Koekäyttö varmistaa loppusijoituksen turvallisuuden

Loppusijoituslaitoksen koekäyttö on suuri askel koko ydinalalle ja herättää kiinnostusta ympäri maailmaa”, sanoo Posivan tuotantojohtaja Karri Osara.

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen on kehitetty Suomessa toteutukseen asti edennyt ratkaisu ensimmäisenä maailmassa. Vuosikymmeniä jatkuneen tutkimus- ja kehitystyön tuloksena rakennettu loppusijoituslaitos on nyt siinä vaiheessa, että sen toimintaa voidaan testata koekäytöllä eli yhteistoimintakokeella.

– Elokuun lopussa alkanut koekäyttö kestää useita kuukausia. Kokeen avulla haluamme varmistaa käytetyn ydinpolttoaineen turvallisen loppusijoituksen, kun se alkaa 2020-luvun puolivälissä, kertoo Posivan tuotantojohtaja Karri Osara.

Osara myöntää, että tuotantojohtajan rooli maailman ensimmäisen ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen koekäytössä on erittäin kiehtova.

– Koekäyttö ei merkitse pelkästään teknisten ratkaisujen testausta. Se on kymmenille mukana oleville ydinalan ammattilaisille osaamisen osoittamisen ja täydentävän oppimisen paikka sekä Posivalle mahdollisuus tehdä järjestelmiin hienosäätöjä ja täydentää loppusijoitukseen liittyvää seikkaperäistä ohjeistoa. Se on myös suuri askel koko ydinalalle ja herättää kiinnostusta ympäri maailmaa, Osara sanoo.

Ydinalalla on yleistä, että energiayhtiöt jakavat toisilleen avoimesti tietoja hyvistä käytännöistä. Loppusijoituslaitoksen suhteen tilanne on toinen, sillä maailmassa ei ole toista vastaavaa laitosta, jonka edustajan kanssa voisi vaihtaa ajatuksia.

– Onneksi meillä on käytössämme Olkiluodossa TVO-konsernin laaja ydinalan osaaminen, mikä on vahvuus pioneerityötä tehtäessä – unohtamatta toiselta omistajaltamme Fortumilta saamaamme tukea.

Posivan koekäyttöjakso palvelee erityisesti loppusijoitukseen kehitettyjen prosessien ja järjestelmien testaamista, mutta myös Säteilyturvakeskus (STUK) seuraa koekäyttöä aktiivisesti ja on reaaliaikaisesti tietoinen testien etenemisestä.

Kaikki työvaiheet välivarastosta kallioon

Koekäyttö jakautuu kahteen eri vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa testataan kapselointilaitoksen toimintaa, toisessa vaiheessa testit keskittyvät noin 430 metrin syvyydessä sijaitseviin loppusijoitustiloihin.

Koekäytössä koko loppusijoitusprosessin toiminta testataan. Koe aloitettiin kapselikomponenttien kasaamisella ja testisiirtosäiliön siirrolla käytetyn polttoaineen varastolta kapselointilaitokselle. Koekäyttö päättyy siihen, että neljä testikapselia on loppusijoitettu samoilla periaatteilla kuin käytettyä ydinpolttoainetta sisältäville kapseleille on tarkoitus tehdä.

– Ensimmäisen vaiheen avainsana on kapselointi. Tyhjä loppusijoituskapseli ja käytetty ydinpolttoaine kohtaavat kapselointilaitoksessa. Toisessa päässä rakennusta kootaan komponenteista loppusijoituskapseli, toisesta päästä prosessiin tulee käytetty ydinpolttoaine. Polttoaineen käsittelykammiossa vesialtaissa välivarastoidut polttoaineniput kuivataan alipaineella ja siirretään loppusijoituskapseliin, Osara kertoo.

Kapseli täytetään hapettumista estävällä argonkaasulla ja suljetaan tiiviisti kapselin sisemmällä teräskannella. Lopuksi päälle asennetaan kuparikansi, joka kitkatappihitsauksen ansiosta muodostaa saumattoman rakenteen kuparikapselin kanssa. Sauman tiiveys varmistetaan pyörrevirta- ja ultraäänitarkastuksin.

– Testeissä olemme käyttäneet oikealta polttoaineelta näyttäviä koenippuja. Kun testikapselit ovat valmiit, ne siirretään ensin kapselointilaitoksen varastoon ja sieltä kapselihissillä loppusijoituslaitoksen varastoon. Testikapselien käsittely on tuonut meille tarkentavaa tietoa prosessien kehittämistä varten.

Kap­se­loin­ti­lai­tok­sel­la kom­po­nen­teis­ta koot­tu tyh­jä kap­se­li sisä- ja ulko-osi­neen siir­re­tään kap­se­loin­ti­kam­mion alai­seen siir­to­käy­tä­vään odot­ta­maan täyt­töä.

‍

Turvallisuus erityisen huomion kohteena

Koekäytön toisessa vaiheessa testataan teknologiaa ja toimintatapoja noin 430 metrin syvyydellä ONKALOssa®, kun loppusijoituskapselit siirretään varastosta loppusijoitusreikiin ja niiden ympärille asennetaan bentoniittitäyttö. Siirtoon ja bentoniittitäyttöön on kehitetty ainutlaatuista teknologiaa. Esimerkiksi kapselin siirto- ja asennusajoneuvo on 12,5 metriä pitkä ja painaa 87 tonnia.

– Koekäytössä on laitteita ja teknologiaa, joka on suunniteltu loppu-sijoituslaitoksen tarpeisiin. Syvällä kallioperässä testit osoittavat laitteiden suorituskyvyn, Osara sanoo.

– Ennen kapselin sijoittamista loppusijoitusreikään asennetaan puskurin asennusjärjestelmällä bentoniittilohkot. Loppusijoituskapseli ei ole missään vaiheessa kosketuksissa suoraan kallioon, koska sen alla, ympärillä ja päällä on bentoniittia. Paisuessaan bentoniitti muodostaa tiiviin puskurin kapselin ja kallion väliin.

Kun kaikki neljä testikapselia on sijoitettu loppusijoitusreikiin, käytävä täytetään rakeisella bentoniitilla eli granulilla ja sen eteen valetaan teräsbetonitulppa – aivan kuten varsinaisessa loppusijoituksessa.

– Loppusijoituksen turvallisuus perustuu moniesteperiaatteeseen, mikä varmistaa pitkäaikaisturvallisuuden. Ratkaisun taustalla on pitkä ja perusteellinen tutkimustyö sekä erilaiset mallinnukset, joilla konseptin turvallisuus on osoitettu.

Yhteistoimintakokeessa testataan myös tilannetta, jossa loppusijoituskapselin todettaisiin olevan viallinen.

– Tuotantoketju on suunniteltu niin, että kapselin vahingoittuminen on erittäin epätodennäköistä. Meidän on silti kyettävä palauttamaan kapseli ONKALOsta takaisin kapselointilaitokseen ja siirtämään ydinpolttoaine uuteen kapseliin, jos se olisi tarpeen. Osara korostaa, että turvallisuus on TVO:n ja Posivan toiminnassa ykkösprioriteetti.

– Koekäytöllä haluamme varmistaa turvallisuuden eri osa-alueiden toteutumisen. Loppusijoituksessa oma ulottuvuutensa on pitkäaikaisturvallisuus, jossa puhutaan satojen tuhansien vuosien aikajaksosta.

Loppusijoituslaitokseen sijoitetaan sen toiminnan käynnistyttyä sekä Loviisan että Olkiluodon voimalaitosyksiköiden käytetty polttoaine. ONKALOon voidaan sijoittaa nykyisessä suunnittelulaajuudessa yhteensä 6 500 uraanitonnia käytettyä polttoainetta, mikä vastaa suunnilleen 3 250:tä loppusijoituskapselia.

Ku­pa­ri­kap­se­lin kan­si yh­dis­te­tään kap­se­lin run­koon kit­ka­tap­pi­hit­sauk­sel­la, joka muo­dos­taa sau­mat­to­man ra­ken­teen run­gon kans­sa.

‍

Lue lisää: Koekäyttö – lähtölaskenta loppusijoituksen aloittamiseen

Teksti: Timo Sillanpää
Kuvat: Tapani Karjanlahti