Posiva Oy:n tutkimus-, kehitys- ja suunnittelutyön ohjelma käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamista edeltävänä aikana

Säteilyturvakeskus (STUK) esitti 17.1.2001 lausunnon kauppa- ja teollisuusministeriölle (KTM) voimayhtiöiden ydinjätehuollon ohjelmasta vuodelle 2001. Siinä STUK ilmoitti tekevänsä myöhemmin perusteellisen arvioinnin Posiva Oy:n tutkimus-, kehitys- ja suunnittelutyön ohjelmasta (TKS-ohjelmasta) vuosille 2001-2010. Kyseinen arvio sisältyy tähän lausuntoon ja sen liiteraportteihin, joissa kuusi kansainvälisesti tunnettua asiantuntijaa esittävät omat käsityksensä Posivan TKS-ohjelmasta. STUK esittää tässä lausunnossa myös kannanottonsa kyseistä TKS-ohjelmaa koskevan viranomaisvalvonnan järjestämisestä.

1. TKS-ohjelman päätavoitteet ja aikataulu

Posivan koko TKS-ohjelman perustavoitteena on, KTM:n vuonna 1995 tekemän päätöksen mukaisesti, hankkia valmius rakentamislupahakemuksen jättämiseen vuoden 2010 loppuun mennessä. Eri osa-alueille on määritelty päätavoitteiksi:

• suunnitella ja rakentaa maanalainen tutkimustila Olkiluotoon sekä tehdä sijoituspaikan soveltuvuuden arviointia ja loppusijoituslaitoksen suunnittelua varten tarvittavat tutkimukset
• laatia kapselointi- ja loppusijoituslaitokselle yksityiskohtaiset tekniset suunnitelmat ja osoittaa käytännössä päätoimintojen toteutuskelpoisuus (tärkeimmiltä osin tarjouspyyntötasoiset suunnitelmat ja mahdollisten toimittajien määrittely)
• kehittää turvallisuusanalyysimenetelmiä ja tehdä turvallisuustutkimuksia niin, että voidaan laatia alustavaan turvallisuusselosteeseen tarvittava turvallisuusanalyysi.

Esitetty TKS-ohjelma painottuu vuosikymmenen puoliväliin ulottuvaan ajanjaksoon ja sen jälkeistä aikaa koskevat seikkaperäisemmät suunnitelmat on tarkoitus esittää vuoden 2005 väliraportoinnin yhteydessä.

STUKin käsityksen mukaan TKS-ohjelma on järkevästi koostettu edellä mainittujen päätavoitteiden kannalta, mutta se on varsin yleisluonteinen ja tiukka aikataulultaan. Jos otetaan huomioon sijoituspaikan perustilan kartoitukseen ja maanalaisen tutkimustilan rakentamiseen menevä aika, jäisi tutkimustilassa tehtäviin tutkimuksiin aikaa vain kaksi-kolme vuotta ennen rakentamislupa-aineistojen laatimisen aloittamista. Myös kapselointi- ja loppusijoitustekniikan kehitystyöhön ja teknisten vapautumisesteiden toimintakyvyn osoittamiseen saattaa kulua ennakoitua pitempi aika.

STUKin mielestä on todennäköistä, että valmiuden hankkimista rakentamislupahakemukseen joudutaan jonkin verran myöhentämään nykyisestä aikataulutavoitteestaan. Valtioneuvoston periaatepäätös sallii sen, sillä se on voimassa, mikäli rakentamislupahakemus jätetään vuoden 2016 toukokuuhun mennessä. Myöskään tavoite jättää laitoksen käyttölupahakemus vuonna 2020 ei vaarantuisi rakentamislupavaiheen myöhentymisestä, sillä kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen rakentaminen vienevät vain viitisen vuotta.

2. Tekniikan kehittäminen ja laitosten käyttöturvallisuus

Kapselointilaitoksen suunnittelun välitavoitteena on Olkiluotoon sovitetun laitossuunnitelman valmistuminen vuoden 2004 loppuun mennessä siten, että laitos sijaitsee vaihtoehtoisesti loppusijoitustilojen yläpuolella tai käytetyn ydinpolttoaineen välivaraston yhteydessä. Näiden vaihtoehtojen hyvät ja huonot puolet arvioidaan toisen valitsemiseksi jatkosuunnittelua varten. STUKin mielestä tämä välitavoite on järkevä.

Suunniteltu jätekapseli koostuu rautaisesta sisäosasta ja kuparisesta päällysosasta. Ensin mainitun teollisen valmistuskelpoisuuden osoittaminen laatuvaatimukset täyttävällä tavalla näyttäisi edellyttävän verraten vähän kehitys- ja testaustyötä. Sen sijaan kuparikapselin valmistus-, sulkemis- ja tarkastustekniikan kehittäminen teolliselle ja laatuvaatimukset täyttävälle asteelle edellyttää varsin suurta panostusta. Tarkoituksena on testata eri tekniikoita ja mm. kapselin paksuus on vielä harkittavana. Kehitystyötä tehdään tiiviissä yhteistyössä Ruotsin SKB:n kanssa ja tavoitteena on raportoida toteutuskelpoinen kapselointitekniikka vuoden 2007 loppuun mennessä. Jotta STUK voisi arvioida ajantasaisesti kehitystyön etenemistä, Posivan tulisi julkaista edistymisraportteja mahdollisimman pian kunkin testijakson päätyttyä.

Kapselointiprosessin muut tärkeät toiminnot on tarkoitus suunnitella ja mahdollisuuksien mukaan testata vuoden 2008 loppuun mennessä. Siltä osin ei STUKin käsityksen mukaan ole odotettavissa perustavanlaatuisten ongelmien ilmaantumista, vaan kysymys on lähinnä järjestelmien turvallisuusteknisestä optimoinnista.

TKS-jakson päätavoitteena on laatia yksityiskohtaiset suunnitelmat Olkiluotoon rakennettavista loppusijoitustiloista ja niissä tarvittavista järjestelmistä. Tältä osin on vielä useita vaihtoehtoja avoimina. Ns. KBS-tilaratkaisun lisäksi suunnitellaan Medium Long Hole -ratkaisumallia, jonka soveltuvuus arvioidaan tarkemmin vuosina 2001-2002. Yksikerroksisen tilaratkaisun rinnalla tarkastellaan myös kaksitasoratkaisua loppusijoituskapasiteetin riittävyyden varmistamiseksi. Myös eri täyteainevaihtoehtoja tarkastellaan. Suunnittelussa otetaan huomioon sijoituspaikan kallion erityispiirteet, kuten pohjaveden suolaisuus, kallion jännitys-lujuussuhde ja kallion rakenteet

Seuraavan loppusijoitustilojen ja -järjestelmien yksityiskohtaisen kuvauksen on tarkoitus valmistua vuonna 2004 ja vuonna 2008 sitä tarkennetaan maanalaisten tutkimusten tulosten perusteella. Kuitenkin jo vuonna 2002 valmistuu hahmotelma loppusijoitustiloista. Tämä onkin tarpeen maanalaisten tutkimustilojen suunnittelua varten, sillä nämä tilat tulevat todennäköisesti muodostamaan loppusijoituslaitoksen osan.

Loppusijoitustekniikan alueella TKS-ohjelmaan sisältyy useita kohteita, kuten

• louhintatekniikkojen soveltuvuuden arviointi; testattavat päämenetelmät ovat perinteinen poraus-räjäytys -menetelmä ja täysperäporausmenetelmä
• sijoitusreikien, loppusijoitustunnelien sekä muiden tunnelien ja kuilujen täyttötekniikan kehittäminen ja testaaminen; tältä osin on vielä harkittavana useita materiaali- ja toteutustapavaihtoehtoja
• kallion lujitusmenetelmien, kuten kalliopultituksen, ruiskubetonoinnin ja tukiverkkojen käytön testaaminen
• kalliorakojen tiivistämisen testaaminen; tavoitteena on löytää tehokas injektointiseos ja -menetelmä, joka aiheuttaa kallioon mahdollisimman vähän kemiallista häiriötä
• loppusijoitustiloihin jäävien, esim. betonirakenteista peräisin olevien, haitallisten ainemäärien minimointi
• kalliomekaanisen monitorointijärjestelmän kehittäminen ja testaaminen maanalaisessa tutkimustilassa
• jätepakkausten palautettavuuden yksityiskohtainen tekninen kuvaus ja loppusijoitustilojen monitorointiin käytettävissä olevien tekniikkojen arviointi.

STUKin mielestä erilaisia loppusijoitustila- ja -tekniikkaratkaisuja on syytä vielä vertailla perusteellisesti ja monipuolisesti. Esitetty ohjelma on tarkoituksenmukainen, mikäli loppusijoitustekniikka perustetaan ns. KBS-ratkaisuun. Mikäli sitä vastoin esim. Medium Long Hole -ratkaisu asetetaan ensisijaiseksi, on ohjelman sisältöä harkittava uudelleen.

Vuonna 1998 valmistui selvitys, jossa tarkasteltiin käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusta voimalaitoksilta vaihtoehtoisille loppusijoituspaikoille eri kuljetusmuotoja käyttäen. Selvityksessä arvioitiin mm. kuljetuksista aiheutuvat terveyshaittariskit. Tämä selvitys aiotaan tarkistaa Loviisan ja Olkiluodon väliseltä osuudelta vuosina 2003 ja 2008. Jälkimmäiseen selvitykseen sisältyy myös turvallisuusanalyysin päivitys, mikäli siihen on aihetta saadun uuden tiedon valossa.

STUKin mielestä Posivan tulee täydentää erityisesti laivakuljetusten turvallisuusselvityksiä, sillä tähänastisissa selvityksissä niiden osuus on ollut verraten pintapuolinen.

Kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käyttötoimien turvallisuuden arviointi kytkeytyy läheisesti näiden laitosten rakenteiden, järjestelmien ja käyttötoimen suunnitteluun, joita käsiteltiin edellä. Tulevalla TKS-kaudella on tarkoitus tarkentaa periaatepäätöshakemuksen yhteydessä esitettyä turvallisuusanalyysiä. Tämä koskee erityisesti tilanteita, joista aiheutuu herkimmin säteilyannoksia, kuten kuljetusastioiden käsittelyä, vuotavien polttoainesauvojen käsittelyä, putoamis- ja kaatumisonnettomuuksien ehkäisyä, kuumakammion suodatusjärjestelmää sekä tulipalo- ja tulvariskejä loppusijoitustiloissa.

Kapselointilaitoksen sijoittamiselle joko käytetyn polttoaineen välivaraston yhteyteen tai erilleen siitä voi olla olennainen vaikutus käyttöturvallisuuteen. Sen vuoksi täydentävien turvallisuusselvitysten tulisi olla käytettävissä Olkiluotoon sijoittuvan laitossuunnitelman valmistuttua.

Käytetyn ydinpolttoaineen kapselointi- ja loppusijoituslaitosta koskevat safeguards-vaatimukset ovat vielä kehitteillä asianomaisissa kansainvälisissä järjestöissä. Tämänhetkisen käsityksen mukaan safeguards-näkökohdat on otettava seuraavalla tavalla huomioon kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen suunnittelussa:

• kapseloinnin yhteydessä verifioidaan riippumattomasti, että kussakin polttoainenipussa on ilmoitettu määrä säteilytettyjä sauvoja. Sen jälkeisellä valvonnalla huolehditaan hankitun tiedon jatkuvuudesta mm. jätekapselien identifiointitunnuksen ja niiden liikkeiden monitoroinnin avulla loppusijoituspositioon asti
• maanlaisessa loppusijoitustilassa valvonnan päätavoitteena on varmistaa, ettei maan alla ole jätekapselien manipulointiin tai ydinpolttoaineen ilmoittamattomaan käsittelyyn liittyviä tiloja tai toimintoja. Monitorointi geofysikaalisin menetelmin aloitettaneen jo maanalaisen tutkimustilan rakennusvaiheessa ja sitä jatketaan loppusijoitustilojen rakentamis- käyttö- ja sulkemisvaiheen ajan. Myös materiaaliliikennettä maan alta pinnalle monitoroidaan.
• suljettujen loppusijoitustilojen valvonnan kohde olisi STUKin nykyisen käsityksen mukaan loppusijoitusalueen pinta. Mahdollisessa jätekapselien palautustilanteessa niiden sisältö tulee pystyä palauttamaan valvontaan.

Vuonna 2004 raportoitavaan kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen yksityiskohtaiseen kuvaukseen on sisällytettävä myös tekninen suunnitelma ydinmateriaalivalvonnan järjestämisestä. STUKin aloitteesta on perustettu kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen safeguards-kysymyksiä selvittelevä ryhmä, johon osallistuvat STUKin, Posivan ja IAEA:n edustajat.

3. Vapautumisesteiden toimintakyvyn osoittaminen

Uraanidioksidimatriisi, johon suurin osa radionuklideista on sitoutunut, muodostaa merkittävän vapautumisesteen Posivan suunnittelemassa loppusijoitusratkaisussa. Polttoainematriisiin sitoutuneiden nuklidien vapautumisnopeuden määrää matriisin liukeneminen tai rapautuminen hapettumisen kautta, jotka tutkimusten mukaan ovat erittäin hitaita prosesseja. Toisaalta pieni osa radionuklideista on helposti vapautuvassa muodossa, joko polttoainematriisin huokosissa ja raerajoilla tai polttoainesauvan ja sen suojakuoren välisessä aukossa. Myös polttoainenippujen rakenneosiin sisältyy pitkäikäisiä radionuklideja.

Polttoaineen sisältämien pitkäikäisten fissiotuotteiden ja aktinidien aktiivisuudet voidaan laskea riittävällä tarkkuudella, kun palama tunnetaan. Sen sijaan joidenkien pitkäikäisten aktivoitumistuotteiden pitoisuudet riippuvat epäpuhtauspitoisuuksista, joita ei tunneta riittävästi, minkä vuoksi epävarmuudet aktiivisuusarvioissa voivat olla varsin suuret. Lisäksi polttoaineen palaman jatkuva kasvu on vaikuttanut inventaareihin. Myös arviot välittömästi vapautuvasta aktiivisuusosuudesta kaipaavat tarkentamista. Posivan nuklidi-inventaarianalyysit ovat vuosilta 1992 (Olkiluoto) ja 1995 (Loviisa) ja ne on syytä uudistaa alkavalla TKS-kaudella.

Radionuklidien vapautumisnopeuteen käytetystä ydinpolttoaineesta vaikuttavat rakenteelliset muutokset polttoainenipuissa ja olosuhdeparametrit jätekapselin sisällä siinä vaiheessa, kun jätekapseli on rikkoontunut. Näihin liittyy mm. seuraavia epävarmuuksia:

• polttoaineen suojakuorien vaurioitumisaste
• polttoaineen efektiivinen, veden kanssa kosketuksiin joutuva pinta-ala
• säteily- ja radiolyysitasot polttoaineen pinnan läheisyydessä
• raudan korroosiosta aiheutuvien pelkistävien olosuhteiden kesto
• vedessä liuenneina olevat ainekset.

Eri malleilla lasketut käytetyn ydinpolttoaineen rapautumisnopeudet vaihtelevat varsin suuresti, noin kolmen kertaluokan alueella. Posivan tähän mennessä käyttämät arvot sijoittuvat vaihtelualueen yläpäähän, joten mahdollisuudet nykyistä korkeampien toimintakykytavoitteiden asettamiselle ovat olemassa, mikäli mallien ja parametriarvojen pätevyys voidaan varmentaa kokeellisesti riittävässä määrin.

Polttoainenippujen sirkoni-, teräs- ja nikkeliseoksista valmistettujen metalliosien syöpymisnopeuksia loppusijoitusta vastaavissa olosuhteissa on verifioitu kokeellisesti verraten vähän.

Posivan tulevat pääaktiviteetit tutkimusalueella ovat EU-hanke IN CAN PROCESSES, UO₂ -liukenemistutkimukset SKB:n kanssa sekä alan asiantuntijoiden SPA-foorumi. STUKin käsityksen mukaan näissä hankkeissa on käytettävissä alan paras tieteellinen asiantuntemus.

Kupari-rautakapselilla on hyvin suuri turvallisuusmerkitys Posivan suunnittelemassa loppusijoitusratkaisussa. Turvallisuusmääräykset edellyttävät radioaktiivisten aineiden lähes täydellistä eristämistä kallioperästä usean tuhannen vuoden ajaksi, mistä seuraa käytännössä minimivaatimus jätekapselin toimintakyvylle. Lähtökohtana kapselin suunnittelussa on kuitenkin huomattavasti pitemmät eristysajat, sillä sen on tarkoitus kestää mm. jääkaudesta aiheutuvat rasitteet.

Tulevalla TKS-kaudella jätekapselitutkimukset keskittyvät kuparin korroosiokestävyyden varmentamiseen. Kuparin yleisestä korroosiokestävyydestä suolaisissa pohjavesiolosuhteissa, jollaiset vallitsevat syvällä Olkiluodon kallioperässä, on saatu jossain määrin ristiriitaista tutkimustietoa ja lähivuosien tutkimukset keskittyvät tämän kysymyksen selvittämiseen. Myös transienttivaiheiden hapellisten olosuhteiden korroosio, metaanin, ammoniakin ja vetykaasun merkitys syöpymisen kannalta sekä paikalliset korroosiomekanismit edellyttävät lisätutkimuksia (liite 6).

Jätekapselin mekaaninen kestävyys mahdollisissa stationäärisissä kuormitusolosuhteissa on jo hyvin osoitettu, mutta transienttitilanteet, kuten epätasaisen bentoniitin paisuntapaineen ja kallioliikuntojen aiheuttamat jännitystilat vaativat lisäselvityksiä. Jätekapselin kestävyystutkimukset on tehtävä vuorovaikutuksessa kapselin ja kapselointiprosessin teknisen suunnittelun kanssa, sillä seinämänpaksuuksilla, materiaalien raekoolla, toleransseilla sekä valmistus- ja asennusvioilla on vaikutusta kapselin pitkäaikaiseen virumis- ja syöpymiskestävyyteen.

Toinen tärkeä osa-alue on viallisen jätekapselin käyttäytymisen arviointi. Ruotsin SKB:n tekemien prosessianalyysien mukaan jätekapseli voi toimia hyvin pitkään tehokkaana vapautumisesteenä, vaikka siinä on pieni seinämän läpäisevä reikä. Näitä analyysejä on kuitenkin kritisoitu optimistisiksi ja tarvitaan runsaasti lisää tutkimuksia ja analyysejä, jotta viallisen kapselin eristyskykyä voidaan käyttää hyväksi merkittävänä turvallisuustekijänä. On myös otettava huomioon, että viallisen jätekapselin käyttäytymisellä on vaikutusta käytetyn polttoaineen ja bentoniittipuskurin toimintakykyyn vapautumisesteenä mm. korroosiotuotteiden ja kaasunkehityksen vaikutuksesta (liite 6).

Posiva on laajentamassa yhteistyötään Ruotsin SKB:n kanssa jätekapselin tutkimus- ja kehitystyön alueella, mikä lisää olennaisesti käytettävissä olevia resursseja. Tiiveytensä menettäneen kapselin analyysien kannalta tärkeitä hankkeita ovat EU-projekti IN CAN PROCESSES ja GAMBIT Club.

STUKin mielestä Posivan tulee laatia parin vuoden kuluessa kuparikapselin korroosiotietämyksestä yhteenveto, jossa on otettu huomioon uusimpien tutkimusten tulokset.

Bentoniittipuskurilla on vähän suoranaista merkitystä pitkäikäisten nuklidien vapautumisesteenä, mutta se on hyvin tärkeä muiden vapautumisesteiden toimintakyvyn kannalta. Voidakseen toimia suunnitellulla tavalla bentoniittipuskurin on saavutettava suotuisat fysikaaliskemialliset ominaisuudet saturoitumisvaiheessa ja säilytettävä ne hyvin pitkään. Tärkeitä bentoniitin ominaisuuksia ovat riittävä kanto- ja myötökyky, riittävä lämmönjohtavuus, kemiallinen puskurikapasiteetti, hyvin alhainen vedenjohtavuus, pieni vedenläpäisevyys mutta riittävä kaasunläpäisevyys, kolloidien ja mikrobien suodatuskyky sekä stabiilius vaihtelevissa ympäristöolosuhteissa. 

Bentoniitin kyllästyminen pohjavedellä eli saturoituminen on tärkeä lisätutkimusten kohde. Sen tulisi tapahtua tasaisesti ja niin, että jätekapseli pysyy paikallaan eikä sen mekaaninen kestävyys vaarannu. Saturoitumisilmiöitä tutkitaan mm. Äspön ja Grimselin kalliolaboratorioissa tehtävissä suurimittaisissa kokeissa.

Posiva osallistuu parhaillaan useisiin bentoniittia ja muita täyteaineita koskeviin laajoihin kansainvälisiin tutkimushankkeisiin (ECOCLAY II, BENIPA, FEBEX II, PROTOTYPE REPOSITORY, CROP, LOT, GAMBIT). Saatavan uuden tiedon pohjalta Posiva aikoo verifioida yhteistyössä SKB:n kanssa bentoniitin termodynaamisen mallin, joka kuvaa bentoniitin ominaisuuksien riippuvuutta ympäristöolosuhteista. STUKin mielestä tulee Posivan laatia bentoniittitutkimuksista parin vuoden sisällä yhteenvetoraportti, jossa on integroitu uusimpien tutkimusten kautta saavutettu tietämys.

Tunnelien ja kuilujen täyteaineen valinta on vielä suurelta osin avoin, koska tähän asti kaavaillun täyteaineen, kalliomurskeen ja bentoniitin seoksen, paisumiskyky ei ole tavoitearvojen mukainen suolaisissa pohjavesiolosuhteissa. Betonilla puolestaan on haitallisia vaikutuksia pohjaveden kemiaan. Tutkittavana ja testattavana on useita mahdollisia täyteaine- ja sulkurakenneyhdistelmiä. Murskeen ja bentoniitin ohella on uutena materiaalina ehdolla mm. Friedland-savi. Sijoitustunnelien täytemateriaalien koostumus on tärkeä, jotta vältetään haitalliset vaikutukset muiden vapautumisesteiden, kuten bentoniitin, toimintakykyyn ja mahdollisuuksien mukaan edistetään suotuisia vaikutuksia, kuten pelkistävien olosuhteiden palautumista kallioperässä (liite 6).

Väliraportin tunnelien ja kuilujen täyttötekniikasta on tarkoitus valmistua vuonna 2004. Tässä raportissa tulisi arvioida myös vaihtoehtoisten ratkaisumallien pitkäaikaispysyvyyttä, eristyskykyä ja muita pitkäaikaisturvallisuuteen vaikuttavia seikkoja.

Posiva korostaa kallioperän merkitystä muiden vapautumisesteiden pitkäaikaisen toimintakyvyn turvaajana tarjoamalla niille stabiilit ja ennustettavat ympäristöolosuhteet. Sen sijaan kallioperän toimintakyky suoranaisena vapautumisesteenä katsotaan vaikeaksi osoittaa käytännössä ja sen vuoksi sitä koskeville tutkimuksille ei ole annettu TKS-ohjelmassa kovin suurta painoa.

STUKin käsityksen mukaan turvallisuusmääräyksiin sisältyvä moniesteperiaate edellyttää, että myös kallioperän pitkäaikainen toimintakyky radioaktiivisten aineiden kulkeutumisen esteenä ja hidasteena osoitetaan riittävässä määrin (liitteet 2 ja 5). Kallioperän heterogeenisuuden vuoksi se on hankalaa ja avainparametrien, kuten kulkeutumisvastuksen ja pidättymistekijöiden, määrityksessä joudutaan turvautumaan tilastollisten jakaumien käyttöön. Kallioperässä pitkällä aikavälillä tapahtuvien muutosten vuoksi myös kulkeutumisparametrien aikariippuvuus jouduttaneen ottamaan mallinnuksessa huomioon.

Tulevat selvitykset ympäristöolosuhteista kallioperässä ja sen toimintakyvystä vapautumisesteenä tulevat perustumaan suurelta osin Olkiluodossa tehtäviin kallioperätutkimuksiin, joita tarkastellaan jäljempänä.

4. Olkiluodon kallioperätutkimukset

Tulevalla TKS-jaksolla Olkiluodossa tehtävät kallioperätutkimukset on jaettu kolmeen vaiheeseen. Niistä ensimmäisessä päätavoitteena on maan pinnalta tehtävin tutkimuksin täydentää alueen perustilan kartoitusta sekä hankkia maanalaisen tutkimustilan suunnittelua varten tarvittavaa tietoa.

Alueen nykytilan kartoittamisen täydentäminen käsittää seuraavia tutkimuksia:

• hydrogeologisen havaintoverkon täydentäminen kairaamalla lisää matalia ja syviä reikiä ja asentamalla syviin reikiin monitulppalaitteistoja
• pohjavesinäytteiden analysoinnit nykyistä paremman käsityksen saamiseksi alueen hydrogeokemiallisesta nykytilasta ja evoluutiosta
• kallioperän liikkeiden mittaaminen GPS-havaintoverkon ja perusteilla olevan mikroseismisen havaintoverkon avulla.

Alueen perustilaselvitys on tarkoitus raportoida vuoden 2002 loppuun mennessä, jotta maanalaisen tutkimustilan rakentamiseen päästäisiin tarvittaessa vuonna 2003. STUKin ja sen käyttämien ulkomaisten asiantuntijoiden (liitteet 1, 2 ja 5) mielestä tämä aikataulu on liian tiukka ja on varauduttava tutkimustilan rakentamisen aloittamiseen aikaisintaan vuonna 2004, jotta perustilan kartoituksen täydentämiseen jäisi riittävästi aikaa. Erityisesti hydrogeologisen ja geokemiallisen havaintoverkon sekä mikroseismisen verkon perustaminen ja louhintatöitä edeltävät seurantamittaukset vienevät suunniteltua enemmän aikaa. Perustamalla kallioliikuntojen havaintoasemia myös Olkiluodon ulkopuolelle voidaan todeta mahdollisia liikuntoja saarta ympäröivissä ruhjevyöhykkeissä.

STUKin ulkomaiset asiantuntijat korostavat tutkimusten tekemistä Olkiluodon kallioperälle spesifisistä kysymyksistä ja tähänastista laajemmalla alueella. Kallioperässä esiintyvän metaanin ja muiden kaasujen alkuperän selvittämiseksi olisi tutkittava meren pohjan sedimenttejä (liite 2). Jääkauden sulamisveden merkkejä tiiviissä kalliossa olisi myös tutkittava (liite 3). Tutkimalla pohjavesikemiaa mantereen puoleisessa kallioperässä voidaan verifioida pohjavesisysteemin ennustettua, maan kohoamisesta aiheutuvaa kehitystä (liite 2). Alueelliset pohjavesivirtaukset tulisi tuntea nykyistä paremmin (liitteet 2 ja 5). Kallioperän tektonista kehitystä tulisi selvittää tähänastista laajemmin ja tarkemmin kiinnittäen huomiota mm. sen termiseen historiaan ja hauraaseen deformaatioon (liite 1). Hyvin vettä johtavien vyöhykkeiden paikallistamiseksi ehdotetaan kuukausien mittaista pumppauskoetta (liite 5).

Ensimmäisen tutkimusvaiheen yhtenä tavoitteena on kartoittaa sopiva paikka maanalaiselle tutkimustilalle ja erityisesti sen sisäänmenotielle. Sisäänmenotien tai -teiden tyyppi on vielä harkittavana: vaihtoehtoina ovat kuilu, vinotunneli ja niiden yhdistelmä. Valinta pohjataan vertailuselvitykseen, jossa otetaan huomioon lukuisia soveltuvuusseikkoja. Tärkeäksi tavoitteeksi esitetään kuiluun tai tunneliin vuotavien pohjavesimäärien minimointi ja siksi ne pyritään rakentamaan hyvänlaatuiseen kallioon.

STUKin mielestä on vältettävä spiraalitunnelin rakentamista siten, että se on pääosin loppusijoitustilojen todennäköisen sijaintipaikan yläpuolella. STUK varautuu esittämään täsmällisemmät kannanottonsa sisäänmenotien eri vaihtoehtojen soveltuvuudesta edellä mainitun soveltuvuusselvityksen valmistuttua.

Maanalaisen tutkimustilan ilmoitetaan ulottuvan 400–600 metrin syvyyteen ja sen rakentamisen arvioidaan vievän kolme-neljä vuotta. Tutkimustilan suunnittelu on vasta hyvin alustavassa vaiheessa. STUKin mielestä tutkimustilasta ja sen rakentamistekniikasta tulee esittää yleissuunnitelma viranomaisen arvioitavaksi noin vuotta ennen sen rakentamisen aloittamista. Tämän yleissuunnitelman ei tarvitse olla sitova, vaan tilasuunnitelmia voidaan muuttaa, mikäli kallioperästä rakentamisen kuluessa saatu uusi tieto antaa siihen perusteet.

Pohjavesivuotojen minimoimiseksi maanalaisen tutkimustilan rakentamisessa on tarkoitus käyttää tehokkaita kallion tiivistysmenetelmiä. Tiivistysmateriaalien ja -menetelmien valinnassa on otettava huomioon pitkäaikainen kemiallinen häiriö, jonka tiivistäminen aiheuttaa kallioperään.

Maanalaisen tutkimustilan rakentamisen aikana kallioperää on tarkoitus jatkuvasti karakterisoida ja luokitella sitä varten kehitettävän järjestelmän mukaisesti. Mikäli kallioperän osoittautuu odotettua heikkolaatuisemmaksi, laajennetaan karakterisointia ja harkitaan tilasuunnitelman muuttamista.

Toinen tutkimusvaihe käsittää maanalaisen tutkimustilan sisäänmenotien rakentamisen aikana tehtävät tutkimukset, joita tehdään sekä maan pinnalta että louhittujen tilojen kautta. Näiden tutkimusten tarkoituksena on mm:

• havainnoida louhintavaikutuksia kallioperässä
• hankkia lisätietoa loppusijoitukseen suunniteltujen kalliolohkojen rakenteesta
• tutkia kallioperää turvallisuusselvitysten ja kallioluokituksen kannalta
• myötävaikuttaa varsinaisten tutkimustilojen yksityiskohtaiseen suunnitteluun (design as you go -periaate).

STUKin mielestä toisessa tutkimusvaiheessa tehtävistä tutkimuksista on esitettävä seikkaperäinen suunnitelma edellä mainitun tutkimustilan yleissuunnitelman yhteydessä.  Suunnittelussa on otettava huomioon rakennustöiden jaksottaminen niin, että tutkimukset voidaan tehdä mahdollisimman häiriöttömästi. Alueen hydrogeologista ja geokemiallista monitorointia on syytä jatkaa rakennustöiden ajan. Pohjaveden virtauksen ja kallioperän pidätysominaisuuksien määrittämiseksi esitetään vuosia kestävää merkkiainekoetta maanalaisessa tutkimustilassa tai sen läheisyydessä (liite 5).

Kolmas tutkimusvaihe käsittää suunnitellussa loppusijoitussyvyydessä tehtävät tutkimukset, jotka tähtäävät sijoituspaikan soveltuvuuden varmentamiseen, yksityiskohtaisen loppusijoitustilasuunnitelman tekemiseen ja turvallisuusselvityksissä tarvittavan paikkakohtaisen tiedon hankkimiseen. Varsinainen tutkimustila koostuu vaakatunneleista ja niistä kairatuista rei'istä. Tutkimustilassa saatetaan tehdä myös joitakin loppusijoitustekniikan kehittämiseen, kalliomekaniikkaan tai radioaktiivisten aineiden kulkeutumiseen liittyviä suuren mittakaavan kokeita. Kolmannen vaiheen tutkimuksista esitetyt suunnitelmat ovat vielä hyvin alustavia.

Kallioperätutkimuksissa käytettävät tutkimusmenetelmät ja -laitteistot ovat suurimmaksi osaksi samoja kuin tähän mennessä käytetyt. Menetelmäkehityken kohteena ovat varsinkin louhittujen tilojen videokartoitus, poranreikien sähkömagneettinen luotaus ja poranreiän suunnan nykyistä tarkempi mittaaminen.

Mallinnusmenetelmien kehitystyö kohdistuu erityisesti kallioperän hydrogeologiseen kuvaukseen ja kalliotilojen louhinnan vaikutusten ennustamiseen. Rakoverkkomallinnusta sovelletaan nykyistä suurempaan mittakaavaan, pohjaveden virtaus loppusijoitustilassa mallinnetaan kolmiulotteisena ja parametriarvoille määritetään tilastollisia jakaumia. Malleja päivitetään sitä mukaa kun olennaista uutta tutkimustietoa kertyy. Kokeellisen tutkimustiedon käsittelyä, tulkintaa ja visualisointia aiotaan myös kehittää. STUKin mielestä kokeellisesta tutkimustiedosta tulisi muodostaa integroitu tietokanta, jolloin eri tutkijaryhmät voisivat helpommin käyttää hyväksi tutkimustuloksia (liite 1).

Olkiluodon kallioperätutkimuksista ja niihin liittyvästä mallinnuksesta on tarkoitus esittää seuraava yhteenveto vuoden 2005 tienoilla. Samassa yhteydessä tulisi esittää myös mahdollisimman yksityiskohtaiset suunnitelmat TKS-jakson loppupuolella tehtävistä tutkimuksista.

Varmentaviin sijoituspaikkatutkimuksiin sisältyy:

• alueen geologisen rakenteen ja tektoniikan laaja-alaista tulkintaa
• sijoituspaikan kalliorakenteiden ja sitä reunustavien rakenteiden yksityiskohtaisia tutkimuksia
• kalliomekaanisia tutkimuksia loppusijoitussyvyydessä
• pohjaveden virtaukseen ja radioaktiivisten aineiden kulkeutumiseen liittyviä tutkimuksia
• hydrogeokemiallisia tutkimuksia, erityisesti pohjaveden suolaisuusjakaumista, pohjaveteen liuenneista kaasuista, kallioperän pelkistyskapasiteetista ja haitallisten aineiden pitoisuuksista pohjavedessä.

STUKin mielestä edellä esitetyt tutkimusalueet ovat keskeisiä sijoituspaikan soveltuvuuden kannalta.

STUKin ohjeessa YVL 8.4 esitetään sijoituspaikan yleiset soveltuvuuskriteerit. Posiva on periaatepäätöshakemuksen yhteydessä esittänyt omat kriteerinsä, jotka ovat varsin yhdensuuntaiset STUKin ohjeessa esitettyjen kanssa. Ruotsin SKB on hiljattain julkaissut omat kriteerinsä (SKB:n raportti R-00-15), jotka ovat edellä mainittuja huomattavasti kvantitatiivisemmat. STUKin mielestä SKB:n esittämät kriteerit ovat hyvä perusta sijoituspaikan soveltuvuuden arvioinnille, vaikkakaan kaikkia niissä esitettyjä raja-arvoja ei voi ainakaan tässä vaiheessa pitää sitovina.

5. Turvallisuuden arviointi

Posiva aikoo laatia seuraavan kattavan loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuutta koskevan analyysin vasta rakentamislupahakemuksen alustavaa turvallisuusselostetta varten. Vuonna 2005 on tarkoitus julkaista väliraportti, joka on luonteeltaan alalla tapahtuneen edistyksen kuvaus. Siinä myös tarkastellaan yksittäisiä turvallisuuskysymyksiä, jotka jäivät osin avoimiksi aiemmassa TILA-99 -analyysissä sekä esitetään kattavalle turvallisuusanalyysille yksityiskohtainen työsuunnitelma, sisältöhahmotelma ja dokumentointisuunnitelma.

STUKin mielestä seuraava kattava turvallisuusanalyysi on tehtävä vaiheessa, jolloin on saatu olennaisesti nykyistä enemmän lisätietoa Olkiluodon kallioperästä ja vapautumisesteiden toimintakykyä koskevista tutkimuksista. Vuosi 2005 näyttää olevan tähän tarkoitukseen liian varhainen ajankohta. Kuitenkin vuosikymmenen puolivälissä julkaistavaan väliraportointiin olisi sisällytettävä myös turvallisuusanalyysin menetelmäkuvauksia esimerkkilaskelmineen varsinkin osa-alueilta, joita on merkittävimmin kehitetty TILA-99 -analyysiin verrattuna.

Posiva aikoo pohjata tulevan turvallisuusanalyysinsä pääpiirteissään samankaltaisiin menetelmiin kuin aiemman TILA-99 -analyysinsä. Tavoitteena on kuitenkin kehittää metodiikkaa, mallinnusta ja parametrimäärityksiä mm. seuraavasti:

• turvallisuuteen vaikuttavien ilmiöiden, tapahtumien ja prosessien systemaattinen analysointi
• kallioperän heterogeenisuuden huomioonotto tilastollisten menetelmien avulla
• pyrkimys aiempaa parempaan realistisuuteen esim. vioittuneen jätekapselin käyttäytymisen ja lähialueilmiöiden mallinnuksessa
• pohjaveden virtauksen ja radionuklidien kulkeutumisen integroitu lähialuemallinnus
• sijoituspaikkakohtaiset kallioperä- ja biosfäärikuvaukset, ottaen huomioon ennustettavista prosesseista aiheutuvat muutokset
• muun elollisen luonnon säteilyannosanalyysit
• aiempaa laajemmat epävarmuus- ja herkkyysanalyysit
• lähtötietojen tieteellisen pätevyyden perustelu tähänastista paremmin.

STUKin mielestä edellä esitetyt turvallisuusanalyyttiset kehitystavoitteet ovat oikeaan osuneita. Niiden lisäksi voidaan esittää seuraavia kehityskohteita

• nykyistä todenmukaisemmat mallit hydrogeokemiallisten prosessien sekä geokemiallisten prosessien ja radionuklidien kulkeutumisen kuvaamiseksi kallioperässä (liitteet 2 ja 4)
• saturoitumisen mallintaminen suljetussa loppusijoitustunnelissa; pelkistävien olosuhteiden palautuminen sekä kuuman jätekapselin aiheuttamat hydrogeokemialliset prosessit (liite 2)
• kaasuvirtausten aiheuttaman radioaktiivisten aineiden kulkeutumisen mallintaminen (liite 2).

Turvallisuusanalyysin ohella loppusijoituksen turvallisuuskysymyksiä voidaan hahmottaa tekemällä havaintoja analogisista luonnonilmiöistä eli luonnonanalogioiden avulla. Aiemmin Posiva on osallistunut mm. Hyrkkölän uraani-kupari -mineralisaatio-tutkimukseen. Tulevassa TKS-ohjelmassa Posiva osallistuu EU:n projektiin Testing of Safety and Performance Indicators, jossa vertaillaan eri turvallisuusanalyysien tuloksia erilaisten turvallisuusindikaattorien valossa. Hanke täydentää meneillään olevaa IAEA:n tutkimusta, jossa tarkastellaan luonnon radioaktiivisten aineiden geokemiallista käyttäytymistä, aktiivisuusvirtoja ja pitoisuuksia elinympäristössä analogiana loppusijoitettujen radioaktiivisten aineiden käyttäytymiselle. Lisäksi Posiva aikoo osallistua ikiroudan vaikutuksia selvittelevään paleohydrologiseen tutkimukseen.

STUKin ulkomaisten asiantuntijoiden mielestä jo tutkituista luonnonanalogioista, kuten Palmottuhankkeesta, saatuja tietoja ei ole riittävästi hyödynnetty turvallisuusselvityksissä (liitteet 2 ja 4).

6. Säteilyturvakeskuksen valvontamenettelyt

Valmisteluvaiheessa olevaa ydinjätehuoltoa koskevia hallinnollisia menettelyjä käsitellään YEL 28 §:ssä. Sen mukaan KTM päättää periaatteista, joiden mukaan ydinjätteistä huolehtimisen velvollisuus on toteutettava. YEA 74 §:n perusteella jätehuoltovelvollisen on toimitettava vuosittain, ja tarvittaessa muulloinkin, KTM:lle suunnitelmat ja selvitykset, joihin sisältyy mm. kokonaissuunnitelma ydinjätehuollon järjestämiseksi, yksityiskohtainen suunnitelma seuraavan vuoden tutkimus-, kehitys- ja suunnittelutyöstä sekä yleispiirteinen suunnitelma seuraavien viiden vuoden TKS:stä. YEA 78 §:n mukaisesti KTM:n on pyydettävä näistä suunnitelmista STUKin lausunto.

STUKin viranomaisasema on määritelty YEL 55 ja 63-65 §:issä sekä YEA 108-121 §:issä. Ensimainitun mukaan STUK voi mm. tehdä ehdotuksia ydinenergian käytön turvallisuutta koskeviksi yleisiksi määräyksiksi, antaa sitä koskevia yksityiskohtaisia määräyksiä sekä valvoa näiden määräysten noudattamista. STUK voi myös ydinenergian käyttöä suunnittelevan pyynnöstä tarkastaa tämän laatiman suunnitelman ja antaa alustavia ohjeita siitä, mitä turvallisuuden osalta sellaisessa suunnitelmassa olisi otettava huomioon.

YEL 63:n perusteella STUKilla on mm. oikeus vaatia, että ydinlaitoksen osiksi tarkoitetut rakenteet tai laitteet valmistetaan STUKin hyväksymällä tavalla ja velvoittaa luvanhaltija (siis tässä tapauksessa TVO ja Fortum Power and Heat) järjestämään Keskukselle tilaisuus riittävästi tarkkailla sellaisten rakenteiden tahi laitteiden valmistusta.

YEA 116 §:n mukaan STUK valvoo, että ydinjätehuoltoon kuuluvat toimenpiteet ja niiden valmistelu suoritetaan annettujen säännösten ja määräysten sekä ydinenergialain 28 §:n nojalla annettujen päätösten mukaisesti.

Muut YEL 63-65 §:t ja YEA 108-121 §:t soveltuvat pääasiassa tilanteeseen, jossa ydinlaitoksella on jo rakentamis- tai käyttölupa.

Olkiluotoon rakennettavaa maanalaista tutkimustilaa tultaisiin todennäköisesti käyttämään myöhemmin rakennettavan loppusijoituslaitoksen osana, joten tavallaan olisi kyseessä itse ydinlaitoksen rakentamisen aloittaminen. Rakennustöillä on vaikutusta loppusijoituksen yhteen tärkeään turvallisuustekijään, kallioperän ominaisuuksiin, mikä todetaan myös valtioneuvoston päätöksen 478/1999 25 §:ssä. Safeguards-valvontasopimukset saattavat edellyttää suunnittelutiedon toimittamista IAEA:lle ja Euratomille maanalaisesta tutkimustilasta ja tämän tiedon verifiointia riittävässä laajuudessa. Näin ollen STUKilla tulee olla riittävät mahdollisuudet valvoa maanalaisen tutkimustilan suunnittelua, rakentamista ja käyttöä.

Maanalaisen tutkimustilan suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön liittyy useita vaiheita, jotka edellyttävät riittävän yksityiskohtaista viranomaisarviointia, kuten

• Olkiluodon kallioperän perustilaselvityksen arviointi ennen tutkimustilan rakentamisen aloittamista;
• tutkimustilan pääpiirteittäisten toteutussuunnitelmien arviointi ennen sen rakentamisen aloittamista;
• tutkimustilan eri vaiheiden yksityiskohtaisten toteutussuunnitelmien ja suunnitelmien mahdollisten muutosten arviointi (ennakkotarkastusaineistot tms.);
• tutkimustilassa suoritettavien koeohjelmien arviointi.

Maanalaisen tutkimustilan tehokasta valvontaa varten STUKilla tulisi olla

• mahdollisuus asettaa Posivalle raportointivelvoitteita, jotka liittyvät maanalaisen tutkimustilan suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön sekä toimittaa suoraan Posivalle huomautuksensa näistä suunnitelmista;
• mahdollisuus tarkastaa paikan päällä maanalaisen tutkimustilan rakentamista ja käyttöä sekä tehdä tai teettää alueella omia mittauksia ja muita valvontatoimia.

Asiaan kiinnitti huomiota vuonna 2000 myös IAEA:n International Regulatory Review Team (IRRT), jonka raportin suositus R14 kuuluu: STUK should take steps to propose legal basis providing for approval process for the construction and operation of the proposed underground laboratory and for the direct review by STUK of the research activities that will be performed during and after the construction of the underground research laboratory.

STUKin johtokunta on hyväksynyt kannanoton, että KTM valmistelee luvanhaltijoille tarkoitetun ydinjätehuoltoa koskevan päätöksen, jossa otetaan huomioon IRRTin suositus.

 Pääjohtaja   Jukka Laaksonen

Toimistopäällikkö  Esko Ruokola

 LIITTEET

1. A. Milnesin muistio "Strategy of Underground Characterisation, May   2001
2. D. Readin muistio "Evaluation of the Posiva Programme for the Reposito- ry Pre-Construction Phase, May 2001"
3. S. Frapen muistio "Disposal of Spent Fuel in Olkiluoto Bedrock, Evalu-  ation of Posivas Programme for Research, Development and Technical  Design for the Pre-Construction Phase, May 2001"
4. Kemakta Konsult AB:n muistio "Peview of Posiva-s RDD Programme -  Safety Case, June 2001"
5. J. Carreran muistio "A Discussion of Posiva's Research and Development  Programme with Emphasis on Site Characterization, May 2001"
6. F. Glasserin muistio "Site Selection, the Disposal in Principle and Conse-  quences to Performance Assessment with Special Relevance to the Near   Field, June 2001"
7. Ydinturvallisuusneuvottelukunnan lausunto