Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteily- ja aktiivisuusmittaukset

Työraportti 2012-91 Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteily- ja aktiivisuusmittaukset Aapo Tanskanen Fortum Power and Heat Oy Nina Paaso Teollisuuden Voima Oyj Helmikuu 2013 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.

KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN SÄTEILY- JA AKTIIVISUUSMITTAUKSET TIIVISTELMÄ Säteily- ja aktiivisuusmittauksia suunnitellaan käytettävän Olkiluodon kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella moniin eri tarkoituksiin. Mittauksilla varmistetaan, että Posivan ydinjätelaitosten työntekijöiden säteilyaltistukset jäävät niin pieniksi kuin on kohtuudella mahdollista saavuttaa ja että laitoksilta ei tapahdu merkittäviä radioaktiivisten aineiden päästöjä ympäristöön. Lisäksi säteily- ja aktiivisuusmittauksia voidaan käyttää laitosten prosessien valvontaan sekä ydinmateriaali- ja ydinsulkuvalvontaan. Laitoksilla tulee olla myös kattava valikoima siirrettäviä säteilymittareita sekä järjestelmät työntekijöiden henkilöannosvalvontaan ja laitosten lähiympäristön säteilyn mittaamiseen. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteily- ja aktiivisuusmittausten suunnittelun lähtökohtia ovat käytetyn polttoaineen ja muiden säteilylähteiden ominaisuudet sekä arviot kapseloinnin ja loppusijoituksen eri työvaiheisiin liittyvistä riskeistä ja oletettujen käyttöhäiriöiden ja onnettomuuksien seurauksista. Koska ydinjätelaitosten säteily- ja aktiivisuusmittaukset ovat vahvasti sidoksissa esimerkiksi laitosten tilankäyttöön, ilmastointiin ja automaatioon, tarvitaan eri osa-alueiden suunnittelijoiden välistä yhteistyötä, jotta lopputulokseksi saataisiin laitokset, jotka ovat turvallisia ja joita on helppo käyttää ja huoltaa. Raportissa on esitetty yleisen tason suunnitelma kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteily- ja aktiivisuusmittauksista perustuen nykyisin saatavilla olevaan tavanomaiseen mittaustekniikkaan ja käytäntöihin. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteily- ja aktiivisuusmittaukset voidaan jakaa karkeasti seuraaviin osa-alueisiin: huonetilamonitorit, prosessimittaukset, radioaktiivisten päästöjen mittaus, ympäristön säteilymittaukset, kannettavat säteilyvalvontalaitteet, henkilöannosvalvonta ja laboratoriomittaukset. Osa järjestelmistä ja menettelyistä voi olla yhteisiä Olkiluodon ydinvoimalaitoksen kanssa. Avainsanat: käytetyn polttoaineen loppusijoitus, säteilymittaus, aktiivisuusmittaus

RADIATION AND ACTIVITY MEASUREMENTS OF THE ENCAPSULATION PLANT AND THE FINAL DISPOSAL FACILITY ABSTRACT Radiation and activity measurements are planned to be used at the Olkiluoto encapsulation plant and final disposal facility for various purposes. The measurements secure that the personnel radiation doses at Posiva's nuclear waste facilities stay as low as reasonably achievable, and that there are no significant releases of radioactive materials to the environment from the facilities. In addition, radiation and activity measurements can serve monitoring of the plant processes as well as nuclear safeguards and non-proliferation. Furthermore, a comprehensive selection of portable radiation monitoring instruments shall be available at the facilities, the personal dose monitoring of the workers shall be arranged, and a system for radiation monitoring in the environment of the facilities. Starting points for the design of radiation and activity measurement systems of the encapsulation plant and the final disposal facility are the properties of the spent nuclear fuel and other radiation sources as well as the estimated risks related to the various stages of the encapsulation and final disposal process and the consequences of the anticipated operational incidents and postulated accidents. As the radiation and activity measurements of the nuclear waste facilities are strongly coupled with for example the layout, processes, air conditioning, automation of the plants, there is a need for good coordination of work between the designers of different areas in order to reach plant designs that are safe and easy to operate and maintain. The report describes a conceptual design of the radiation and activity measurements of the encapsulation plant and the final disposal facility based on currently existing common measurement techniques and practices. The radiation and activity measurements of the encapsulation plant and the final disposal facility can roughly be grouped as follows: installed monitoring of external radiation, installed monitoring of processes, installed monitoring of radioactive releases, monitoring of environmental radiation, transportable radiation measuring equipment, monitoring of occupational exposure, and activity measurements in laboratory facilities. Part of the systems and procedures can be in common with those of the Olkiluoto nuclear power plant. Keywords: final disposal of spent nuclear fuel, radiation measurement, activity measurement

1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANTO... 2 2 YLEISTÄ YDINJÄTELAITOSTEN SÄTEILYTURVALLISUUDESTA... 3 2.1 Ydinjätelaitosten säteilyturvallisuusriskit... 3 2.2 Käytetyn polttoaineen aktiivisuusinventaari ja radioaktiivisten aineiden vapautuminen... 4 2.3 Ulkoinen säteily... 7 2.4 Kontaminaatio... 8 3 SÄTEILY- JA AKTIIVISUUSMITTAUSJÄRJESTELMÄT... 10 3.1 Yleistä säteily- ja aktiivisuusmittauksista... 10 3.2 Huonetilamonitorit... 10 3.3 Kapselointilaitoksen prosessimittaukset... 12 3.4 Radioaktiivisten päästöjen mittaus... 13 3.5 Laboratorion suorittamat päästöjen aktiivisuusmittaukset... 15 3.6 Ydinjätelaitosten ympäristön säteilymittaukset... 16 3.7 Siirrettävät säteilymittauslaitteet, kontaminaatiomittauslaitteet ja henkilömonitorit... 16 3.8 Työntekijöiden säteilyaltistuksen seuranta... 17 4 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET... 19 5 KIRJALLISUUSVIITTEET... 22

2 1 JOHDANTO Posiva suunnittelee kapselointi- ja loppusijoituslaitosten rakentamista Olkiluotoon. Maan pinnalla sijaitsevassa kapselointilaitoksessa Olkiluodon ja Loviisan voimalaitoksilta saapuva käytetty ydinpolttoaine siirretään loppusijoituskapseleihin. Kapselit lasketaan hissillä maanalaiseen loppusijoituslaitokseen, jossa sijaitsevat varsinaiset loppusijoitustilat. Kapselit siirretään kapselin siirto- ja asennusajoneuvolla loppusijoitusreikiin, jotka on vuorattu bentoniittilohkoilla. (Saanio ja muut 2012) Posivan ydinjätelaitoksissa tarvitaan säteily- ja aktiivisuusmittausjärjestelmiä moniin eri tarkoituksiin. Mittauksilla varmistetaan, että Posivan ydinjätelaitosten työntekijöiden säteilyaltistukset jäävät niin pieniksi kuin on kohtuudella mahdollista saavuttaa ja että laitoksilta ei tapahdu merkittäviä radioaktiivisten aineiden päästöjä ympäristöön. Lisäksi säteily- ja aktiivisuusmittauksia voidaan käyttää laitosten prosessien valvontaan sekä ydinmateriaali- ja ydinsulkuvalvontaan. Laitoksilla tulee olla myös kattava valikoima siirrettäviä säteilymittareita sekä järjestelmät työntekijöiden henkilöannosvalvontaan ja laitosten lähiympäristön säteilyn mittaamiseen. Tässä työssä on selvitetty, mitä säteilyja aktiivisuusmittauksia tarvitaan Posivan ydinjätelaitoksilla ja mitkä ovat niiden keskeisimmät suunnitteluperusteet.

3 2 YLEISTÄ YDINJÄTELAITOSTEN SÄTEILYTURVALLISUUDESTA 2.1 Ydinjätelaitosten säteilyturvallisuusriskit Ydinjätelaitoksissa käsitellään korkea-aktiivista, mutta kuitenkin vähintään 20 vuotta välivarastoitua käytettyä polttoainetta. Ne osat kapselointi- ja loppusijoituslaitoksista, joissa työntekijät voivat altistua radioaktiiviselle säteilylle, ovat ns. valvonta-aluetta. Valvonta-alueen huonetilat luokitellaan niiden ulkoisen annosnopeuden ja kontaminaation perusteella. Posivan ydinjätelaitosten erityispiirre on, että valvontaalueen rajojen on suunniteltu siirtyvän laitosten käytön aikana. Loppusijoitettavan ydinjätteen ominaisuudet kuten radioaktiivisuus ja jälkilämpö tiedetään suhteellisen tarkasti. Sen sijaan kapselointilaitoksen kontaminoitumisen ja ilmaan mahdollisesti vapautuvien radionuklidien leviämisen ennakointi on haastavaa. Polttoaineen käsittelykammio on kapselointilaitoksen keskeisin paikka, josta voi vapautua radioaktiivisia aineita. Lisäksi kapselointilaitoksessa on käytön aikana säteileviä pakkauksia ja loppusijoituskapselin kannen hitsauksessa ja hitsisauman tarkastuksessa käytetään voimakkaita säteilylähteitä. Myös kapselointilaitoksen mahdollisesti kontaminoituvien järjestelmien huoltotyöt voivat aiheuttaa säteilyaltistusta. Ydinpolttoaineen loppusijoituksen käyttövaiheen suunnittelussa varaudutaan normaalin käyttötoiminnan lisäksi myös käyttöhäiriöihin ja onnettomuustilanteisiin. Kukkola (2009) on arvioinut, millaisia käyttöhäiriöitä ja onnettomuuksia ydinjätelaitoksilla voisi periaatteessa sattua. Käyttöhäiriöiksi on luokiteltu tilanteet, joissa ei oleteta tapahtuvan suuria polttoainevaurioita eikä aktiivisuuspäästöjä laitoksen ulkopuolelle. Käyttöhäiriöt voidaan palauttaa lyhyessä ajassa normaaleiksi käyttötilanteiksi. Palautuksen yhteydessä laitoksen käyttöhenkilökunta voi saada säteilyannoksia, mutta suurta radioaktiivista päästöä laitoksen ulkopuolelle ei tapahdu. Onnettomuustilanteissa syntyy merkittäviä polttoainevaurioita ja radioaktiivisia aineita voi päästä leviämään myös laitoksen ulkopuolelle. Rossi ja Suolanen (2012) ovat arvioineet käyttöhäiriöistä ja onnettomuustilanteista aiheutuvia säteilyannoksia laitosten työntekijöiden ja ympäristön asukkaille sekä maaekosysteemin organismeihin kohdistuvia annosnopeuksia. Ydinjätelaitosten normaalikäytöstä on arvioitu aiheutuvan työntekijöille keskimäärin noin 13 mmansv säteilyannos vuodessa. Annos on pieni verrattuna esim. ydinvoimalaitoksilla kertyviin kollektiivisiin annoksiin. Merkittävimmät Posivan ydinjätelaitoksilla annosta aiheuttavat työtehtävät ovat kuljetussäiliön vastaanotto, käsittelykammiossa tehtävät työt ja laitteiden huolto. Normaalikäytön radioaktiivisuuspäästön arvio perustuu oletukseen, että kapselointilaitoksella tapahtuu vuosittain keskimäärin yhden polttoainesauvan vuoto, mikä johtaa suodatettuun päästöön. Rossi ja Suolanen (2012) ovat arvioineet normaalikäytöstä aiheutuvan kapselointilaitoksen lähellä asuvalle henkilölle alle 1 µsv vuosiannoksen. Myös normaalikäytössä vapautuvien pitkäikäisten ja laajalle leviävien radionuklidien (H-3, C-14, Kr-85 ja I-129) aiheuttamien säteilyannosten on arvioitu jäävän erittäin pieniksi.

4 Käyttöhäiriöistä on syytä mainita tilanne, jossa kapselointilaitoksen työntekijä astuu erehdyksessä tilaan, jossa on korkea annosnopeustaso. Mahdollisia altistumistiloja ovat polttoaineen kuljetussäiliön vastaanottotila ja sen siirtokäytävä, polttoaineen käsittelykammio, loppusijoituskapselien siirtokäytävä ja puskurivarastot sekä kapselihissi. Myös loppusijoitustilassa voisi tapahtua säteilyaltistumista esimerkiksi siten, että työntekijä kurkistaa loppusijoitusreikään, johon on sijoitettu loppusijoituskapseli, mutta ei vielä bentoniittilohkoja sen päälle. Erehdyksessä tapahtuvaa altistumista voidaan estää erilaisten lukitusten, hälytysten ja kieltomerkkien avulla. Myös säteilymittauksia ja niihin liitettyjä varoitusvaloja tai varoitusääniä voidaan osaltaan käyttää erehdyksessä tapahtuvan altistumisen estämiseen. Muita käyttöhäiriöitä ovat virheet polttoaineen käsittelyssä, kuten esimerkiksi tilanne, jossa kuivaussäiliön varattuun positioon yritetään väkisin sijoittaa toinen polttoainenippu. Onnettomuustapauksia ovat mm. kapselointilaitoksella ja kapselihississä tapahtuvat erilaiset kuormanpudotukset sekä ulkoiset tapahtumat. Kapselointilaitoksen pahimmaksi mahdolliseksi onnettomuudeksi on arvioitu tilanne, jossa kuljetussäiliön kansi putoaa käsittelykammiossa kuljetussäiliön päälle ja rikkoo neljä polttoainenippua, joiden kaasumaiset aineet ja pieni osa hiukkasmaisista aineista vapautuu käsittelykammion ilmatilaan. Käsittelykammiolla on oma suodatettu jäähdytysilmakierto ja tarvittaessa voidaan myös koko valvota-alueen ilmastoinnin poistoilma ohjata suodatukselle. Suodatuksella ei voida estää helposti vapautuvien aineiden vapautumista, mutta hiukkasmaisten aineiden päästöt saadaan estettyä. Onnettomuuden jälkihoito ei edellyttäisi välittömiä toimenpiteitä, vaan ensin voitaisiin huolellisesti selvittää, mitä on tapahtunut ja sitten suunnitella, miten rikkoutunut polttoaine kapseloidaan ja kuinka käsittelykammio, ilmastointijärjestelmät ja muut mahdollisesti kontaminoituneet järjestelmät dekontaminoidaan siten, että henkilökunnan annokset minimoidaan ja lisäpäästöiltä vältytään. Rossi ja Suolanen (2012) ovat arvioineet, että onnettomuudesta aiheutuisi väestön eniten altistuvaa ryhmää edustavalle henkilölle 99,5 % todennäköisyydellä alle 1 msv annos yhden vuoden kuluessa onnettomuudesta. Annos aiheutuisi pääosin maataloustuotteiden nautinnasta. Vastaavan onnettomuuden suodattamaton päästö aiheuttaisi yli 300-kertaiseen vuosiannokseen väestön eniten altistuvaa ryhmää edustavalle henkilölle. 2.2 Käytetyn polttoaineen aktiivisuusinventaari ja radioaktiivisten aineiden vapautuminen Käytetyn ydinpolttoaineen aktiivisuusinventaari koostuu fissiotuotteista, aktinideista ja aktivoitumistuotteista, joiden määrät riippuvat tuoreen polttoaineen ominaisuuksista, polttoaineen käyttöhistoriasta (mm. palama, teho- ja aukkohistoria) ja jäähdytysajasta (Anttila 2005). Ydinjätelaitokselle saapuvaa käytettyä polttoainetta on jäähdytetty vesialtaassa vähintään 20 vuotta ennen kuin se tuodaan kapseloitavaksi ja loppusijoitettavaksi Olkiluotoon. Väliaikaisvarastoinnin aikana monet käytetyn polttoaineen radioaktiiviset nuklidit ehtivät hajota ja jäljellä on enää suhteellisen pitkäikäisiä radionuklideja. Lyhyellä aikavälillä reaktorikäytön jälkeen fissiotuotteet dominoivat käytetyn polttoaineen radioaktiivisuutta. Yli 20 vuoden varastointiajoilla vain pitkäikäisimmät fissiotuotteet ovat merkittäviä säteilysuojelun kannalta ja samalla aktinidien suhteellinen merkitys kasvaa. Lisäksi aiempaa korkeammat poistopalamat lisäävät aktinidien merkitystä, koska aktinidien tuotto kiihtyy korkeilla palamilla. On

5 myös syytä huomata, että osa aktinideista on neutronisäteilijöitä, joista 10-100 vuoden jäähdytysajoilla merkittävin on Cm-244. Käytetyn polttoaineen kokonaisradioaktiivisuuden lisäksi on olennaista tietää, missä osassa polttoainenippua radioaktiivinen aine sijaitsee (polttoainematriisi, kaasurako, suojakuori, rakenneosat) ja miten eri radionuklidit vapautuvat polttoaineesta esimerkiksi polttoainevauriossa. Kaikkein herkimmin vapautuvia aineita ovat jalokaasut, joista pitkän välivarastoinnin jälkeen on merkittävässä määrin jäljellä enää nuklidia Kr-85. Muita helposti vapautuvia ja mahdollisesti kaasumaisessa muodossa esiintyviä nuklideja ovat tritium (H-3) ja I-129 sekä C-14. Polttoainevaurion yhteydessä voi polttoainesauvasta vapautua myös hiukkasia, joihin on sitoutunut mm. kesiumia ja jodia. Suurin osa hiukkasista ei kuitenkaan kulkeudu kauaksi, vaan ne kiinnittyvät esimerkiksi ilmastointikanavien pinnoille. Kesium ja sen yhdisteet kuten CsI ja CsOH voivat levitä, jos ne pääsevät haihtumaan. Kesiumin tehokas vapautuminen edellyttäisi kuitenkin huomattavasti korkeampia lämpötiloja kuin mitä kapselointilaitoksella normaalisti esiintyy. Lisäksi vapautunut kesiumhöyry tiivistyisi jäähtyessään erilaisille pinnoille. Radioaktiivisen päästön seurauksia arvioitaessa on tunnettava myös eri aineiden kemialliset ominaisuudet ja niiden terveysvaikutukset. Terveysvaikutukset riippuvat radionuklidin lähettämän säteilyn tyypistä ja energiasta sekä altistumisreiteistä. Edellä esitetyn perusteella voidaan tunnistaa säteilyturvallisuuden kannalta tärkeimmät käytetyn polttoaineen radionuklidit. Tämä tieto on olennainen suunniteltaessa ydinjätelaitoksen säteily- ja aktiivisuusmittauksia. Taulukossa 1 on esitetty kapselointi- ja loppusijoituslaitosten säteilyturvallisuuden kannalta tärkeimmät käytetyn polttoaineen radionuklidit. Taulukossa esitetty aktiivisuus on laskettu tavanomaiselle painevesireaktorin polttoaineelle, jonka palama on 60 MWd/kgU ja jota on varastoitu vesialtaassa 30 vuotta (Anttila 2005). Laskuissa on oletettu, että polttoainematriisissa on 10 ppm sekä typpeä että klooria. Polttoainenipun rakennemateriaalien aktivoituvia epäpuhtauksia ei ole otettu huomioon laskuissa. Polttoaineessa käytön aikana syntyneen radioaktiivisuusinventaarin lisäksi polttoainenipun ulkopinnoilla on reaktorissa aktivoituneita korroosiotuotteita, joita kutsutaan crudiksi. Crudin tärkeimmät radionuklidit ovat Co-60, Ni-59 ja Ni-63. Käsittelykammion ja esimerkiksi kuivausjärjestelmän kontaminoituminen polttoaineesta irtoavan crudin takia on arvioitu vähäiseksi. (Paunonen ja muut 2012)

6 Taulukko 1. Kapselointi- ja loppusijoituslaitosten säteilyturvallisuuden kannalta tärkeimmät radionuklidit. Aktiivisuus on laskettu painevesireaktorin polttoaineelle, jonka palama on 60 MWd/kgU ja jota on varastoitu 30 vuotta (Anttila 2005). Arvio ei sisällä crudin aktiivisuutta. Nuklidi T 1/2 (a) A (GBq/tU) Säteily Erityishuomioita Fissiotuotteet H-3 12,3 7,426E3 β helposti leviävä Kr-85 10,7 7,714E4 β, γ pitkän välivarastoinnin jälkeen käytetyn polttoaineen sisältämä ainoa merkittävä jalokaasu, osittain kaasuraossa Sr-90 28,1 2,043E6 β Y-90: β kesiumin ohella merkittävä nuklidi hiukkaspäästöissä I-129 1,57E7 1,912E0 β, γ pitkäikäinen jodi-isotooppi, heikko säteilijä, osittain kaasuraossa, kertyy kilpirauhaseen Cs-134 2,06 5,545E2 β, γ Cs-137 on säteilyturvallisuuden Cs-137 30,0 3,473E6 β Ba-137m: γ kannalta pitkään varastoidun käytetyn polttoaineen tärkein radionuklidi, osittain kaasuraossa, alhainen höyrystymispiste. Aktinidit Pu-238 87,7 2,610E5 α plutonium pitäytyy jopa polttoainevaurioissa pääosin polttoainematriisissa Pu-239 2,41E4 1,379E4 α Pu-240 6,56E3 2,919E4 α Pu-241 14,3 1,727E6 β Am-241 432,7 1,901E5 α, γ syntyy Pu-241:n hajotessa. Pääasiallinen jälkilämmön lähde 50-1500 vuoden jäähdytysajoilla Cm-244 18,1 2,587E5 α, spontaani fissio 10-100 vuoden jäähdytysajoilla käytetyn polttoaineen merkittävin neutronilähde Aktivoitumistuotteet C-14 5,70E3 3,313E1 β merkittävä loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden kannalta O-17(n,α)C-14 ja N-14(n,p)C-14 Cl-36 3,01E5 1,296E0 β merkittävä loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden kannalta Cl-35(n,γ)Cl-36 Co-60 5,3 2,413E3 β, γ pitkillä jäähdytysajoilla crudin tärkein aktivoitumistuote Co-59(n,γ)Co-60 Eu-154 8,6 4,790E4 β, γ syntyy fissiotuotteen aktivoituessa Eu-153(n,γ)Eu-154

7 2.3 Ulkoinen säteily Loppusijoituskapseleita kuljetetaan ja varastoidaan tiloissa, jotka ovat suljettuja ja joihin laitoksen työntekijöiden ei normaalikäytön aikana ole tarvetta mennä. Nämä tilat on eristetty oleskeltavista tiloista säteilysuojaseinin ja -labyrintein. Lukituksin ja hallinnollisin menetelmin estetään työntekijöiden tahaton pääsy tiloihin, joiden annosnopeustaso on mahdollisesti kohonnut. Inhimillisen virheen mahdollisuutta ei kuitenkaan voida täysin sulkea pois. Kapselointilaitoksen toimintahäiriön sattuessa voi tulla eteen tilanne, jossa kapselointiprosessi on jostain syystä keskeytynyt ja tilanteen selvittäminen edellyttää laitoksen työntekijöiltä toimenpiteitä, joista aiheutuu säteilyannosta. Tällaisessa tilanteessa on olennaista pystyä etukäteen arvioimaan, kuinka suuri säteilyannos työtehtävän suorittamisesta aiheutuu ja onko se hyväksyttävä. Kertyvään annokseen on usein mahdollista vaikuttaa suunnittelemalla työ huolellisesti, käyttämällä sopivaa apuvälinettä, joka mahdollistaa työskentelyn etäällä säteilylähteestä tai rakentamalla tilapäinen lisäsäteilysuoja. Ydinjätelaitosten mahdollisia altistumispaikkoja ovat mm. polttoaineen kuljetussäiliön vastaanottotila ja sen siirtokäytävä, käsittelykammio, loppusijoituskapselin siirtokäytävä, puskurivarastot sekä kapselointilaitoksella että loppusijoituslaitoksella, hissikuilua ympäröivät huonetilat, siirto- ja asennusajoneuvon ympäristö ja viimeistelemätön loppusijoitusreikä. Kapselointilaitoksessa on myös järjestelmiä, jotka voivat kontaminoitua (mm. polttoaineen kuivausasema, ilmastointijärjestelmät ja aktiivisten nestemäisten jätteiden käsittelyjärjestelmä) ja joiden käyttö tai huolto voi aiheuttaa työntekijöille säteilyannosta. Lisäksi loppusijoituskapselin kannen hitsauksessa käytettävä elektronisuihkuhitsauslaite ja hitsisauman tarkastuksessa käytettävä fotonilähde ovat voimakkaita säteilylähteitä. Polttoaineen käsittelykammio on kapselointilaitoksen ainoa tila, jossa polttoainenippuja käsitellään suojaamattomina. Annosnopeus suojaamattoman polttoainenipun pinnalla on suurimmillaan noin 200 Sv/h (EPR-polttoaine, poistopalama 60 MWd/kgU, jäähdytysaika 20 vuotta), josta alle 20 % on neutronisäteilyn aiheuttamaa (Ranta-aho 2008). Pääsy käsittelykammioon käytetyn polttoaineen käsittelyn aikana on estetty, ja käsittelykammion läpiviennit on suljettu. Käsittelykammion seinät on mitoitettu siten, että suoran säteilyn aiheuttama annosnopeus käsittelykammion ulkopuolella on alle 3 µsv/h (Ranta-aho 2008). Työntekijän altistuminen suoralle säteilylle edellyttäisi, että jokin käsittelykammion läpivienneistä olisi virheellisesti auki käytetyn polttoaineen käsittelyn aikana ja työntekijä joko astuisi käsittelykammioon tai altistuisi säteilylle, joka kulkeutuu läpiviennin kautta käsittelykammion ulkopuolelle. Käsittelykammion ulkopuolella käytetty polttoaine on sijoitettuna joko kuljetusastiaan tai loppusijoituskapseliin. Suoran säteilyn aiheuttama annosnopeus saa normaalille B(U)-tyyppiselle kuljetussäiliölle olla sen pinnalla korkeintaan 2 msv/h ja yhden metrin päässä 0,1 msv/h (IAEA 2009). Käytännössä annosnopeudet ovat huomattavasti pienempiä, koska polttoainetta on välivarastoitu vähintään 20 vuotta. Loviisan ja Olkiluodon voimalaitoksilla suoritettujen käytetyn polttoaineen siirtojen yhteydessä mitatut annosnopeudet kuljetussäiliöiden pinnoilla ovat olleet pienempiä kuin 0,06 msv/h (Rossi ja Suolanen 2012).

8 Ranta-ahon (2008) laskujen mukaan annosnopeus loppusijoituskapselin pinnalla on korkeintaan 220 msv/h (loppusijoituskapseli, joka on täytetty kiehutusvesireaktoripolttoaineella, jonka palama 60 MWd/kgU ja jäähdytysaika 20 vuotta). Gammasäteilyn aiheuttama annosnopeus loppusijoituskapselin pinnalla on selvästi suurempi kuin neutronisäteilyn aiheuttama annosnopeus. Sekä BWR- että VVERpolttoaineen tapauksessa loppusijoituskapseliin mahtuu 12 polttoainenippua ja nippujen sijoittelulla voidaan vaikuttaa annosnopeuksiin loppusijoituskapselien pinnalla. Näin ollen todellinen maksimiannosnopeus loppusijoituskanisterin pinnalla jää noin 20 % pienemmäksi, jos oletetaan että loppusijoituskapselin ulkokehän nippupositioihin voidaan sijoittaa 10 vuotta pidempään jäähdytettyä polttoainetta kuin mitä Ranta-ahon laskuissa on oletettu. EPR-polttoaineen loppusijoituskapseliin mahtuu vain neljä nippua, joten annosnopeuteen ei voida vaikuttaa nippujen sijoittelulla. Kapselointilaitokselta loppusijoituskapselit kuljetetaan kapselihissillä loppusijoituslaitokseen ja siirretään puskurivarastoon odottamaan loppusijoitusta. Hissikuljetuksen aikana loppusijoituskapseli ohittaa puskurivaraston yläpuolisen hallitilan, jota käytetään mm. bentoniittilohkojen kuljettamiseen sekä polttoainekapselin lastaamiseen kapselin siirto- ja asennusajoneuvoon. Ohituksen aikana oleskelu ylätasolla lähellä kapselihissiä tulee estää, korkean annosnopeuden takia. Ohituksesta aiheutuva annos jäisi kuitenkin suhteellisen pieneksi, koska hissikori ohittaa kerroksen nopeasti (Tanskanen 2012). Loppusijoituskapselin siirto loppusijoitusreikään tapahtuu sylinterimäisellä säteilysuojalla varustetulla erityisajoneuvolla. Säteilysuoja suunnitellaan siten, että suoran säteilyn aiheuttama annosnopeus suojan pinnalla on korkeintaan 2 msv/h, mikä vastaa B(U)-tyyppiselle kuljetussäiliölle asetettua vaatimusta. Säteilytaso on merkittävä, eikä kuljetussäiliön välittömässä läheisyydessä tule tarpeettomasti oleskella. Kuljetussuojan lisäksi ajoneuvon ohjaamo on suojattava siten, että ajoneuvon kuljettaja ei saa tarpeettoman suurta säteilyannosta. Kun loppusijoituskapseli on asennettu loppusijoitusreikään, on kapselin yläpääty suojaamaton ennen kuin sen päälle on asennettu säteilysuojaksi bentoniittiset puskurirenkaat. Annosnopeus suojaamattoman loppusijoitusreiän reunalla on luokkaa 2,5 msv/h (Tanskanen 2012). Puskurirenkaiden asennus tapahtuu välittömästi kapselin asennuksen jälkeen, joten erehdyksessä tapahtuvan altistumisen riski on pieni. 2.4 Kontaminaatio Kapselointilaitoksen suunnittelussa varaudutaan laitoksen kontaminoitumiseen. Kontaminoitumista tapahtuu pääasiassa polttoaineen käsittelykammiossa, mistä kontaminaatio voi periaatteessa levitä myös muihin laitoksen tiloihin. Lisäksi kapselointilaitokselle saapuvan polttoaineen kuljetussäiliön pinta voi olla kontaminoitunut. Kapselointilaitoksella on useita järjestelmiä, joissa käsitellään radioaktiivisia aineita. Aktiivisia järjestelmiä ovat mm. valvonta-alueen viemäröinti, nestemäisen jätteen varasto ja kiinteytysjärjestelmä, dekontaminointijärjestelmä ja käsittelykammion crudin imurointijärjestelmä. Mikäli aktiiviseen järjestelmään tulee vuoto, radioaktiivisia aineita voi päästä leviämään kapselointilaitoksen puhtaisiin tiloihin. Vuodon voi aiheuttaa esimerkiksi laitteen rikkoutuminen, tiivisteen pettäminen tai vuoto voi syntyä järjestelmän huollon yhteydessä. Laitoksen hyvällä suunnittelulla

9 voidaan edesauttaa sitä, että mahdollinen vuoto havaitaan aikaisessa vaiheessa ja että vuoto saadaan tukittua ja kontaminoitunut alue saadaan puhdistettua ilman että laitoksen henkilökunnalle aiheutuu merkittäviä säteilyannoksia. Pintakontaminaation lisäksi laitoksella voi esiintyä ilmakontaminaatiota. Kapselointilaitoksen suunnittelussa on lähdetty siitä, että käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmän sekä polttoaineen kuivausjärjestelmän oletetaan kontaminoituvan. Myös valvonta-alueen poistoilmajärjestelmä voi kontaminoitua. Mahdollisesti kontaminoituvien järjestelmien huoltotyöt edellyttävät säteilytyölupaa ja mm. annosnopeus- ja kontaminaatiomittauksia työkohteessa. Kontaminaation leviämiseen kapselointilaitoksella pystytään vaikuttamaan ennaltaehkäisevillä toimenpiteillä (Kukkonen 2012). Pinta- ja ilmakontaminaation toteamiseen on olemassa monia eri tyyppisiä mittalaitteita (Nikkanen 2012). Loppusijoituskapselin pintakontaminaation toteamiseksi käytetään pyyhkäisynäytteitä kapseliin sijoitetun käytetyn polttoaineen aiheuttaman ulkoisen säteilyn takia. Loppusijoituskapseliin sijoitettu käytetty ydinpolttoaine ei aiheuta kontaminaatiota loppusijoituslaitoksella, koska loppusijoituskapseli on tiivis ja sen pinnalla ei ole radioaktiivista kontaminaatiota. Tämän varmistamiseksi loppusijoituskapselin mahdollinen pintakontaminaatio pestään pois kapselointilaitoksella ja kapselin kannen hitsisauman tiiveys varmistetaan monin eri tavoin. Edellä esitetyn perusteella kontaminaation esiintyminen loppusijoitustilassa voidaan suurella varmuudella sulkea pois.

10 3 SÄTEILY- JA AKTIIVISUUSMITTAUSJÄRJESTELMÄT 3.1 Yleistä säteily- ja aktiivisuusmittauksista Ydinjätelaitosten säteily- ja aktiivisuusmittausjärjestelmien suunnittelun, asennuksen ja käytön tulee noudattaa ydinenergialakia ja valtioneuvoston asetuksia sekä nykyisin voimassa olevia YVL-ohjeita ja aikanaan voimaan tulevia uusia YVL-ohjeita. Uudet ohjeet otetaan huomioon suunnittelussa, jotta uusien YVL-ohjeiden voimaantulo ei aiheuta merkittäviä muutostarpeita. Tärkeimmät säteilymittauksia koskevat YVL-ohjeet ovat (vastaava uusi ohje suluissa) YVL 1.0 (A.1), 2.0 (B.1), 2.1 (B.2), 5.2 (E.7), 5.5 (E.7), 5.6, sekä 7- (C-) ja 8- (D-) sarjat. Lisäksi säteilymittausjärjestelmien tulee täyttää kansalliset sähkö- ja paloturvallisuusmääräykset. Säteilymittausten suunnittelussa ja toteutuksessa voidaan soveltaa kansainvälisiä standardeja, joista keskeisimpiä ovat IEC-standardit. Myös IAEA:n suosituksia voidaan käyttää soveltuvin osin. Standardit määrittelevät mittareille teknisiä ja olosuhdevaatimuksia. Ympäristöolosuhteista voidaan mainita esimerkiksi lämpötila, suhteellinen kosteus, paine, syöttöjännitteen vaihtelu ja mahdolliset sähkömagneettiset häiriöt. Laitteiden soveltuvuus asennuspaikan ympäristöolosuhteisiin edellyttää laitevalmistajan tyyppikokeita. Säteilymittausjärjestelmät suojataan tarvittaessa sisäisiltä ja ulkoisilta uhilta. Sisäisiä uhkia ovat mm. kontaminaatio, laitteiden oikosulut ja tulipalot. Vastaavasti ulkoisia uhkia ovat mm. sähkönsyötön katkot ja häiriöt, tulvat, maanjäristykset ja oikeudettomat yritykset muuttaa mittauslaitteiden ohjelmistoja tai asetuksia. Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella ja niiden ympäristössä tarvitaan useita erilaisia kiinteästi asennettuja ulkoisen säteilyn mittausjärjestelmiä (Laukkanen 2012). Näitä ovat mm. huonetilamonitorit, erilaiset prosessimittaukset sekä ympäristön säteilymittaukset. YVL B.2 -ohjeen (luonnos 4, 3.1.2013) mukaan kapselointi- ja loppusijoituslaitokselle kiinteästi asennetut säteilymittausjärjestelmät luokitellaan turvallisuusluokkaan 3 ja pääsääntöisesti maanjäristysluokkaan S2B. Ympäristön säteilymittaukset puolestaan voidaan luokitella turvallisuusluokkaan EYT/STUK ja maanjäristysluokkaan S2B. Ydinjätelaitoksilla suunnitellaan käytettävän myös kannettavia säteilymittausjärjestelmiä kiinteästi asennettujen mittausjärjestelmien tukena (Nikkanen 2012). Säteilymittausten lisäksi loppusijoituslaitoksella tarvitaan aktiivisuusmittauksia ja laboratoriomäärityksiä, joilla valvotaan laitoksen päästöjä. Aktiivisuusmittauksista saadaan myös oleellista tietoa laitoksen prosesseista. Lisäksi ydinjätelaitoksilla tullaan valvomaan työntekijöiden säteilyaltistusta (Kukkonen 2012). 3.2 Huonetilamonitorit Huonetilamonitoroinnin tarkoituksena on rajoittaa työntekijöiden säteilyaltistumista ja auttaa havaitsemaan mahdollisimman ajoissa tilanteet, joissa vaaditaan vastatoimia säteilyannosten ja aktiivisuuspäästöjen välttämiseksi. Huonetilamonitori koostuu yleensä puolijohdeilmaisimesta, paikallisyksiköstä sekä tarvittavasta kaapeloinnista.

11 Mittausanturin tuottama signaali viedään kaapelilla lähellä sijaitsevaan säteilymonitorin elektroniikkayksikköön, joka tulkitsee signaalin ja kertoo mitatun annosnopeuden paikallisyksikön näytöllä. Mittaustieto muunnetaan paikallisyksikössä logaritmiseksi virtaviestiksi, joka viedään prosessitietokoneeseen. Ajantasaiset huonetilamonitorien annosnopeuslukemat ovat nähtävissä valvomossa. Lisäksi mitatut annosnopeudet tallennetaan ja valvomossa on mahdollisuus tarkastella annosnopeuksien historiatietoja. Paikallisyksikkö hälyttää paikallisesti hälytysrajan ylittävästä annosnopeudesta ja hälytystieto lähetetään myös valvomoon ja mahdollisesti myös lisähälytysyksiköihin, jotka sijoitetaan siten, että työntekijä havaitsee jo ennen huonetilaan astumista kohonneen annosnopeuden. Huonetilamonitorien tulee kyetä ilmoittamaan erillisellä hälytyksellä, mikäli laite itse on epäkelvossa tilassa tai laitteen mittausarvo ei ole kelvollinen. Vikaantumisen sattuessa huonetilamonitorit on korjattava kohtuullisessa ajassa. Pisin sallittu korjausaika voidaan määritellä ydinlaitoksen turvallisuusteknisissä käyttöehdoissa. Huonetilamonitorit on kalibroitava säännöllisesti ja niille on myös laadittava ennakkohuolto-, kunnonvalvonta- ja määräaikaiskoeohjelmat. Huonetilamonitorien mittauksia voidaan käyttää prosessinohjaukseen ja esimerkiksi kohonneen annosnopeuden perusteella voidaan kytkeä suodatettu ilmastointi päälle. Kiinteitä ulkoisen säteilyn mittauksia tarvitaan sellaisissa luoksepäästävissä valvotun alueen tiloissa, joissa laitoksen käyttötilan muutokset tai muut tapahtumat voisivat aiheuttaa annosnopeuden olennaisen kasvun. Tämän perusteella esimerkiksi tilat, joista on suora yhteys käsittelykammioon, tulisi varustaa huonetilamonitoreilla. Niiden avulla havaitaan, mikäli jokin käsittelykammion luukuista on auki käytetyn polttoaineen käsittelyn aikana tai mikäli radioaktiivisia aineita leviää käsittelykammiosta siihen yhteydessä oleviin huonetiloihin. Annosnopeusmittaukset ovat perusteltuja myös polttoaineen kuljetussäiliön vastaanottotilassa ja kuljetussäiliön siirtokäytävässä sekä loppusijoituskapselin kannen hitsauskammiossa, hitsisauman tarkastushuoneessa, kapselointilaitoksen jätteenkäsittelytiloissa ja kapselihissin läheisyydessä sekä kapselointi- että loppusijoituslaitoksessa. Huonetilamonitorointi ei periaatteessa ole välttämätöntä tiloissa, joissa on ulkoista säteilyä, mutta jotka ovat luoksepääsemättömiä. Esimerkiksi käsittelykammion annosnopeustaso on korkea käytetyn polttoaineen käsittelyn aikana, mutta ulkoisen säteilyn aiheuttama annosnopeustaso pystytään arvioimaan myös ilman mittausta käytetyn polttoaineen käyttöhistorian perusteella. Korkean ulkoisen säteilyn annospeustason vuoksi tällaiseen tilaan asennetulla huonetilamonitorilla ei pystytä havaitsemaan polttoaineen vuotamista käsittelyn aikana. Tilan kontaminoituminen kuitenkin pystytään havaitsemaan sen jälkeen, kun käytetty polttoaine on saatu kapseloitua ja loppusijoituskapseli on siirretty pois. Kapselointilaitos on kuitenkin perusteltua varustaa täydentävillä huonetilamonitoreilla, koska mittaukset antavat käyttöhenkilökunnalle tärkeää tietoa säteilytilanteesta kapselointilaitoksen häiriö- ja onnettomuustilanteissa. Esimerkiksi loppusijoituskapselin siirtotrukin juuttumistilanteissa on olennaista saada tietoa säteilytilanteesta korjaavien toimenpiteiden suunnittelua varten. Lisäksi huonetilojen säteilymittaukset voivat tarjota tietoa käytetyn polttoaineen liikkeistä kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella ydinmateriaali- ja ydinsulkuvalvonnan tueksi. Turvallisuusluokan 3 säteilymittausten on toimittava yksittäisvikautumisen sattuessa ja niiden sähkönsyöttö on varmennettava. Yksittäisvikasietoisuus taataan pääosin kahdentamalla säteilymittaukset. Redundanttisuudesta voidaan mahdollisesti tinkiä, jos

12 voidaan osoittaa, että säteilyturvallisuuden turvaa jokin toinen järjestelmä tai menetelmä. Mittausten kahdennus on ongelmallista pienissä huonetiloissa, joissa rinnakkaiset puolijohdeilmaisimet voivat vahingoittua samasta syystä. Puolijohdeilmaisimet tulisi sijoittaa siten, että ne eivät altistu mekaanisille iskuille. Lisäksi asennuspaikan valinnassa tulee huomioida kontaminoitumisriski. 3.3 Kapselointilaitoksen prosessimittaukset Säteily- ja aktiivisuusmittauksia on perusteltua käyttää myös kapselointilaitoksen prosessien valvontaan ja mittaustuloksia voidaan käyttää myös tiettyjen toimintojen ohjaukseen. Prosessimittauksilla ei välttämättä ole säteilyturvallisuusmerkitystä, mutta ne ovat perusteltuja ydinjätelaitosten optimaalisen käytön kannalta. Prosessimittaukset luokitellaan joko turvallisuusluokkaan 3 tai EYT riippuen niiden säteilyturvallisuusmerkityksestä. Ilmastointijärjestelmän yhteyteen asennetuilla aktiivisuusmittauksilla voidaan merkittävästi pienentää kapselointilaitoksen onnettomuustilanteen radioaktiivisuuspäästöjä. Kapselointilaitoksen käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmä koostuu tuloja poistoilmakanavasta, esi- ja HEPA-suodattimesta, jäähdytyspatterista ja puhaltimesta (Nieminen 2012). Järjestelmän suodattimet ja aktiiviset osat on kahdennettu. Vain yksi järjestelmä on käytössä kerrallaan ja toista voidaan huoltaa melko vapaasti. Polttoaineen käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmä on perusteltua varustaa aktiivisuusmittauksilla, joilla monitoroidaan käsittelykammion ilman radioaktiivisuutta (aerosolit ja jalokaasut). Mittausten toteutuksessa tulee ottaa huomioon, että käsittelykammiossa sijaitsevan käytetyn polttoaineen suora säteily kulkeutuu sironnan ansiosta varsin pitkälle ilmastointikanavia pitkin, mikä voi aiheuttaa aktiivisuusmittausten kannalta häiritsevän taustasäteilytason. Ongelma voidaan ratkaista suunnittelemalla ilmastointikanavien reititys ja läpiviennit huolella. Jos käsittelykammiossa tapahtuu polttoainevaurio, voi käsittelykammion ilmatilaan vapautua radioaktiivisia aineita, joista osa kulkeutuu jäähdytys- ja suodatusjärjestelmään. Mikäli käsittelykammiossa tapahtuisi polttoaineen suojakuoren puhkeaminen, käsittelykammion ilmatilaan vapautuisi aivan ensimmäisenä tiiveytensä menettäneiden polttoainesauvojen kaasurakojen radioaktiivinen jalokaasu Kr-85. Sen lähettämän beetasäteilyn mittaus on hyvä keino polttoainevaurion havaitsemiseen ja mittauksen perusteella voidaan myös jossain määrin arvioida, kuinka monta polttoainesauvaa on menettänyt tiiveytensä. Jalokaasuna Kr-85 läpäisee käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmän suodattimet ja se mitataan suodatuksen jälkeen. Kapselointilaitoksella Kr-85:n beetasäteilyn mittaus ei edellytä ilmanäytteen ikäännyttämistä lyhytikäisten beetasäteilijöiden poistamiseksi. Kr-85 -mittauksen tulee olla herkkä, koska sillä mitataan detektorin ohittavan näytevirran aktiivisuutta, ja detektori vaatii ympärilleen lyijysuojan. Arvioimalla tilannetta, jossa yhden polttoainesauvan kaasuraon Kr-85 -aktiivisuus vuotaa käsittelykammion ilmatilaan ja sekoittuu tasaisesti, voidaan todeta, että vuodosta aiheutuva yli 15 kbq/m 3 aktiivisuuskonsentraatio on suuruudeltaan riittävä polttoainevuodon havaitsemiseksi (YVL C.3 - ohjeen liitteen mukaan Kr-85:n tyypillinen havaitsemisraja päästövirtauksessa on 10 kbq/m 3 ).

13 Polttoainevauriossa vapautuviin aerosolihiukkasiin sitoutuneet radioaktiiviset aineet (mm. osa kesiumista ja jodista) pidättyvät tehokkaasti käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmän suodattimiin. Järjestelmän esisuodattimien on suunniteltu olevan hienosuodattimia, jotka keräävät karkeimmat hiukkaset ja vähentävät siten HEPAsuodattimien vaihtotarvetta (Nieminen 2012). Molempien suodattimien aktiivisuus tulisi mitata määräajoin esimerkiksi kannettavalla säteilymittarilla. Käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmän huoltoa helpottaa, kun suodattimien radioaktiivisuus tunnetaan. Kapselointilaitoksella on myös toinen tarve Kr-85 -mittaukselle. Kr-85 voisi nimittäin toimia indikaattorina sille, onko käytetyn polttoaineen kuljetuksessa voimalaitokselta kapselointilaitokselle syntynyt polttoaineen suojakuorivaurioita esimerkiksi kuljetusastian kolhimisen takia. Kuljetusastian ilmatilasta, johon käytetystä polttoaineesta suojakuorivaurion johdosta vapautuva Kr-85 kulkeutuisi, imetään kaasunäyte, joka suodatetaan ja jonka radioaktiivisuus mitataan. Koska kuljetusastian kaasutilavuus on pieni, on kaasunäytteen Kr-85 -aktiivisuuskonsentraatio riittävä polttoainevuodon toteamiseksi. Mittaus voidaan tehdä esimerkiksi siirrettävällä jalokaasumonitorilla. Näytteen suodatus on tarpeen, jotta mittalaite ei kontaminoidu. Myös suodattimen aktiivisuus kannattaa mitata. Mikäli näytteissä ei havaita merkittävää aktiivisuutta, voidaan kapselointia jatkaa normaalisti. Jos mittaus indikoi, että yksi tai useampi polttoainesauva vuotaa, voidaan polttoaineen kapselointia jatkaa, mutta kapselointilaitoksen valvonta-alueen poistoilman suodatus kytketään päälle ja laitoksella varaudutaan siihen, että käsittelykammion järjestelmien kontaminoituminen on todennäköisempää kuin ehjää polttoainetta käsiteltäessä. Muita kapselointilaitoksen mahdollisesti kontaminoituvia järjestelmiä ovat mm. polttoaineen kuivausasemat (Suikki ja muut, 2007). Kuivausjärjestelmän tyhjöpumpun suojaksi on suunniteltu asennettavaksi teräsverkkosuodatin, joka poistaa ilmavirrasta suuria hiukkasia. Teräsverkon läpäisseet pienet hiukkaset kiinnittyvät tehokkaasti lämmönvaihtimen kosteisiin seinämiin. Järjestelmän kontaminoitumista voisi olla perusteltua valvoa esimerkiksi mittaamalla suodattimien aktiivisuutta. Aktiivisuusmittausten tarkempi suunnittelu tulisi tehdä osana kuivausjärjestelmän yksityiskohtaista suunnittelua. Mittausten suunnittelussa tulee ottaa huomioon polttoainenipun suoran säteilyn aiheuttama mittauksia häiritsevä taustasäteily. Kapselointilaitoksen aktiivisten nesteiden käsittelyjärjestelmän tehtävä on pienentää kapselointilaitoksella syntyneen aktiivisen nestemäisen jätteen tilavuutta. Nestemäisen jätteen kuivattaminen suoraan loppusijoitustynnyriin on arvioitu parhaaksi jätteenkäsittelymenetelmäksi. Haihdutuksessa saattaa vapautua kaasumaisia radionuklideja, joista I-129 voidaan kerätä suodattamalla järjestelmän poistoilma. Suodattimien kuntoa seurataan paine-eromittausten lisäksi aktiivisuusmittauksilla. (Paunonen ja muut 2012) 3.4 Radioaktiivisten päästöjen mittaus Kapselointilaitoksen poistokaasupiippu on laitoksen ainoa merkittävä radioaktiivisten aineiden päästöreitti. Poistokaasupiipun päästömittauksilla varaudutaan toisaalta mittaamaan onnettomuuden aikaisia radioaktiivisuuspäästöjä ja toisaalta monitoroidaan

14 laitoksen normaalikäytön päästöjä. Ydinjätelaitoksen päästöt voivat olla myös nestemäisiä. Seuraavassa käsitellään ensiksi kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen normaalikäytön päästöjä, sitten onnettomuuspäästöjä ja lopuksi nestemäisiä päästöjä. Koska kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen normaalikäytön päästöt ovat erittäin vähäisiä, voidaan ne määrittää vain laboratorioanalyysien perusteella. Kapselointilaitoksen normaalikäytöstä aiheutuu oletettavasti H-3, C-14 ja Kr-85 -päästöjä. Vaikka normaalikäytöstä ei todennäköisesti aiheudu Cl-36 ja I-129 -päästöjä, voidaan myös niiden monitorointia pitää perusteltuna. Normaalikäytön päästöjen monitorointia varten näytevirrasta kerätään suodatin- ja kaasunäytteitä. Kaasunäytteiden osalta on todettava, että polttoaineen suojakuoren mahdollisen puhkeamisen yhteydessä vapautuva Kr-85 aiheuttaisi suhteellisen lyhytaikaisen päästön, joka olisi vain lyhyen ajan havaittavissa kaasunäytteenoton avulla. Edellä esitettyjen päästömittausten lisäksi ilmastointipiipun päästövirtauksesta tulisi kerätä jatkuvatoimisesti H-3- ja C-14 näytteet, jotka analysoidaan säännöllisesti. Näytteenkeruuta varten on saatavilla tarkoitukseen suunniteltuja erityislaitteita. Koska kapselointilaitoksella käsiteltävää käytettyä polttoainetta on reaktorikäytön jälkeen varastoitu pitkään, poikkeaa sen radioaktiivisuusinventaari ydinvoimalaitoksella käsiteltävästä polttoaineesta. Tällä on vaikutusta myös siihen, minkälaisia mittauksia on perusteltua tehdä ydinjätelaitoksen onnettomuudenaikaisten radioaktiivisten päästöjen valvomiseksi. Esimerkiksi jalokaasuista vain Kr-85 -nuklidia on jäljellä mitattavia määriä ja jodi-isotoopeista vain I-129 voisi olla mitattavissa. Aerosolimuodossa leviävistä aineista tärkein on Cs-137. Valvonta-alueen poistoilma voidaan suodattaa, mutta normaalissa käyttötilanteessa HEPA-suodatin ohitetaan. Suodatuksella pystytään vähentämään poistoilman aerosolimuotoisia aktiivisuuspäästöjä, mutta jalokaasut läpäisevät suodattimet. Ydinjätelaitoksen tapauksessa päästöjen viivästämisestä ei ole hyötyä, koska aktiivisuusinventaarin lyhytikäiset radionuklidit ovat jo puoliintuneet. Myös loppusijoituslaitoksen valvonta-alueen poistoilma voidaan tarvittaessa suodattaa kapselointilaitoksen valvonta-alueen poistoilmastoinnin avulla. Kapselointilaitoksen radioaktiivisia päästöjä poistokaasupiipun kautta on perusteltua mitata jatkuvatoimisesti kiinteästi asennetuilla mittauksilla. Päästömittauksille asetettuja vaatimuksia kuvataan ohjeessa YVL C.3. Ohjeen mukaan päästömittauksissa käytettävät menetelmät on valittava niin, että mittausten kokonaisluotettavuus, edustavuus, herkkyys ja tarkkuus ovat niin hyvät kuin käytettävissä olevalla kehittyneellä tekniikalla voidaan saavuttaa. Päästömittaukset on sijoitettava huonetiloihin, joissa taustasäteily ei häiritse mittauksia. YVL C.3:n liitteessä on esimerkkejä saavutettavissa olevista havaitsemisrajoista. Ohjeen tulkinnassa tulisi ottaa huomioon ydinjätelaitoksen päästöjen erityispiirteet. Poistoilmapiipun päästöjen valvonta tapahtuu imemällä tyhjöpumpulla poistoilmapiipusta näytevirtaus, joka mittauksen jälkeen palautetaan poistoilmapiippuun. Luotettavien mittaustulosten saamiseksi on ensiarvoisen tärkeää huolehtia näytteenoton edustavuudesta. Lisäksi on mittaamalla selvitettävä, kuinka suuri osuus päävirtauksesta kulkee näytelinjan kautta. Jos kapselointilaitoksen ilmastointipiipun päästöjen valvontaan käytetään samanlaista järjestelmää kuin ydinvoimalassa, sillä tulisi periaatteessa pystyä havaitsemaan alhaisempia radioaktiivisuuspitoisuuksia kuin

15 ydinvoimalassa, koska suurempi osuus ilmastointipiipun virtauksesta kulkee mittauslinjan kautta. Päävirrasta imetty näyte ohjataan ensin kuitusuodattimeen, joka poistaa tehokkaasti näytevirran aerosoleja. Suodatin voi olla joko määräajoin vaihdettavaa tyyppiä tai suodattimen vaihto voi tapahtua automaattisesti. Suodattimen vaihtotarve voidaan päätellä mittaamalla paine-eroa suodattimen yli; korkea paine-ero kertoo suodattimen olevan tukossa. Kun suodatin vaihdetaan, on olennaista tarkistaa, että se on kunnolla paikallaan, mikä voidaan todeta siitä, että paine-ero suodattimen yli on oikea. Kuitusuodattimen aktiivisuusmittauksen perusteella on mahdollista havaita esimerkiksi aerosolien mukana mahdollisesti kulkeutuva Cs-137. Aerosolisuodatuksen jälkeen voidaan suodattaa kaasumainen I-129 keräämällä se erikoiskäsiteltyyn aktiivihiilisuodattimeen. Aerosoli- ja jodisuodatuksen jälkeen näytevirrassa on jäljellä vain jalokaasuja, joista Kr-85 on ainoa merkittävä radionuklidi. Kapselointilaitoksen ilmastointi toimii siten, että poistoilman aktiivisuuskonsentraatio on tekijällä 340 laimeampi kuin käsittelykammion aktiivisuuskonsentraatio (Nieminen 2012), minkä johdosta vain kokonaisen polttoainenipun vaurioitumisen liittyvä Kr-85 -päästö voisi olla mahdollista havaita tavanomaisella poistoilmapiipun aktiivisuusmittauksella. Kapselointilaitoksella syntyy nestemäisiä jätteitä. Polttoaineen käsittelykammion, dekontaminointikeskuksen, aktiivisen korjaamon, kuljetussäiliön siirtokäytävän, polttoaineen kuivausjärjestelmän ja polttoaineen käsittelykammion jäähdytys- ja suodatusjärjestelmän vedet sisältävät todennäköisesti aktiivisuuksia. Nämä vedet johdetaan aktiivisten vesien keruusäiliöön. Nestemäinen jäte voidaan kuitenkin laskea laitosalueen viemäriin, mikäli se todetaan puhtaaksi. Kapselointilaitoksen aktiivisten nesteiden käsittelyjärjestelmän ulospumppauslinja on syytä varustaa säteilymittauksella, jonka mittausarvon perusteella voidaan pysäyttää ulospumppaus, mikäli vedessä havaitaan liikaa aktiivisuutta huolimatta siitä, että vesierän aktiivisuus on todettu alhaiseksi laboratorioanalyysin avulla. Loppusijoitustiloista pumpataan jatkuvasti pois suuria määriä sinne kalliosta tihkuvaa vettä. Veden mukana voisi periaatteessa kulkeutua radioaktiivisia aineita ympäristöön, joten myös tätä päästöreittiä voi olla perusteltua valvoa. Valvonta voisi perustua määräajoin suoritettaviin vesinäytteiden laboratorioanalyyseihin. 3.5 Laboratorion suorittamat päästöjen aktiivisuusmittaukset YVL-ohjeen C.3 (YVL 7.6) mukaan ydinjätelaitokselta kerätyt suodatin-, neste- ja kaasunäytteet tulee analysoida laboratoriossa, jossa on YVL-ohjeen C.1 mukaiset kehittyneet aktiivisuusmittauslaitteistot eri säteilykomponenttien (α, β, γ) kokonaisaktiivisuuden mittaamiseen sekä nuklidikohtaisten aktiivisuuspitoisuuksien määrittämiseen sekä normaaleissa käyttötilanteissa että onnettomuustilanteissa. Käytettävien aktiivisuusmittausten tulee olla validoituja ja mittauslaitteilla tulee olla varalaitteet menetelmineen. Ydinjätelaitoksen suodattimien, vesi- ja kaasunäytteiden näytteenotot ja laboratorioanalyysit teetetään alihankintana laboratoriolta, joka täyttää YVL-ohjeiden C.1, B.5 ja C.3 laboratoriolle ja päästönäytteiden käsittelylle, analysoinnille ja mittaukselle esitetyt

16 vaatimukset sekä ST-ohjeen 1.6 B-luokan säteilylaboratorion vaatimukset. Posiva suunnittelee ostavansa laboratorioanalyysit TVO:n laboratoriolta, jonka laboratoriotoiminnot on kuvattu TVO:n FSAR:n osassa OL1/OL2 järjestelmän 821 lopullinen turvallisuusseloste - laboratorio. Laboratoriohenkilökunta perehdytetään Posivan kapselointilaitoksen poistoilmastoiniti- ja näytteenottojärjestelmiin. Näytteenotto-ohjeet ja näytteenottosuunnitelma laaditaan yhdessä luvanhaltijan kanssa. Laboratorion laadunhallinnassa on huomioitu YVL-ohjeen A.3 turvallisuuden ja laadunhallinnan vaatimukset. Laboratorio ja luvanhaltija sopivat yhdessä raportoinnin menettelytavoista YVL-ohjeen A.9 (YVL 7.8) mukaisesta radioaktiivisten päästöjen neljännesvuosiraportoinneista. 3.6 Ydinjätelaitosten ympäristön säteilymittaukset Ydinlaitosten ympäristön säteilyvalvonnalle asetetut vaatimukset esitetään ohjeessa YVL C.4. YVL-ohjeen soveltamisessa tulee ottaa huomioon, että ydinjätelaitoksella tapahtuva onnettomuus ei pahimmassa tapauksessakaan johda radioaktiivisuuspäästöön, joka olisi verrattavissa vakavan ydinvoimalaitosonnettomuuden päästöön. Ympäristön säteilymittausjärjestelmä tukee valmiustoimintaa, sen turvallisuusluokitus on voimassaolevien YVL-ohjeiden mukaan EYT ja sen maanjäristysluokka on S2. YVL-ohjeuudistus tuo oletettavasti mukanaan uusia vaatimuksia ja esimerkiksi YVL B.2 - ohjeluonnoksen mukaan valmiustoimintaa tukevien järjestelmien maanjäristysluokaksi tulisi S1. Sen sijaan turvallisuusluokka on oletettavasti edelleen EYT. Uusi YVL-ohje C.5 sisältää tarkempia vaatimuksia valmiustoimintaa tukeville säteilymittauksille. Olkiluodon voimalaitospaikalla on olemassa oleva TVO:n ympäristön säteilymittausjärjestelmä ja Posivan ydinjätelaitokset sijaitsevat kyseisen järjestelmän ns. ulomman 5 km kehän sisäpuolella. Ydinjätelaitosten ympäristön säteilymittausjärjestelmän on perusteltua olla yhteinen ydinvoimalaitoksen mittausjärjestelmän kanssa. Kapselointilaitoksen läheisyyteen voitaisiin perustaa yksi tai useampi uusi säteilymittausasema. Eräs perustelu yhteiselle mittausjärjestelmälle on, että Olkiluodon eri ydinlaitoksilla tarvitaan tieto naapurilaitosten tilasta. Perustettavien uusien säteilymittausasemien sijoituspaikkojen valinnassa tulee ottaa huomioon mm. kapselointilaitoksen poistokaasupiipun korkeus sekä laitosalueen rakennukset. 3.7 Siirrettävät säteilymittauslaitteet, kontaminaatiomittauslaitteet ja henkilömonitorit Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella on oltava ohjeen YVL C.1 mukaisesti kannettavia laitteita, joilla mitataan γ-säteilyn annosnopeutta työkohteissa ja laitoksen tiloissa. Ydinjätelaitoksilla esiintyy myös α-, β-, ja neutronisäteilyä, ja laitoksilla tulee olla kattava valikoima siirrettäviä mittalaitteita, joilla voidaan havaita ja ainakin osittain myös tunnistaa erityyppiset säteilylähteet. Mittalaitteet vaativat säännöllistä kalibrointia, joka voidaan tehdä joko itse käyttäen omia säteilylähteitä tai hankkia ostopalveluna. Neutronisäteilyn mittaamisen kohdalla tulee huomata, että perinteisten He-3:a ilmaisinkaasuna käyttävien neutronidetektorien hinta on moninkertaistunut He-3:n heikon saatavuuden johdosta. Mittalaitteiden hankinnassa tulee varmistua siitä, että niiden annosnopeuden mittausalue on riittävä ja että niillä pystytään havaitsemaan säteilyä riittävän laajalla energia-alueella. Siirrettävien säteilymittauslaitteiden

17 turvallisuusluokka on EYT. Osa mittauslaitteista tulee voida varustaa teleskooppivarrella, jotta niillä voidaan mitata annosnopeutta etäällä säteilylähteestä. Näitä tarvitaan mm. käytetyn polttoaineen kuljetusastian vastaanottotarkastuksessa. Myös loppusijoituskapselin siirto- ja asennusajoneuvo on suunniteltu varustettavan hälyttävillä säteilymittareilla, jotka luokitellaan kannettaviksi säteilymittauslaitteiksi. Siirrettäviä ja hälyttäviä annosnopeusmittareita voidaan käyttää myös aluevalvontaan loppusijoitustiloissa. Ydinjätelaitoksilla tarvitaan myös kannettavia pintakontaminaation mittaus- ja näytteenkeräyslaitteita eri käyttötilanteita varten. Valvonta-alueen poistumisreiteillä on oltava mittauslaitteisto, jolla tarkistetaan valvonta-alueelta poistuvan henkilön työvälineiden, suojavaatetuksen ja ihon puhtaus. Kapselointilaitoksen tilasuunnittelussa on varauduttu täydentäviin kontaminaatiomittauslaitteisiin reiteille, joita pitkin poistutaan käsittelykammiosta tai dekontaminointikeskuksesta. Näin estetään kontaminaation leviäminen laitoksen sisällä. Lisäksi tarvitaan sisäisen kontaminaation mittauslaite, jolla varmistetaan, että ydinjätelaitoksen valvonta-alueella työskenneltäessä mahdollisesti kehoon joutuneet radioaktiiviset aineet havaitaan ja niiden aiheuttamaa annosta voidaan arvioida. Laitteiston herkkyyden tulee olla sellainen, että sillä kyetään havaitsemaan yläkehon alueelta gammasäteilijät, joista voi aiheutua kirjausrajan ylittävä efektiivinen annos. Kehon kontaminaation mittaukseen käytetyt henkilömonitorit ovat suurikokoisia ja ne olisi järkevää tuoda laitokselle kokonaisina. Lisäksi on huomioitava, että monet henkilömonitorit tarvitsevat toimiakseen ilmaisinkaasua ja kaasupullo tulee sijoittaa rakennuksen ulkopuolelle. Tosin nykyään on saatavilla myös henkilömonitoreita, jotka eivät tarvitse toimiakseen jatkuvaa kaasun kierrätystä. Ydinjätelaitokselle on suunnitteilla kaksinkertainen henkilömonitorointi, jonka exit-monitorilla tulisi pystyä mittaamaan myös sisäinen kontaminaatio. Sisäisen kontaminaation mittaus tulee suorittaa ennen työskentelyn aloitusta valvonta-alueella. Posivan ydinjätelaitoksille suunnitellut siirrettävät säteilymittauslaitteet, kontaminaatiomittauslaitteet ja henkilömonitorit kuvataan yksityiskohtaisesti kannettavien säteilyvalvontalaitteistojen periaatesuunnitelmassa (Nikkanen 2012). 3.8 Työntekijöiden säteilyaltistuksen seuranta Ydinlaitoksen työntekijöiden säteilyaltistuksen seurannalle asetetut vaatimukset kuvataan ohjeessa YVL C.2. Ydinjätelaitoksen valvonta-alueella työskenteleville on järjestettävä annostarkkailu työstä aiheutuvien säteilyannosten seuraamiseksi. Mittausjärjestelmän pitää olla tarkoitukseen soveltuva ja testattu. Annostarkkailun on perustuttava hyväksytyn annosmittauspalvelun suorittamiin henkilökohtaisiin mittauksiin. Hyväksynnän edellytyksenä on muun muassa se, että mittauspalvelu on akkreditoitu tai sillä on muutoin asianmukaiseksi todettu laadunvalvontaohjelma. Työntekijöiden säteilyaltistuksen seurannassa voidaan käyttää Säteilyturvakeskuksen hyväksymää annosmittauspalvelun tuottajaa. Ydinjätelaitoksella tulee olla käytettävissä riittävä asiantuntemus työntekijöiden saamien annosten arviointiin. Säteilyannokset ilmoitetaan Säteilyturvakeskuksen ylläpitämään annosrekisteriin. Käytetyn polttoaineen kuljetussäiliön vastaanottotarkastukseen osallistuvilla työntekijöillä tulee olla henkilökohtaiset dosimetrit. Koska ydinjätelaitoksella käsitellään