Seach
Teollisuuden Voiman ja Fortumin ydinvoimaloiden käytetty ydinpolttoaine loppusijoitetaan kuparikapseleissa Olkiluodon peruskallioon noin neljänsadan metrin syvyyteen. Posiva Oy huolehtii käytetyn polttoaineen loppusijoituksen tutkimuksesta ja käytännön toteutuksesta. Loppusijoitukseen liittyvät testit tehdään ydinjätteen loppusijoituslaitoksen maanalaisessa kallioperän tutkimustilassa nimeltään ONKALO. Comatec Group on suunnitellut testejä varten Suomessa valmistettavan bentoniittipuskurilohkojen asennuslaitteen prototyypin. Testaus on tarkoitus aloittaa tämän vuoden aikana. Loppusijoituksen on määrä alkaa 2020-luvun alussa ja loppusijoittaminen tulee jatkumaan liki sata vuotta.
Teollisuuden Voima Oyj ja Fortum Power and Heat Oy omistavat Posiva Oy:n, jonka tehtävänä on huolehtia omistajiensa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen tutkimuksesta ja käytännön toteutuksesta. Käytetystä ydinpolttoaineesta on huolehdittava niin, ettei siitä aiheudu vaaraa elolliselle luonnolle. Teollisuuden Voiman ja Fortumin ydinvoimaloiden käytetty ydinpolttoaine loppusijoitetaan kuparikapseleissa Olkiluodon peruskallioon noin neljänsadan metrin syvyyteen. Loppusijoitukseen liittyvät testit tehdään ydinjätteen loppusijoituslaitoksen maanalaisessa kallioperän tutkimustilassa nimeltään ONKALO.
Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksessa keskeisintä on ratkaisun pitkäaikaisturvallisuus, jolla tarkoitetaan loppusijoituksen turvallisuutta sen jälkeen, kun loppusijoituslaitoksen toiminta on päättynyt ja kalliotilat on suljettu. Pitkäjänteisellä tutkimustoiminnalla selvitetään kallioperässä olevien olosuhteiden sopivuus loppusijoitukselle ja arvioidaan sen turvallisuusvaikutukset. Kehitystoiminnassa pyritään varmistamaan se, että kapselit sekä bentoniitti ja täyteaineet kestävät vaaditun ajan.
Pitkäaikaisturvallisuuden lähtökohtana on moniesteperiaate. Radioaktiiviset aineet ovat useiden toisiaan tukevien, mutta toisistaan mahdollisimman riippumattomien vapautumisesteiden sisällä siten, että yhden vapautumisesteen pettäminen ei vaaranna eristyksen toimivuutta. Näitä esteitä ovat polttoaineen keraaminen olomuoto, kupari-valurautakapseli, puskuribentoniitti, tunnelitäyte sekä ympäröivä peruskallio. Käytetty ydinpolttoaine pakataan loppusijoituskapseleihin kapselointilaitoksessa. Kapseloinnin jälkeen kapselit kuljetetaan hissillä maanalaisiin loppusijoitustiloihin. Kapselit lasketaan loppusijoitusreikään, johon jo on asennettu bentoniittilohkot.
Bentoniittipuskurilohkot ovat siis yksi osa vapautumisesteistä. Bentoniittisavi reagoi herkästi kosteuteen. Tämä asettaa omat haasteensa sen käsittelylle. Lohkoja tulee yhteen loppusijoitusreikään 10 kappaletta. Projektissa asetettuun asennuksen tavoitenopeuteen päästään, jos yhden reiän lohkot saadaan asennettua kahdessa tunnissa. Lohkojen asennustarkkuus on erittäin korkea, lohkot pitää saada asennettua millimetritarkkuudella, jotta kapselin laskeminen loppusijoitusreikään olisi mahdollista. Asennettavien bentoniittilohkojen halkaisija on 1,65 m ja korkeimman lohkon korkeus on noin 96 cm, lohkon painon ollessa enimmillään noin neljä tonnia.
Posivan on tarkoitus testata vuonna 2013 loppusijoitukseen tarvittavien bentoniittipuskurilohkojen asentamista loppusijoitusreikiin. Comatec Group suunnittelee testejä varten erityisen asennuslaitteen prototyypin, joka valmistetaan Suomessa. Vastaavanlaista laitetta ei ole aiemmin tehty missään päin maailmaa.
Puskurilohkojen asennuslaitteen prototyypistä tulee 7,7 metriä pitkä, 3,7 metriä korkea ja 2,6 metriä leveä, ja se tulee painamaan noin 20 tonnia.
– Comatecin tuotekehitysprojekti alkoi konseptisuunnitteluvaiheella vuoden 2011 keväällä. Itse koneen konseptisuunnitteluun liittyi läheisesti myös logistiikkasuunnittelu, jossa kehitettiin mahdollisia tapoja viedä bentoniittilohkot asennuslaitteelle, kertoo Comatecissä projektista vastannut Ari Haanperä.
– Suunnittelua aloitettaessa oli tiedossa asennuslaitteen tuottama lopputulos teknisine vaatimuksineen. Niiden perusteella prototyyppiä on suunniteltu.
– Aivan ensimmäiseksi tehtiin logistiikkasuunnittelu eli päätettiin millä konseptilla bentoniittilohkot parhaiten tuodaan asennuspaikalle. Bentoniitin herkkyys kosteudelle oli tässä merkittävä tekijä, sanoo Haanperä.
– Yksityiskohtainen prototyypin suunnittelu aloitettiin, kun useasta vaihtoehdosta oli päätetty yksi konsepti, jota lähdettiin toteuttamaan. Prototyypin suunnittelussa rakenteen yksinkertaisuus, luotettavuus ja asennusvarmuus ovat olleet ensisijaisen tärkeitä. Kone on etäoperoitava eikä siinä ole yhtään hydrauliikkaa. Hydrauliikka on korvattu sähköisillä toimilaitteilla, myös muita mahdollisia tapoja toteuttaa liikkeet on tutkittu projektin aikana, sanoo Haanperä.
Prototyyppiä, jonka suunnittelu on ollut yksi Comatecin suurimpia tuotekehitysprojekteja, valmistetaan juuri Konepaja Laaksosella Turussa.
– Comateciltä suunnitteluprojektiin on osallistunut kaiken kaikkiaan noin 30 asiantuntijaa. Suunnittelussa on tarvittu kaikkia Comatecin osaamisalueita kuten mekaniikka- , hydrauliikka- , sähkö- ja automaatio-osaamista ja lisäksi asiantuntijapalveluita, johon kuuluvat muun muassa lujuuslaskenta ja tuoteturvallisuussuunnittelu. Muutamia osaamisalueitamme mainitakseni, toteaa Haanperä.
– Dokumentaatiota ja raportointia viimeistellään parhaillaan ja vielä on jäljellä laitteen ja konseptin testaus, jatkaa Haanperä.
Puskurilohkojen asennuslaitteen prototyypin suunnittelu on osa EU-rahoitteista projektia, johon Posiva osallistuu yhdessä muiden loppusijoituksesta vastaavien kansainvälisten organisaatioiden kanssa. Projektissa ovat mukana Posivan lisäksi ruotsalainen SKB, ranskalainen Andra ja sveitsiläinen Nagra. LUCOEX -projekti on nelivuotinen. Se alkoi alkuvuodesta 2011 ja sen on määrä päättyä vuonna 2014. Projektissa Posivan tavoitteena on loppusijoitukseen sopivan laitteiston kehittäminen.
– Jokainen maa kehittää omanlaistaan loppusijoituskonseptia, mutta vaihdamme keskenämme näkemyksiä ja tietoja. Samalla teemme yhteistyötä asennusratkaisujen tutkimisessa ja kehittämisessä, kertoo kehitysinsinööri Keijo Haapala Posivasta.
– EU-projekti jakautuu puskurilohkojen asennuksen osalta kolmeen osaan: puskurilohkojen asentamiseen, lohkojen asentamisen laadunvalvontaan ja mahdollisten ongelmatilanteiden hallintaan.
– Toimittaessa maan alla jää usein huomiotta se, että asennuksessa on korkeat tarkkuusvaatimukset, korostaa Haapala.
– Täysin uuden laitteen kehittäminen ensimmäistä kertaa on haastavaa työtä. On vaikeaa arvioida etukäteen, mitä kaikkea tulee huomioida, sanoo Haapala.
– Yhteistyö Comatecin kanssa on sujunut hyvin. Esimerkiksi olemme päätyneet aivan uudenlaiseen ratkaisuun siinä, että bentoniittipuskurilohkot kuljetetaan asennuspaikalle erityisessä kuljetusastiassa, mainitsee Haapala esimerkkinä.
LUCOEX -projekti on julkinen ja projektin vaiheista tiedotetaan avoimesti. LUCOEX -projektilla on omat kotisivut: www.lucoex.eu. Posiva tiedottaa myös avoimesti omasta toiminnastaan kotisivuillaan: www.posiva.fi.
TEKSTI: TAINA SYRJÄNEN