulla ja suojaseinin. Myös pölyn leviäminen vähenee, jos asema sijoitetaan järkevästi esimerkiksi varastokasojen väliin. Pölyämistä voidaan vähentää myös kastelulla ja pölyä imemällä. Murskaustyöstä tulee aina tehdä ilmoitus alueen ympäristöviranomaisille. Kiinteä murskauslaitos tarvitsee jopa ympäristöluvan. A vainsanat: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus, louhe, murskaus, murske

3 USE AND CRUSHING OF EXCA V ATED ROCK ABSTRACT Rock will be excavated and used in various stages of the deposition project. At investigation stage the investigation shaft will be excavated. At construction phase, the rock will be excavated both above and under ground. At both stages, blasted rock is supposed to be used for road- and foundation construction either as muck or aggregate. When encapsulation will be started, deposition tunnels and holes will be excavated and backfilling material is needed. Backfill material will be mixture of bentonite and aggregate. At the stage of closing, excavation will not be done but the need of backfill aggregate is high. Total amount of muck is approximately 716.000 loose-m 3 and appr. 570.000 loose-m 3 is needed for backfilling and costruction. Crushing of rock is possible to do by using the method of today. Three or four stages crushing process will be needed depending on the wanted products. Quality requirements can be the same as Road Administration suggests. For backfill aggregate, some specified requirements exist. The noise and dust are the main disadvantages for environment. By placing the crusher station between the rockpiles or at the lowest point at the field, these disadvantages will be minimized. Dusting could also be avoided by watering or by using suction fan. When crushing, an announcement for environmental authorities is always required. Sometimes, if the crushing station is permanent, the written environment permission by authorities will be needed. Keywords: Nuclear waste deposition, muck, crushing, aggregate

4 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ... 2 ABSTRACT... 3 SISÄLLYSLUETTELO... 4 1 JOHDANT0... 5 2 MURSKAUSPROSESSIN YLEISKUVAUS... 6 2.1 LÄHTÖKOHDAT... 6 2.2 MURSKAUSLAITOS... 6 2.3 MURSKAINTYYPIT... 7 2.4 KIVIAINEKSEN SYÖTTÖMURSKAIMELLE... 9 2.5 LAJITTIMET... 9 2.6 YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET... 11 2.7 MURSKAAMOJEN LUVANTARVE... 13 3 LOUHINTAKOHTEET... 14 4 LOUHITUN KIVIAINEKSEN KÄYTTÖ... 16 4.1 KÄYTTÖKOHTEET... 16 4.2 KIVIAINESLAJIKKEET... 16 4.3 LAATUVAATIMUKSET... 19 5 MURSKAUS LOPPUSIJOITUSALUEELLA... 22 5.1 MURSKAUKSEN LÄHTÖKOHDAT... 22 5.2 TÄYTEAINEEN MURSKE... 22 5. 2.1 Prosessin yleiskuvaus... 22 5.2.2 Laitteisto... 24 5.3 MUUTMURSKATTAVATMATERIAALIT... 25 5.4 AIKATAULU... 26 5.5 MURSKAUSTYÖNVAATIMATLUVAT... 28 5.6 YMPÄRISTÖN HUOMIOINTI... 28 6 KIVIAINESTEN VARASTOINTI...... 30 7 LAADUNVALVONTA... 31 8 Y-TAPAUS... 32 8.1 Y-TAPAUKSEN LÄHTÖTIEDOT... 3 2 8.2 LOUHINTA Y-TAPAUKSESSA... 32 8.3 MURSKAUSMÄÄRÄT... 33 9 YHTEENVETO... 34 LÄHDELUETTELO... 35 LIITTEET... 36

5 1 JOHDANTO Ydinvoimalaitosten käytetty polttoaine tullaan nykyisten suunnitelmien mukaan kapseloimaan laitosalueella ja sijoittamaan tiiviissä ja kestävissä kuparisäiliöissä syvälle kallioperään louhittuun loppusijoitustilaan. Loppusijoitustila koostuu keskustunnelista, useista yhdensuuntaisista sijoitustunneleista sekä muista toiminnalle tärkeistä oheistiloista. Polttoainekapselit sijoitetaan sijoitustunnelin lattiaan porattuihin pystysuoriin sijoitusreikiin. Loppusijoituslaitoksen maanpäällinen laitosalue sijaitsee loppusijoitusluolaston päällä. Loppusijoitustilojen tunnelit ja pystykuilut rakennetaan perinteisiä louhintamenetelmiä käyttäen. Sijoitusreikien porauksessa toteutetaan uutta kokeiltua sokkoreikäporaus -tekniikkaa. Rakentamisessa saatava louhe varastoidaan ja hyödynnetään loppusijoituslaitoksen maanpäällisessä ja -alaisessa rakentamisessa sekä loppusijoitustilan täyttö- ja sulkemistyössä. Loppusijoituslaitoksen eli loppusijoitustilojen, kapselointilaitoksen ja laitosalueen esisuunnitelmat valmistuvat vuosina 1998-1999. Tämä aihekohtainen raportti on laadittu loppusijoitustilojen ja laitosalueen esisuunnitelmien tueksi. Raportissa on tarkasteltu loppusijoitustilojen louhintaa, louhituo kiviaineksen käyttöä sekä sen murskaamista halutuiksi lajikkeiksi. Oletuksena on, että loppusijoitustilat rakennetaan 500 m:n syvyyteen. Käyttövaiheen alussa v. 2020 on valmiiksilouhittuna kuilut, keskustunneli, oheistilat ja kymmenen sijoitustunnelia. Muiden sijoitustuoneleiden louhinta ja loppusijoitusreikien poraus tehdään käyttövaiheessa. Murskaukseen liittyviä tietoja, etenkin teknisiä yksityiskohtia, on kirjallisuuden lisäksi tiedusteltu suomalaisilta urakoitsijailta (Lemminkäinen Oy, Rudus Oy) ja laitevalmistajalta (Nordberg-Lokomo Oy). Työhön liittyen on vierailtu kolmella murskausasemalla. Tässä muistiossa esitetty louhinta ja murskaustarkastelu on laadittu perustapaukselle (P), jossa loppusijoitettava polttoainemäärä (2602 tu) vastaa voimalaitosten 40 vuotta käyttöikää. Vaihtoehtona P-tapaukselle on ns. Y -tapaus, jossa voimalaitosten käyttöikää on lisätty 40 vuodesta 60 vuoteen. Käyttöiän johdosta loppusijoitettava polttoainemäärä ja siten myös loppusijoitustila on suurempi. Vaihtoehtoinen Y -tapaus on käsitelty lyhyesti erikseen kappaleessa 8.

6 2 MURSKAUSPROSESSIN YLEISKUVAUS 2.1 Lähtökohdat Murskaamisen tarkoituksena on saada käytettävästä louheesta tuote, joka rakeisuutensa ja muiden ominaisuuksiensa puolesta soveltuu haluttuun tarkoitukseen. Kiviaineksen murskauksessa pienennetään suuresta ja epätasaisen kokoisesta lähtömateriaalista määrätyn seulan läpäisevää tuotetta, jonka maksimiraekoko ja raejakautuma ovat ennalta määrätyt. Murskaus tapahtuu vaiheittain. Vaiheiden määrä riippuu vaaditusta murskaussuhteesta, eli syötteen ja tuotteen suurimpien rakeiden läpimitan suhteesta. Tyypillisesti käytetyimpien murskemateriaalien valmistuksessa tarvitaan 2-4 -vaihetta; esi- ja väli-murskaus sekä jälki- ja hienomurskaukset (Kuva 2-1). Kiviaines välpätään tai seulotaan ennen murskausvaiheita. Välppää tai seulaa läpäisemätön ylite siirretään seuraavaan murskausvaiheeseen ja läpäissyt alite siirretään joko murskattavaksi myöhemmissä vaiheissa tai lopputuotteeseen. Murskattavana materiaalina voi olla luonnonsora tai -kivet sekä louhe. Nykyisin myös rakennusjätettä kuten betonia murskataan kierrätettäväksi. ISYÖ'ITÖ + VÄLPPÄYSI... ::;:::;:;:;: ~~= ~:;:; : ~ :;:::::;:;:;:; ~=~ :;:; :;:::::::;:;:; ===~:=:=:~:::;:: ::::::::::::~: =~ :;:;:::j:;:;:;:~::::::::::;: ~~= ;:j~:;:;:::;: ~::::::::::: a: ESIMURSKAUS ~... 1 VÄLIMURSKAUS ~ ===~=~=~=~~===~:;:::;:~~;:~:;:~~:;:;~:;:;:;:;:::~;:;:r;:;:;:;:;~:;:;:;t;:;:;:;:;:::::;:~:~:;:;:;:;:;:;:]:;:::;:;:::;:;:~;:::;:;g;:;:;~ ;:;:;:};);::{ = = = = = = =-= = =-::=~-;.;.;.:.:.:::::~::::::::{:;:=:;:::::;:... = = = = -.::::~.;.;.;.:.:~=;;:=:~_:::::: 2-TASO SEULONTA JÄLKI- JA HIENOMURSKAUS Kuva 2-1. Murskausprosessin periaate. 2.2 Murskauslaitos Murskauslaitos (Kuva 2-2) on yhteisnimike prosessissa tarvittavalle kalustolle, energiaja vesilähteille, niiden vaatimalle tilalle ja mahdollisille suojarakenteille (Tielaitos 1994b ). Murskauslaitos on kiinteä, jos se on sijoitettu tietylle alueelle yhtä vuotta pitemmäksi ajaksi. Kiinteä laitos on verrattavissa kiinteään rakennukseen. Siirrettävä laitos

7 on vuotta lyhemmäksi ajaksi samalle paikalle sijoitettu ja se voidaan helposti siirtää siirtokuntoon saatettuna paikasta toiseen. Liikkuva kivenmurskain on työnaikana hinauksella tai omalla moottorilla liikkuva yksikkö, josta yleensä puuttuvat erilliset seulontalaitteistot. Kuva 2-2. Lemminkäinen Oy:n murskauslaitos Ämmässuo. Kuva: Tolppanen 3.6.1997. 2.3 Murskaintyypit Esimurskaimena on tyypillisimmin käytetty leukamurskaimia (Kuva 2-3). Kiven särkyminen perustuu kiinteän ja liikkuvan leuan välissä tapahtuvaan suhteellisen hitaaseen puristukseen (10 crnls). Murskaava edestakainen liike aikaansaadaan liikkuvan leuan epäkeskoakselin avulla. Kaivoksissa on käytössä esimurskaimina myös karamurskaimia, mutta ne eivät sovellu lyhytaikaisiin murskaustarpeisiin suuren kokonsa vuoksi. Esimurskaimen minimiasetus vaihtelee välillä 100-200 mm. Tällöin tuotteen suurin raekoko on n. 120-350 mm esimurskaimen jälkeen. Esimurskausyksikkö on usein varustettu hydraulivasaralla, jolla murskaimen kitaan joutuneet ylisuuret lohkareet tai mahdolliset tukokset saadaan paistettua. Välimurskaimina käytetään yleisesti karamurskaimia (Kuva 2-4). Niissä murskaus tapahtuu kahden sisäkkäin olevan katkaistun kartiopinnan välissä. Ulompi kartio on kiinnitetty murskaimen runkoon. Sisäkartio on kiinni kara-akselilla, joka on tuettu sekä yläettä alapäästä murskaimen runkoon. Sisäkartion murskausliike saadaan aikaan karaakselin epäkeskoholkin avulla. Välimurskaimen minimiasetuksena voidaan pitää noin 40 mm, jolloin läpäissyt materiaali on rakeisuudeltaan n. 0-70 mm.

8 Kuva 2-3. Esimurskauksessa käytettävä leukamurskain. Kuva 2-4. Väli- ja jälkimurskauksessa käytettävä karamurskain. Jälki- ja hienomurskaimina käytetään sekä kara- että kartiomurskaimia, joskus myös iskupalkki- tai keskipakomurskaimia. Karamurskaimet ovat rakenteeltaan vastaavia kuin edellä kuvatut välimurskaimet sillä erotuksella, että murskauskartion kulma on loivempi ts. kartio on laakeampi. Kartiomurskaimissa murskaus tapahtuu samoin kuin karamurskaimissa eli sisäkkäin olevien kartiopintojen välissä. Kartiomurskaimessa sisäkartion

9 liike saadaan aikaan pystysuoralla epäkeskeisesti laakeroidulla ja yläpäästään vapaalla akselilla, johon sisäkartio on kiinnitetty. Jälkimurskaimen minimiasetus on 10-60 mm, jolloin tuote on n. 0-20... 30 mm. 2.4 Kiviaineksen syöttö murskaimelle Kiviaineksen syöttö murskaimelle tapahtuu syöttimen avulla. Syöttimellä voidaan säätää koko murskausprosessin toimintaa, ja tehdä prosessista tasainen ja jatkuva. Esimurskaimen syöttimenä voidaan käyttää esim. vaunusyöttimiä, tärysyöttimiä tai syöttösuppiloita. Ylisuuret esimurskaimen kitaan sopimattomat lohkareet poistetaan jo kuormausvaiheessa, jotta murskaimen tukkeutumiselta vältytään. Vaunusyöttimessä syötinlaitteen edestakainen liike kuljettaa kiviaineksen murskaimeen. Tärysyöttimen runkoon, joka on päältä ja toisesta päädystä avoin laatikko, on kiinnitetty syöttimen täryliikkeen aikaansaava tärykoneisto. Syöttimen kapasiteetti on vapaasti valittavissa käyttötarkoitusta vastaavaksi. Tärysyöttimen välppäratkaisulla (Kuva 2-5) voidaan erottaa esimurskausta tarvitsematon materiaali suoraan jatkokuljettimille tai erottaa eri lajikkeeksi. Näin saadaan myös esimurskaimen kapasiteettia nostetuksi. Syöttösuppilo on täysin painovoimaan perustuva siilomainen ratkaisu. Uusimmissa syöttösuppiloissa on kippimahdollisuus, jolla syöttimeen joutuneet suuret lohkareet saadaan kipatuksi pois. Väli- ja jälkimurskaimelle kiviaines syötetään tyypillisesti hihnakuljettimella. Kuva 2-5. Tärysyötin välppäratkaisulla. 2.5 Lajittimet Murskauslaitoksissa lajittelu tapahtuu esivälpällä ja seuloilla (Kuva 2-6). Tavallisesti lajittelu seulalla tapahtuu rakeisuusalueella 0... 150 mm ja välppäys tätä karkeammalla alueella aina 600 mm asti. Murskauslaitosten lajittimien valintaan vaikuttavat kapasiteetin lisäksi erottelurajat ja syötettävän materiaalin kappalekoko.

1 1 10 Rakenteen ja muodon mukaan lajittimet jaetaan seuraaviin ryhmiin: välpät vapaavärähtelyseulat vaakatasoseulat epäkeskoseulat resonanssiseulat muut seulat. Välppä on rakenteeltaan yksinkertaisin lajitin. Teräspalkkien väliin hitsatut terästangot estävät ylisuurien rakeiden läpäisyn ja erottelevat materiaalin kahteen kokojakaumaan (Kuva 2-6). a) lillil' ll,'i'll'lllllll 1111ilillllll 1111111 b) 11111111111 Kuva 2-6. Se ulaverkko ( a) ja välppä (b ). Vapaavärähtelyseula eli täryseula on selkeästi eniten käytetty seulatyyppi (Kuva 2-7). Siinä seulatasoilla kori lepää jousien kannattamana rungollaan. Täryliike saadaan aikaan koriin yhdelle tai kahdelle laakeroidulle akselille kiinnitettyjen vastapainojen avulla. Seulataso tekee ympyränmuotoista tai elliptistä liikettä. Kuva 2-7. Täryseula.

11 Täryseuloja on yksi-, kaksi-, kolme- tai nelitasoisia. Materiaalin kulku verkolla saadaan aikaan kallistamaila seulakoria tai heittoliikkeen avulla. Kulkunopeus on riippuvainen kaltevuuskulmasta. Seulat on mahdollista varustaa pölynkeräyslaitteistolla tai pesujärjestelmillä. 2.6 Ympäristövaikutukset Murskausasemien ympäristövaikutuksia ovat pöly- ja meluhaitat sekä mahdollinen pohjaveden likaantumisriski (Tielaitos 1995, 1994b, 1994c). Melu on yleensä mitoittava tekijä määritettäessä suojaetäisyyksiä. Leijuvan pölyn leviämisen estämiseksi riittävät yleensä melun leviämisen estämiseen tarkoitetut suojatoimet sekä kastelu. Pohjaveden likaantumisriski on vähäinen kivenmurskaamoilla, joilla ei käytetä voimalähteenä diesel- tai polttoöljyä vaan verkkovirtaa. Pölyhiukkaset pääsevät ilmaan kivenmurskaamailta useista eri paikoista ja useissa eri työ vaiheissa, mm. raaka-aineen kuljetuksessa ja kuormauksessa syöttimelle, esimurskaimen avoimesta kidasta, pudotuksessa esimurskaimesta kul jettimelle, kuljettimilta, pudotuksessa välimurskaimeen, välimurskaimesta, pudotuksessa jälkimurskaimelle vievälle kulj ettimelle, j älkimurskaimesta, pudotuksessa seulastoille, pudotuksissa valmiiden tuotteiden kasoihin johtaville kuljettimille ja niiltä kasoihin, siiloihin tai lavoille sekä varastokasoista. Pölylähteet ovat yleensä melko matalalla, muutaman metrin korkeudella maanpinnasta. Myös murskekasat ovat merkittävä pölynlähde. Kiviaineksen kosteus vaikuttaa oleellisesti pölyämiseen. Pölyn leviämiseen puolestaan vaikuttavat meteorologiset tekijät (tuulen suunta ja nopeus, lämpötilakerrostuneisuus jne.) ja ilman suhteellinen kosteus. Kesällä pölyäminen on runsaampaa kuin muina vuodenaikoina, tosin kastelua jäätymisen vuoksi ei talvella voi käyttää. Käsiteltävän raaka-aineen hienoainespitoisuus vaikuttaa myös pölyämisen maaraan. Hienojen lajitteiden murskaus aiheuttaa enemmän pölyä kuin karkeiden lajitteiden murskaus. Tielaitoksessa kivenmurskaamoi jaetaan kolmeen eri luokkaan seuraavan erottelun mukaan: A: Rakennettu, kiinteästi sijoitettu laitos, jossa pölyn leviäminen ympäristöön on estetty rakennelmien, koteloiden ja pölynerottimien avulla. B: Siirrettävä laitos, jossa pölyn haitallinen leviäminen ympäristöön on estetty kesällä kastelemalla ja talvella suojaamaila seulastot ja muut huomattavat pölylähteet peittein ja/tai koteloinnein. C: Siirrettävä laitos, jossa pölyn haitallista leviämistä ympäristöön on vähennetty tarvittaessa pölyn sidonnalla ja/tai tuuli- sekä leviämisesteillä. Murskaamon melu aiheutuu samanaikaisesti useista eri lähteistä. Tärkeimmät niistä ovat murskaimet ja seulasto. Murskaimia on yhdellä laitoksella 2-4 kappaletta. Näiden lait-

12 teiden lisäksi aiheuttavat melua mm. kuljettimet ja aggregaatti, ellei virtaa saada sähköverkosta. Murskaamon melu sekoittuu sen toimintaan läheisesti liittyvien kuormaus- ja kuljetusvälineiden meluun. Melutason ohjearvoiksi päiväsaikaan (7-22) suoritettavalle työlle on annettu seuraavat: asuntoalueet ja yleisten rakennusten alueet: 55 db virkistysalueet: 45 db. Melutason ohjearvot pohjautuvat Lääkintöhallituksen ohjekirjeeseen 21187, mikä on annettu terveydenhuoltolain (469/65) ja -asetuksen (55/67) nojalla. Ohjearvot tarkoittavat A-painotettua samanarvoista jatkuvaa äänitasoa eli ekvivalenttitasoa, LCAeqr Melun leviämistä voidaan estää suojarakentein, joina voivat toimia suojaseinät tai jopa varastokasat ja ympäröivä metsä. Häiriintyvän kohteen sijainti melunlähdettä korkeammalla nostaa meluarvoja. Useiden äänilähteiden yhteismelu nostaa melutasoa yhtä äänilähdettä korkeammaksi. Suojaetäisyydet lähimpään häiriintyvään kohteeseen määräytyvät pölyleijuma- ja meluarvojen mukaan. Määräävä on se haitta, jonka perusteella tulee suurin suojaetäisyys. Suojaetäisyyksiä määrättäessä otetaan huomioon alueella aiemmin tehdyt tai vastaavissa kohteissa suoritetut mittaukset tai suoritetaan leviämislaskentoja. Melun ja pölyn leviämisen mittaukset ja leviämislaskelmat Murskaamojen melun ja pölyn leviämisestä ja melun- ja pölyntorjunnasta on Tielaitos teettänyt useita selvityksiä, kuten Tielaitos 1993, 1994c ja 1995. Tielaitoksen teettämissä pölymittauksissa (Tielaitos 1995) havaittiin, että tutkittujen murskausasemien (3 kpl, luokka B) aiheuttama lyhytaikainen pölyleijuma on alittanut sallitun ohjearvon (0,5 mg/m 3 1 0,5 h) talviaikaan 410-520 m:n etäisyydellä ja kesällä 200-300 m:n etäisyydellä. Kastelun suuri merkitys pölyn vähentäjänä käy mittauksista ilmi, sillä talviaikaan ei kastelua voida jäätymisvaaran takia tehdä. Säätekijöiden, käytetyn kiviaineksen, valmisteltavan materiaalin ja valmistustehon merkitystä ei pystytty päättelemään. Keväällä 1994 on Tielaitoksessa (Tielaitos 1994c) otettu käyttöön uusi mittausaika (2 h) ja uusi pölyleijuman raja-arvo (0,4 mg/m 3 ). Näiden vaatimusten mukaan suojaetäisyyksien louhetta murskaavasta laitoksesta lähimpään häiriintyvään kohteeseen tulee olla 300mB-luokan laitoksella ja 500 m C-luokan laitoksella. Vastaavasti melumittauksissa (Tielaitos 1995) on todettu, että murskausasemien aiheuttama melu 50 m:n etäisyydellä oli 74-81 db ja 80 m:n etäisyydellä 68-78 db. Sallittu raja-arvo 55 db alitettiin 450-600 m:n etäisyydellä. Ilmasto-olosuhteilla ei havaittu olevan merkitystä, mutta todettiin että suotuisimmassa ilmastossa melun leviäminen olisi todennäköisesti suurempi. Suurimmaksi melunlähteeksi arvioitiin esimurskain.

13 Leviämislaskelmien (Tielaitos 1994c) mukaan kivenmurskaamojen melu laskee päiväajan ohjearvon (55 db) alapuolelle esteettömässä tasaisessa maastossa pehmeällä maanpinnalla noin 410 m:nja kovalla maanpinnalla noin 610 m:n etäisyydellä. 2.7 Murskaamojen luvantarve Pääsääntöisesti kivenmurskaamoi tarvitsevat ympäristöluvan (YLML 19.4.19911735, YLMA 17.8.1992/772). Poikkeuksena voivat olla liikkuvat kivenmurskaimet tai vähäiset murskaustyöt. Suomessa murskauslaitoksilta ei yleisesti vaadita ympäristövaikutusten arviointia (YVA), mutta ympäristöministeriö voi tapauskohtaisesti päättää sen tarpeellisuudesta (Tielaitos 1994b). Myöskään jätelain (laki 3.12.199311072, asetus 22.12.199311390) mukaista jätelupaa ei tarvita, mutta murskauslaitoksia koskee selvilläolo- ja kirjanpitovelvollisuus. Kiinteät laitokset tarvitsevat terveydensuojelulain ( 19.8.1994/763, asetus 16.12.1994/1280) mukaisen sijoitusluvan, naapuruussuhdelain (NaapL 13.2.1920/26) mukaisen sijoituspäätöksen ja ilmansuojelulain (ISL 25.1.1982/67, ISA 24.9.1982/716) mukainen ilmoitus. Siirrettävät kivenmurskaamot tarvitsevat yleensä ympäristöluvan. Niitä varten tarvitaan terveydenhuoltolain mukainen sijoituslupa ja yleensä myös naapuruussuhdelain mukainen sijoituslupa. Siirrettävälie laitokselle voidaan hakea myös monivuotista ympäristölupaa, jos laitos toimii vain osan vuotta (alle 6 kk) tai laitoskokoonpano vaihtuu osittain vuosittain. Liikkuva kivenmurskain on työkone ja sen toiminnasta tulee pääsääntöisesti tehdä meluntorjuntalain mukainen ilmoitus kunnan ympäristönsuojelulautakunnalle. Vähäisen murskaustyön luvantarpeesta tulee neuvotella kunnan ympäristölupaviranomaisen kanssa ennen työn aloittamista. Jos ympäristölupaa ei tarvita, vähäisestä murskaustyöstä tehdään meluntorjuntalain mukainen ilmoitus kunnan ympäristönsuojelulautakunnalle. Vähäinen murskaustyö on kestoltaan lyhytaikainen työ. Vähäiseksi murskaustyö katsotaan myös, jos se liittyy muuhun rakennustoimintaan tai louhe on peräisin rakennusalueelta ja murske käytetään alueella. Y mpäristölupamenettelyasetuksen mukaan lupahakemuksen tulee sisältää tarpeellinen selvitys laitoksen ja sen toiminnan todennäköisistä ympäristövaikutuksista. Edellämainitut lakien ja asetuksien vaatimukset on syytä tarkistaa ennen murskausaseman suunnittelua, sillä e.m. tiedot on vuodelta 1994 ja osa ympäristönsuojeluun liittyvistä laista on muuttumassa.

14 3 LOUHINTAKOHTEET Loppusijoitustilat louhitaan syvälle kallioperään (Kuva 3-1). Perusratkaisun (P-tapaus) mukainen loppusijoitustila koostuu kolmesta pystykuilusta, loppusijoitustilaa kiertävästä keskustunnelista, sijoitustunneleista sijoitusreikineen ja muista oheistiloista. Loppusijoitustilan kokonaistilavuus on 360.000 m 3 (Taulukko 3-1). Tilojen rakentaminen aloitetaan louhimaha pystykuilu ylhäältä alaspäin normaalilla kuilunajotekniikalla. Tämä kuilu toimii aluksi tutkimuskuiluna, josta tehdään loppusijoitustilan kallioperän karakterisointia palvelevia tutkimuksia. Kuilu tulee myöhemmin toimimaan työkuiluna. Tutkimusvaiheessa louhitaan myös joukko tutkimustunneleita. Tutkimuskuilusta ja -tunneleista tehtävän kallioperän karakterisoinnin jälkeen aloitetaan tunneliston louhinta n. vuonna 2010. Ensin louhitaan muille kuiluille johtavat tunnelit ja louhintakaluston kokoamistilat. Tunnelilouhinta tullaan tekemään perinteistä poraus-räjäytys menetelmää käyttäen. Kaksi muuta kuilua, kapseli- ja henkilökuilu, louhitaan joko täysprofiililouhintana tai avaus-avarrus- tekniikkaan perustuvalla kuilunajomenetelmällä. Kuilujen rakentamisen aikana samanaikaisesti louhitaan muita loppusijoitustilan tunneleita. Kuva 3-1. Loppusijoitustilan periaatteellinen lay-out.

15 Taulukko 3-1. Loppusijoitustilan teoreettiset laajuustiedot 500 m:n syvyydessä, perusratkaisu ( P ). Tila Tutkimuskuilu 0 Tutkimusperät Sijoitustunnelit Sijoitusreiät 2 > Keskustunneli Risteyslen viisteet Lastauspaikat Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli Korjaamo, sähkötilat, pumppaamo, louheen siirtotilat, valvomo, sammutusajoneuvotila, yms. tilat Tunneli kapselikuilulle Henkilökuilun alapäähän liittyvät tilat Henkilökuilu Kapselikuilu Yhteensä 1) Joohitaan ensin v. 2003 ja käytetään myöhemmin työkuiluna 2) reiät porataan käyttövaiheessa 3 Tilavuus, m 21200 1200 198 950 24770 68 020 5 500 1 500 3 450 16 770 980 1 610 8 110 8 850 360 910 Varsinainen loppusijoitustunnelista koostuu keskustunnelista haarautuvista 25 m välein louhiluista n. 200 m pitkistä ja yhdensuuntaisista tunneleista. Sijoitustunneleiden lattiaan porataan täysprofiiliporauksena pystysuorat reiät polttoainekapseleille. Reikien etäisyys toisistaan on noin 8,0 m (k/k). Reiät porataan käyttövaiheessa. Maanpäällä suoritettavien rakennustöiden, etenkin kapselointilaitoksen ja uusien tieyhteyksien rakentamisessa tultaneen suorittamaan myös louhintatöitä. Arvioitu louhintamäärä maan päällä on 10.000 m 3 ktr. Maan pinnalla tehtävät louhinnat kestävät arviolta n. 6-10 kk. Rakennusvaihe kokonaisuudessaan kestään. 10 vuotta, josta louhinta-aika on arviolta 6 vuotta. Louhenostetaan maan pinnalle työkuilun hissillä ja kuljetetaan edelleen varastoitavaksi läjitysalueelle kasoittain. Varastoalueen laajuus on noin 40.000 m 2, jos oletetaan että on vain yksi 10 m korkea louhekasa ja kiviaineksen kitkakulma on 35 o. Useampi kasa luonnollisesti lisää tilantarvetta. Jos oletetaan, että louhe lastataan kaivinkoneelia ja kuljetetaan kuorma-autolla, jonka lavatilavuus on 10 m 3 itr, ja että edestakainen matka työkuilulta läjitysalueelle on n. 1 km, on polttoainekulutus 2000-250011 vko.

16 4 LOUHITUN KIVIAINEKSEN KÄYTTÖ 4.1 Käyttökohteet Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilan louhinnassa syntyy teoreettisesti louhetta noin 360.000 m 3 ktr :::: 650.000 m 3 itr :::: 950.000 t. Määrässä on huomioitu sijoitusreikien porauksessa syntynyt kiviaines. Jos loppusijoitustunneleiden ja kuilujen louhinnassa (ei sijoitusreikien louhinnassa) oletetaan tapahtuvan 8 % ylilouhinta, on louhemäärä 385.000 m 3 ktr :::: 700.000 m 3 itr :::: 1.000.000 t. Maanpäällisessä rakentamisessa, jossa on alueellisia eroja, oletetaan louhetta tulevan n. 10.000 m 3 ktr. Oletuksena on myös, että kaikki irrotettu kiviaines, myös reikien porauksessa syntyvä, voidaan hyödyntää. Irrotettu kiviaines käytetään louheena tai eri murskelajikkeina maan päällä ja alla seuraavasti: - laitosalueen rakennusten ja teiden pohjatöihin louheena, murskeena ja sepelinä - loppusijoitustilan tunneleiden lattiarakenteisiin sepelinä - loppusijoitustilojen täyttämiseen murskeena ja - laitosalueelle johtavien uusien tai perusparannettavien vanhojen tieyhteyksien pohjatöihin louheena, murskeena ja sepelinä. Suurin osa ( 68 %) hyödynnettävästä kiviaineksesta käytetään loppusijoitustilan täytössä. Loppusijoitustilan täyttö on tarkoitus suorittaa käyttäen murske-bentoniittia. Täytemateriaalin murskepitoisuudeksi on oletettu 85% ja tiheydeksi 1,9 ±o,1 t/m 3 4.2 Kiviaineslajikkeet Teoreettinen tarvittava kiviainesmäärä on n. 300.000 m 3 ktr. Teoreettisesta kokonaismäärästä 85 % on murskelajikkeita. Kiviaineksesta käytetään maan alla noin 227.000 m 3 ktr, josta murskeen 0-20 mm osuus on 95% ja sepelin 12-32 mm 5 %. Kokonaismäärässä ei ole huomioitu laitosalueelle johtavien uusien tieyhteyksien rakentamista, koska se on täysin alueriippuvainen. Alueellisia eroja on todennäköisesti myös laitosalueen pohjatöihin tarvittavassa kiviainesmäärässä. Laitosalueen maanpäälliseen rakentamiseen on tässä raportissa arvioitu käytettävän kiviainesta n. 73.000 m 3 ktr, josta 60% on louhetta, 20% mursketta ja 20% sepeliä. Määrä on laskettu olettaen tarvittavan 1 m paksu rakennekerros 1 rakennettava neliömetrin ala. Laitosalueen pohjarakenteilla tarkoitetaan laitosalueelle suunniteltujen rakennusten perustuksia ja väyliä. Väylät on oletettu 6 m leveiksi. Rakennettavilla uusilla tieyhteyksillä seuraavassa tarkoitetaan laitosalueen ulkopuolelle mahdollisesti tarvittavia uusia tieyhteyksiä. Kiviainestarve tien juoksumetriä Um) kohden on laskettu olettaen tien leveydeksi 7 m, joka on yleisen maantien leveys, ja raken-

17 nekerrospaksuudeksi 1 m. Kiviainestyyppien jakautuminen on sama kuin laitosalueen pohjatöistä on edellä esitetty eli louhe 60 %, murske 20% ja sepeli 20 %. Määriä tarkasteltaessa on tilavuussuhteina käytetty seuraavia: 1 m 3 ktr (kiintoteoreettinen) = 1,5 m 3 rtr (rakenneteoreettinen) 1 m 3 ktr (kiintoteoreettinen) = 1,8 m 3 itr (irtoteoreettinen) kiven kiintotiheys on 2,65 t/m 3 murske - bentoniitin rakennetiheys. = 1,9 ±0, 1 t/m 3 Loppusijoituslaitoksen esisuunnitelman (Salo et al. 1990), tarkistettujen suunnitelmakuvausten osien (Riekkola & Salo 1996) ja täyteainevaatimusten (mm. Pusch 1995) mukaisesti louheen ja murskelajikkeiden käyttökohteet ja -määrät sekä oletetut laatuvaatimukset ovat seuraava. Louhe: Käyttö: Laitosalueen pohjarakenteet; 60 % kiviainesmäärästä => 43.800 m 3 ktr. Rakennettavat uudet tieosuudet; 60 % kiviainesmäärästä => 4,2 m 3 ktr 1 jm. Erityisvaatimukset: Normaalit rakennekerroksien materiaaleilta vaaditut laatuvaatimukset, esim. Tielaitoksen ohjeiden ja Pohjarakennusohjeiden (RIL 1988, 1987) mukaisesti. Murske 0-64 mm (tai 0-50 mm): Käyttö: Rakennettavat uudet tieosuudet; 20 % kiviainesmäärästä => 1,4 m 3 ktr 1 jm. Laitosalueen pohjarakenteet; 20% kiviainesmäärästä => 14.600 m 3 ktr. Erityisvaatimukset: Normaalit rakennekerroksien materiaaleilta vaaditut laatuvaatimukset, esim. Tielaitoksen ohjeiden ja Pohjarakennusohjeiden (RIL 1988, 1987) mukaisesti. Sepeli 12-32 mm: Käyttö: Rakennettavat uudet tieosuudet; 20% kiviainesmäärästä => 1,4 m 3 ktr 1 jm. Laitosalueen pohjarakenteet; 20% kiviainesmäärästä => 14.600 m 3 ktr. Tuoneleiden lattia- ja salaojakerrokset; n. 16.000 m 2 keskim. 350 mm tiivistettynä kerroksena => n. 10.600 m 3 ktr; (oletus: sijoitustunnelin lattiasepeli, joka poistetaan ennen täyttöä ja siirretään toiseen tunneliin, on laskettu kolminkertaisena materiaalihukan vuoksi).

18 Kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätehallin täyttö => n. 1.300 m 3 ktr; (oletus; lattiasepeliä ei käytetä hallin täyttösepelinä.). Erityisvaatimukset: Normaalit rakennekerroksien materiaaleilta vaaditut laatuvaatimukset, esim. Tielaitoksen ohjeiden ja Pohjarakennusohjeiden (RIL 1988, 1987) mukaisesti. Maan alla käytettävän sepelin osalta tulee huomioida mahdolliset puhtausvaatimukset Murske 0-20 mm: Käyttö: Loppusijoitustilojen täyttö murske- hentoniitti -seoksella (85 1 15 % ); => n. 216.000 m 3 ktr. (Määrästä on poisluettuna muulla materiaalilla täytettävät osuudet, kuten sijoitustunneleiden, kuilujen ja keskustunnelin hetoni tai hentoniitti sulkurakenteet sekä kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätehallin sepelitäyttö). Erityisvaatimukset : raejakauma Fuller -käyrän muotoinen (Pusch 1995) läpäisy D 5 :::; 0.01 mm,=> hienoainespitoisuus (<0,063 mm) n. 10% murskeen mineraalien mahdollinen haitta hentoniitin toiminnassa huomioitava (ilmeisen epäselvä asia) murskeelta mahdollisesti vaadittava puhtaus tulee huomioida. Tyypillisesti murskauksessa, kiviaineksen siirtelyssä ja varastoinoissa tapahtuu n. 5 % hävikki, eli todellinen tarvittava kiviainesmäärä on n. 330.000 m 3 ktr. Ilman uusien tieyhteyksien rakentamiseen tarvittavan kiviaineksen huomioimista louhituo ja käytetyn kiviaineksen ylijäämä on n. 67.000 m 3 ktr. Täytemurskeen puhtausvaatimusten johdosta syötteestä esivälpätään hienoainesosuus (0-20 mm), joka voidaan hyödyntää muussa rakentamisessa (kts. kappale 5.2).

19 4.3 Laatuvaatimukset Eri lajikkeilla on omat laatu- tai erikoisvaatimukset, jotka määräytyvät täysin käyttökohteen mukaan. Keskeisin laatuvaatimus käytettävälle kiviainekselle on rakeisuusjakauma. Maan pinnalla käytettävien kiviainesten laatuvaatimukseksi soveltuu yleiset ohjeet, joita on esitetty esimerkiksi viitteissä RIL 1988 ja RIL 1987. Täyteaineessa käytettävälle murskeelle on vaatimustaso esitetty tarkemmin. Karkearakeisen materiaalin rakeisuuskäyrän muotoa kuvataan usein nk. Fullerin yhtälöllä (kaava 1). Fullerin käyrän omaavalla kiviainesseoksella päästään parhaaseen tiiveyteen (Kolisoja 1993, Pusch 1995). missä p = 1 oo(_!! Jn Dmax p = d = läpäisyprosen tti raekoko Dmax = maksimiraekoko n = rakeisuuskäyrän muotoa kuvaava parametri 1 Murskeen rakeisuuskäyrän muotoa voidaan kuvata myös ns. muotosuhteella (kaava 2), jonka avulla mm. Tielaitos on asettanut omat vaatimuksensa rakennekerrosten materiaaleille (Tielaitos 1994a). Ms= dso X dgo d1o X d30 missä Ms = rakeisuuskäyrän muotosuhde d 10... d 90 = rakeisuuskäyrän läpäisyprosentteja 10 %, 30 %, 60% ja 90% vastaavat raekoot millimetreinä 2 Täyteaineelle on esitetty raekokojakaumaksi 0-20 mm ja murskeen rakeisuuden halutaan noudattavan Fullerin käyrää siten, että 5 % läpäisyä vastaa raekoko 0,0 1. Vaatimus D 5 < 0,01 mm ja suurin raekoko Dmax = 20 mm johtaa rakeisuuskäyrän muotoa kuvaavan parametrin arvoon n < 0.394, joka vastaan. 10% läpäisyä 0,063 mm raekoolle (Kuva 4-1). Seulakoko 0,063 mm on murskauslaitoksen laadunvalvonnan tyypillinen pohjaseula. Täyteaineen murskeen vaaditun rakeisuuskäyrän muotoarvo on Ms = 39. Normaalilla tunnelilouhetta syötteenä käyttävälle murskausprosessilla D 10 = 0,063 mm läpäisyyn ei päästä, vaan tyypillisesti läpäisyprosentti pohjaseulalla on n. 5-8 %. Täyteaineen rakeisuuskäyrälle ei ole esitetty raja-arvoja.

20 100.00 90.00 80.00 70.00 = c 60.00 C1)... "' 0 a. > ;; "' 50.00 a. 40.00 :ca...j 30.00 20.00 10.00 0.00 Raekoko 1 seulakoko {mm) Kuva 4-1. Täytemurskeen rakeisuuskäyrä, kun vaatimuksena D 5 = 0,01 mm ja D max = 20 mm. Kuvaajassa myös bentoniitin raekoko jakauma, esimerkki 0-20 mm murskeen käytännön jakaumasta sekä Äspössä tehdyn täyttökokeen (Gunnarsson et al. 1996) murskeen optimi raekokojakauma. Loppusijoitusreikien porauskokeessa (Autio & Kirkkomäki 1996) havaittiin, että syntyvän murskeen/louheen partikkeleista 56-64 paino-% on kooltaan alle 1 mm ja keskimääräinen partikkelikoko d 50 on 0.4-0.6 mm. Louheen 1 murskeen hienoainespitoisuuden ( <0,074 mm) vaihteluvälin havaittiin olevan 12-18 %. Porausmursketta voitaneen hyödyntää täyteainemurskeen valmistuksessa, jos se varastoidaan suojatusti. Ruotsissa Äspön kalliolaboratoriossa suoritetussa tunnelin täyttökokeessa (Gunnarsson et al. 1996) on käytetty TBM -menetelmällä louhittua 0-60 mm kiviainesta. Projektissa esitettiin täytemateriaalin optimaaliseksi kiviainekseksi 0-20 mm mursketta, joka käyttäytyy Fuller -käyrän mukaan (Kuva 4-1). Esitetty optimaalinen rakeisuuskäyrä poikkeaa hieman esitettyjen lähtötietojen perusteella Fuller -yhtälöllä (kaava 1) lasketusta sovitteesta. Kokeessa käytetty murske vastasi erinomaisesti esitettyä vaatimustasoa, vaikka TBM-louheelle murskattiin vain yksivaiheisella prosessina. Tosin syötteen hienoainespitoisuus oli n. 8 %, joka on huomattavasti enemmän kuin mitä saadaan poraus-räjäytys tekniikalla louhittaessa. Karbonaatti- ja rikkipitoisuuden säätelyllä estetään bentoniitin sementoituminen. Sementoitumista, johon vaikuttaa myös silikaattimineraalien määrä, tapahtuu tosin vasta 80-90 C lämpötilassa ja kun lämpötilan nousugradientti on riittävä. Täyttömateriaalissa vallitsevan matalan lämpötilan ( < 50 C) ja pienen lämpötilan muutosgradientin johdosta ei sementoitumista Puschin ( 1995) mukaan ole odotettavissa.

21 Kiviaineksen kalipitoisuudella on vaikutusta bentoniitin smektiitin muuttumisena illiitiksi, josta on seurauksena täytemateriaalin paisumisen väheneminen ja vedenjohtokyvyn kasvaminen. Tosin koetulosten perusteella (Pusch 1995, s. 22) k.o. muuttuminen on käytännössä merkityksetöntä. Koska lämpötila täytemateriaalin alaosassa on alhaisempi kuin 40 C, suureliakio K+ -konsentraatiolla vain muutama prosentti smektiitistä muuttuu illiitiksi muutaman tuhannen vuoden aikana lämpötilan noustessa 10-15 C. Kalimineraaleja ovat kalimaasälpä, biotiitti ja muskoviitti. Loppusijoitusalueiden kalimineraalipitoisuudet on esitetty taulukossa 4-1. Taulukko 4-1. Kalimineraalien osuus tutkimusalueiden pääkivilajissa prosentteina. MINERAALI ALUE, KIVILAJI kalimaasälpä biotiitti muskoviitti YHT. (%) (%) (%) (%) Olkiluoto, MGn 9 25-34 Kivetty, GrDr 28 7-35 Romuvaara, TonGn 5 14 2 21 Loviisa, rapakivi 32 4-36 Murskeen raemuodolla on myös merkitystä tiiveyden kannalta. Muotoa ilmaistaan puikkoisuudella ja liuskeisuudella (Kuva 4-2). Tielaitos esittää kantavan kerroksen materiaalille vaatimukseksi: Puikkoisuus [c/a] :::; 2,45-2,7 ja liuskeisuus [b/a] :::; 1,7-1,8 raekoosta riippuen (Tielaitos 1991 b ). Kuutiomainen raemuoto mahdollistaa paremman tiivistymisen. Loppusijoitusalueiden kivilajeille (Taulukko 4-1) ei kuutiomaisen raemuodon saavuttaminen liene ongelmallista. Tyypillisesti kuutiomaisuuteen päästään, kun murskainten kita on mahdollisimman täynnä kiveä. Täysi kita nostaa energian kulutusta mutta parantaa laitteen kulutusosien käyttöikää. Kulutusosien käyttöikä kasvaa, koska kivi jauhautuu kulmikkaaksi toisiaan vasten. Toisaalta liuskeisten ja suuntautuneiden kivien kuten gneissien raemuoto tulee kuutiomaiseksi rakeiden "katketessa". Kuva 4-2. Raemuodon määritystunnukset; a..l b..l c.

22 5 MURSKAUS LOPPUSIJOITUSALUEELLA 5.1 Murskauksen lähtökohdat Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitushankkeessa tarvittavat lajikkeet tullaan murskaamaan laitosalueella maanpinnalla. Murskaustyö tarvitsee tilavarauksen louhe- ja varastokasa-alueen läheisyydestä. Kaikki lajikkeet voitaneen murskata samoja peruslaitteita käyttäen, mutta täyteaineessa käytettävän murskeen korkea hienoainesvaade vaatii erikoisjärjestelyjä. Murskaus tapahtuu pääpiirteittäin kappaleessa 2 esitetyllä tavalla. Loppusijoitusalueen murskauslaitos käsittää varsinaisten murskaimien, kuljettimien ja seulojen lisäksi valvoma- ja taukokopin, mahdolliset pölyäidisen suojaus-, imu- ja keräyslaitteet, mahdolliset meluesteet, kulkureitit syöttimene ja tuotteen kuljetukselle sekä vesi- ja sähköjärjestelyt Vaadittava tilantarve on noin 3000-4000 m 2 Mikäli murskauskalusto suojataan halliratkaisulla vaadittavan pinta-alan tarve todennäköisesti kasvaa. Varastokasan, jonka korkeus voi olla 6 m, tilantarve on n. 4.000 m 2 Murskaustyö aloitetaan aina koemurskauksella, jonka perusteella valitaan murskaustuotteen ohjealue. Kun murskaustuotteen rakeisuus on kohdallaan, voi murskaustyö alkaa. Koemurskattu materiaali viedään murskekasaan vain, jos se täyttää asetetut vaatimukset. 5.2 Täyteaineen murske 5.2.1 Prosessin yleiskuvaus Murskaamalla louhetta raekokoon 0-20 mm, tarvitaan 4 murskausvaihetta (Kuva 5-1). Neljäs vaihe on tarpeellinen, jotta hienoaineksen määrä saadaan nostettua vaaditulle tasolle. Täytemateriaalin murskausprosessin suunnittelussa on otettu huomioon raekokojakauman lisäksi mahdollinen puhtausvaatimus, jossa säädetään murskeen sisältämän orgaanisen materiaalin osuutta. Murskauksessa käytettävä syöte on tunnelilouhetta, joka on ollut varastoituna kasalle 1-10 vuotta. Suojaamaton varastokasa on altis niin sääolosuhteille kuin normaalille orgaanisen aineen leviämiselle. Syötteen orgaaninen ainemäärä voi siten olla merkittäväkin, joten täytemateriaali pyritään murskaamaan lyhyimmän aikaa varastoidusta materiaalista. Tunnelilouhetta murskaamaila hienoainesta ( < 0.063 mm) saadaan n. 5-8 % kivilajista ja murskaimesta riippuen. Koska loppusijoitusalueiden kivilajit ovat tyypillisiä suomalaisia syväkiviä, ei yli 5 % hienoainesmäärän saannissa ilmenne ongelmia. Eräissä kovissa vulkaanisissa kivilajeissa hienoaineksen saaminen tavanomaisilla murskaimilla saattaa olla vaikeaa. Murskausprosessissa (Kuva 5-1) syötelouhe kuljetetaan varastokasalta ja kipataan syöttimelle. Syöttimessä on välppä, joka poistaa syötteestä hienoaineksen n. 0-20 mm vastaavan raekoon. Myös roskien, humusten ja muiden epäpuhtauksien oletetaan poistuvan välpättäessä. Välpätyn aineksen osuus syötteestä on n. 10 %. Syötin ohjaa ylitteen esimurskaimena olevalle leukamurskaimelle.

23 ~; ":;;;:.=~~ - sisältää orgaanista ainesta - kelpaa maanpäällisiin rakenteisiin t VALPPAYS < 20 mm 1. MURSKAIN leukamurskain 3. MURSKAIN karamurskain 4. MURSKAIN kara-, iskupalkki- tai keskipakomurskain ' 2. MURSKAIN karamurskain LOPPUSIJOITUSTILAN TÄYTTÖÖN Kuva 5-1. Täyteaineen kiviaineksen 0-20 mm murskauskaavio. Materiaali siirretään hihnakuljettimella välimurskaimeen, josta edelleen seulalle. Mikäli reikien porauksessa syntyvä kiviaines on varastoitu suojatusti ja siten puhdasta, voidaan se syöttää murskausprosessiin tässä vaiheessa. Välimurskaimena on karamurskain. Seulalta ensimmäistä tasoa läpäisemätön materiaali johdetaan jälkimurskaimelle, josta se palaa takaisin seulalle. Toista seulatasoa läpäisemätön materiaali kierrätetään hienomurskaimen kautta seulalle. Molemmat seulatasot läpäisevä materiaali on valmista lopputuotetta. Jälkimurskaimena on karamurskain. Hienoaineksen määrän kasvattaminen kymmeneen prosenttiin tai y Ii vaatii hienomurskausvaiheen tai erillisen pienen raekokojakautuman omaavan tuotteen murskaamisen tai jauhattamisen. Hienomurskaimena voi olla kara-, kartio-, sinko- tai keskipakomurskain. Mikäli suoritetaan erillinen hienonnusmurskaus, jauhettu 1 murskattu kivi suhteitetaan muun murskeen kanssa oikean raekokojakauman saamiseksi esim. bentoniitin sekoitusvaiheessa. Hienoainesmäärää voidaan myös kasvattaa lisäämällä murskeeseen luonnon filleriä tai kivituhkaa. Hankaluutena on luononmateriaalin puhtauden ja alhaisen humuspitoisuuden varmistaminen. Murskauksen yhteydessä suoritetaan suunnitelmallista laadunvalvontaa, jolla tarkkaillaan murskeen raekokoj akaumaa, ominaisuuksia ja puhtautta. Murskauslaitoksen 3D visualisointikuvat on esitetty liitteessä 1.

24 5.2.2 Laitteisto Murskausprosessi voidaan suorittaa mm. Nordberg - Lokomo Oy:n valmistamilla laitteilla (Kuva 5-2, Taulukko 5-1). Tosin muitakin laitevalmistajia on. Jos valitaan Nordberg - Lokomo Oy:n valmistamat laitteistot, prosessikalusto voisi olla seuraava: louhesyötin: B 13-56-2V esimurskain (leukamurskain): C 125 B välimurskain (karamurskain): G 2812 seulonta: B 280 T jälkimurskain (karamurskain): G 1211 hienomurskain (karamurskain): G 411 (tai iskupalkkimurskain) sekä hihnakuljettimia 8 kpl. 1 SYÖTIN + hienoaineksen erotus 2LEUKAMURSKAINC125B 3 VÄLIMURSKAIN G 2812 4 SEULA B 280 T 5 JÅLKIMURSKAIN G 1211 6HIENOMURSKAING411 ' PÖLYNKERÄINYKSIKKÖ TUNNELILOUHE Kuva S-2. Täyteaineen murskeen virtauskaavio.

25 Taulukko5-1 Esimerkki loppusijoitustilan täyteaineen murskaukseen soveltuvista laitteista ja niiden mitta- ja teho tiedot. Laite Tyyppi Leveys Pituus Kork. Teho Paino Kapasit. (mm) 1 ) (mm) 1 ) (mm) 1 ) (kw) 2 ) (kg) (tlh)3) Syötin B 13-56-2V 1810 5590 1193 22 5480 140-850 Murskain C 125 B 2688 3370 2900 160 36700 290-600 Murskain G2812 1820 4) 2546 250 16000 240-480 Se ula B 280T 2730 5100 2077 22 5300 Murskain G 1211 1700 4) 2383 160 10800 110-220 Murskain G411 1700 4) 2383 132 10800 90-130 Kuljetin 5) 650 5) 5) 15 5) 1) Murskaimien koko ilman alustaa 2) Suurin teho 3) Murskaimien kapasiteetti riippuu asetuksesta 4) Karamurskaimet ovat pyöreitä 5) Kuljettimien koko tarpeen mukaan mittatilauksena. Nordberg - Lokomon valmistamat karamurskaimet on varustettavissa Lokoset automaattisäätöyksiköllä, joka jatkuvatoimisesti valvoo ja ylläpitää murskaimen asetusta, tehon ottoa ja murskauspainetta. Automaattivalvonnalla murskeen laatu säilyy tasaisena, vaikka murskauksessa ilmenisi häiriöitä. Myös murskausteho paranee ja laitteiston kuluvuus pienenee. Jos murskaimet ovat itsestään liikkuvia Track -laitteita, on alustan pituus 18,0-19,0 m, leveys 4,0-5,0 m, korkeus 4,0-5,0 m ja paino n. 60.000-90.000 kg. Edelläesitettyihin seuloihin on saatavissa pesujärjestelmä ja pölynsuojaus. 5.3 Muut murskattavat materiaalit Laitosalueen pohjatöissä tarvittavien murskemateriaalien (0-64 mm, 12-32 mm) määrä on n. 73.000 m 3 ktr ilman uusien tieyhteyksien rakentamista. Näiden lajikkeiden valmistamiseksi on urakoitsijoilla olemassa valmiit prosessikaaviot. Murskaustyö voidaan suorittaa edellä esitetyin perusmenetelmin 2-3 vaiheessa yhtä seulakomponenttia hyödyntäen. Mursketta 0-64 mm tarvitaan rakennusvaiheessa. Tunnelissa käytettävän sepelin tarve on noin 12.000 m 3 ktr. Sen murskausprosessi tulee suorittaa vastaavasti kuin täyttöaineenkin (kts. Kuva 5-1). Sepeliä 12-32 mm tarvitaan sekä rakennus-, käyttö- että täyttövaiheessa. Sepelin valmistuksessa neljäs murskausvaihe on tarpeeton.

26 5.4 Aikataulu Kiviaineksen ja eri lajikkeiden tarve vaihtelee hankkeen eri vaiheissa. Tutkimuskuilun rakentamisen aikana syntyy n. 44.000 m 3 itr kiviainesta, jota voidaan käyttää aluetöihin. Suuret louhemäärät saadaan loppusijoitustilojen rakentamisen yhteydessä ja käyttövaiheessa (Kuva 5-3). Käyttövaiheen louhinnat tehdään urakkaluonteisesti joka kolmas tai neljäs vuosi ja sijoitusreikiä porataan jatkuvasti. 800000 -.---------------- --------------- - ----- --- - -- -. 600000 - "C 400000,;,-.. 200000... :m :m :m E U) Q) c -200000 '(ij s: ~ -400000-600000...,_TUOTTO --11- JÄLJELLÄ..,.... KÄYTTÖ 716.000 m 3 itr! ENIMMILLÄÄN 325.000... m 3 itr......,.-- ' _.,...- - - LOPUSSA ' 145.000 m 3 itr 0~~~~~~~~~--~----+----+----~--~-----r--~ 2000 2005 2010 -.... 28;1~.. 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 < > TUTKIMUSKUILU: RAKENTAMINEN JA KÄYTTÖ RAKENTAMISVAIHE -... _... -... ~.. - -- -.. SULKEMINEN --... ( KÄYTTÖVAIHE: KAPSELIEN ASENNUS JA ) "\. SIJOITUSTUNNELEIDEN LOUHINTA " 800000 om~ -- ------~ " """ ' " - " --- ---.. - - ----------"~ '''""" AIKA (v) 1 Kuva 5-3. Kiviaineksen materiaalivirta irtokuutioina käytetyn polttoaineen loppusijoitushankkeen (tapaus P) eri vaiheissa. Määrällisesti eniten käytetään kiviainesta maan alla vuosina 2020-2046 eli käyttö- ja sulkemisvaiheen aikana. Rakentamisvaiheessa vuosina 2010-2020 tarvitaan runsaasti kiviainesta maanpäällisissä aluetöissä ja mahdollisten uusien laitosalueelle johtavien tieyhteyksien rakentamisessa. Murskauksen arvioidut keskitehot ja -ajat sekä kiviainesmäärät eri murske- ja sepelilajikkeille on esitetty taulukossa 5-2. Murskausajoissa on huomioitu 5 % hukka sekä lisäksi 10 % "välppävara" täyteaineelle. Hukkaa aiheutuu pölyämisestä, kiviaineksen siirtelystä hihnakuljettimilla murskaimelta toiselle sekä siirtelystä murskaimelta kasalle ja kasalta pois kauhakuormaajilla. Täytemateriaalissa ensivaiheessa poisvälpättävä materiaali (0-20 mm) on kuitenkin käyttökelpoista muussa toiminnassa maan päällä. Täyttömateriaalin mursketta (0-20 mm) tarvitaan käyttövaiheessa 23 vuoden ajan keskimäärin n. 4.500 m 3 ktr 1 vuosi(::::: 7.500 m 3 itr). Vuosittaisen tarpeen murskausaika on n. 80 työtuntia. Mikäli täyteaineen murskeen tulee olla puhdasta orgaanisesta materiaalista, ei suurien täytemurskemäärien vuosien varastointi ulkotilassa ilman suojausta liene mahdollista. Vaatimuksen myötä vuosittainen murskausaika on n. 110-130 työtuntia.

27 Taulukko 5-2. Murskelajikkeiden teoreettinen tarve ja murskausajat; Tapaus P, hukka 5 % ja täyteainemurskeella 10 % esiseulonta. 0-20mm 0-64mm 12-32mm YHT Keskiteho (t /16 h) 2700 5000 3200 Kokonaistarve: m 3 kiintoteoreettinen 248.000 16.000 28.000 292.000 m 3 irtoteoreettinen 446.000 27.000 48.000 521.000 tonni 657.000 42.000 74.000 773.000 Murskausaika: 2-vuoro työpäiviä (16 h) 245 10 25 280 Täyteaineen kivimateriaalin murskaukselle on kolme pää vaihtoehtoa; 1) jatkuva tarpeen mukaan murskaaminen, 2) murskaaminen pienehköissä erissä esim. 1-3 vuoden välein tai 3) koko määrän murskaaminen kerrallaan. Kannattaako kiviaines murskata pienissä vai suurissa erissä riippuu murskauksen kokonaiskustannuksista sekä täytemateriaalin laatuvaatimuksista ja erityisesti käytettävän murskeen puhtaudesta. Murskaustyön ajoittamisessa on huomioitava luonnollisesti myös ympäristötekijät sekä vuodenajat. Talviseen aikaan pesu- ja kasteluveden käyttö vaatii lämmitettävän suojatilan. 1. Murskaus tarpeen mukaan Kun kiviainesta murskataan pienissä erissä kulloinkin tarvittava määrä, murskeen varastointiaika vähenee ja sen puhtaus ja laatu on helposti kontrolloitavissa. Hetkellinen varastointi voitaisiin toteuttaa normaalisti ulkotilassa suojattuna tai pienehköissä varastotiloissa, esim. siiloissa. Menetelmä on epäedullinen erittäin lyhytkestoisista murskausprosesseista johtuen. Kiinteän murskauskaluston seisottaminen ja huollattaminen tai laitteiston paikalle tuominen vain muutaman päivän murskauksen vuoksi ei ole murskauksen kannalta tarkasteltuna taloudellisesti järkevää. Myös se, että pesu- ja kastelujärjestelyistä johtuen murskaus tulee suorittaa kesäisin, vähentää menetelmän etuja. 2. Murskaus ja varastointi muutaman vuoden tarpeisiin Täytemurskeen tekeminen 2-3 vuoden tarpeisiin on varsin tehokasta, mutta murske vaatii suojauksen varastoinoin ajaksi. Murskauksen hintaa nostaa kaluston mobilisointikustannus (n. 100.000 mk/kerta). Toisaalta jokainen murskauskerta voidaan teettää sillä hetkellä edullisimmaksi katsotulla urakoitsijalla ja kesäiseen aikaan, jolloin murskeen peseminen ja pölyämisen esto kastelujärjestelyin on mahdollista.

28 3. Yhtäjaksoinen murskaus Kolmantena vaihtoehtona on murskaustyön teettäminen yhtäjaksoisesti koko tarvittavalle määrälle, murskeen varastointi kasalla ja pesu ennen bentoniittiin sekoittamista. Menetelmän etuna on tehokas ja edullinen murskausprosessi sekä yksinkertainen varastointi. Toisaalta murskeen pesun vaikutuksesta täytemurskeelle oleellinen hienomman raekoon omaava osa huuhtoutuu. Hienoainesta jouduttaisiin tällöin murskaamaan tai jauhamaan eri prosessissa lisää, varastoimaan ja suhteittamaan sekoitusvaiheessa täytemateriaaliin. Tästä voi olla seurauksena täyteaineen laadun tasaisuuden heikkeneminen ja kustannusten selkeä kasvu. Luonnollisesti on mahdollista näiden ratkaisujen soveltava yhdisteleminen, mutta murskeen laatuvaatimusten tulee kuitenkin olla selvillä ennen lopullisen logistiikan päättämistä. 5.5 Murskaustyön vaatimat luvat On ilmeistä, että loppusijoituslaitoksella suoritettavan murskaustyön voidaan ajatella olevan vähäinen murskaustyö tai kyseessä on lyhytkestoinen siirrettävä kivenmurskaamo. Molemmissa tapauksissa tarvitaan yleensä ympäristölupa (YLML 19.4.19911735, YLMA 17.8.1992/772). Siirrettävälie laitokselle voidaan hakea myös monivuotista ympäristölupaa, jos laitos toimii vain osan vuotta (alle 6 kk) tai laitoskokoonpano vaihtuu osittain vuosittain. Jätelupaa ei tarvita, mutta murskauslaitoksia koskee selvilläolo- ja kirjanpitovelvollisuus. Lupatarpeista tulee neuvotella kunnan ympäristölupaviranomaisen kanssa ennen työn aloittamista. Lupa-asioista on kerrottu enemmän kappaleessa 2. 5.6 Ympäristön huomiointi Keskeisimmät murskaustyöstä ympäristöön kohdistuvat vaikutukset ovat melu ja pöly. Loppusijoitusalueen sijainti ratkaisee vaikutuksen ulkopuoliselle osapuolelle. Oleellista lienee myös laitosalueella työskenteleviin ja vierailevien ihmisiin kohdistuvat vaikutukset. Pohjaveden pilaantumisriski murskaustyön vaikutuksesta on erittäin vähäinen, sillä laitos käyttää energialähteenä sähkövirtaa. Molemmat haittatekijät ovat parhaiten hoidettavissa, jos murskaustyö tehdään erillisessä hallirakennuksessa. Hallirakennus saattaa asettaa prosessin suunnittelulle ja työn suorittamisella rajoituksia, etenkin kun työ ei välttämättä ole jatkuvaa eivätkä murskausjaksot pitkäaikaisia. Myös kiven siirto murskaimelle ja murskaimelta kasalle tapahtuu kuitenkin ulkotilassa, jolloin pölyämistä on hankala täysin rajoittaa. Melun leviäminen ympäristöön voidaan hoitaa laitoksen järkevällä sijoittamisella, jolloin maasto, murske- ja/tai louhekasat sekä esim. ympäröivä metsä toimivat äänimuurina. Myös paikallisia ääniseiniä voidaan asentaa. Melutason ohjearvoiksi päiväsaikaan (7-22) suoritettavalle työlle on annettu seuraavat: