Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusriskitarkastelun päivitys

POSIVA 2004-04 Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusriskitarkastelun päivitys Vesa Suolanen Risto Lautkaski Jukka Rossi Tapio Nyman Tony Rosqvist Sanna Sonninen Toukokuu 2004 POSIVA OY FIN-27160 OLKILUOTO, FINLAND Phone (02) 8372 31 (nat.), (+358-2-) 8372 31 (int.) Fax (02) 8372 3709 (nat.), (+358-2-) 8372 3709 (int.)

POSIVA 2004-04 Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusriskitarkastelun päivitys Vesa Suolanen Risto Lautkaski Jukka Rossi Tapio Nyman Tony Rosqvist Sanna Sonninen VTT Prosessit Toukokuu 2004 POSIVA OY FIN-27160 OLKILUOTO, FINLAND Phone (02) 8372 31 (nat.), (+358-2-) 8372 31 (int.) Fax (02) 8372 3709 (nat.), (+358-2-) 8372 3709 (int.)

ISBN 951-652-130-4 ISSN 1239-3096 Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

Posiva-raportti Posiva Report Posiva Oy FIN-27160 OLKILUOTO, FINLAND Puh. 02-8372 (31) Int. Tel. +358 2 8372 (31) Raportin tunnus Report code POSIVA 2004-04 Julkaisuaika Date Toukokuu 2004 Tekijä(t) Author(s) Vesa Suolanen, Risto Lautkaski, Jukka Rossi, Tapio Nyman, Tony Rosqvist, Sanna Sonninen VTT Prosessit Toimeksiantaja(t) Commissioned by Posiva Oy Nimeke Title KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN KULJETUSRISKITARKASTELUN PÄIVITYS Tiivistelmä Abstract Tutkimuksessa arvioitiin Loviisan ydinvoimalaitokselta Olkiluodon loppusijoituslaitokselle tapahtuvien käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusten liikenneonnettomuuksista sekä säteilystä aiheutuvia riskejä. Ydinvoimalaitoksen 50 vuoden käytön skenaariossa loppusijoituslaitokselle kuljetettaisiin keskimäärin noin 30 tu vuodessa. Tarkastellut reitit olivat maantie-, rautatie- tai merireittejä, tai näiden yhdistelmiä. Väestölle normaalikuljetuksista aiheutuvia säteilyannoksia arvioitiin yhdysvaltalaisen RADTRAN-mallin avulla. Häiriötilanteina tarkasteltiin kuljetuksen pysähtymistä tavanomaista pidemmäksi ajaksi sekä kuljetussäiliön ulkopinnalle jääneiden radioaktiivisten aineiden irtoamista. Onnettomuustilanteita tarkasteltiin yksityiskohtaisesti VTT:n ARANO-mallin avulla. Kuljetusonnettomuuksista aiheutuvien säteilyannosten odotusarvoja ja terveysriskejä laskettiin RADTRAN-mallilla. Normaalikuljetuksista (30 tu/vuosi) väestölle aiheutuva suurin annos tarkastelluilla reiteillä oli 0,00027 mansv/vuosi, kuljetushenkilöstölle 0,00089 mansv/vuosi ja säiliöiden käsittelijöille 0,0028 mansv/vuosi. Väestön eniten altistuvan henkilön normaalikuljetuksista vuoden aikana saama säteilyannos oli 0,0009 msv. Häiriötilanteessa säiliön lähettyvillä oleskelevalle 50 henkilön ryhmälle aiheutuisi noin 0,0002 mansv:n annos 8 tunnin kuluessa. Säiliön ulkopinnalle välivarastossa jääneiden radioaktiivisten aineiden (aktiivisuus 10 000 Bq) irtoaminen kuljetuksen aikana aiheuttaisi eniten altistuvalle henkilölle annoksen, joka on noin 10 % vuotuisesta taustasäteilyn aiheuttamasta annoksesta, vaikka kaikki säiliön ulkopinnalla olevat radionuklidit joutuisivat hengitysilmaan. Onnettomuuksista aiheutuvien annosten odotusarvo oli laiva- tai junareiteillä 7 10-14 mansv/vuosi ja maantiereiteillä 4 10-13 mansv/vuosi. Yksittäisiä päästöjä aiheuttavista pessimistisistä törmäysonnettomuuksista aiheutuisi yksilölle neutraalissa säätyypissä yhden kilometrin etäisyydellä vesitäytteisestä CASTOR-VVER-440/84-säiliöstä realistisen vapautumisskenaarion mukaan annosta enintään 2 10-9 Sv/vuosi. Kuvitelluissa vakavissa säiliön vaurioitumistilanteissa radioaktiivisten aineiden päästö ei yleisimmin vallitsevissa säätilanteissa aiheuttaisi väestössä välittömästi ilmeneviä terveysvaikutuksia. Normaalikuljetusten aiheuttama vakavien syöpätapausten riski oli tarkastelluilla reiteillä pienempi kuin 0,00002/vuosi ja onnettomuuksien osalta odotusarvo oli vielä alhaisempi. 37 vuoden kuljetuksista ei aiheutuisi yhtään syöpäkuolemaa. Kuljetushenkilöstölle ja säiliöiden käsittelijöille säteilyannoksista aiheutuva terveysriski oli noin kymmenkertainen väestöön verrattuna. Käytetyn polttoaineen kuljetuksiin liittyvä säteilystä aiheutuva riski oli pienempi kuin liikenneonnettomuuksista aiheutuva kuljetusten tavanomainen riski. Tavanomainen riski polttoainekuljetuksen perustapauksen mukaisella liikennesuoritteella oli maanteitse 0,00004, junalla 0,0002 ja laivalla 0,00009 kuolemantapausta vuodessa. Avainsanat - Keywords ISBN käytetty ydinpolttoaine, kuljetus, loppusijoitus, terveysriskit ISBN 951-652-130-4 Sivumäärä Number of pages 156 ISSN Kieli Language ISSN 1239-3096 suomi

Posiva-raportti Posiva Report Posiva Oy FIN-27160 OLKILUOTO, FINLAND Puh. 02-8372 (31) Int. Tel. +358 2 8372 (31) Raportin tunnus Report code POSIVA 2004-04 Julkaisuaika Date May 2004 Tekijä(t) Author(s) Vesa Suolanen, Risto Lautkaski, Jukka Rossi, Tapio Nyman, Tony Rosqvist, Sanna Sonninen VTT Processes Toimeksiantaja(t) Commissioned by Posiva Oy Nimeke Title UPDATED ASSESSMENT OF HEALTH RISKS ON THE TRANSPORTATION OF SPENT FUEL Tiivistelmä Abstract Conventional and radiological health risks from transportation of spent fuel from Loviisa nuclear power plant to Olkiluoto final disposal plant have been evaluated. According to the base scenario of 50-year use of the NPP, 30 tu on the average will be transported each year during 37 years in water-filled spent fuel casks. The considered transportation modes were road, rail and ship, or combinations of these. The consequences of normal transportation to the population along the routes were evaluated based on the RADTRAN model. As incidents, stopping of the transportation for an exceptionally long period of time, and contamination of outer surface of the spent fuel cask were considered. Expected collective doses and health risks of transportation accidents connected to the routes were calculated with RADTRAN. Single hypothetical transport accidents with conservative release assumptions were analysed in more detail with the ARANO model, developed by VTT. In normal transportation (30 tu/year), the highest collective dose for population of all the considered route options was 0,00027 mansv/year. For the personnel and for handlers of casks the occupational doses were 0,00089 mansv/year and 0,0028 mansv/year, respectively. Annual dose of the most exposed person in the vicinity of the transportation route was 0,0009 msv in normal transportation. In the case of incidents, a critical group of 50 persons would get about 0,0002 mansv dose during 8-hour exposure. Unexpected airborne release of local contamination of outer surface of cask (due to loading operations at intermediate storage of spent fuel elements, with total surface contamination of cask about 10 000 Bq) during transportation would cause at most 10 % of the annual dose from the natural background radiation. Expectation values of doses due to accidents were at most 7 10-14 mansv/year for rail or ship and at most 4 10-13 mansv/year for road transportation routes. In the consideration of hypothetical accident cases, maximum annual individual dose with realistic release assumptions and in neutral atmospheric stability was 2 10-9 Sv at 1-km distance from the water-filled CASTOR-VVER 440/84 spent fuel cask. No acute health effects were expected from the damage scenario of transportation cask. Based on the results of this study, radiation health risk of normal transportation of spent fuel was lower than 0,00002/year and that of accidents was much lower. Therefore, no fatal cancer cases in population due to radiation from transportation casks are expected during the 37-year operation period of final disposal plant and necessary normal transportation of spent fuel. Health risk from occupational exposure of personnel and cask handlers was tenfold compared to that of population. Radiation health risk of spent fuel transportation was lower than the conventional risk of traffic accidents. For the base scenario, the estimated maximum annual number of fatalities from traffic accidents was 0,00004 for road, 0,0002 for rail and 0,00009 for ship mode. Avainsanat Keywords ISBN Sivumäärä Number of pages spent fuel, transportation, disposal, health risks ISBN 951-652-130-4 156 ISSN Kieli Language ISSN 1239-3096 Finnish

1 SISÄLLYSLUETTELO sivu Tiivistelmä Abstract 1 JOHDANTO... 5 2 RISKIANALYYSIN TAVOITE... 7 3 KÄYTETYN POLTTOAINEEN KULJETUKSILLE ASETETUT VAATIMUKSET NORMAALI- JA POIKKEUSTILANTEISSA... 9 4 KULJETUSJÄRJESTELYJEN KUVAUS... 11 4.1 Kuljetussäiliöiden ominaisuudet ja rakenne... 11 4.2 Kuljetusmuodot ja käytännön toimenpiteet... 12 4.3 Kuljetusreittien valintaperusteet... 14 4.4 Kuljetusreitit... 14 5 ANALYYSIMENETELMIEN PERIAATTEET... 15 5.1 Normaalikuljetukset... 16 5.2 Häiriö- ja onnettomuustilanteet... 16 6 ANALYYSIN LÄHTÖTIEDOT... 19 6.1 Kuljetettavat polttoainemäärät ja kuljetusten tiheydet... 19 6.2 Kuljetusreitteihin liittyvät tiedot... 22 6.2.1 Kuljetusreitit ja -pituudet... 22 6.2.2 Onnettomuustiheydet reiteillä... 25 6.2.3 Väestötiheydet reittien varrella sekä pysähdykset... 25 6.2.4 Onnettomuustodennäköisyyksien arviointimenetelmät... 26 6.2.4.1 Maantiekuljetukset... 27 6.2.4.2 Rautatiekuljetukset... 30 6.2.4.3 Laivakuljetukset... 33 6.3 Oletetut onnettomuustyypit ja -tapaukset... 35 6.3.1 Onnettomuusluokat eri onnettomuustyypeissä... 35 6.3.1.1 Onnettomuusluokkien esiintymistiheydet... 36 6.3.2 Kuljetussäiliöiden vaurioituminen onnettomuustilanteissa... 36 6.3.3 Polttoainesauvojen vaurioituminen onnettomuustilanteissa... 38 6.3.3.1 Radionuklidien vapautuminen polttoainesauvoista... 44 6.3.3.2 Onnettomuustapaukset ja päästöt ympäristöön... 46 7 KÄYTETYT LASKENTAMENETELMÄT JA TIETOKONEOHJELMAT... 53 7.1 Ulkoisen säteilyaltistuksen arviointimenetelmät normaalikuljetuksissa... 53 7.2 Säteilyaltistuksen arviointi onnettomuustapauksissa... 55

2 7.2.1 RADTRAN-malli... 55 7.2.2 ARANO-malli... 56 7.2.2.1 Leviäminen ilmassa... 56 7.2.2.2 Säteilyannosten laskenta ja terveysvaikutukset... 57 7.3 Päästökorkeus tulipalon tapauksessa... 57 8 KULJETUSTAPAUSTEN RISKIEN ANALYSOINTI... 59 8.1 Normaalikuljetuksista aiheutuva yksilöannos... 59 8.2 Väestöannokset normaalikuljetuksista... 61 8.2.1 Laskentaoletukset... 61 8.2.2 Analysoidut kuljetustapaukset Loviisasta Olkiluotoon... 61 8.2.2.1 Laivareitit (TR1.1-TR1.8)... 61 8.2.2.2 Maantiereitit (TR2-TR4)... 62 8.2.2.3 Junareitti (TR5)... 64 8.3 Häiriötapaukset... 73 8.3.1 Kuljetuksen pysähtyminen... 73 8.3.2 Säiliön ulkopinnasta irtoavat radionuklidit... 74 8.4 Onnettomuustapaukset... 75 8.4.1 Lähtötiedot ARANO-laskelmissa... 75 8.4.1.1 Leviämislaskelmat... 75 8.4.1.2 Annoslaskelmat... 76 8.4.2 Tulokset ARANO-laskelmista... 77 8.4.3 Törmäystilanne taajama-alueella... 83 8.4.4 Laivakuljetusten onnettomuustilanteet... 84 8.4.4.1 Palotilanne satama-alueella... 84 8.4.4.2 Törmäysonnettomuus merellä... 84 8.4.4.3 Uppoaminen... 86 8.4.5 Ulkoisen tekijän aiheuttama kuljetussäiliön vaurioituminen... 87 8.5 Reittikohtaiset onnettomuusriskit (RADTRAN-malli)... 88 8.5.1 Lähtötiedot... 88 8.5.2 Tulokset... 89 9 KOKONAISRISKIEN ARVIOINTI NORMAALIKULJETUKSISSA... 93 9.1 Kuljetushenkilöstö ja säiliöiden käsittelijät... 93 9.2 Kuljetusreittien varrella oleva väestö... 94 10 TOIMENPITEET HÄIRIÖ- JA POIKKEUSTILANTEISSA... 95 10.1 Suojautuminen polttoaineesta tulevalta suoralta säteilyltä... 95 10.2 Suojautuminen ilmaan vapautuneilta radioaktiivisilta aineilta... 95 10.3 Radioaktiivisesti saastuneen maa-alueen tai pintojen ja veden puhdistaminen... 96

3 10.4 Vaurioituneen kuljetusastian ja polttoaineen käsittely... 96 11 SÄTEILY- JA MUIDEN RISKIEN VERTAAMINEN... 97 11.1 Vaarallisten aineiden kuljetusriskit... 97 11.2 Kuljetusten tavanomainen riski... 100 11.2.1 Maantiekuljetukset... 100 11.2.2 Rautatiekuljetukset... 100 11.2.3 Laivakuljetukset... 102 11.3 Riskien vertailu... 102 12 YHTEENVETO YDINPOLTTOAINEEN KULJETUSRISKEISTÄ... 105 LÄHDELUETTELO... 109 LIITE 1: Reittien kuvaukset ja normaalikuljetuksista aiheutuvat säteilyannokset... 113 LIITE 2: Käytetyn ydinpolttoaineen merikuljetusten reittivaihtoehdot ja kuljetusaluksen kohtaaman liikennevirran analyysi... 117

4

5 1 JOHDANTO Tutkimuksessa päivitetään VTT Energian vuonna 1999 Posivalle tekemä käytetyn polttoaineen kuljetusriskitarkastelu (Suolanen, Lautkaski & Rossi 1999). Loppusijoitusta koskevan periaatepäätöksen mukaisesti tutkimuksessa tarkastellaan vain Loviisan ydinvoimalaitoksen ja Olkiluotoon suunniteltavana olevan loppusijoitustilan välisiä reittivaihtoehtoja. Vuoden 1999 tilanteeseen nähden Loviisan laitosyksiköiden (Lo1-2) käyttöikäarviot, polttoainenippujen kertymäennusteet sekä loppusijoitustoiminnan kestoarviot Lo1-2-polttoaineelle ovat muuttuneet. Tutkimuksessa pyritään käyttämään todellista säteilyn annosnopeutta kuljetussäiliön ympäristössä, jolloin väestön altistusta koskevat arviot eivät juurikaan yliarvioi aiheutuvia vaikutuksia. Vuoden 1999 tutkimuksesta poiketen arvioinnin lähtökohtana on nyt, että käytetyt polttoaineniput virtauskanavineen kuljetetaan vedellä täytetyssä kuljetussäiliössä. Yhteen käytetyn polttoaineen kuljetussäiliöön mahtuu kerralla 10 tu 1 (CASTOR- VVER-440/84-tyyppinen säiliö). Loviisan ydinvoimalaitoksen 50 vuoden käytön aikana loppusijoitettavaa käytettyä uraania kertyisi noin 1018 tu. Vuosittain loppusijoituslaitokselle kuljetettaisiin keskimäärin noin 30 tu. Loppusijoitustoiminnan kestoksi oletetaan 37 vuotta Lo1-2-laitoksilta 50 vuoden käyttöiällä kertyville polttoainenipuille. Polttoaineen minimijäähtymisajaksi oletetaan yksittäisille polttoainenipuille 20 vuotta ja nipuille keskimäärin 25 vuotta tai enemmän (Tanskanen & Palmu 2003). Polttoainekuljetuksissa kuljetussäiliön sisältö muodostuu yleensä useasta palamaltaan erilaisesta polttoainenipusta, joten tässä tutkimuksessa esitetyt tarkastelut perustuvat polttoaineen 25 vuoden minimijäähtymisaikaan. Tutkimuksessa käytetään mittaustuloksiin pohjautuvaa todellista säiliön ympäristössä vallitsevaa säteilyn annostasoa: 0,03 msv/h 1 m:n etäisyydellä säiliön ulkopinnasta. Laivakuljetuksia on tarkasteltu yksityiskohtaisemmin kuin vuoden 1999 tutkimuksessa. VTT Tuotteet ja tuotanto -yksikön tekemässä reittiselvityksessä (liite 2) on tarkasteltu Suomenlahdella kahta vaihtoehtoista reittiä. Saaristomeren kautta kulkevan reitin vaihtoehtona on Ahvenanmaan kiertävä reitti. Määräsatamana on vaihtoehtoisesti Rauma tai Olkiluoto. Näitä vaihtoehtoja yhdistelemällä muodostuu kahdeksan erilaista laivareittiä, joita tässä tutkimuksessa tarkastellaan. LT-Konsulttien tekemän reittiselvityksen (Jakonen ym. 1998) perusteella on tarkasteltu kolmea maantiereittiä sekä yhtä junareittiä. Juna- ja laivakuljetuksissa kuljetusreitti ydinvoimalaitokselta kapselointilaitokselle muodostuu liityntäliikenteen takia eri kuljetusmuotojen yhdistelmästä (esim. maantie rautatie maantie, maantie meri maantie). Eri kuljetusreiteistä väestölle sekä kuljetushenkilöstölle aiheutuvia säteilyannoksia arvioidaan ja tarkastellaan. Raportissa kuvataan kaikki riskianalyysiin liittyvät olennaiset seikat: kuljetusjärjestelyt, kuljetusreitit, potentiaaliset häiriö- ja onnettomuustapaukset, radioaktiivisten aineiden 1 tu = tonnia uraania

6 päästöjen arviointi onnettomuustilanteissa, laskentamallit sekä tulokset ja niiden tarkastelu. Kuljetusympäristö muodostuu kuljetusjärjestelyistä ja kuljetusreiteistä. Normaalikuljetuksissa säteilyn vaikutusalue ulottuu käytännössä enintään noin 300 m:n etäisyydelle reitistä. Käytetyn polttoaineen kuljetussäiliön seinämän lävitse aiheuttama säteilyannosnopeus ympäristössä on viimeistään noin 30 metrin etäisyydellä säiliöstä samalla tasolla, mikä luonnossa normaalistikin esiintyy. Oletetuissa onnettomuustapauksissa, joissa radioaktiivisia aineita oletetaan vapautuvan säiliöstä ympäristöön, tarkastelu ulottuu kuitenkin kilometrien päähän säiliöstä. Tuloksena saadaan yksilölle sekä väestölle kuljetuksista aiheutuvat säteilyannokset. Käyttämällä kansainvälisten säteilyalan asiantuntijaorganisaatioiden esittämiä suositusarvoja voidaan kuljetuksista aiheutuvat säteilyannokset muuntaa terveysriskiä kuvaaviksi arvoiksi. Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusten riskiä havainnollistetaan ja suhteutetaan vertaamalla sitä vastaavien tavanomaisten vaarallisten aineiden kuljetusten aiheuttamaan riskiin. Kuljetuksen häiriötapauksena on tarkasteltu tapausta, jossa polttoainekuljetus joutuu pysähtymään reitillä tavallista pidemmäksi ajaksi. Pysähtymispaikan lähiympäristöön saattaa tällöin kerääntyä ihmisiä, jotka altistuvat säiliöstä tulevalle säteilylle. Myös kuljetussäiliön ulkopinnalle jääneiden radionuklidien irtoamista kuljetuksen aikana on tarkasteltu. Onnettomuustapausten analysointia varten on kartoitettu kuljetusonnettomuuksien tiheydet, potentiaaliset onnettomuustapaukset sekä arvioitu radioaktiivisten aineiden vapautumista säiliöstä ympäristöön. Yksittäisiä oletettuja onnettomuustapauksia ja niiden vaikutuksia kuljetusreitin lähialueella olevalle väestölle sekä eniten altistuvalle henkilölle on tarkasteltu yksityiskohtaisemmin VTT:ssä kehitetyllä ARANO-mallilla. Eri kuljetusreitteihin liittyvät väestölle aiheutuvien säteilyannosten odotusarvot on arvioitu amerikkalaisen Sandia National Laboratories -tutkimuslaitoksen kehittämällä RADTRAN-mallilla.

7 2 RISKIANALYYSIN TAVOITE Kuljetusriskianalyysin tavoitteena on selvittää riittävän kattavasti terveysriskit, jotka aiheutuvat suunnitelmien mukaan tapahtuvista kuljetuksista (normaalikuljetukset) sekä toisaalta poikkeuksellisista tapahtumista (häiriö- ja onnettomuustilanteet). Ympäristövaikutusten arviointimenettelyssä (YVA) käytetyn polttoaineen kuljetusten terveysvaikutusten arvioinnilla tarkoitetaan kuljetusreittien varrella olevalle väestölle aiheutuvaa riskiä. Polttoaineen sisältämät radioaktiiviset aineet ja tavanomaiset kuljetusonnettomuudet ovat tekijöitä, joista riski aiheutuu. Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetuksista väestölle aiheutuvaa riskiä suhteutetaan vertaamalla sitä nesteytettyjen kaasujen kuljetuksista aiheutuviin riskeihin. Normaalikuljetusten ja häiriötilanteiden aikana kuljetussäiliö pysyy ehjänä eikä siitä vapaudu radioaktiivisia aineita ympäristöön. Tällöin arvioidaan kuljetushenkilöstölle sekä kuljetusreitin varrella olevalle väestölle aiheutuva ulkoinen säteilyannos sekä vastaava terveysriski. Häiriötapauksessa kuljetus voi keskeytyä esimerkiksi kuljetusajoneuvon (kuorma-auto tai juna) mekaanisen vian takia tavallista pidemmäksi ajaksi. Onnettomuustilanteissa on mahdollista, että kuljetussäiliö menettää tiiveytensä, kuljetusastian sisällä olevat polttoaineniput vaurioituvat ja tietty osa kuljetussäiliön sisältämistä radioaktiivisista aineista vapautuu ympäristöön. Kuljetussäiliö on suunniteltu ja valmistettu siten, että tiiveyden menetyksen todennäköisyys on hyvin pieni. Mahdollisia onnettomuuksia ovat törmäys kiinteään esteeseen, tulipalo (kuten törmäys palavia nesteitä kuljettavaan ajoneuvoon ja laivapalo), tahallinen vahingonteko yms. Onnettomuustapauksien osalta arvioidaan radioaktiivisten aineiden leviämistä kuljetussäiliön lähialueen ilmassa sekä pilvestä ja laskeumasta väestölle aiheutuvia ulkoisia ja sisäisiä säteilyannoksia. Myös suoraa säteilyä polttoaineesta tarkastellaan epätodennäköisessä tilanteessa, jossa kuljetussäiliön muodostama säteilysuoja menetettäisiin. Terveysriskien tarkastelussa otetaan huomioon sekä haittavaikutuksen suuruus että niiden todennäköisyys. Kokonaisriski määritellään näiden tulona ja summana eri tilanteiden yli: R = Q P( H ) H (1) i i i i missä R Q i on aiheutuva kokonaisriski (myöhäisvaikutuksia/vuosi) on tarkastellun tilanteen tai säteilyannoksen todennäköisyys (1/vuosi) P ( Hi ) on haitan todennäköisyys (myöhäisvaikutuksia/säteilyannos) H i on aiheutuvan haitan suuruus (säteilyannos) tarkastellussa tilanteessa.

8 Säteilyannoksen odotusarvon H määritelmä puolestaan on H = Q i H i (2) i Säteilyannoksen terveysvaikutusten todennäköisyydellä painotettu odotusarvo (1) kuvaa säteilyaltistuksesta ihmiselle aiheutuvaa terveysriskiä. Esimerkiksi käytetyn ydinpolttoaineen normaalikuljetuksista aiheutuu varmasti (todennäköisyydellä yksi) hyvin pieni ulkoinen säteilyannos, mutta vakavimmat kuviteltavissa olevat onnettomuustapaukset säteilyannoksineen ovat erittäin epätodennäköisiä. Tässä analyysissa pyritään kattamaan kuljetussäiliön kohtaamat mahdolliset onnettomuustapaukset ja arvioimaan niiden terveysvaikutukset. Tutkimuksessa tarkastellaan toisaalta eniten altistuvan yksilön altistumista säteilylle sekä toisaalta väestön altistumista. Analyysin tavoitteena on mahdollistaa kuljetusmuotojen ja -reittien vertailu sekä riskien merkittävyyden ja lieventämistarpeen arviointi.

9 3 KÄYTETYN POLTTOAINEEN KULJETUKSILLE ASETETUT VAATIMUKSET NORMAALI- JA POIKKEUSTILANTEISSA Radioaktiivisten aineiden kuljetuksia koskevien säännösten tarkoituksena on taata kuljetusten turvallisuus siten, että kulloinkin käytettävä kuljetussäiliö suojaa riittävästi ympäristöä ja kuljetettavia aineita niin, ettei ympäristölle aiheudu sallittua säteilyannosta suurempaa rasitusta. Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetussäiliöihin sovelletaan ns. B(U)-tyypin säiliöille asetettuja säännöksiä, jotka perustuvat Kansainvälisen atomienergiajärjestön IAEA:n (International Atomic Energy Agency) ohjeisiin (IAEA 1990, IAEA 2000). Kuljetuksessa käytettävän säiliötyypin tulee kestää kokeet, joilla varmistetaan säiliötyypin soveltuvuus käytetyn ydinpolttoaineen kuljetukseen (kuva 1). Normaalikuljetusten osalta edellytetään, että säteilyannosnopeus 1 m:n etäisyydellä säiliön ulkopinnasta ei saa ylittää arvoa 0,1 msv/h ja pinnalla arvoa 2 msv/h. Lisäksi säiliön ja sen sisällä kuljetettavan polttoaineen tulisi kestää kuljetuksessa normaalisti syntyvän tärinän aiheuttama materiaaleja väsyttävä kuormitus. Kuljetusympäristön lämpötilalla on myös merkitystä materiaalien vaurioitumistodennäköisyyden kannalta. Kuljetuksen aikana ympäristön lämpötila ei saa olla liian alhainen. Normaalikuljetuksissa säiliöstä sallitaan vain hyvin pieni vuotovirtaus ympäristöön. Esim. ANSIstandardin mukaan tiiviin säiliön suunnitteluperusteinen vuotovirtaus on pienempi tai yhtäsuuri kuin 3,6 10-4 cm 3 /h (ANSI N14.5 1987). IAEA:n vaatimusten mukaisesti kuljetussäiliön tulee kestää normaalikuljetuksessa (IAEA 1990): vesisuihku tunnin ajan pudotus 0,3 1,2 m:n korkeudelta peräänantamattomalle alustalle säiliön painoon nähden viisinkertainen levykuorma tunkeumatesti, jossa 6 kg:n terästanko pudotetaan 1 m:n korkeudelta säiliön sivuseinämää kohti. Säiliön pintakontaminaatiosta (säiliön pinnalla mahdollisesti olevat radioaktiiviset aineet) aiheutuva aktiivisuus saa olla enintään 4 Bq/cm 2 ja eräille radionuklideille 0,4 Bq/cm 2. Poikkeustilanteiden varalta käytetyn ydinpolttoaineen kuljetussäiliön tulee täyttää huomattavasti tiukemmat vaatimukset eli sen tulee kestää mm.: pudotus peräänantamattomalle alustalle seurauksiltaan epäedullisimmalla kohtaamiskulmalla 9 m:n korkeudelta pudotus halkaisijaltaan 0,15 m:n terästangon päälle 1 m:n korkeudelta lammikkopalon kuumennus vähintään 30 minuutin ajan, kun liekit koskettavat säiliön koko pintaan ja niiden lämpötila on 800 o C upotus 200 m:n syvyyteen vähintään tunnin ajaksi.

10 Poikkeustilanteisiin liittyvät testit pyrkivät kattamaan mahdollisten onnettomuustilanteiden synnyttämät mekaaniset ja termiset kuormitukset, kuten törmäysten aiheuttamat säiliöön kohdistuvat iskut ja palavia nesteitä kuljettavan ajoneuvon tulipalon. Lisäksi on otettava huomioon, että todellisuudessa kohde ei ole peräänantamaton. Yhdeksän metrin pudotuskokeessa kuljetussäiliö saavuttaa iskeytymishetkellä lähes nopeuden 50 km/h, mikä käytännön onnettomuustilanteissakin on mahdollinen törmäysnopeus toiseen ajoneuvoon tai esteeseen. Kuljetussäiliöissä olevan käytetyn ydinpolttoaineen tulee kuljetuksen aikana pysyä kaikissa tilanteissa alikriittisenä. Kuljetuksen normaaliolosuhteet Vesisuihku 1 tunnin ajan Pudotus 0,3-1,2 m korkeudelta (*) Säiliön painoon nähden viisinkertainen kuorma Tunkeumatesti: 6 kg terästangon pudotus 1 m korkeudelta Onnettomuusolosuhteet Pudotus 9 m korkeudelta (*) erilaisilla kohtaamiskulmilla alustaan Pudotus 1 m korkeudelta terästangon päälle o Tulipalo 800 C lämpötilassa 30 min ajan (*) Peräänantamattomalle alustalle Kuva 1. Kansainvälisten säännösten mukaiset testit käytetyn ydinpolttoaineen kuljetussäiliölle (Nuclear Recycling/Transport). Upotustestejä ei ole esitetty.

11 4 KULJETUSJÄRJESTELYJEN KUVAUS 4.1 Kuljetussäiliöiden ominaisuudet ja rakenne Käytettyä ydinpolttoainetta kuljetetaan määräysten mukaisesti erikoissäiliöissä, jotka täyttävät luvussa 3 esitetyt vaatimukset. Tämän analyysin pohjana ovat olemassa olevat käytetyn polttoaineen siirto- ja kuljetussäiliötyypit. Loviisan ydinvoimalaitoksen polttoainekuljetusten osalta käytetään tässä analyysissä vesitäytteistä 2 CASTOR-VVER-440/84-tyypin säiliötä (kuva 2), johon mahtuu tyyppimerkinnän mukaisesti 84 poikkileikkaukseltaan kuusikulmion muotoista polttoainenippua booratusta teräksestä valmistettujen polttoaine-elementtikanavien sisälle. Lämpöä hyvin johtavat alumiinilevyt ovat polttoainepaikkojen välissä. Säiliön paino tyhjänä on noin 113 tonnia ja kuljetuskunnossa noin 140 tonnia. Lieriömäinen säiliö on pituudeltaan noin 4,2 m ja halkaisijaltaan 2,6 m. Säiliön ulkopinnalla on rivat, jotka tehostavat säiliön jäähtymistä. CASTOR-kuljetussäiliöt valmistetaan tavallisesti krominikkelillä ja molybdeenillä seostetusta valuraudasta, jolloin niiden lujuusominaisuudet vastaavat teräksen lujuutta. VVER-säiliön kansiosa muodostuu sisemmästä säteilysuojakannesta sekä ulommasta kannesta. Kansien välissä olevaa tai kannen alapuolista tilaa voidaan tarvittaessa valvoa mittalaitteilla radioaktiivisten aineiden mahdollisten vuotojen havaitsemiseksi. Kannet kiinnitetään usealla pultilla ja kannen tiivisteenä käytetään uusittavaa metallitiivistettä (esimerkiksi kultapäällysteistä metallitiivistettä), joka muokkautuu kannen pultteja kiristettäessä. Kuljetuksen ajaksi säiliön päätyihin voidaan asentaa törmäyssuojat, joiden tehtävänä on mahdollisessa törmäystilanteessa sitoa liike-energiaa ja vaimentaa säiliön päätyyn kohdistuvaa iskua. Esimerkiksi Ruotsin kansallisen ydinjätehuoltoyhtiön (Svensk Kärnbränslehantering AB, SKB) käyttämä kuljetussäiliö kestää jopa 4000 metrin syvyiseen veteen upotuksen aiheuttaman ulkoisen paineen (400 bar eli 400-kertainen ilmakehän paine), joka on kaksikymmentäkertainen turvallisuusmääräysten vaatimaan paineeseen verrattuna. Turvallisuusmääräysten mukaan säiliön tulee selvitä tiiviinä uppoamisesta 200 metrin syvyyteen. 2 CASTOR-VVER-440/84-säiliöitä on käytetty kuivan säiliön polttoainekuljetuksissa, mutta säiliö voidaan suunnitella käytettäväksi myös vesitäytteisissä polttoainekuljetuksissa.

12 CASTOR-VVER-säiliö Kuva 2. Loviisan voimalaitoksen käytetylle polttoaineelle soveltuva säiliötyyppi (CASTOR-VVER-säiliö: pituus 4,2 m, halkaisija 2,6 m ja seinämän vahvuus noin 0,3 m). 4.2 Kuljetusmuodot ja käytännön toimenpiteet Kuljetuksissa voidaan käyttää seuraavia kuljetusmuotoja: maantiekuljetus rautatiekuljetus merikuljetus. Maantiekuljetuksiin käytetään kuorma-auton vetämää 13-akselista erikoiskuljetuslavettia, jolloin kuljetuksen akselipaino saadaan teiden ja siltojen kantavuuksien sallimiin rajoihin (Jakonen ym. 1998). Maantiekuljetukset ovat valvottuja, jolloin kuljetuksen mukana seuraa tarvittava saattuehenkilöstö: kuorma-auton kuljettaja (tai

13 kuorma-autojen kuljettajat), varoitusajoneuvojen kuljettajat, poliisiajoneuvojen kuljettajat sekä tarvittavat muut henkilöt kuten säteilyvalvoja. Miehistö ja saattue muodostavat kuljetushenkilöstön. Suurempien taajamien läpiajon ajaksi tarvitaan liikenteen ohjaukseen neljä poliisipartiota. Polttoainetta kuljetettaessa on saattueen mukana lisäksi yksi vartija jokaista ajoneuvoa kohden. Kuljetuksen keskinopeus on pysähdykset mukaan luettuna noin 35 km/h (Leskinen & Vihervuori 1996). Ydinvoimalaitoksella polttoainenipuilla ladattu ja sen jälkeen suljettu kuljetussäiliö siirretään nosturilla kuorma-auton lavetilla olevalle kuljetusalustalle. Säiliö kallistetaan kuljetuksen ajaksi vaaka-asentoon ja säiliön päätyihin asennetaan törmäyssuojat. Säiliö ja kuljetusalusta peitetään kuljetuksen ajaksi sääsuojalla. Kuorma puretaan vastaavasti loppusijoituslaitoksen nosturilla. Kuljetussäiliöiden käsittelijät suorittavat nämä siirrot reitin alku- ja loppupäässä sekä tarvittaessa myös kuljetusvälineestä toiseen. Rautatiekuljetuksissa säiliöiden kuljettamiseen käytetään ns. syväkuormausvaunuja, joiden kantavuus on riittävä yli 100 tonnin painoiselle kuljetussäiliölle. Aiemmin Venäjälle suuntautuneissa käytetyn ydinpolttoaineen rautatiekuljetuksissa on sovellettu mm. seuraavia erityisehtoja: kuljetussäiliöitä kuljettava juna ei saa kohdata vaarallisia aineita kuljettavia vaunuja, tasoylikäytävien tulee olla vartioituja, junan nopeus saa olla enintään 40 km/h. Tässä analyysissa otetaan pessimistisesti huomioon myös ne mahdolliset tilanteet, joissa näiden erityisehtojen noudattaminen jostain syystä epäonnistuisi. Analyysissa junan laskennallisena nopeutena taajaman ulkopuolella käytetään 60 km/h ja taajama-alueella 30 km/h, koska juna joutuu hidastamaan nopeuttaan taajamaa lähestyessään ja siellä liikkuessaan. Junan nopeuden laskiessa väestölle aiheutuvat säteilyannokset kasvavat. Toisaalta junan nopeuden kasvaessa mahdollisten törmäysonnettomuuksien haitalliset seurausvaikutukset kuljetussäiliöille ovat potentiaalisesti pahemmat, mikäli kuljetussäiliö iskeytyisi esimerkiksi kallioseinämään tai teräsbetonipilariin. Kuljetussäiliöt siirretään maantiekuljetuksissa käytetyltä erikoislavetilta junan syväkuormausvaunuun siltanosturin tai tunkkaustekniikan avulla. Junakuljetuksen aikana säiliö on erikoisvaunun sisällä, kun vaunun luukut suljetaan lastauksen jälkeen. Käytettyä polttoainetta kuljettavan junan kokoonpano voi olla esimerkiksi seuraavanlainen: veturi, kytkin- ja suojavaunu, kaksi saattovaunua, kolme kuljetusvaunua, kytkinja suojavaunu sekä konduktöörivaunu. Laivakuljetuksissa on tarkoituksenmukaista käyttää erityisesti ydinmateriaalien kuljetusta varten suunniteltua alusta. Esimerkiksi ruotsalainen SKB on jo yli kymmenen vuoden ajan kuljettanut käytettyä polttoainetta voimalaitoksilta keskitettyyn välivarastoon (CLAB) m/s Sigyn -nimisellä erikoisaluksella (SKB 1997). M/s Sigyn on yhdistetty roll on/roll off ja lift on/lift off -alus. Erikoisaluksella lämpötila kuljetuksen aikana voidaan säätää sopivaksi sekä järjestää laivan osastointi ydinmateriaalikuljetusten kannalta turvallisella tavalla. Käytettyä polttoainetta sisältävä lieriömäinen säiliö kuljetetaan alukseen ja sieltä pois erikoisajoneuvon lavetilla.

14 4.3 Kuljetusreittien valintaperusteet Tutkimuksessa tarkastellaan VTT Tuotteet ja tuotanto -yksikön (liite 2) sekä LT- Konsulttien tekemän selvityksen mukaisia reittejä (Jakonen ym. 1998). Reittien valintaperusteita maantiekuljetusten osalta ovat: siltojen riittävä kantavuus ja alikulkukorkeus suurten taajamien välttäminen kuljetusreittien teiden on oltava riittävän hyviä (käytetään mahdollisuuksien mukaan vain tielaitoksen ylläpitämää päätieverkkoa) Valitut maantiekuljetusreitit olivat kahta tyyppiä: teknis-taloudellinen eli lyhin reitti väestöä välttävä reitti. Koska tietyillä reiteillä on painorajoitettuja siltoja, jotka jouduttaisiin kuljetussäiliön painon (140 t) takia ylittämään myös valvottuna, on reitit luokiteltu myös sillat valvottuna ja sillat ilman valvontaa -tyyppeihin. Mikäli silta ylitetään valvottuna, ei sillalla ydinpolttoainekuljetuksen aikana sallita muuta liikennettä ja silta ylitetään parhaan kantavuuden linjaa pitkin eli sillan keskiosalla ajaen. Maantiekuljetusreitit valittiin ja kuljetuksen ehdot määritettiin samoin kuin vastaavan painoisen erikoiskuljetuksen (esimerkiksi betonielementti- ja muuntajakuljetuksen) kuljetuslupaa haettaessa. Rautatiekuljetuksissa Loviisan ja Vuojoen asemien välillä tulee käytännössä kysymykseen vain yksi kuljetusreitti. 4.4 Kuljetusreitit Tarkastellut reitit ovat maantie-, rautatie- tai merireittejä, tai näiden yhdistelmiä. Jokainen tarkasteltu reitti on säteilyannoslaskelmia varten jaettu asukastiheyden ja/tai tien tyypin perusteella tasalaatuisiin jaksoihin. Valintaperusteet täyttävistä maantie- ja laivakuljetusreiteistä on muodostettu vertailua varten vaihtoehtoiset reitit. Tässä tutkimuksessa tarkasteltavat kuljetusreitit on merkitty tunnuksin TR1.1, TR1.2,... TR1.8 (laivareitit) ja TR2, TR3, TR4 (maantiereitit) sekä TR5 (junareitti). Laivareitit on kuvattu liitteessä 1. Maantie- ja junareitit on kuvattu reittiselvityksessä (Jakonen ym. 1998).

15 5 ANALYYSIMENETELMIEN PERIAATTEET Tässä tutkimuksessa polttoainekuljetuksen oletetaan sujuvan yleensä suunnitellulla tavalla ilman esimerkiksi teknisen viasta johtuvia pysähdyksiä. Onnettomuustilanteisiin joutuminen on hyvin epätodennäköistä. Hyvin epätodennäköisiä potentiaalisia haittatilanteita, törmäysonnettomuuksia yms., ei kuitenkaan voida sulkea riskianalyysin ulkopuolelle. Analyysin kattavuuden takia mallinnusmenetelmän tulee olla sellainen, että normaalikuljetukset sekä poikkeukselliset häiriö- ja onnettomuustapaukset sisältyvät tarkastelun piiriin (kuva 3). kuljetusmäärät, radiologiset ominaisuudet säteilyaltistus normaalikuljetuksista kuljetustavat ja -olosuhteet väestötiheydet, kuljetusjärjestelyt onnettomuustyypit ja esiintymistiheydet kuljetusastian vaurioitumismalli radioaktiivisten aineiden lähdetermin arviointi leviämis- ja laskeumamalli säteilyaltistus häiriöistä ja onnettomuuksista potentiaalisen säteilyaltistuksen määrittäminen Kuva 3. Riskianalyysin vaiheet (Lange ym. 1992).

16 5.1 Normaalikuljetukset Normaalikuljetuksissa kuljetussäiliön oletetaan kuljetusvaatimusten mukaisesti pysyvän ehjänä, jolloin radioaktiivisia aineita ei vapaudu ympäristöön. Tällöin arvioidaan kuljetuksen aikana kuljetushenkilöstölle sekä kuljetusreitin varrella olevalle väestölle aiheutuva ulkoinen efektiivinen säteilyannos sekä vastaava terveysriski. Säteilyannos aiheutuu kuljetussäiliön seinämän läpi tulevasta gamma- ja neutronisäteilystä, sillä alfaja beetasäteily eivät läpäise seinämää. Säiliön ulkopuolella fotonit ja neutronit etenevät ilmassa varsin pitkälle; tosin etäisyyden kasvaessa niidenkin energia vaimenee ja määrä vähenee. Lisäksi fotoni- ja neutronivuo vaimenevat kääntäen verrannollisena etäisyyden neliöön. 5.2 Häiriö- ja onnettomuustilanteet Häiriötapauksessa kuljetus voi esimerkiksi keskeytyä epätavallisesta syystä, kuten kuljetuskalustossa ilmenevän odottamattoman teknisen vian takia. Kuljetusreitillä muussa liikenteessä tapahtunut onnettomuus voi myös ruuhkauttaa liikenteen ja tukkia tilapäisesti reitin. Häiriötapauksessa säiliön lähiympäristöön oletetaan kerääntyvän ihmisiä, jotka altistuvat säiliöstä tulevalle säteilylle. Kuljetussäiliö pysyy häiriötapauksessa ehjänä, koska siihen ei kohdistu mitään poikkeavaa mekaanista tai termistä kuormitusta. Onnettomuuksien mahdollisia alkusyitä ovat törmäystilanteet (kiinteään esteeseen tai toiseen ajoneuvoon), ulkoiset tekijät (terroriteko, lentokoneen iskeytyminen kuljetussäiliöön, salamanisku kuljetussäiliöön tai sen välittömässä läheisyydessä olevaan räjähtävään materiaaliin), palotilanteet (törmäys palavia nesteitä kuljettavaan ajoneuvoon, laivapalot) yms. Edellä luetelluista onnettomuuksien alkusyistä vain vakavimmat voisivat johtaa kuljetussäiliön vioittumiseen ja radioaktiivisten aineiden vapautumiseen säiliöstä ympäristöön. Määräysten mukaan kuljetettaessa kuljetussäiliö on suunniteltu kestämään vioittumatta kaikki tavanomaiset kuljetusonnettomuudet. Onnettomuustapauksissa, esimerkiksi törmäyksessä, osa kuljetussäiliön sisällä olevista polttoainenipuista ja -sauvoista vioittuu tai vaurioituu. Tällöin radioaktiivisia aineita vapautuu polttoainesauvojen sisältä vesitäytteiseen kuljetussäiliöön. Radioaktiiviset polttoainehiukkaset pidättyvät kuljetussäiliön sisällä pysyvään vesimassaan, eivätkä vapaudu ympäristöön. Fissiotuotekaasut voivat kulkeutua säiliön sisällä olevaan pieneen kaasutilavuuteen ja vapautua sieltä edelleen kuljetussäiliön ulkopuolelle (kuva 4), mikäli kuljetussäiliön tiivistyksessä olisi valmistusvika tai tiivistys on vioittunut törmäyksessä säiliön kansiosaan kohdistuneiden voimien vaikutuksesta. Säiliön tiivistyksen on oletettu vioittuvan vain sen verran, että ylipaineiset kaasut pääsevät purkautumaan säiliöstä, mutta vesi jää säiliön sisäpuolelle eikä vuoda säiliöstä ulos. Törmäys- ja palo-onnettomuuksien seurauksena tässä tutkimuksessa siis tarkastellaan fissiotuotekaasujen ilmaan tai meriveteen tapahtuvien päästöjen leviämistä sekä väestölle aiheutuvia ulkoisia ja sisäisiä efektiivisiä säteilyannoksia. Vaurioitumisskenaarion päästötapauksessa tarkastellaan kuitenkin tilannetta, jossa fissiotuotekaasujen lisäksi vapautuu myös muita polttoaineen sisältämiä radioaktiivisia aineita säiliöstä ympäristöön. Säiliön sisällä olevat polttoaineniput voivat aiheuttaa

17 suoraa säteilyaltistusta, mikäli kuljetussäiliöön muodostuisi esim. halkeama tai reikä. Kuljetusastian huolellinen suunnittelu ja valmistus sekä laadunvarmistus takaavat sen, että tällaisten tilanteiden todennäköisyys jää erittäin pieneksi. säteilysuojauksen menetys ulkoinen säteilyaltistus säiliön läheisyydessä laskeuma KULJETUS- ONNETTOMUUS meriympäristön ravinto pitoisuus merivedessä laimeneminen meriveteen alkupitoisuus ilmassa polttoainesauvojen vaurioituminen ja säiliön tiiveyden menetys radioaktiivisten aineiden vapautuminen säiliöstä ympäristöön leviäminen ilmassa mahdollinen tulipalo maaympäristön ravinto ulkoinen säteilyaltistus maaperästä (lyhyellä (1 kk), keskipitkällä (1 v) ja pitkällä ajanjaksolla (50 v)) sisäinen säteilyaltistus hengityksen kautta ulkoinen säteilyaltistus pilvestä kokonaisannos yksilölle Kuva 4. Onnettomuustapausten analyysivaiheet.

18

19 6 ANALYYSIN LÄHTÖTIEDOT 6.1 Kuljetettavat polttoainemäärät ja kuljetusten tiheydet Arviot Loviisan laitosyksiköillä käytön aikana kertyvistä polttoainemääristä ovat muuttuneet vuoden 1999 tilanteeseen nähden (Tanskanen & Palmu 2003). Ydinpolttoaineen korkein sallittu poistopalama on vuonna 2003 nostettu aikaisemmasta arvosta 40 arvoon 45 MWd/kgU. Poistopalaman nosto edellyttää tuoreen polttoaineen rikastusasteen nostoa, jolloin saavutetaan suurempi ylijäämäreaktiivisuus ja pidempi polttoaineen käyttöikä reaktorissa. Tämän seurauksena käytettyjä polttoainenippuja kertyy Loviisan laitoksella hitaammassa tahdissa kuin aiemmin. Laitosyksiköiden suunnitellun 50 vuoden käytön aikana arvioidaan 45 MWd/kgU maksimipalamalla kertyvän yhteensä 8373 nippua (Taulukko 1). Mikäli poistopalama nostetaan tulevaisuudessa vielä korkeammaksi, esimerkiksi arvoon 50 MWd/kgU, kertyvien käytettyjen polttoainenippujen määrä myös pienenee taulukossa 1 esitetyn verran eli suhteellisesti noin 5 % verrattuna 45 MWd/kgU maksimipalamalla kertyvien nippujen määrään. Loviisan ydinvoimalaitokselta Olkiluodon loppusijoituslaitokselle vuosittain kapseloitavaksi kuljetettava polttoainemäärä perustuu tässä analyysissä laitosyksiköiden 50 vuoden käytön aikana kertyvään loppusijoitettavaan polttoainemäärään ja 37 vuoden suunniteltuun loppusijoitustoiminnan kestoon Lo1-2-polttoaineelle. Fortumin Loviisan voimalaitokselta kertyy 50 vuodessa noin 1018 tu. Vuosittain loppusijoitettavaksi kuljetettaisiin noin 30 tu (Taulukko 2). Polttoaineen sisältämien nuklidien aktiivisuudet säteilytetylle Loviisan polttoaineelle perustuvat ORIGEN-ohjelmalla tehtyihin laskelmiin (Anttila 1992 & 1995). Radionuklidien määrät vastaavat ajanhetkeä, jolloin reaktorissa ladattuna ollut ja sieltä poistettu polttoaine on 25 vuotta jäähtynyttä (Fortumin polttoaine-elementin tyyppi on esitetty kuvassa 5). Yksittäiset polttoaineniput voivat olla 20 vuotta jäähtyneitä, mutta niput ovat keskimäärin 25 vuotta tai enemmän jäähtyneitä. Lyhytikäisten nuklidien (puoliintumisaika alle vuoden) aktiivisuudet ovat ehtineet vähentyä merkityksettömän pieniksi. Polttoaineen kuljetusten ympäristövaikutusten kannalta merkittävien nuklidien määrät on esitetty taulukossa 3 uraanitonnia kohden (Bq/tU) sekä säiliössä kerralla olevien nuklidien aktiivisuuksien kokonaismäärät (Bq/säiliö, Loviisan VVER-kuljetussäiliön tapauksessa Bq/10 tu). Nykyisten laitosten uudistamisessa aiemmin toteutetun tehonkorotuksen vaikutus polttoaineen radionuklidien määrään on otettu huomioon. Taulukon 3 nuklidimäärät on laskettu tehotiheydelle, joka vastaa korotettua tehotasoa.

20 Taulukko 1. Polttoainekertymät Loviisan laitosyksiköillä Lo1 ja Lo2 (Tanskanen & Palmu 2003). Lo1 Lo2 Suunniteltu käyttöikä (vuotta) 50 50 Nippukertymä 45 MWd/kgU maksimipalamalla (kpl) 3993 4380 Koko nippumäärän keskimääräinen poistopalama (MWd/kgU) 37 38 Vastaava tonnimäärä (tu) 492 526 Nippukertymä 50 MWd/kgU maksimipalamalla (kpl) 3771 4122 Koko nippumäärän keskimääräinen poistopalama (MWd/kgU) 39 40 Vastaava tonnimäärä (tu) 465 495 Taulukko 2. Kuljetusten määrä ja tiheys säiliöiden lukumäärän funktiona, kun Loviisan ydinvoimalaitoksen käyttöiäksi oletetaan 50 vuotta. CASTORVVER440/84 säiliö vesitäytteisenä, noin 10 tu/säiliö Nippukertymä 45 MWd/kgU maksimipalamalla (kpl) 8373 Kuljetussäiliöllisiä, 84 nippua/säiliö (kpl) 100 Kapselointiaika, noin 19 kapselia/vuosi (vuotta) 37 Kuljetuksia vuodessa (kpl): 1:llä säiliöllä 2:lla säiliöllä 3:lla säiliöllä 3 2 1 (=30 tu/vuosi)

21 Jäähdytteen ulosvirtausaukko Polttoainesauvat Välitila Kuva 5. Fortumin Loviisan reaktoreissa käytettävä VVER-polttoaine-elementti.

22 Taulukko 3. Polttoaineen sisältämien, ympäristövaikutusten kannalta merkittävien nuklidien enimmäisaktiivisuudet (Bq/tU ja Bq/säiliö) CASTOR-VVER-440/84-säiliössä. Poistopalama 42 MWd/kgU, tehotiheys 42,9 MW/tU, väkevöinti 3,6 % (Anttila 1995 & 1992). Aktiivisuudet on raportissa annetuista arvoista interpoloitu polttoaineen keskimääräistä 25 vuoden jäähtymisaikaa vastaaviksi. Käytetty tehotiheys vastaa likimain Loviisan reaktorien korotetun tehon mukaista keskimääräistä tehotiheyttä 40 MW/tU. CASTOR-VVER-440/84-säiliö (84 nippua/säiliö, 120 kgu/nippu, yhteensä noin 10 tu/säiliö) Nuklidi T ½ (vuosi) Bq/tU Bq/säiliö H-3 12,3 6,4 10 12 6,5 10 13 Kr-85 10,7 8,5 10 13 8,6 10 14 I-129 1,6 10 7 1,5 10 9 1,5 10 10 Cs-134 2,1 2,1 10 12 2,2 10 13 Cs-137 30,2 2,8 10 15 2,8 10 16 Sr-90 28,6 1,8 10 15 1,8 10 16 Ru-106 1,0 6,7 10 8 * 6,8 10 9 Ce-144 0,8 6,8 10 6 * 6,8 10 7 Pm-147 2,6 6,8 10 12 6,8 10 13 Pu-238 87,8 1,5 10 14 1,5 10 15 Pu-239 24131 1,5 10 13 1,5 10 14 Pu-240 6537 2,3 10 13 2,3 10 14 Pu-241 14,4 1,8 10 15 1,8 10 16 Am-241 432,2 1,2 10 14 1,2 10 15 Cm-244 18,1 8,2 10 13 8,3 10 14 *) (Anttila 1992) 6.2 Kuljetusreitteihin liittyvät tiedot 6.2.1 Kuljetusreitit ja -pituudet Maantiereittien ja rautatiekuljetusreitin (kuva 6) pituudet perustuvat reittiselvitykseen (Jakonen ym. 1998). Vastaavanlainen reittiselvitys merikuljetusreiteistä (kuva 7) on

23 tehty tämän tutkimuksen yhteydessä (liite 2). Tutkimuksessa tarkasteltujen kaikkien kuljetusreittien kuvaukset ja reiteille käytetyt tunnukset (TR) on esitetty taulukossa 4. Tarkastellut reitit on säteilyannosten laskentaa varten jaettu jaksoihin, joiden asukastiheys voidaan olettaa vakioksi. Jaksojen pituudet on saatu reittiselvityksistä. Pori Olkiluoto Rauma Tampere Hämeenlinna Lahti Riihimäki TR TR 3 TR2,TR4 TR 4 TT22,TT23 5 Hästholmen, Loviisan ydinvoimalaitos Kuva 6. Maantiereitit ja junareitti.

24 Kuva 7. Laivakuljetusten reittivaihtoehdot (liitteestä 2), piirretty karttaan mustalla. Taulukko 4. Tarkastellut kuljetusreitit ja niiden tunnukset. (NAT=kansallisen merialueen reitti Suomenlahdella. TSS=kansainvälisen merialueen reitti Suomenlahdella.) Reitin tunnus Pääasiallinen kuljetusmuoto Reitin kuvaus TR1.1 laiva Loviisan YVL Valko (NAT)-Utö Isokari-Olkiluoto TR1.2 laiva Loviisan YVL -Valko-(NAT)-Utö-Isokari-Rauma-Olkiluoto TR1.3 laiva Loviisan YVL-Valko-(NAT)-Ahvenanmeri-Olkiluoto TR1.4 laiva Loviisan YVL-Valko-(NAT)-Ahvenanmeri-Rauma-Olkiluoto TR1.5 laiva Loviisan YVL-Valko-(TSS)-Utö-Isokari-Olkiluoto TR1.6 laiva Loviisan YVL-Valko-(TSS)-Utö-Isokari-Rauma-Olkiluoto TR1.7 laiva Loviisan YVL-Valko-(TSS)-Ahvenanmeri-Olkiluoto TR1.8 laiva Loviisan YVL-Valko-(TSS)-Ahvenanmeri-Rauma-Olkiluoto TR2 maantie Loviisan YVL Myrskylä-Hyvinkää-Forssa-Loimaa-Olkiluoto TR3 maantie Loviisan YVL -Myrskylä-Hyvinkää-Forssa-Huittinen-Olkiluoto TR4 maantie Loviisan YVL-Myrskylä-Riihimäki-Forssa-Olkiluoto TR5 juna Loviisan YVL-Loviisan rautatieasema-lahti-riihimäki-tampere- Vuojoki-Olkiluoto

25 6.2.2 Onnettomuustaajuudet reiteillä Tutkimuksessa tarkasteltujen reittien onnettomuustaajuudet on arvioitu nykyisten onnettomuustilastojen perusteella. Maantieliikenteen onnettomuustaajuudet on alihankintatyönä selvittänyt Leif Beilinson VTT Yhdyskuntatekniikasta. Rautatiekuljetusten onnettomuustaajuudet on arvioitu VTT:n kehittämällä rautatiekuljetusten onnettomuusmallilla raportin (Suolanen, Lautkaski & Rossi 1999) liitteessä 1. Merikuljetusten onnettomuustaajuudet on arvioitu liitteessä 2. 6.2.3 Väestötiheydet reittien varrella sekä pysähdykset Väestötiheydet maantie- ja rautatiekuljetusreittien varrella on arvioitu reittiselvityksessä (Jakonen ym. 1998). Väestötiheydet perustuvat Tilastokeskuksen aineistoon, jossa on jokaisen neliökilometrin karttaruudun asukkaiden lukumäärä. Normaalikuljetusten annoslaskennassa asukastiheydeksi on otettu niiden karttaruutujen keskimääräinen asukasmäärä, joiden kautta kukin reitti kulkee. Koska taajamat ovat tiheämmin asuttuja kuin maaseutu, normaalikuljetusten vähäinen ulkoinen suora säteily ja vakaviin onnettomuustilanteisiin liittyvä mahdollinen radioaktiivisten aineiden leviäminen kuljetussäiliöstä aiheuttaa taajamassa suhteellisesti suuremman väestön säteilyannoksen ja riskin kuin maaseudulla. Vakavimpien oletettujen onnettomuuksien säteilyannoslaskelmissa on käytetty tyypillisen taajaman ja sen ympäristön väestötiheystietoja. Väestötiheys merikuljetusreittien varrella on tarpeen arvioida lähtö- ja määräsataman lisäksi vain niillä reittiosuuksilla, jotka kulkevat asuttujen niemien tai saarten ohi. Tällaisia niemiä on Loviisan ja Rauman kaupunkien alueella. Saaristoreitillä Utö Rauma/Olkiluoto tällaisia saaria on Korppoon, Kustavin ja Nauvon kuntien alueella. Saarilla on paljon kesämökkejä, joiden ansiosta saarten väestötiheys nousee kesäaikaan moninkertaiseksi. Näiden kuntien väestömäärä kesäloma-aikana arvioitiin uusimpien (vuoden 2001) asuntotilastojen perusteella taulukossa 5 esitetyllä tavalla. Kuntien asukastiheys kerrottiin kesämökkien ja asuntojen kokonaismäärän sekä asuntojen määrän suhteella. Tällöin on oletettu, että kesämökeistä on KPA-kuljetuspäivänä käytössä sama osuus (noin 80 %) kuin asunnoista ja että kesämökeissä on keskimäärin yhtä monta asukasta kuin asunnoissa (noin 2,2). Taulukko 5. Saaristokuntien väestömäärä loma-aikana. Korppoo Kustavi Nauvo väkiluku 968 980 1428 asukastiheys, asukasta/km 2 6,2 5,8 6,3 asuntoja 558 570 750 käytössä olevia asuntoja 439 (79 %) 457 (80 %) 623 (83 %) asukasta/asunto 2,2 2,1 2,3 kesämökkejä 1431 2714 2092 (mökit+asunnot)/asunnot 3,6 5,8 3,8 kesäajan asukastiheys, asukasta/km 2 22 34 24

26 Säteilyannoksen laskennassa käytetty RADTRAN-ohjelma olettaa laivakuljetusten tapauksessa väestön tasan jakautuneeksi kahdelle kaistalle, jotka sijaitsevat 200 800 m:n etäisyydellä kuljetusreitin molemmilla puolilla. Vastaavan asukastiheyden arvioimista varten kuljetusreitit käytiin lävitse mittakaavan 1:50 000 merikorteista ja enintään 800 m:n etäisyydellä laivaväylästä olevien rakennusten lukumäärä laskettiin. Rakennuksia oli yhteensä 61 ja ne sijaitsivat 300 800 m:n etäisyydellä merikorttiin merkitystä laivaväylästä. Asukastiheyden arviointia varten rakennuksista oletettiin olevan käytössä kesäaikana 80 % ja kevään ja syksyn aikana 20 %. Viimeksi mainittu luku vastaa suunnilleen suhdetta asunnot/(mökit + asunnot). Asukkaiden määräksi asuntoa kohden oletettiin 3. Jokaisen reittiosuuden arvioidut asukasmäärät jaettiin vastaavien kaistojen pinta-alalla, joka on 1,2 km kertaa reittiosuuden pituus. Kohtaavan liikenteen kuljettajien ja matkustajien säteilyaltistusta arvioidaan RAD- TRAN-mallissa ohitusetäisyyden ja suhteellisen nopeuden perusteella. Maantiekuljetuksessa vastaan tulevien ajoneuvojen ohitusetäisyydeksi on oletettu tavallisella tiellä 3 m ja moottoritiellä 15 m. Rautatiekuljetuksessa ohitusetäisyys on 3 m. Ohjelmassa RAD- TRAN ei ole mallia laivakuljetusten kohtaavan liikenteen annoslaskentaa varten, joten tämä laskettiin käsin. Merireittien osalta kohtaavan liikenteen määrä ja vastaan tulevien alusten etäisyys vaihtelee reittiosuudesta riippuen. Keskimääräiseksi ohitusetäisyydeksi avomerellä oletettiin 500 m, kun taas saariston laivaväylillä etäisyydet ovat pienempiä: 175 tai 250 m. KPA-kuljetus joutuu reitillä edetessään jonkin verran pysähtelemään muusta liikenteestä johtuen. Maantiekuljetuksella pysähdykset ovat tarpeen myös henkilöstön virkistystaukojen takia. Pysähdystaukoihin on maaseudulla oletettu kuluvan puoli tuntia ja taajamissa yksi tunti sataa kuljettua kilometriä kohden. Rautatiekuljetuksessa polttoainekuljetus joutuu pysähtymään yksiraiteisilla rataosilla junakohtaamisten ja -ohitusten vuoksi. Pysähdyksiin on maaseudulla oletettu kuluvan 0,1 ja taajamissa 0,5 tuntia sataa kuljettua kilometriä kohden. Merikuljetuksissa alus ei normaalisti pysähdy, mutta saattaa hidastaa nopeutta luotsin ottamisen ja jättämisen ajaksi sekä kohdatessaan toisen aluksen väylällä. 6.2.4 Onnettomuustodennäköisyyksien arviointimenetelmät Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetussäiliöiden (KPA-säiliöiden) suuren painon takia ne joudutaan kuljettamaan erikoiskuljetuksina. Jo kuljetukseen käytettävän kaluston (erikoiskuljetuslavetti tai syväkuormausvaunu) kulkuominaisuuksien takia kuljetusnopeutta joudutaan rajoittamaan. Lisäksi maanteillä kuljetusajoneuvoa seuraa saattue ja rautateillä käytetään erikoisjunaa. Merikuljetukset suoritetaan tarkoitusta varten rakennetulla erikoisaluksella, joka ei kuljeta muuta rahtia. Lisäksi kuljetuksille saatetaan antaa muita kuljetusturvallisuutta lisääviä erityismääräyksiä. Nämä tekijät pienentävät kuljetusonnettomuuksien todennäköisyyttä tavallisiin kuljetuksiin verrattuna. Erikoiskuljetuksille on sattunut hyvin vähän onnettomuuksia kuljetusten pienen määrän, alemman kuljetusnopeuden ja turvajärjestelyjen ansiosta. Onnettomuustodennäköisyyttä