Pitkäaikaisturvallisuus on loppusijoituksen edellytys – mutta miten moniesteperiaate toimii?

Tässä aivan keskisessä osassa on niin sanottu moniesteperiaate. Käytännössä se tarkoittaa, että radioaktiiviset aineet ovat useiden toisiaan tukevien, mutta toisistaan mahdollisimman riippumattomien vapautumisesteiden eli niin sanottujen suojamuurien sisällä siten, että yhden vapautumisesteen pettäminen ei vaaranna eristyksen toimivuutta.

Moniesteperiaatteessa näistä esteistä ensimmäinen on keraaminen uraanipelletti, jossa uraanidioksidin osuus on runsaat kolme prosenttia. Pelletti taas on metallisen polttoainesauvan sisällä, joka taas on polttoainenipun sisällä metallikuoressa. Polttoainenippu taas on loppusijoituskapselin pallografiittisen sisäosan sisällä ja sisäosa vielä kuparikapselin sisällä.

Tässä vaiheessa kapselin kuoren pinnassa on enää noin sadasosa polttoaine-elementin pinnassa mitattavasta säteilystä. Pitkäaikaisturvallisuuden kannalta merkityksellistä on kapselin eheyden säilyminen ja radionuklidien pysyminen kapselissa pitkällä aikavälillä.

Loppusijoitusreikään sijoitettu kapseli vuorataan vielä yhdellä lisäesteellä eli bentoniittisavella. Tässä vaiheessa ihminen voi jo turvallisesti kävellä reiän päällä, sillä säteilymäärät ovat jo lähellä luonnon omaa taustasäteilyä. Loppusijoitustunneli täytetään täyttömateriaalilla ja avoimet tunnelitilat lopulta suljetaan. Viimeinen este on lähes puoli kilometriä suomalaista peruskalliota.

Vesitiiviit, kestävät kuparikapselit sijoitetaan noin 430 metrin syvyydelle kallioon, jossa ne ovat erillään ihmisistä, Käytetty ydinpolttoaine on raskasmetalli ja kapselissa se säilyy ilman mitään toimenpiteitä tiiviinä niin kauan, ettei niiden sisällöstä ole olennaista haittaa elolliselle luonnolle.

Säteilytaso laskee koko ajan

Käytetyn ydinpolttoaineen säteilytaso laskee varsin nopeasti. Kun polttoaine poistetaan reaktorista, sitä jäähdytetään ensin noin vuosi reaktorin vieressä altaassa ennen kuin se siirretään käytetyn polttoaineen väliaikaisvarastoon. Tässä vaiheessa polttoaineen säteilymäärä on vähentynyt jo 90 prosenttia.

Loppusijoituksen alkaessa noin 40 vuoden jälkeen käytetyn polttoaineen säteilystä on jäljellä enää tuhannesosa eikä polttoaine enää lämmitä itse itseään. Tosin, koska käytetty ydinpolttoaine on myrkyllistä raskasmetallia, on se säteilymäärien pienentyessäkin pidettävä eristettynä luonnosta ja ihmisistä.

‍

Pitkäaikaisturvallisuuden pääpiirteet STUKin ohjeessa

Pitkäaikaisturvallisuuden piirteet on esitetty yksityiskohtaisemmin Säteilyturvakeskuksen ohjeessa YVL D.5 Ydinjätteiden loppusijoitus.Avautuu uuteen välilehteen Siinä muun muassa linjataan, että pitkäaikaisturvallisuuden kannalta haitallisten aineiden kulkeutuminen loppusijoitustiloihin on rajoitettava niin vähäiseksi kuin käytännössä mahdollista, ja niiden pitoisuuksia loppusijoitustiloissa on seurattava.

Usean tuhannen vuoden ajanjaksolla loppusijoituksesta eniten altistuvalle ihmiselle aiheutuvan vuotuisen säteilyannoksen ylärajaksi on asetettu 0,1 millisievertiä (mSv). Määrä on hyvin vaatimaton, ottaen huomioon, että suomalaisten keskimääräinen efektiivinen säteilyannos vuodessa on 5,9 millisievertiä (mSv).

Turvallisuusperustelu

Kansainvälisen määritelmän mukaan turvallisuusperustelulla (Safety Case) tarkoitetaan kaikkea sitä teknistieteellistä aineistoa, analyysejä, havaintoja, kokeita, testejä ja muita todisteita, joilla perustellaan loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuudesta tehtyjen arvioiden luotettavuus. Posivassa tämä tarkoittaa yli neljä vuosikymmentä tutkitun ja testatun geologisen loppusijoitusratkaisun toimivuuden osoittamista Olkiluodon kallioperäolosuhteissa.

Kestää maapallon voimakkaatkin muutokset

Geologisen loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden suunnitteluperusteina käytetään ydin- ja säteilyturvallisuuskriteerien lisäksi arvioita erilaisista luonnossa tapahtuvista muutoksista. Turvallisuusperustelussa on esimerkiksi analysoitu, miten loppusijoitusratkaisu kestää maanjäristykset, tulevaisuuden jääkaudet aina miljoonaan vuoteen asti sekä mannerjään aiheuttaman kuormituksen.

Loppusijoitustilojen rakentaminen noin 1 900 miljoonaa vuotta vanhaan kallioperään vaatii huolellista ja hallittua maanalaista rakentamista, jotta kallioperän eheät kalliotilavuudet ja pohjavesiolosuhteet säilyvät suotuisina myös loppusijoituksen päätyttyä.

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen turvallisuutta arvioidaan sekä loppusijoituslaitoksen käyttötoiminnan aikana että sen jälkeen. Pitkäaikaisturvallisuuden tarkastelujakso on jaettu eri ajanjaksoille, käytön aikaisesta noin sadasta vuodesta, jonka aikana loppusijoitustunneleita vaiheittain suljetaan, seuraavien tuhansien ja satojentuhansien vuosien ajanjaksolle aina miljoonaan vuoteen saakka.

Vaikka kaikkia mahdollisia tulevaisuuden tapahtumakulkuja ei pystytä koskaan yksityiskohtaisesti tarkastelemaan ja arvioimaan, voidaan turvallisuusperustelun avulla osoittaa, että konservatiivisestikin arvioituna käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksesta ei aiheudu haittaa ihmisille eikä ympäristölle.

Teksti: Pasi Tuohimaa