Posiva-raportti 2003-6

Assessment of Disturbances Caused by Construction and Operation of ONKALO

Vieno, T., Lehikoinen, J., Löfman, J., Nordman, H. & Mészáros, F.

Englanti

92

951-652-120-7

Kallioperän tutkimustilan, ONKALOn, rakentaminen Olkiluotoon on suunniteltu aloitettavan vuonna 2004. Päätutkimustaso louhitaan noin 420 metrin syvyyteen ja alempi tutkimustaso noin 520 metrin syvyyteen. Maanpinnalta tutkimustasoille johtaa ajotunneli sekä ilmastointikuilu. Myös niistä tullaan tekemään kallioperän ominaisuuksia kartoittavia tutkimuksia. ONKALO on suunniteltu siten, että sen tilat voivat myöhemmin toimia käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilan kulkuyhteyksinä ja aputiloina. ONKALOa varten louhittavat tilat voivat olla käytössä koko loppusijoitustilan käyttövaiheen ajan.

Jos kalliota ei tiivistettäisi, pohjaveden vuotovesimäärä ONKALOon voisi olla jopa 600 000 m3/a. Pohjaveden pinnan alenema sekä syvän suolaisen pohjaveden kohoaminen voisivat olla useita satoja metrejä. Pohjaveden suolaisuus tunneleiden ympärillä voisi loppusijoitustilan käyttövaiheen aikana nousta paikoitellen yli 50 g/l:aan. Liuennettua happea ja hiilidioksidia sisältävien pintavesien tunkeutuminen kallioperään kuluttaisi rakotäytteiden redox- ja pH-puskurikapasiteettia. Suurin osa vuodoista tulee loivakaateisista rikkonaisuusvyöhykkeistä, jotka tunneli ja kuilu lävistävät 70 ja 330 metrin syvyysvälillä. Aiheutuvia häiriöitä voidaan rajoittaa merkittävästi kalliota tiivistämällä.
       
Sementistä peräisin olevat emäksiset aineet voivat vaikuttaa kulkeutumisolosuhteisiin kallioperässä sekä loppusijoitustilan teknisten vapautumisesteiden toimintaan. Suurimmat epävarmuudet liittyvät
puskuribentoniitin muuntumiseen, käytetyn polttoaineen stabiliisuuteen sekä turvallisuusanalyysissa käytettyjen lähtötietojen pätevyyteen korkean pH:n oloissa. Emäksisten aineiden kulkeutumiseen ja laimentumiseen vaikuttavat samat ilmiöt kuin radionuklidien vapautumiseen ja kulkeutumiseen. Suoritettujen massavirta-analyysien pohjalta riski siitä, että ONKALOsta kulkeutuva sementti voisi merkittävästi heikentää puskuribentoniitin ja muiden teknisten vapautumisesteiden toimintaa loppusijoitustilassa, voidaan arvioida vähäiseksi. Epävarmuuksia voitaisiin vähentää tutkimalla emäksisten aineiden aiheuttamia häiriöitä paikoissa, joissa kalliota on tiivistetty sementillä.

Mahdollisten häiriöiden välttämiseksi kallioperään jäävän tavallisen sementin määrä tulisi rajoittaa mahdollisimman alhaiseksi erityisesti loivakaateisen rikkonaisuusvyöhykkeen R20:n, jonka ajotunneli ja kuilu lävistävät 290 - 330 metrin syvyydessä, alapuolisessa kalliossa. Kallioon jäävän tavallisen sementin määrää voidaan pienentää purkamalla betonirakenteet ennen loppusijoitustilan sulkemista, käyttämällä injektointiaineita vain kohdissa, joissa ne parhaiten rajoittavat vuotoja, sekä kehittämällä ja käyttämällä alhaisemäksisiä ja ei-sementtipohjaisia tiivistysaineita. Uusien tiivistysaineiden vaikutukset on luonnollisesti selvitettävä ennen niiden käyttöönottoa.

ONKALOn rakentamisessa ja käytössä joudutaan etsimään tasapainoa toisaalta vuotovesien aiheuttamien häiriöiden ja toisaalta vuotojen rajoittamiseen käytettävien menetelmien aiheuttamien häiriöiden suhteen. Rakentamisen alkuvaiheessa kallioperän yläosassa pääpaino voidaan laittaa vesivuotojen rajoittamiseen ja tehokkaiden menetelmien kehittämiseen ONKALOa ympäröivän kallion tiivistämiseen. Tiivistysstrategia ja -menetelmät on syytä arvioida uudelleen kallioperän yläosissa saatujen kokemusten sekä vaihtoehtoisten tiivistysmateriaalien kehitystyön tulosten pohjalta sen jälkeen, kun tunneli ja kuilu ovat lävistäneet loivakaateisen rikkonaisuusvyöhykkeen R19 70 - 130 metrin syvyydessä. Toinen luonnollinen ajankohta menetelmien uudelleenarviointiin on R20:n lävistyksen jälkeen. 

On tärkeää, että ONKALOn suunniteltu myöhempi käyttö loppusijoitustilan kulkuyhteyksinä ja aputiloina otetaan huomioon tilojen rakentamisessa ja käytössä. Rakennus- ja vieraiden aineiden aiheuttamia häiriöitä voidaan välttää huolellisilla ja siisteillä rakennus-, käyttö- ja täyttömenettelyillä.

Häiriö, vuotovedet, pohjaveden pinnan alenema, suolaisen pohjaveden kohoaminen, sementti, vieraat aineet

Assessment of Disturbances Caused by Construction and Operation of ONKALO (pdf) (2.6 MB)