Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuolto. Yhteenveto vuoden 2005 toiminnasta

Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuolto Yhteenveto vuoden 2005 toiminnasta

Kansikuvassa Vuojoen kartano, jonka kunnostus- ja muutostyöt valmistuivat lokakuussa 2005. Kuva: Jussi Tiainen.

TIIVISTELMÄ Tämä raportti on ydinenergialain ja -asetuksen tarkoittama selvitys Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimaloiden ydinjätehuollosta. Se sisältää selvityksen voimayhtiöiden ydinjätehuollon tilanteesta ja toimenpiteistä vuonna 2005 sekä selvityksen varautumisesta ydinjätehuollon tuleviin kustannuksiin. Kauppa- ja teollisuusministeriön vuonna 2003 tekemän päätöksen mukaan käytetyn polttoaineen loppusijoituksessa on edettävä siten, että rakentamislupahakemuksen edellyttämä aineisto on valmiina vuoden 2012 loppuun mennessä. Samassa päätöksessä ministeriö asetti uuden välitavoitteen vuoteen 2009, jolloin on esitettävä tilannekatsaus rakennuslupahakemusaineistosta. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelu etenee pääpiirteissään vuonna 2000 julkaistun, loppusijoituslaitoksen rakentamista edeltävän vaiheen ohjelman sekä vuonna 2003 julkaistun yksityiskohtaisemman tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelutyön 3-vuotisohjelman TKS-2003 mukaisesti. Rakenteilla olevan OL3-ydinvoimalaitosyksikön käytetylle polttoaineelle soveltuva kapselimalli suunniteltiin. Kapselien valmistus- ja sulkemismenetelmien kehitystyötä jatkettiin. Kapselien tarkastusmenetelmien kehittämiseksi solmittiin pitkäaikainen yhteistyösopimus VTT:n kanssa. Tutkimusaluetta itään päin laajentavan tutkimusreiän OL-KR40 kairaus aloitettiin. ONKALO-tutkimustunneliston alueen geologinen malli saatettiin ajan tasalle. Geokemian ennustemallin laatiminen aloitettiin. Turvallisuustodisteiden (Safety Case) tuottamiseksi perustettiin SAF- CA-projekti. Päästöesteiden toiminnan selvitystyötä jatkettiin useissa kansainvälisissä hankkeissa. ONKALOn rakentamisen vaikutusta kallion turvallisuusominaisuuksiin selvitettiin laajasti ennen louhinnan etenemistä noin 90 metrin syvyydellä lävistettävään R19- rakovyöhykkeeseen. Biosfääriin liittyvä työ on keskittynyt menetelmäkehitykseen. Kapselointilaitoksen sijoittamista joko loppusijoitustilojen tai käytetyn polttoaineen välivaraston yhteyteen selvitettiin. Työn tuloksena todettiin, ettei päätöstä sijaintipaikasta ole vielä tarpeen päättää. Loppusijoitustilan lämpötekninen mitoitus OL3:n polttoaineelle valmistui. ONKALOn louhinta eteni vuoden loppuun mennessä tasolle 90 metriä, tunnelin kokonaispituus oli 990 metriä. Louhinta eteni ennakoitua hitaammin, valmistunut tunneli täytti hyvin asetetut laatuvaatimukset. Louhintaurakka 1:n urakkasopimus purettiin loppuvuodesta ja työtä jatketaan vuonna 2006 uudella toteutusmallilla. Pitkäaikaisturvallisuuteen liittyvät ONKA- LOn laadunvarmistusohjeet hyväksyttiin keväällä 2005. STUK:n valvontasuunnitelman mukainen toiminta käynnistyi. ONKALOn ydinsulkuvalvonnan käsikirja valmistui ja sen mukainen toiminta käynnistyi. STUK hyväksyi käsikirjan elokuussa 2005. Voimalaitosjätteiden osalta jatkettiin vakiintuneita seuranta- ja pitkäaikaistutkimuksia ja käytännön toimenpiteitä. Loviisassa jatkettiin märkien jätteiden kiinteytyslaitoksen ja voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan toisen vaiheen rakentamista. Molemmat valmistuvat vuonna 2006. Voimalaitosjätteitä oli Olkiluodon voimalaitoksella kertynyt vuoden 2005 loppuun mennessä 5 440 m 3 ja Loviisassa 2 778 m 3. Olkiluodon jätteistä 4 438 m 3 on loppusijoitettu VLJ-luolaan. Loviisan jätteistä 1 347 m 3 on sijoitettu Hästholmenin VLJ-luolaan. Voimalaitosten käytöstäpoistosuunnitelmat saatettiin edellisen kerran ajan tasalle vuonna 2003, seuraava tarkistus tehdään vuoden 2008 loppuun mennessä. Tutkimustiedon hallintaan on tekeillä uusi tutkimustietokanta POTTI. Tietokannan toteutus osoittautui ennakoitua vaativammaksi ja se saadaan alkuperäisestä aikataulusta poiketen käyttöön vasta keväällä 2006. 1

2

SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ... 1 JOHDANTO... 5 KÄYTETYN POLTTOAINEEN HUOLTO... 6 Toimintaperiaate ja aikataulu... 6 Nykytilanne varastoinnissa... 6 Käytetty polttoaine... 6 Loppusijoitusratkaisun kehittäminen...7 Loppusijoituskapseli...8 Puskuribentoniitti... 11 Loppusijoitustilojen täyttö ja sulkeminen... 11 Loppusijoituskallion ominaisuudet... 12 Vaakasijoituskonseptin kehitys... 18 Vaakasijoituskonseptin turvallisuuden arviointi...18 Rakentamismenetelmien kehitys... 18 Turvallisuustodisteiden tuottaminen... 18 Suunnitelma turvallisuustodisteiden tuottamisesta... 18 Päästöesteiden toiminta... 19 ONKALOn toteutuksen vaikutukset kallioperän turvallisuusominaisuuksiin... 20 Biosfääri... 20 Loppusijoituslaitoksen suunnittelu...22 Yleistä...22 Kapselointilaitos... 23 Loppusijoitustilat... 23 Käytetyn polttoaineen kuljetus ja siirrot laitosalueella... 24 ONKALO... 24 ONKALOn tarkoitus ja tavoitteet... 24 Suunnittelu ja toteutus... 25 Loppusijoituskallion ja ympäristön monitorointiohjelma... 25 Ydinmateriaali- ja -sulkuvalvonta... 26 VOIMALAITOSJÄTTEIDEN HUOLTO...27 Yleistä...27 Olkiluodon voimalaitos...27 Toimintaperiaate ja aikataulu...27 Nykytilanne varastoinnissa ja loppusijoituksessa...28 Voimalaitosjätteisiin liittyvät tutkimukset...28 VLJ-luolan käytönaikaiset tutkimukset... 29 Loviisan voimalaitos... 29 Toimintaperiaate ja aikataulu... 29 Nykytilanne varastoinnissa... 30 Loppusijoitustila... 30 Cesiumin erotuslaitos... 31 Kiinteytysmenetelmien tutkimukset... 31 Loppusijoitustilan käytönaikaiset tutkimukset...31 Voimalaitosjätteen loppusijoituksen turvallisuusselvitykset... 32 Yhteiset selvitykset... 32 3

KÄYTÖSTÄPOISTOSELVITYKSET... 33 Yleistä... 33 Olkiluodon voimalaitos... 33 Loviisan voimalaitos... 34 Yhteiset selvitykset... 34 MUU TOIMINTA... 35 Laadun ja ympäristön hallinta... 35 Tutkimustiedon hallinta... 35 VARAUTUMINEN YDINJÄTEHUOLLON KUSTANNUKSIIN...36 RAPORTTILUETTELO...36 4

JOHDANTO Suomessa on kaksi ydinenergiaa sähköntuotantoon käyttävää yhtiötä, Teollisuuden Voima Oy (TVO) ja Fortum Power and Heat Oy (jäljempänä Fortum). TVO:n ja Fortumin on ydinenergialain mukaisesti huolehdittava kaikista tuottamiensa ydinjätteiden huoltoon kuuluvista toimenpiteistä ja niiden asianmukaisesta valmistelemisesta sekä vastattava niiden kustannuksista. Ydinenergialain mukaan kauppaja teollisuusministeriö (KTM) päättää niistä periaatteista, joita ydinjätehuollossa on noudatettava. Nämä periaatteet KTM on esittänyt päätöksissään 19.3.1991, 26.9.1995 ja 23.10.2003 ja nämä päätökset ovat lähtökohtana sekä ydinjätehuollon käytännön toteutuksessa että tulevia toimenpiteitä koskevassa tutkimus- ja kehitystyössä. Kumpikin yhtiö vastaa erikseen kaikista vähä- ja keskiaktiivisten voimalaitosjätteiden käsittelyyn ja loppusijoitukseen sekä voimaloiden käytöstäpoistoon liittyvistä toimenpiteistä. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen tähtäävästä tutkimus- ja kehitystyöstä samoin kuin myöhemmin itse loppusijoituslaitoksen rakentamisesta ja käytöstä huolehtii yhtiöiden yhdessä omistama Posiva Oy. Posiva huolehtii myös vuosittain tehtävien Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimaloiden ydinjätehuollon toimintasuunnitelmien ja -kertomusten laatimisesta. Käsillä on vuoden 2005 toimintakertomus, joka sisältää ydinenergialain ja -asetuksen mukaisen selvityksen voimayhtiöiden ydinjätehuollon tilanteesta ja toimenpiteistä vuonna 2005 sekä selvityksen varautumisesta ydinjätehuollon tuleviin kustannuksiin. Teollisuuden Voima Oy:llä on Eurajoen Olkiluodossa kaksi kiehutusvesireaktoria. Olkiluoto 1:n (OL1) nimellisteho on 840 MWe (netto) ja Olkiluoto 2:n (OL2) 860 MWe (netto). OL1 kytkettiin valtakunnan verkkoon ensimmäisen kerran syyskuussa 1978 ja OL2 helmikuussa 1980. Vuonna 2005 OL1:n käyttökerroin oli 98,3 % ja OL2:n 94,0 %. Laitosyksiköiden OL1 ja OL2 sekä vähäaktiivisen jätteen välivaraston (MAJ-varasto), keskiaktiivisen jätteen välivaraston (KAJ-varasto) ja käytetyn polttoaineen välivaraston (KPA-varasto) käyttöluvat ovat voimassa vuoden 2018 loppuun. Olkiluodon voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan (VLJ-luola) käyttölupa on voimassa vuoden 2051 loppuun asti. Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan voimalaitoksella on kaksi painevesireaktoria, kumpikin nimellisteholtaan 488 MWe (netto). Loviisa 1:n (LO1) kaupallinen käyttö alkoi toukokuussa 1977 ja Loviisa 2:n (LO2) tammikuussa 1981. Vuonna 2005 LO1:n käyttökerroin oli 95,4 % ja LO2:n 95,7 %. Laitosyksiköiden LO1 ja LO2 sekä niiden ydinpolttoaine- ja ydinjätehuoltoon liittyvien laitosten käyttöluvat ovat voimassa vuoden 2007 loppuun asti. Voimalaitosjätteiden loppusijoitustilan (VLJ-luola) osalta käyttölupa on voimassa vuoden 2055 loppuun asti. 5

KÄYTETYN POLTTOAINEEN HUOLTO TOIMINTAPERIAATE JA AIKATAULU Ydinenergialain ja KTM:n päätösten mukaisesti kaikki Olkiluodon laitoksen käytetty polttoaine sekä Loviisan laitoksella nykyisin oleva ja tämän jälkeen kertyvä käytetty polttoaine valmistaudutaan loppusijoittamaan Suomen kallioperään. Päätöksessään 23.10.2003 KTM muutti käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelujen aikataulua siten, että loppusijoituslaitoksen rakentamislupaa varten tarvittavat alustavat selvitykset ja suunnitelmat on esitettävä vuonna 2009. Lopulliset selvitykset ja suunnitelmat on varauduttava esittämään vuoden 2012 loppuun mennessä aiemman 2010 sijasta. Loppusijoituksen aloittamista koskeva aikataulutavoite säilytettiin ennallaan vuodessa 2020. Tätä ennen käytettyä polttoainetta varastoidaan väliaikaisesti voimalaitosalueilla. Joulukuussa 2000 valtioneuvosto teki periaatepäätöksen käytetyn polttoaineen loppusijoituksesta Eurajoen Olkiluotoon. Eduskunta vahvisti päätöksen lähes yksimielisesti toukokuussa 2001. Loppusijoituslaitos, joka koostuu kapselointilaitoksesta ja loppusijoitustiloista, rakennetaan 2010-luvulla. Periaatepäätöksen mukaan loppusijoituslaitoksen rakentamislupaa on haettava viimeistään vuonna 2016. Suomeen rakennettavasta uudesta ydinvoimalaitosyksiköstä tehtiin periaatepäätös vuonna 2002. Samassa yhteydessä tehtiin periaatepäätös käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisesta laajennettuna siten, että myös uuden laitosyksikön käytetty polttoaine voidaan sijoittaa sinne. Uuden laitosyksikön jätehuoltovelvoite alkaa vasta laitoksen käynnistyttyä vuosikymmenen loppupuolella. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksen valmistelu etenee vuonna 2001 julkaistun pitkän aikavälin tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelutyön (TKS) ohjelman mukaisesti. Kuluvan kolmivuotisjakson (2004 2006) keskeiset tehtävät on kuvattu vuoden 2003 lopulla julkaistussa TKS-2003 -ohjelmassa. Säteilyturvakeskus on loka- kuussa 2004 esittänyt arvionsa ohjelmasta. NYKYTILANNE VARASTOINNISSA Olkiluodon käytettyä polttoainetta varastoidaan väliaikaisesti voimalaitosyksiköillä ja voimalaitosalueella olevassa käytetyn polttoaineen välivarastossa (KPA-varasto). Vuonna 2005 KPAvarastossa oli varastointikapasiteettia 7 146 positiota. KPA-varastoon mahtuu laitosyksiköiden noin 30 vuoden toiminnasta kertyvä polttoainemäärä. Varaston laajennus on ajankohtainen noin vuonna 2012. Laajennuksen suunnittelutyö on alkanut. Kertomusvuonna Olkiluoto 1:llä vaihdettiin polttoainetta 26. kerran ja Olkiluoto 2:lla 24. kerran. Vuoden lopussa käytettyä polttoainetta oli varastoituna yhteensä 6 284 nippua vastaten 1 235 tonnia tuoretta uraania. KPA-varastossa oli 5 166 nippua, Olkiluoto 1:n vesialtaissa 536 nippua ja Olkiluoto 2:lla vastaavasti 582 nippua. Loviisan polttoaineen paluukuljetukset Venäjälle päättyivät vuoden 1996 lopussa ydinenergialakiin tehdyn muutoksen johdosta. Loviisan varastointikapasiteettia on sen jälkeen lisätty vuonna 2000 niin, että kapasiteetti riittää nykyisillä telineillä vuoteen 2010. Vuonna 2004 valmistui käytetyn polttoaineen varastokapasiteetin laajennusselvitys. Selvityksessä tarkasteltiin käytetyn polttoaineen varasto 2:n laajentamisvaihtoehdot teknisesti ja taloudellisesti. Kehitystyön tulokseksi saatiin niin sanotut tiheiden ja avoimien polttoainetelineiden laajentamisvaihtoehdot, jotka perustuvat Suomessa käytössä olevaan vesiallastekniikkaan. Selvityksen jälkeisessä katselmuksessa tiheisiin telineisiin perustuva vaihtoehto sai enemmän kannatusta. Tämän jälkeen selvitettiin telinetarve ja perustettiin TELINE-projekti, jonka tavoitteena on lisätä varastokapasiteettia v. 2018 mennessä kaikkiaan 10 tiheällä telineellä. Telineet hankitaan kaksittain vuosina 2007, 2010, 2013, 2016 ja 2018. Vuoden 2005 lopussa Loviisan voimalaitoksella oli yhteensä 3 157 käytettyä polttoainenippua, mikä vastaa noin 379 tonnia tuoretta uraania (arvioitu käytön jälkeisestä uraanimäärästä noin 360 tonnia). Polttoainenipuista oli LO1:llä 222 kpl ja LO2:lla 209 kpl. Käytetyn polttoaineen varastoissa 1 ja 2 oli 330 ja 2 396 nippua vastaavasti. Käytetty polttoaine Reaktorista poistamisen jälkeen käytetty polttoaine sisältää noin 4 paino-% halkeamis- eli fissiotuotteita ja 1 % aktinideja, jotka ovat pääosin sitoutuneet polttoainematriisiin, zirkoniumkuoren sisällä oleviin uraanioksidinappeihin eli polttoainetabletteihin. Loppusijoituksen turvallisuuden kannalta on tärkeä tietää, kuinka nopeasti käytetystä polttoaineesta voi vapautua radioaktiivisia aineita ja kuinka nopeasti polttoaine voi liueta, jos se loppusijoitettuna joutuu kosketuksiin veden kanssa, mikä on odotettavissa vasta pitkän ajan kuluttua loppusijoitustilan sulkemisesta. Käytetyn polttoaineen liukenemisnopeuteen vaikuttavat monet tekijät. Veden α-radiolyysi muodostaa hapettimia, kuten H 2 O 2 :ta, ja muuttaa siten veden hapetus-pelkistysolosuhteita nopeuttaen mahdollisesti polttoaineen liukenemista. Polttoaineen liukenemisnopeuden on havaittukin riippuvan O 2 -konsentraatiosta. Myös polttoainematriisissa olevien fissiotuotteiden ja aktinidien on havaittu vaikuttavan liukenemisnopeuteen. Tarkkaa tietoa ei kuitenkaan vielä ole siitä, miten em. tuotteiden läsnäolo vaikuttaa liukenemisnopeuteen. Polttoaineen liukenemisnopeutta ei voida testata suoraan olosuhteissa, jotka vastaisivat tuhansien vuosien jälkeistä tilaa loppusijoituksen jälkeen. Käytettävissä olevan polttoaineen säteilytasot ovat paljon korkeammat ja säteilytyyppi on erilaista; ensimmäisten satojen vuosien aikana säteily on pääasiassa β- ja γ-säteilyä, myöhemmin säteily on pääasiassa α-säteilyä. Tutkimuksissa täytyy käyttää usein korvaavaa materiaalia. Eräs käytetty materiaali koostuu säteilyttämättömästä 6

LOPPUSIJOITUSRATKAISUN KEHITTÄMINEN Suomalaiselle käytetylle ydinpolttoaineelle suunniteltu loppusijoitusratkaisu perustuu Ruotsin SKB:n kehittämään KBS-3 ratkaisuun. Käytetyt polttoaineniput sijoitetaan kupari-valurautakapseliin pakattuna useiden satojen metrien syvyyteen peruskallioon. Loppusijoitusreikiin kallion ja kapselin väliin tulee puristettuja bentoniittilohkoja. Loppusijoituksen päätyttyä kaikki louhitut tilat ja kulkureitit loppusijoitustilaan täytetään ja suljetaan. Kapseli, bentoniitti ja kallio muodostavat moninkertaisen esteen radioaktiivisten aineiden vapautumiselle. Kapselin kuparinen ulkokuori kestää erinomaisesti pohjaveden aiheuttamaa korroosiota ja valurautainen sisäosa takaa mekaanisen kestävyyden. Bentoniitti vähentää pohjaveden pääsyä kapselin pinnalle ja suojaa kapselia kallion pieniltä liikunnoilta. Syvällä kallioperässä kapselia ympäröivät olosuhteen säilyvät vakaina pitkiä ajanjaksoja. Kallio suojaa loppusijoitettua polttoainetta myös ulkopuolisilta häiriöiltä. UO 2 :sta, johon on sekoitettu 233 U-alfasäteilijää sisältävää UO 2 :a. Tällainen materiaali vastaa α-säteilyltään polttoainetta 3 000 ja 10 000 vuoden jälkeen loppusijoituksesta. Loppusijoituskapselin sisällä olevia olosuhteita raudan korroosion osalta voidaan simuloida lisäämällä metallista rautaa testisysteemiin. Näin voidaan tutkia UO 2 -Fe-H-systeemin reaktioita. Tämä auttaa ymmärtämään mm. osareaktioiden suhteellisia reaktionopeuksia. Posiva osallistui vuonna 2005 EU:n 6. puiteohjelmassa olevaan hankkeeseen, joka koskee loppusijoitustilan lähialueen tutkimuksia (Understanding and Physical and Numerical Modelling of the Key Processes in the Near-Field, and Their Couplings for Different Host Rocks and Repository Strategies: NF-PRO). Hanke on nelivuotinen ja siihen osallistuu yli 40 jätehuolto-organisaatiota ja tutkimuslaitosta. Yhtenä tutkimusalueena NF- PRO:ssa ovat polttoainetutkimukset, joihin Posiva on osallistunut VTT:n kanssa. Tutkimuksissa selvitettiin α- radiolyysin vaikutuksia polttoainematriisin rapautumiseen. Vuonna 2005 tehtiin liukenemiskokeita 233 U:a sisältävällä UO 2 :lla. Kokeiden kesto oli 52 140 päivää. Kokeessa liuenneen uraanimäärän perusteella laskettiin liukenemisnopeus vuotta kohti UO 2 -näytteille. Kokeiden perusteella laskettiin näytteen elinikä koeolosuhteissa. Havaittiin, ettei liukenemisnopeus ole riippuvainen koejakson pituudesta. Lisäksi ei havaittu α-radiolyysin vaikutusta liukenemisnopeuteen UO 2 -näytteillä, jotka sisälsivät 0,5 ja 10 % 233 U:a. Näytteiden lasketut eliniät olivat 7 10 miljoonaa vuotta. Radionuklidien vapautumisprosessien ymmärtäminen, kuten juuri UO 2 :n liukenemisen tapauksessa, on tärkeää kaikille kansallisille ydinjäteorganisaatioille, jotka suunnittelevat jätteiden suoraa loppusijoittamista. Nämä organisaatiot ovat perustaneet yhdessä kansainvälisen Spent Fuel -työryhmän, jonka työkokouksia pidetään joka toinen vuosi. Käytetty polttoaine tuottaa pitkään jälkilämpöä, joka riippuu palaman lisäksi säteilytyshistoriasta. Suomen ydinvoimalaitoksissa syntyvän käytetyn polttoaineen koostumus ja radioaktiiviset ominaisuudet on laskettu aiemmin ORIGEN2-tietokoneohjelmalla ja sen standardikirjastojen avulla. Viime vuosina on kehitetty entistä tarkempia laskentamenetelmiä, joiden avulla voidaan polttoainenippujen toiminta kuvata tarkemmin. Vuonna 2005 laskettiin jokaisen polttoainetyypin säteilytyshistoriaa vastaavat vaikutusalakirjastot SCALE 5-ohjelmistopaketin TRITONmoduulin avulla. Kirjastoa käytettiin edelleen polttoaineen säteilytystä ja jäähtymistä kuvanneissa ORIGEN-Slaskuissa. Laskuissa tarkasteltiin VVER-440-, BWR- ja EPR-polttoainenippuja. Jokaiselle polttoaineelle tehtiin laskut kahdelle väkevöintiasteelle ja kolmelle poistopalamalle. Tuloksina saatiin käytetyn polttoaineen koostumus useilla jäähtymisajan arvoilla, aktiivisuus, α-aktiivisuus ja jälkilämpöteho sekä fotoni- ja neutronituotto. Tulosten vertailu osoittaa, että VVER-440- ja EPR-polttoaineiden jälkilämpötehot ovat hyvin samankaltaisia, kun taas puolestaan BWR-polttoaineen jälkilämpöteho on hieman alhaisempi kuin aiemmin esitetyt tulokset ovat osoittaneet. Lisäksi havaittiin, että BWR:n toimintahistorialla on merkittävä vaikutus alenemisnopeuteen ja että luotettavuus jälkilämmön tuoton ennustamisessa on vielä jonkin verran epätarkkaa erityisesti BWR-polttoaineen kohdalla. 7

Loppusijoituskapseli KAPSELIN SUUNNITTELU Loppusijoituskapselin suunnitelma on päivitetty vuoden 2005 aikana. Suunnitelmiin on lisätty aikaisemman kahden polttoainetyypin lisäksi kolmas, OL3-laitosyksikön polttoaineelle tarkoitettu kapselityyppi. Kapselisuunnitelman yhteenveto on esitetty raportissa Disposal Canister for Spent Nuclear Fuel Design Report (POSIVA 2005-2). Raportissa esitetään yhteenveto suomalaisen käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituskapselin suunnittelusta ja mitoitusanalyyseistä. Kapselin rakenne muodostuu lieriön muotoisesta massiivisesta sisärakenteesta, joka on valmistettu pallografiittiraudasta ja 50 mm:n paksuisesta kuparivaipasta. Kapselista on kolme erilaista versiota, yksi kutakin suomalaista polttoainenipputyyppiä varten. Polttoaineniput sijoitetaan kokonaisina kapseliin mukaan lukien niihin mahdollisesti kuuluvat virtauskanavat. Kapselin eri versioihin voidaan sijoittaa enintään 12 BWR-polttoainenippua, 12 VVER-440- polttoainenippua tai 4 EPR-nippua. Kapselin tulee säilyä tiiviinä suurella todennäköisyydellä vähintään 100 000 vuotta. Hyvä ja pitkään säilyvä tiiviys edellyttää: hyvää tiiviyttä alun perin; tämä saavutetaan valmistuksen korkeilla laatuvaatimuksilla ja laajoilla tarkastuksilla, hyvää korroosionkestävyyttä, joka saavutetaan käyttämällä hapetonta kuparia kapselin vaipan materiaalina, riittävää mekaanista lujuutta, joka on varmistettu analyysein; kuormitusolettamukset sisältävät seuraavat ilmiöt: pohjaveden hydrostaattinen paine, bentoniitin tasainen tai epätasainen paisuntapaine, lämpövaikutukset ja 3 km paksun jäätikön aiheuttama ylimääräinen hydrostaattinen paine. Sallittavat jännitykset ja venymät on määritelty siten, että kohtuulliset varmuuskertoimet saavutetaan kaikissa mitoituksen perusteena olevissa kuormitustapauksissa. Kapselin on rajoitettava säteilytaso kapselin pinnalla niin alhaiseksi, ettei se kohtuuttomasti hankaloita kapselin käsittelyä ja siirtoja ja ettei säteily aiheuta merkittävästi radiolyysiä pohjavedessä. Lisäksi kapselin sisäosien on pidettävä polttoaineniput alikriittisessä geometriassa silloinkin, kun kapselin tyhjän sisätilan oletetaan täyttyneen vedellä. Yhteenvetoraportissa määritellään mitoitusperusteet, osoitetaan mitoitusvaatimusten täyttyminen ja arvioidaan analyysien tuloksia. KAPSELIN KRIITTISYYSTURVALLISUUS Loppusijoituskapselien kriittisyysturvallisuutta on tutkittu Monte Carlo -menetelmään perustuvalla MCNP4Cohjelmalla. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituskapselin on täytettävä normaalit kriittisyysturvallisuuskriteerit. Sen efektiivisen kasvutekijän tulee olla pienempi kuin 0,95 tehokkaimmissa mahdollisissa moderointi- ja heijastinolosuhteissa. Aiemmassa tutkimuksessa on jo todettu, että VVER-kapseli täyttää kriittisyysturvallisuusvaatimukset, jos se täytetään tuoreilla VVER-440-polttoainenipuilla, joiden väkevöinti on 4,2 % tai pienempi, ja jollei epävarmuuksien mahdollisesti edellyttämää alikriittisyysmarginaalien suurentamista oteta huomioon. Vastaavasti BWR-kapseliin voidaan ladata 12 tuoretta ATRIUM 10x10-9Q-tyyppistä nippua, joiden keskimääräinen väkevöinti on 3,8 % tai alempi, vaikka nipuissa ei olisi lainkaan palavaa absorbaattoria sisältäviä sauvoja. Nykyisille kapseliversioille tehdyt laskut vahvistavat aiemman tutkimuksen johtopäätökset. Suuret EPR-niput ovat kriittisyysturvallisuuden näkökulmasta vaativampia. EPR-kapseli täyttää asetetut vaatimukset vasta, kun nipun kokema palama otetaan huomioon laskuissa, eli käytetään hyväksi ns. burn-up-creditiä. Alikriittisyysanalyysit on raportoitu työraportissa. KAPSELIN SÄTEILYTASOT Säteilytasot kaikkien kapselityyppien ulkopinnalla on laskettu Monte Carlo -menetelmään perustuvan MCNP4Ctietokoneohjelman avulla. Säteilytasojen laskennassa käytetyn polttoaineen poistopalamaksi oletettiin konservatiivisesti aina 60 MWd/ kgu ja sen jälkijäähdytysajaksi ennen kapselointia vain 20 vuotta. Ydinpolttoaineen radioaktiiviset ominaisuudet perustuivat ORIGEN2.1-ohjelman antamiin tuloksiin. Uusimpia vuo-annos-muunnoskertoimia vastaavat keskimääräiset ja suurimmat gamma- ja neutroniannosnopeudet kapselien radiaalisella ulkopinnalla olivat: Gamma-annosnopeus Neutroni-annosnopeus (msv/h) (msv/h) Kapselityyppi Maksimi Keskiarvo Maksimi Keskiarvo VVER 245 145 11 10 BWR 325 175 16 15 EPR 160 40 13 9 Kapselien ylä- ja alapinnalla säteilytasot ovat alustavien laskujen mukaan keskimäärin hieman pienempiä kuin sylinteripinnalla. Kapselin pinnan säteilytasot on raportoitu. 8

Kapselin sisäosien lämpötila-analyysin tulostusta. KAPSELIEN MEKAANINEN LUJUUS Kapselien mekaaninen lujuus tarkastettiin erikseen kullekin kapselityypille. Tavoitteena oli määrittää kapselien lujuus maksimisuunnittelupaineessa sekä kapselin suurin paineen kantokyky ja tätä vastaava varmuuskerroin. Maksimisuunnittelupaine 44 MPa muodostuu 3 km:n paksuisen jääkerroksen paineesta 30 MPa, enimmäissijoitussyvyydessä 700 m pohjaveden aiheuttamasta paineesta 7 MPa sekä bentoniitin paisumispaineesta 7 MPa. Analyysit tehtiin sylinterimäisen kapselin keskikohdalta mallilla, jossa kahdella kapselin pituussuuntaa vastaan kohtisuoralla tasolla ajatellaan erotetuksi viipale. Tätä viipaletta tarkasteltiin ensiksi kaksidimensioisella tasovenymämallilla, jossa päätytasojen siirtymistä ja kapselin pituuden muuttumista kapselin pituussuunnassa ei tapahdu. Toisessa tarkastelumallissa toinen leikkaustaso kiinnitetään ja toisen leikkaustason annetaan siirtyä tasomaisena ja siihen kohdistetaan painekuormitus. Tällainen kolmiulotteisena tehty analyysi vastaa todellisuutta edellistä paremmin. Laskelmat antoivat kuitenkin tulokseksi, että maksimisuunnittelupaineessa 44 MPa ja sitä suuremmilla kuormituksilla aina rajakuormitukseen asti tasovenymämalli ja kolmiulotteinen malli antavat hyvin tarkasti samat tulokset. Tasovenymämalli on siis riittävä ja edellyttää huomattavasti vähemmän numeerista laskentaa. Elementtiverkkojen generointia varten kehitettiin parametrisoitu tietokoneohjelma, jonka avulla voidaan helposti toteuttaa eri dimensioiden muuttaminen. Kaikissa laskelmissa otettiin suuret siirtymät ja suuret venymät huomioon. Analyyseissä sovellettiin von Misesin materiaalimallia. Laskelmat tehtiin PASULA-ohjelmistolla. Ennen varsinaisia analyysejä laskentamenetelmää validoitiin lyhyelle BWRkapselille tehdyn rikkovan painekokeen tuloksilla. Valmistusepätarkkuuksien vuoksi kapselissa on käytännössä aina epäkeskeisyyttä. Tätä tutkittiin tekemällä malleihin rakenteellinen epäkeskeisyys. Analyysit osoittivat, että valuraudasta tehty sylinteri säilyttää lujuutensa ilman kuparivaippaakin. Kuparivaipan huomioiminen tuo rakenteeseen vielä lisävarmuutta. Ilman kuparivaippaa ja valmistuksen 5 mm epäkeskeisyydellä varmuuskertoimiksi suunnittelupaineessa 44 MPa saatiin VVER- 440-, BWR- ja EPR-kapseleille laskentalujuuksilla vastaavasti 2,6; 2,1 ja 3,5. Lujuuslaskelmat on raportoitu. KAPSELIN VALMISTUS Pisto-veto-menetelmällä valmistettiin Saksassa yksi kuparikapseli. Kokeen tarkoituksena oli tutkia kuparin raekoon pienentämistä erityisesti kapselin pohjassa kapseliaihion lämpötilaa laskemalla. Pisto-veto-menetelmä on ainoa, jolla kapseliin saadaan integroitu pohja. Menetelmää on rajoittanut käytössä olevasta muokkausvoimasta (konetehosta) aiheutunut riittämätön muokkautuminen. Työkalumuutoksilla ja lämpötilasäädöillä on päästy pääosin vaadittuun raekokoon. Valmistettu kapseli oli ennen työstöä visuaalisen tarkastuksen mukaan edellisiä parempi. Pisto-vetokoe oli kolmivaiheinen: ensimmäisessä vaiheessa kuumennettu (800 C) kuparinen valuaihio tyssättiin halkaisijaltaan sopivaksi ja sen jälkeen lävistettiin samassa koneessa. Jäähtynyt kapseliaihio mitattiin ja työstettiin, jotta sisäreikä oli keskellä aihiota. Toisessa vaiheessa uudelleen kuumennettua (850 C) kapseliaihiota alettiin muokata vetokoneessa, jossa se sai varsinaiset mittansa kuuden eri vedon aikana työkalujen halkaisijaa muuttamalla. Viidennessä vedossa käytettiin erityistyökalua pohjan muokkausta varten. Jokaisen vedon välissä kapselia lämmitettiin uunissa sen jäähdyttyä vetovaiheessa n. 30 50 C. Seuraava veto aloitettiin kuitenkin aina n. 20 C edellistä tasoa alemmalta. Vetojen jälkeen saatiin työstövarojen mukainen kuparikapseli. Kolmannessa vaiheessa kapselin jäähdyttyä se työstettiin lopullisiin mittoihinsa. Asetettujen vaatimusten täyttymisen tutkimista varten kapseli on katkaistu kahteen osaan ja siitä leikatut kappaleet ovat metallografisissa tutkimuksissa, joiden tulokset valmistuvat keväällä 2006. Tutkimustulosten analysoinnin jälkeen valmistusprosessia muutetaan tarvittaessa. Lisäksi on varauduttu kahden uuden kapselin valmistukseen tarvittavin parametrimuutoksin. Pursottamalla on valmistettu kaikkiaan 22 kapseliputkea vuodesta 1994 alkaen. Niistä 10 viimeisen valmistukseen Posiva on osallistunut SKB-yhteistyön (Svensk Kärnbränslehantering AB) kautta. Viimeiset neljä putkea pursotettiin vuonna 2005. Putkien materiaalirakenne ja mekaaniset ominaisuudet ovat jo useamman sarjan aikana täyttäneet vaatimukset. Kehitystyössä keskitytään nyt mittaustekniikoihin ja valmiiden putkien käsittelyyn. Kupariputken uusimmalla valmistusmenetelmällä, taonnalla, on nyt 9

valmistettu kolme putkea. Kokeita on jatkettu yhteishankkeena SKB:n kanssa. Vuonna 2005 valmistettiin yksi putki. Korkean muokkausasteen ja suhteellisen matalan lämpötilan ansiosta materiaali saa riittävän hienon struktuurin. Paremman mittatarkkuuden saavuttamiseksi täytyy työkaluja ja menetelmää vielä kehittää. KAPSELIN SISÄOSA Kolmas Suomessa tehty kapselin sisäosa valettiin kesällä 2004. Koevalmistus oli osa SKB:n ja Posivan välistä kapselointiteknologiaa koskevaa yhteistyössä tehtävää teknologian kehitysohjelmaa. Kapselin sisäosa oli BWR-polttoaineelle tarkoitettua tyyppiä ja siinä oli kiinteä pohjapääty. Valukokeen tuloksien selvittämistä jatkettiin vuonna 2005. Valmistuskokeen tulokset täyttivät vaatimukset kaikilta muilta osin paitsi valumateriaalin mekaanisten ominaisuuksien osalta. Valukappaleen yläpäästä mitatut murtolujuuden ja murtovenymän arvot jäivät vaatimusten alapuolelle. Syy tähän paljastui valumateriaalin metallografisessa tutkimuksessa. Valumateriaali sisälsi kuonaa (drossia), joka alentaa sitkeyttä. Valukoe on raportoitu Posivan työraporttina. Kuonan syntymisen estäminen tulee olemaan valmistusmenetelmän jatkokehityksen keskeisin tavoite. Vuodelle 2006 on suunniteltu uusi valukoe, jossa päätavoite on materiaaliominaisuuksien parantaminen. kapselia lukuun ottamatta putken pituutta, joka on 450 mm. Kannen hitsauskokeita tehtiin vuonna 2005 seitsemän kappaletta. Kokeiden tuloksena on havaittu, että kokeissa käytetty kaupallinen laitteisto on erittäin varmatoiminen ja hitsien toistettavuus on erinomainen. Levykokeiden avulla hitsien laatua on voitu parantaa. Näillä kokeilla on saatu myös alustavia tuloksia hitsiliitoksen valmistukseen ja muotoiluun. Alustavasti haettiin perushitsausarvoja sekä korkeassa tyhjössä hitsaukselle, joka vastaa yleisesti EBW:ssä käytettyä tyhjötasoa, että nykyään SKB:n käyttämälle alhaisemmalla tyhjötasolla. Näissä alustavissa kokeissa ei havaittu erityisiä ongelmia laitteiston toiminnassa, tosin korkean tyhjön hitsausarvoja joudutaan kokeiden perusteella hieman korjaamaan. Kansien hitsauskokeissa saatiin selvitettyä alustavasti sopivat hitsausparametrit ja railon design. Viimeksi mainittu vaikuttaa merkittävästi tarkastettavuuteen, komponenttien valmistukseen ja kapselin kokoonpanoon. Hitsatuista kansista on mitattu jäännösjännityksiä ja niiden raportointi valmistuu vuoden 2006 alussa. Tampereen teknisessä yliopistossa (TTY) on mallinnettu hitsauksen aikaista lämmönsiirtoa ja aloitettu hitsien metallurgiset tutkimukset. Mallinnustyön tavoitteena on selvittää numeerisesti vastaavatko nyt käytetyt koekappaleet lämmönsiirron kannalta täyden mittakaavan hitsausta. EB-hitsauksen kehitystyön ohella Posiva on ollut mukana kotimaisessa TEKES:n rahoittamassa monivuotisessa kitkatappihitsauksen (Friction Stir Welding, FSW) STIR-tutkimushankkeessa, jonka koordinaatio oli Teknisen korkeakoulun (TKK) koneosaston materiaalitekniikan osaston vastuulla. Tutkimushankkeen aikana Suomeen on hankittu teollisuuteen yksi FSW-laitteisto. TKK:n Koneosastolla olevalla FSW-laitteella on tutkittu kuparin FShitsattavuutta ja FSW-hitsien ominaisuuksia. STIR-projekti päättyi keväällä 2005. Projektin aikana tehtiin mm. opinnäytetyö (DI). TKK:lla aloitettiin uusi kaksivuotinen KUUMA-projekti, jonka kohteena on kuparin, ruostumattomien ja muiden korkealämpötilamateriaalien FSW-hitsaus. Kuparin osalta kehitystyössä keskitytään mm. FSWhitsauksessa muodostuvaan mikrorakenteeseen sekä työkalun materiaalivalintaan. SKB:n ja Posivan yhteistyössä Posiva on ollut tukemassa SKB:n FSWkehitystä erityisesti hitsien karakterisoinnissa. SULKEMISTEKNIIKKA Kapselin sulkemistekniikassa on jatkettu hitsauskokeita korkean tyhjön elektronihitsauslaitteistolla (Electron Beam Welding, EBW) kotimaassa. Hitsauskoeohjelmassa tavoitteena on kehittää menetelmä, jolla kapseli voidaan sulkea pitkäaikaisturvallisuuden kannalta riittävän korkealaatuisesti. Sulkemisessa otetaan huomioon turvallisuuden lisäksi esim. komponenttien valmistustekniikan, tarkastuksen ja kokoonpanon vaatimukset. EB-hitsauksessa jatkettiin elokuussa 2004 aloitettuja hitsauskokeita. Vuoden 2005 aikana hitsauskokeita tehtiin kuutena koejaksona. Kokeissa käytettiin sekä levyjä että putkia ja kansia, jotka vastaavat täyden mittakaavan Täyden mittakaavan kannen asennus 450 mm pitkään putkeen ennen hitsausta. 10

TARKASTUSTEKNIIKKA Ainetta rikkomattoman testauksen (Non-destructive Testing, NDT) kehittämisessä Posiva on solminut pitkäaikaisen yhteistyösopimuksen VTT:n kanssa. Hankkeessa tullaan hankkimaan vaiheistettu ultraäänilaitteisto kapselin komponettien ja hitsien tarkastukseen. SKB:n NDT-laitteistoja on käytetty nykyisten hitsien tarkastukseen ja ne ovat osoittautuneet hyviksi. VTT:n ja Inspectan olemassa olevia NDT-laitteita, kuten akustista mikroskooppia ja digitaalista radiografia, on sovellettu hitsien tarkastukseen ja karakterisointiin. Näillä menetelmillä saadaan nopeasti ja luotettavasti tarkastettua koehitsien eheys ja laatu. Tätä informaatiota on käytetty laajasti ja menestyksekkäästi EB-hitsauksen laadun parantamisessa. Tietoa voidaan käyttää tulevaisuudessa myös varsinaisen tarkastuksen kehittämiseen. Puskuribentoniitti Liittyen puskuribentoniitin ominaisuuksien selvittämiseen on vuonna 2005 osallistuttu kansainväliseen yhteistyöhön. Osa bentoniittitutkimuksista tehdään osana KBS-3H-projektin teknistä suunnittelutyötä, jossa vuonna 2005 selvitykset bentoniitin käyttäytymisestä KBS-3H-tunnelissa ovat jatkuneet eri mittakaavassa tehtävissä laboratoriokokeissa. Kokeissa on mm. pyritty ratkaisemaan kysymyksiä, jotka liittyvät bentoniitin kehitykseen loppusijoituksen alkuvaiheessa. Posiva osallistuu myös SKB:n Äspön kalliolaboratoriossa toteutettavaan Prototype Repository -projektiin, joka on hyväksytty EU:n tutkimuspuiteohjelmaan vuosina 2000 2003. Projektissa testataan ja demonstroidaan KBS-3-loppusijoitusratkaisua rakentamalla täyden mittakaavan pitkäaikaiskoe suljetulle loppusijoitustunnelille. Varsinainen koe alkoi vuoden 2004 syksyllä ja Posiva on lähinnä seurannut kokeen tilannetta vuonna 2005. Posiva osallistuu Äspön kalliolaboratoriossa tehtävään LOT-kokeeseen (Long Term Test of Buffer Material), jossa pyritään validoimaan puskurimateriaalissa tapahtuvien pitkäaikaisprosessien hypoteeseja ja malleja sekä niihin läheisesti liittyviä prosesseja koskien mikrobiologiaa, radionuklidien kulkeutumista, kuparin korroosiota ja kaasun kulkeutumista. Kokeet tehdään noin puolen kilometrin syvyydellä, tunnelin pohjaan poratuissa, halkaisijaltaan 30 cm:n ja syvyydeltään 4 metrin mittaisissa rei issä. Viidessä eri reiässä tehtävät kokeet aloitettiin vuonna 1999 ja niiden kestoksi on suunniteltu 1, 5 ja 20 vuotta. Posivan erityistehtävänä on tutkia LOT-projektissa bentoniitin vesikemiaa ja se antaa tietoa erilaisista kemiallisista prosesseista bentoniitissa. Vuoden 2006 alussa nostetaan ylös LOT-kokeessa ollut bentoniittitestipylväs (LOT parcel 2A). Tämän jälkeen bentoniittinäytteitä kuljetetaan VTT:lle kemiallisiin analyyseihin. SKB ja Posiva käynnistivät vuonna 2003 täyden mittakaavan bentoniitin kaasunläpäisevyyskokeen (Lasgit) Äspön kalliolaboratoriossa. Kokeen tarkoituksena on: toteuttaa ja tulkita täyden mittakaavan kaasunläpäisevyyskoe KBS-3-ratkaisulle, tutkia kokeen mittakaavan vaikutuksia kaasun kulkeutumiseen ja bentoniitin käyttäytymiseen, saada lisää tietoa kaasun kulkeutumisprosessista, tuottaa korkeatasoista tietoa mallien testaukseen ja validointiin ja osoittaa, että kaasun kehitys kapselin sisällä ei aiheuta merkittäviä vaikutuksia päästöesteisiin. Lasgit-koe muodostuu kolmesta jaksosta: suunnittelu-, valmistus- ja asennusvaiheesta, jossa täysikokoinen kapseli ja bentoniittirenkaat asennettiin loppusijoitusreikään, bentoniitin saturointijaksoon sekä kaasun läpäisevyyden testaukseen bentoniitin saturoiduttua riittävästi. Tällä hetkellä on menossa bentoniitin saturointijakso ja itse koe saataneen valmiiksi 2007 2008. Loppusijoitustilojen täyttö ja sulkeminen Esipuristettujen lohkojen avulla on tarkoitus saavuttaa 90 % tiiveysaste loppusijoitustunnelissa. Kallion ja lohkojen väliin jäävä tila täytetään esim. bentoniittipelleteillä. TUNNELIEN TÄYTTÖ Sijoitustunnelien ja loppusijoitustilojen täyttöä on kehitetty kansainvälisessä yhteistyössä lähinnä SKB:n kanssa. Rungon yhteistyölle muodostaa pitkän tähtäimen kehitysohjelma Baclo. Baclon tarkoituksena on kehittää teknisiltä ominaisuuksiltaan toimiva ja pitkäaikaisturvallisuuden vaatimukset täyttävä täyttöratkaisu, joka on testattavissa ennen loppusijoitustilojen rakentamisen aloittamista. Vuoden 2005 lopussa päättyi ohjelman toinen vaihe, jonka tavoitteina oli asettaa konkreettisia vaatimuksia materiaalille ja selvit- 11

tää vaatimusten täyttymistä erilaisilla tunneliin sopivilla tiivistysmenetelmillä. Lisäksi tarkoitus oli löytää kenttäkokeita varten toimivat materiaalit ja menetelmät sekä selvittää tunnelintäytön teknisiä ominaisuuksia. Eri täyteainevaihtojen osalta löydettiin raja-arvoja, joiden avulla voidaan arvioida vaatimusten täyttymistä täysin vedellä kyllästyneessä loppusijoitustunnelissa. Täyteainelohkojen valmistusta tuotantolaitoksella demonstroitiin maksimissa 50 MPa:n puristusvoimalla. Hyvälaatuisia Friedland-savilohkoja ja murskebentoniittilohkoja pystytään valmistamaan teollisesti. Materiaalin tiivistämistä tunnelissa vinokerroksissa selvitettiin laitevalmistajien avulla. Vaatimukset täyttävän ja murskebentoniitille hyvin soveltuvan menetelmän osalta tarvitaan lisää kehitystyötä. Jatkossa Baclo-projektin kolmannessa vaiheessa keskitytään esitiivistettyjen lohkojen käyttöön loppusijoitustunnelien täyttämisessä. Materiaalivaihtoehtoina ovat paisuvahilainen savi (bentoniitti), seoshilasavi ja murskebentoniitti. Osana loppusijoitustilojen suunnittelutyötä laadittiin kuvaukset esipuristettujen lohkojen asentamisesta sekä tunnelissa tiivistettävän täyteaineen asennuksesta laitoskuvausta varten. Posiva selvitti myös vaihtoehtoisia täyttömenetelmiä ja materiaaleja. Vuoden 2005 aikana selvitettiin mahdollisuutta käyttää syvästabiloinnin menetelmiä täydentämään tunnelissa tiivistettävän materiaalin tiiveyttä. Lisäksi yhteistyössä Tšekin ydinjätehuolto-organisaation RAWRAn kanssa arvioitiin tšekkiläisten bentoniittien ja montmorilloniittipitoisten savien käytettävyyttä loppusijoitustunnelien täytössä. KAIRANREIKIEN SULKEMINEN Kairanreikien puhdistus- ja sulkemisprojektin (Borehole cleaning and sealing) tavoitteena on kehittää loppusijoitustilan lähelle kairattujen tutkimusreikien sulkemistekniikkaa. Sulkemisella estetään tutkimusreikien toimiminen pohjaveden mahdollisina kulkeutumisreitteinä kalliossa, mikä on välttämätöntä loppusijoitustilan pitkäaikaisturvallisuuden kannalta. Projektiin sisältyy itse tulppaan liittyvien kysymysten lisäksi myös tutkimusreikien puhdistaminen ja stabilointi. Projekti aloitettiin vuonna 2002 ja sen tavoitteena on kehittää menetelmä, joka mahdollisesti täyttäisi sulkemiselle asetetut vaatimukset sekä toteuttaa suuren mittakaavan kokeita kehitettyjen menetelmien testaamiseksi. Vuonna 2005 Posivan johdolla on tehty Olkiluodossa täyden mittakaavan kairanreiän sulkemiskoe (KR24-reikä). Reikä sijaitsee ONKALOn tulevien tunnelien alueella. Koeasennuksesta otetaan näytteitä sitten, kun tunnelin louhinta on edennyt näytteenottoalueelle. Posiva on osallistunut myös projektiryhmän toimintaan vuonna 2005. Loppusijoituskallion ominaisuudet KENTTÄTUTKIMUKSET Vuonna 2005 kairauksia maanpinnalta jatkettiin Olkiluodon kallioperän geologisten, geokemiallisten ja hydrogeologisten ominaisuuksien selvittämiseksi. Yhteensä kairattiin kuusi uutta tutkimusreikää, joilla selvitettiin mm. ONKALOn lähialueen kallion laatua, itäisen tutkimusalueen ominaisuuksia, mahdollisen ilmastointikuilun paikan ominaisuuksia, geofysikaalisen anomalian syytä ja ONKALOlla lävistettävien rakenteiden ominaisuuksia. Kairanreiät OL-KR34 36 sijaitsevat suunnitellun ONKALO-tunnelin pohjoispuolella. Niiden avulla selvitettiin tarkasti tunnelin välittömässä läheisyydessä olevan kallion laatua. OL-KR37 kairattiin kohti ONKALO-aluetta Olkiluodontien eteläpuoliselta alueelta. Kairanreiällä pyrittiin lävistämään ONKALO-tunnelin alueella, syvyysvälillä 200-300 m havaittu pysty geofysikaalinen anomalia sekä selvittämään kallion laatua ko. syvyydellä. Kairauksesta saatujen tietojen perusteella kallion laatu on alueella hyvää ja havaittu anomalia ei liity merkittäviin rikkonaisiin vyöhykkeisiin. OL-KR38 kairattiin tulevan ilmastointikuilun paikalle OL- KR24:n välittömään läheisyyteen. Reiällä selvitettiin paikan soveltuvuutta kuilun rakentamiseen. OL-KR39 kairattiin alueen länsiosaan, kairanreikien OL-KR3 ja OL-KR7 väliselle alueelle. Reiällä pyrittiin selvittämään aikaisemmin mallinnetun rakenteen R56 jatkuvuutta ko. alueella. Kairauksesta saatujen tulosten käsittely tulee jatkumaan vuoden 2006 puolella. Ko. reiästä otettiin myös 20 kivinäytettä, joita analysoimalla tutkitaan eri kivilajien diffuusio-ominaisuuksia ja huokosvesien koostumusta. Tutkimusalueen itäosassa aloitettiin kairanreiän OL-KR40 kairaus. Reikä valmistuu vuoden 2006 alussa ja sille tulee pituutta yhteensä 1 000 metriä. Reiällä selvitetään alueen itäosan kallioperän ominaisuuksia myös syvissä osissa. Tutkimuskaivannot ja niiden kartoitus ovat kairanreikien ohessa yksi geologisen lähtötiedon hankkimisen keskeisistä menetelmistä. Olkiluodon tutkimusalueelle paljastettiin uusi tutkimuskaivanto OL-TK12, jolle tuli pituutta 75 metriä. Kaivanto sijaitsee saaren keskiosassa, tutkimuskaivantojen OL-TK2 ja OL-TK4 välisellä alueella. Kaivannon tarkoituksena oli selvittää ko. alueella havaitun pohjois-eteläsuuntaisen magneettisen anomalian syy. Kaivannosta saatujen tietojen perusteella anomalia liittyi kapeaan rakovyöhykkeeseen kaivannon keskiosassa. Vuoden aikana jatkettiin myös vuonna 2004 paljastettujen kaivantojen OL- TK8, OL-TK9, OL-TK10 ja OL-TK11 kartoitustulosten analysointia. Tarkentavia geologisia kartoituksia jatkettiin myös OL3:n työmaalla. Tuloksia käytetään hyväksi geologisessa mallinnuksessa. Sekä vanhoissa että uusissa kairanrei issä tehtiin reikätutkimuksia edellisten vuosien tapaan. Geofysiikan standardimittausten lisäksi tehtiin mm. latauspotentiaalimittauksia, joilla pyrittiin hankkimaan tietoa kairanreikien välisistä hydraulisista tai geologiaan, erityisesti kivilajeihin, perustuvista yhteyksistä. Tämän lisäksi tehtiin seismisiä VSP- ja elektromagneettisia FARA-mittauksia, joilla tulkintatyön jälkeen voidaan selvittään vastaavia ominaisuuksia. Geofysiikan mittausten ja mallinnuksen avulla saatuja tuloksia käytetään avuksi geologisen ja hydrogeologisen mallin päivityksissä. Kairanreikien kuvaamista jatkettiin ja tällä hetkellä kaikki Olkiluotoon kairatut syvät tutkimusreiät on kuvattu. Kallion termisiä ominaisuuksia mitattiin TERO-laitteistolla, johon liittyvä laitekehitystyö jatkuu edelleen. Hydrogeologiset tutkimukset keskittyivät perinteiseen tapaan kallioperän virtausominaisuuksien mittaamiseen sekä uusista että vanhoista tutkimusrei istä sekä Posiva Flow Logettä HTU-laitteistoilla. Matalien kallioreikien ja pohjavesiputkien virtausominaisuuksia mitattiin SLUG-laitteistoa 12

Vuonna 2005 kairatut kairanreiät. Vuonna 2005 tehdyt tutkimuskaivannot. 13

käyttämällä. Tulokset raportoidaan vuoden 2006 aikana. Vuoden 2005 aikana poikkivirtausmittari otettiin uudelleen käyttöön ja ensimmäiset testitulokset uudistetulla mittauslaitteistolla olivat lupaavia. Pohjavesinäytteenottoja jatkettiin sekä syvistä että matalista tutkimusrei istä ja pohjavesiputkista. Edellisten lisäksi käynnistettiin matriksivesitutkimukset kairanreiän OL-KR39 kairauksen yhteydessä otetuista kivinäytteistä. Näytteiden analysointi on käynnissä ja tulokset raportoidaan vuoden 2006 aikana. Myös menetelmäkehitystyö ONKALOsta tehtäviä kolloidi- sekä humushappo- ja fulvohapponäytteenottoja varten aloitettiin. ONKALOSSA TEHDYT TUTKIMUKSET Onkalossa on vuoden 2005 aikana tehty tarkentavia tutkimuksia sekä välittömästi tunneliprofiilin ulkopuolella että sisäpuolella. Louhinnan aikana on tuotettu tutkijoille, suunnittelijoille ja rakentajille tutkimustietoa kallion laadusta, hydrologisista sekä hydrokemiallisista ominaisuuksista. Tutkimustietoa on käytetty mm. injektointi- ja lujitussuunnitteluun sekä erilaisten geologisten ym. mallien tarkentamiseen. Tutkimustyö jakautuu louhinnan aikaisiin ja louhinnan keskeyttäviin tutkimuksiin. Louhinnan aikana on tehty mm. geologista kartoitusta, tunnustelureikätutkimuksia, kalliopintojen valokuvausta, vyöhykekartoitusta, rakomineraali- ja kallionäytteenottoja ja vuotovesikartoitusta. Louhinnan keskeyttäviä tutkimuksia ovat mm. pilottireikätutkimukset ja vaurioitumisvyöhyke (EDZ) -tutkimukset. Geologista kartoitusta tehtiin kahdessa vaiheessa: jokaisen räjäytyskatkon kartoitus ja systemaattinen tunnelikartoitus. Katko kartoitettiin noin 15 30 m:n etäisyydeltä tunnelin perästä. Kartoitusohjelmassa otettiin huomioon suunnittelijoiden välitön tiedon tarve ja näin ollen kartoitus keskittyi lähinnä kalliolaadun kuvaamiseen. Systemaattinen geologinen kartoitus tehtiin tunnelin seinistä ja katosta ja se eteni noin 150 200 m:n päässä tunnelin perästä. Vuoden aikana systemaattinen kartoitus tehtiin paaluvälille 150 905, josta kerättiin yli 5 000 rakennehavaintoa. Vyöhyke- ja vuotovesikartoitus tehtiin systemaattisen kartoituksen jälkeen. Kerätyt tiedot päätyvät ensi ONK-PH3:n (PL 696.87) kairaus ONKALOssa syyskuussa. vaiheessa geologisen mallinnuksen käyttöön, mutta myöhemmässä vaiheessa niitä käytetään myös muussa mallinnuksessa. Systemaattisen kartoituksen jälkeen kalliopinnat valokuvattiin. Tunnelia leikkaavista vyöhykkeistä otettiin rakomineraalinäytteet ja kallionäytteitä otettiin systemaattisesti 2,5 metrin välein tunnelin vasemmasta seinästä. Injektointitarpeen määrittämiseksi tunneliprofiiliin porattiin noin 20 m:n välein tunnustelureikiä. Rei issä tehtiin vuotovesi-, vesimenekki- ja virtausmittaus. Vesimenekkimittaus tehtiin jokaisessa tunnustelureiässä viiden paineen sarjana. Vesimenekin yhteydessä mitattiin myös reiästä valuvan veden määrä. Virtausmittaus tehtiin vain kahdessa neljästä tunnustelureiästä. Virtausmittauksen tuloksia käytetään Olkiluodon kallioperän yksityiskohtaisemmassa hydrogeologisessa mallinnuksessa. Toistaiseksi mittaustuloksia on hyödynnetty lähinnä injektointisuunnittelussa, koska mittausten onnistumisprosentti on ollut melko pieni teknisten ongelmien vuoksi. Tunnelin louhinnan keskeytti kahdesti viime vuonna pilottireikien kairaus, joiden lisäksi kairattiin louhinnan ollessa keskeytyneenä (viikonloppuina) lyhyitä kairanreikiä eri tarkoituksiin (EDZ, ONK-PVA ja ONK-KR). Pilottireikiä kairattiin syksyllä 2005 kaksi kappaletta ONK-PH3 ja ONK-PH4. Kairauksen aikana reiän taipumista ja vesivuotoa seurattiin aktiivisesti. Molemmat reiät pysyivät tunneliprofiilin sisällä ilman ohjaamista. Rei issä tehtiin hydrologisia, hydrokemiallisia sekä geofysikaalisia tutkimuksia. Pilottirei istä saaduilla tuloksilla tarkennettiin mm. geologisten ja hydrologisten ennusteiden paikkansapitävyyttä, tarkennettiin aikaisempia ennusteita sekä määritettiin esi-injektoinnin tarvetta ko. alueella. ONKALOssa käynnistettiin myös tavallisen sementin ja matalan ph:n sementin ominaisuuksien tutkimuksia varten kenttätutkimus. Eri sementtilaatujen alueelle kairattujen lyhyiden kairanreikien (ONK-KR1 ONK-KR4) pohjaveden kemiallisia ominaisuuksia seurataan jatkuvasti ph:n ja sähkönjohtavuuden mittauksin sekä kampanjaluontoisesti vesinäytteenotoin. Tutkimuksella pyritään seuraamaan sementtien aiheuttaman korkean ph:n pluumin kestoa ja vaikutuksia. ONKA- LOon asennettiin myös ensimmäinen pohjavesiasema (ONK-PVA1) paalulle 200, josta seurataan ONKALOn rakentamisen mahdollisesti aiheuttamia muutoksia pohjaveden ominaisuuksissa. Asemaa ei ole vielä liitetty automaattiseen seurantaverkkoon, koska tunnelitekniikka ei ole vielä edennyt riittävän pitkälle. ONKALOssa tehtiin myös EDZ-tutkimuksia, paaluvälillä 515 615, kairaamalla tunnelin lattiaan noin 3 m:ä syviä reikiä. Kairasydämiä tutkimalla saadaan ensimmäiset tulok- 14

ONKALOon kairatut kairanreiät paaluvälillä 0 500 (vasemmalla) ja paaluvälillä 500 990 (oikealla). set EDZ:n laajuudesta kallion yläosassa. Tulokset valmistuvat alkuvuodesta 2006. Vuoden 2005 aikana määritettiin ensimmäisen mittapadon sekä tutkimuskuprikan paikat. Ne rakennetaan vuonna 2006. KALLIOLUOKITUS Vuonna 2005 saatiin päätökseen Olkiluodon kallioperän luokitteluun tähtäävä kolmivaiheinen projekti, jonka tuloksena valmistui ehdotus kallioluokitukseksi (Host Rock Classification eli HRC-System). Luokituksen avulla pyritään arvioimaan ONKALO-alueen kallioperän soveltuvuutta loppusijoitustilojen rakentamiseen. Luokitus huomioi sekä kallion rakennettavuuteen että loppusijoituksen turvallisuuteen vaikuttavat tekijät. HRC-luokitusta on tarkoitus testata ja kehittää ON- KALOn ajotunnelin louhinnan yhteydessä siten, että se on valmiina ennen ensimmäisten loppusijoitustunnelien rakentamista. MALLINNUS Olkiluodon tutkimusalueen mallintaminen tehtiin edellisvuoden tapaan Olkiluoto Modelling Task Force -ryhmän (OMTF) toimesta koordinoidusti. OMTF-työ käsittää kaikkien tutkimusalojen (geologia, hydrogeologia, geokemian ja kalliomekaniikka) paikan ymmärtämiseen tähtäävän mallinnustyön. Jokaisella tutkimusalalla on oma mallinnusryhmä, joka toimii OMTFryhmän alaisuudessa. Mallinnustyön ja erityisesti eri tutkimusalojen integroinnin tulokset julkaistiin Site Description 2004 raportissa, jossa raportoitiin mm. hydrogeologisen ja geokemiallisen integroinnin ensimmäiset mallinnustulokset. Loppuvuodesta OMTFryhmä keskittyi geologisen mallin viimeistelyyn sekä geologian ja hydrogeologian mallinnusten integroinnin suunnitteluun. Olkiluodon geologinen mallinnusryhmä (GeoMTF) keskittyi vuonna 2005 tekemään uutta ONKALO-alueen geologista mallia, joka kattaa ONKA- LO-tunnelin lähialueen ulottuen noin 600 metrin syvyyteen. ONKALO-alueen mallin valmistuttua syksyllä 2005 aloitettiin myös uuden geologisen aluemallin valmistelu. Se kattaa ON- KALO-alueen lisäksi tutkimuskaivantojen ja kairanreikien rajaaman alueen. Mallinnuksessa käytettiin hyväksi tietoa tutkimuskaivantojen, kalliopaljastumien sekä ONKALO-tunnelin lisäksi kairanrei istä OL-KR1 OL-KR33. Geologinen aluemalli tulee samalla toimimaan myös ONKALO-alueen mallin ensimmäisenä päivityksenä. ONKA- LO-alueen geologinen malli tullaan päivittämään tarpeen mukaan 1 3 kertaa vuodessa, kun taas aluemalli päivitetään 2 3 vuoden välein. Geologinen mallinnus koostuu neljästä osamallista: duktiilin deformaation mallista, kivilajimallista, muuttuneisuuden mallista ja hauraan deformaation mallista. Duktiilin deformaation mallissa kuvataan kallioperässä tapahtuneita plastisia muodonmuutoksia. Näistä tärkeimpänä kallioperän läpikotaisen suuntautuneisuuden ominaisuuksia. Tietoa läpikotaisesta suuntautuneisuudesta yhdessä paljastumaja kairasydänkartoitusten tulosten kanssa käytetään hyväksi mallinnettaessa Olkiluodon kivilajien jakaumaa kallioperässä. Tuloksena saadaan tarkka 3-ulotteinen malli eri kivilajien esiintymisestä. Muuttuneisuusmallissa pyritään kairanreikätietojen avulla mallintamaan kallioperässä havaittua hydrotermistä muuttumista 3-ulotteisesti. Nykyisen käsityksen mukaan Olkiluodon kivien hydroterminen muuttuneisuus on pääsääntöisesti syntynyt noin 1,6 miljardia vuotta sitten lähialueen kallioperään tunkeutuneiden rapakivien vaikutuksesta. Hauraan deformaation mallissa pyritään puolestaan hyvin yksityiskohtaisesti kuvaamaan kallioperässä esiintyvät hauraat siirros- ja rakovyöhykkeet. Mallinnuksen tuloksia arvioidaan jo aikaisemmin aloitettujen Prediction-Outcome tutkimusten kautta, joissa ennustettuja piirteitä verrataan ONKALO-tunnelissa havaittuihin geologisiin piirteisiin. Vertailusta saatujen tulosten avulla tutkimusja mallinnusmenetelmiä voidaan kohdistaa edelleen tarkoituksenmukaisimmiksi loppusijoituskallion paikan ja soveltuvuuden arvioimisessa. Mallinnuksessa käytettiin pohjana uutta ja tarkkaa kairasydämistä hankittua tietoa duktiileista piirteistä, kivilajeista, muuttuneisuudesta sekä hauraista vyöhykkeistä. Hauraat piirteet kartoitettiin kairasydämistä uudella tavalla hauraisiin vyöhykkeisiin liittyvien siirrosrakojen suunnat sekä siirrostumien suunnat kartoitettiin yksityiskohtaisesti rako raolta. Tätä tietoa käytettiin hyväksi mallinnettaessa hauraiden vyöhykkeiden ulottuvuutta kairanreikäleikkauksesta toiseen. Aikaisemmissa kalliomalleissa hauraiden vyöhykkeiden mallinnuksessa on pääpaino ollut geofysikaalisen ja hydrologisen aineiston käytössä, mutta vuonna 2005 tehdyssä geologisessa mallinnuksessa keskityttiin nimenomaisesti 15

Geologisessa mallinnuksessa käytetty aluejako. Olkiluodon kivilajikartta. 3D visualisointi kivilajien jakautumisesta (Site area). 16

geologisen aineiston käyttöön. Geofysikaalisia mittauksia käytettiin lisäksi geologisen aineiston tukena lisäämään mallinnettujen vyöhykkeiden varmuutta. Jatkossa nykyinen geologinen malli on tarkoitus yhdistää hydrologisen, hydrogeokemiallisen ja kalliomekaanisen aineiston kanssa yhdeksi integroiduksi kalliomalliksi. Hydrogeologian ja geokemian paikkamallinnuksen (Site Descriptive Model 2004) keskeisenä tehtävänä oli vuonna 2005 hydrogeologian ja pohjavesikemian aineistoja sekä tulkintaa yhdistämällä saavuttaa ristiriidaton kuvaus pohjaveden virtauksesta ja geokemiallisesta kehityksestä. Paikkamallinnuksen tavoite oli kuvata Olkiluodon alueen syvän kalliopohjaveden virtauksen ja kemian olennaisimpia piirteitä ennen ONKALOn rakentamista. Tavoitteen toteutuminen edellyttää kallion rakenteen kuvaamisen geologiseen ja hydrogeologiseen tietoon pohjautuvassa konseptuaalisessa virtausmallissa. Siihen perustuva numeerinen virtausmallinnus käsitti aikakehityksen alkaen ennen Olkiluodon saaren nousua merenpinnan yläpuolelle. Tuolloin nykyistä Itämerta edeltäneessä merivaiheessa, Litorina-meressä (alkoi n. 8 500 vuotta sitten), veden suolapitoisuus oli noin kaksinkertainen nykyiseen verrattuna. Hydrogeokemian analyysit viittaavat myös siihen, että ennen Litorina-vaihetta kallion yläosan pohjaveden suolaisuus olisi ollut selvästi laimeampi mm. jäätikön sulamisvesien vaikutuksesta. Nykyisin tätä sulamisvesijäännettä löytyy sekoittuneena kerroksessa, joka sijaitsee 100 300 m:n syvyydessä. Tähän samaan kerrokseen on tunkeutunut myös Litorina-meren vettä, mikä olisi ollut mahdollista vesityyppien tiheyseron vuoksi, suolapitoisuuden hienoinen laimeneminen syvyyden myötä tässä kerroksessa lienee yhä jäänne tältä ajalta. Kerroksen yläpuolella vesi on pääosin viimeisten muutaman vuosikymmenen aikana kallioon suotautunutta, kun taas sen alapuolella on kaikkein vanhin kerros, jonka suolapitoisuus kasvaa syvyyden mukana voimakkaasti. Korkeimmat mitatut suolapitoisuudet ovat n. 80 g/l. Virtausmallinnus tuotti lähtöarvoillaan selkeästi liian voimakkaan makean veden suotautumisen saaren noustua merestä. Erityisesti Litorinamerivaiheen aikana kallioon mahdollisesti joutunut merivesi laimeni makean veden voimakkaan suotautumisen johdosta siten, että lopputulos ei vastannut enää hydrogeokemiasta muodostunutta kerroksellista kuvaa. Tällainen tulos viittaa siihen, että makean veden suotautuminen Olkiluodon alueella on tähän mennessä ollut alkuarvioita rajoittuneempaa. Paikan ymmärtämisen näkökulmasta olennainen ominaispiirre on myös joissakin kairanrei issä esimerkiksi kairanrei issä OL-KR4 ja OL-KR5 havaitut hyvin matalat vedenpaineet. Nämä anomaaliset painetasot viittaavat hyvään hydrauliiseen yhteyteen mahdollisesti meriveden alueelle, mutta tarkempia mm. eri aineistojen integroituun mallinnukseen perustuvia selvityksiä vaaditaan tässäkin tapauksessa täsmällisemmän käsityksen muodostamiseksi. Paikkamallinnuksen yhteydessä saatuja kokemuksia ONKALOn mallinnuksesta voitiin hyödyntää nk. R19- muistion virtausmallinnukseen perustuvissa tarkasteluissa, joissa arvioitiin kallion tiivistämisen vaikutusta ONKA- LOn mahdollisesti aiheuttamiin hydrogeologisiin häiriöihin. Tulokset vahvistivat aiempia käsityksiä tiivistämisen keskeisestä merkityksestä vaikutusten rajoittamiseksi. Vuonna 2005 on kehitetty reaktiivista kulkeutumismallinnukseen perustuvaa lähestymistapaa ONKALOtutkimuksen tarpeisiin. Mallinnukset, jotka on tehty TOUGHREACT-ohjelmistolla, simuloivat pinnallisen veden suotautumista kallion raoissa kohti ONKALOa. Tällaiset CO 2 -pitoiset vedet voivat pienentää mineraalien muodostamaa luonnollista ph-puskuria kallion raoissa. Laskelmin on todettu rakokalsiitin huomattava puskurikyky muihin mineraaleihin ja ioninvaihtoon verrattuna. Olkiluodon alueen virtausmallin rakenteet. 17

Vaakasijoituskonseptin kehitys Posivalla ja SKB:llä on käynnissä monivuotinen (2002 2007) yhteistyö loppusijoituskapselin vaakasijoituksesta. Tätä periaateratkaisua kutsutaan nimellä KBS-3H erotukseksi ratkaisusta, missä kapseli sijoitetaan pystyasentoon (KBS-3V). Kyseessä on asennustekniikaltaan uudentyyppinen ratkaisu, jossa rei itettyihin teräslieriöihin pakatut kapselit ja bentoniittilohkot asennettaisiin noin 200 300 metriä pitkiin vaakasuuntaisiin sijoitusreikiin. Tässä ratkaisussa joudutaan kalliota louhimaan merkittävästi vähemmän kuin pystyreikäratkaisussa. Työtä tehdään useammassa vaiheessa. Monivuotisen kehitysohjelman tavoitteena on saattaa KBS-3H-ratkaisu teknisesti KBS-3Vratkaisun tasolle ja demonstroida sijoitusreikien poraus sekä kapselien ja bentoniittilohkon asennus pitkiin vaakasuuntaisiin reikiin. Vuoden 2005 aikana saatiin valmiiksi bentoniitti- ja kapselipakkauksen asennuslaitteen suunnittelu (CNIM) ja täyden mittakaavan laitteen valmistus eteni aikataulussaan siten, että vuoden 2006 alussa tehdään laitteen vastaanottokokeet tehtaalla. Edellä mainittu aktiviteetti toteutetaan osana EU:n ESDRED-projektia. Lisäksi Äspössä tehtäviä testejä varten valmistettiin kaksi täysimittaista KBS-3H-loppusijoituspakkausta. KBS-3H-projektin tärkeä suunnittelukohde on myös sijoitustunneleiden poraustekniikan kehittäminen. Vuoden 2005 alussa avarrettiin 95 m pitkä pilottireikä halkaisijaltaan 1,8 m kokoiseksi vaakasuoraksi KBS-3H-sijoitusreiäksi. Porauksella demonstroitiin onnistuneesti avarrustekniikan toimivuutta. Osana ESDRED-projektia on, EN- RESAn johdolla, kehitetty ruiskubetonointiin perustuvaa KBS-3H-tunnelin sulkutulppaa. Tulppa rakennettiin Äspössä porattuun 15 metrin tunneliin vuoden 2005 aikana ja tulpan koestuskokeet tehdään alkuvuodesta 2006. Vaakasijoituskonseptin turvallisuuden arviointi SKB-Posiva yhteistyöhankkeessa Posivan vastuulla oleva vaakasijoituskonseptin turvallisuuden arviointityö tähtää vuonna 2007 laadittavaan olkiluotokohtaiseen Safety Case iin (turvallisuustodisteet). Keskeisiä arviointityön osia ovat mm. vaakasijoituskonseptin tärkeiden prosessien kuvaaminen ja KBS- 3H-konseptin prosessiraportin laatiminen, KBS-3H loppusijoituskonseptin kehityksen kuvaaminen ja alkuvaiheen kehityksen kriittisten seikkojen ratkaiseminen yhteistyössä suunnittelu- ja demonstrointiprojektien kanssa ja radionuklidien kulkeutumistarkastelut. Työtä on käynnistetty pysty- ja vaakasijoituskonseptien vertailuanalyysillä, jossa on määritelty konseptien erot erityisesti pitkäaikaisturvallisuuteen vaikuttavien tekijöiden suhteen. Vaakasijoituskonseptin erityiskysymyksenä on noussut esiin sijoitusreiässä esimerkiksi kapselin bentoniittia ympäröivän terässuojakuoren (supercontainer) korroosio ja korroosiotuotteiden vuorovaikutus bentoniitin kanssa. Vuosina 2004 2005 tehtyjen rauta-bentoniitti-vuorovaikutuskokeiden alustavat tarkastelut viittaavat siihen, että vuorovaikutuksen seurauksena tapahtuu muutoksia bentoniitin vedenjohtavuudessa ja paisuntapaineessa. Rakentamismenetelmien kehitys ONKALOn ajotunnelin vuotovesien hallinta ja sementin käytön vaikutusten arviointi on pitkäaikaisturvallisuuden kannalta tärkeää jo rakentamisvaiheen aikana. ONKALO tarjoaa myös mahdollisuuden opetella kalliorakentamisen sovelluksia loppusijoitustilojen tarpeita varten. Tavallisen sementin vaihtoehtona on kehitetty matalan ph:n sementtiä yhteistyössä SKB:n ja Japanin Nuclear Waste Management Organisationin (NUMO) kanssa. Vuoden 2005 aikana testattiin ONKALOn ajotunnelissa yhdessä injektointiviuhkassa matalan ph:n sementtiä, joka koostuu pääasiallisesti injektointisementistä ja silikasta. Lisäksi laadittiin ONKALOa varten injektointiaineiden käytön vaikutuksien arvioimista varten seurantaohjelma, joka integroidaan osaksi ONKALOn monitorointiohjelmaa. ONKALOn ajotunnelissa käytettävien materiaalien odotettu elinkaari on yli sadan vuoden mittainen. On perusteltua selvittää erilaisten materiaalien kestävyyttä ja ONKALOssa vallitsevien olosuhteiden vaikutusta kestävyyteen. Kalliopulttien, kaapelikanavien ja -kannattimien sekä ruiskubetonin kuitujen ja lujitusverkon osalta tehtiin materiaalien korroosioselvitys. Työstä valmistunut raportti koostuu kirjallisuusselvityksestä ja laboratoriokokeista, joiden perusteella voidaan jatkossa valita sopivimmat teräslaadut käytettäväksi ONKALOssa. APSE (Äspö Pillar Stability Experiment) -projekti on saatu päätökseen. Kahden loppusijoitusreiän välisen pilarin murtokoe tehtiin vuonna 2004 ja vuoden 2005 aikana on arvioitu saatuja tuloksia. Työn tulokset on raportoitu SKB:n raporttisarjoissa. ONKALOssa aloitettuja EDZ-tutkimuksia on käsitelty muiden ONKALO-tutkimusten yhteydessä. TURVALLISUUSTODISTEIDEN TUOTTAMINEN Suunnitelma turvallisuustodisteiden tuottamisesta Raportissa Plan for Safety Case of Spent Fuel Repository at Olkiluoto (POSIVA 2005-01) on esitetty suunnitelma turvallisuusperiaatteiden toteutumista tukevien todisteiden (engl. Safety Case) kokoamiselle, joiden pohjalta laadittu arvio liitetään loppusijoitustilojen rakentamislupahakemukseen. Tässä suunnitelmassa on esitetty työn sisältö- ja aikataulutavoitteet sekä periaatteita työn toteutukselle. Suunnitelman pohjalta on käynnistetty SafCa-projekti käytännön työn toteuttamiseksi. Turvallisuustodisteet ovat erillisiä toisiinsa linkitettyjä selvityksiä, joilla kuvataan ja perustellaan loppusijoituksen suhteen tehdyt valinnat ja ratkaisut. Tarvittavat selvitykset on ryhmitelty kymmeneksi paikkaan, loppusijoitustiloihin ja teknisiin ratkaisuihin sekä turvallisuusarvioon liittyväksi selvitykseksi. SafCa-projekti tuottaa turvallisuusarvioon liittyvät selvitykset ja varmistaa niiden yhteensopivuuden paikkaa sekä loppusijoitustiloja ja teknisiä ratkaisuja koskevien selvitysten kanssa. 18