Geologinen loppusijoitus

Wikipedia

Keskikokoinen ydinvoimala käyttää kuvan kuutiota vastaavan määrän uraanioksidia polttoaineena vuodessa. jos sitä ei jälleenkäsitellä, se on jätettä.
Suurenna
Keskikokoinen ydinvoimala käyttää kuvan kuutiota vastaavan määrän uraanioksidia polttoaineena vuodessa. jos sitä ei jälleenkäsitellä, se on jätettä.
Radioaktiivisuuden lasku tonnissa käytettyä ydinpolttoainetta. Vaaka-akselilla vuodet, pystyakselilla aktiivisuus. Vaakasuora viiva esittää uraanimalmin aktiivisuutta.
Suurenna
Radioaktiivisuuden lasku tonnissa käytettyä ydinpolttoainetta. Vaaka-akselilla vuodet, pystyakselilla aktiivisuus. Vaakasuora viiva esittää uraanimalmin aktiivisuutta.

Geologinen loppusijoitus on eräs mahdollisista ydinjätehuollon ratkaisuista, jonka tarkoituksena on eristää ydinjätteet ympäristöstä syvälle maanpinnan alle siten, että niiden vaikutukset ympäristöön ovat yhtäläiset tai vähäisemmät kuin luonnossa esiintyvän radioaktiivisuuden. Korkea-aktiiviset ydinjätteet ovat lähes kokonaan peräisin käytetystä ydinpolttoaineesta.

Sisällysluettelo

[muokkaa] Loppusijoitus verrattuna sen vaihtoehtoihin

Korkea-aktiivisten jätteiden jätehuollolle on olemassa tai ehdotettu lukuisia erilaisia ratkaisuja. Käytetty ydinpolttoaine voidaan kierrättää jälleenkäsittelyllä, näin tehdään mm. Ranskassa. Tavallisesti ydinpolttoaineesta yli 95% on käytön jälkeen edelleen uraania, joka voidaan käyttää uudestaan. Kierrätys on kuitenkin teknisesti vaativaa ja jättää edelleen n. 5% polttoaineesta jätteeksi. Toisaalta käytetty ydinpoltoaine voidaan säilyttää vartioiduissa varastoissa. Säilytys on teknisesti yksinkertaista ja edullista, mutta vaadittu pitkä varastointiaika tekee varastoinnista hankalan suunnitella ja varmentaa. Ydintekniikan asiantuntijoiden yleisesti parhaana pitämä ja mm. OECD:n alaisen kansainvälisen energiajärjestön IEA:n suosittelema keino korkea-aktiivsten ydinjätteiden jätehuoltoon on geologinen eli kallioloppusijoitus. Muita ehdotettuja keinoja ovat mm. loppusijoitus merien syvänteisiin, napajäätiköiden alle tai avaruuteen, mutta nykyisin niiden tutkimuksesta on luovuttu lähes kokonaan geologisen loppusijoituksen hyväksi.

Yhdistyneiden kansakuntien alaisen Kansainvälisen atomienergiajärjestön, OECD:n ydinenergiajärjestö NEA:n, ja Euroopan yhteisöjen yhteinen kanta (ilmaistu julkaisussa Disposal of Radioactive Waste: Can Long-Term Safety Be Evaluated - An International Collective Opinion, OECD, Pariisi, 1991) on, että

"nykyisin on olemassa menetelmiä arvioida riittävällä tarkkuudella hyvin suunnitellun loppusijoitusjärjestelmän mahdollisia pitkän aikavälin radiologisia vaikutuksia ihmisiin ja ympäristöön, ja [...] että oikeanlainen turvallisuuden arviointi yhdistettynä riittävään tietotasoon ehdotetusta loppusijoituspaikasta voi tarjota teknisen perustan päättää tarjoaako tietty loppusijoitusratkaisu riittävän turvallisuustason nykyiselle ja tuleville sukupolville."

Lisäksi YK:n Agenda 21 -ohjelmajulistuksessa kannustetaan jäsenmaita keskittymään geologisen loppusijoituksen tutkimiseen sen ympäristö- ja turvallisuusetujen vuoksi. Merkittävä osa ydinvoimaa käyttävistä maista onkin aloittanut loppusijoitukseen valmistautumisen ja valittujen loppusijoituspaikkojen tuktimisen. Geologisen loppusijoituksen ohjelmat ovat käynnissä mm. Yhdysvalloissa, Britanniassa, Ranskassa, Saksassa, Sveitsissä, Ruotsissa ja Suomessa.

[muokkaa] Loppusijoituksen valmistelu

Loppusijoituksen alkuvaiheeseen kuuluu jätteen välivarastointi vesialtaissa, jotka toisaalta johtavat polttoaineen jälkilämmön pois ja toisaalta vaimentavat polttoaineen säteilyn. Käytetyn ydinpolttaneen radioaktiivisuus heikkenee itsestään hyvin nopeasti. Jo ensimmäisenä vuonna reaktorista poiston jälkeen 99% aktiivisuudesta häviää. neljänkymmenen vuoden jälkeen enää tuhannesosa alkuperäisestä aktiivisuudesta on jäljellä. Tällöin polttoaineen käsittely on luonnollisesti huomattavasti helpompaa. Myös polttoaineen lämmöntuotanto laskee odotusaikana niin paljon, ettei erillinen jäähdytys ole enää tarpeen.

Varsinaisen loppusijoittamisen aluksi polttoaineniput pakataan teräksisiin tai valurautaisiin säiliöihin. Säiliöiden seinämät ovat useita senttejä paksut ja vaimentaisivat säteilyn niin, että säiliöiden käsittely onnistuu tavanomaisin kuljetuslaittein ja nosturein. Säiliöt ovat pinnaltaan ruostumatonta metallia, esim. ruostumatonta terästä tai kuparia.

Jälleenkäsittelystä jäävät jätteet ovat yleensä nestemäisessä muodossa. Loppusijoitusta varten niistä tehdään lasia. Syntyvä lasi pakataan ruostumatonta terästä oleviin säiliöihin.

[muokkaa] Monikerrosperiaate

Sekä käytetty keraaminen ydinpolttoaine, että jälleenkäsittelyjätteistä tehty lasi ovat ominaisuuksiltaan kovia, liukenemattomia, palamattomia, kiinteitä aineita, eivätkä ne voi kaasujen tai nesteiden tapaan vuotaa säiliöstään. Jätteiden olomuoto on tarkoituksella suunniteltu mahdollisimman vakaaksi ja pysyväksi. Jätteet ja niiden ominaisuudet itsessään muodostavat ensimmäisen esteen monikerroksiseksi suunnitellussa esteiden joukossa, joka eristää jätteet elollisesta luonnosta.

Toisen esteen muodostaa ydinpolttoaineen oma kuori, joka on ilmatiivistä zirkoniumia. Polttoaine on suunniteltu kestämään ydinreaktorin kovaa kuumuutta ja painetta - olosuhteita jotka ovat luonnollisesti huomattavasti vaativammat kuin loppusijoituksen aikaiset.

Kolmannen esteen muodostaa loppusijoituskapseli, joka on useita senttejä paksua rautaa tai terästä. Säiliö on tiivis ja korroosionkestävä.

Neljännen esteen muodostaa loppusijoitusluolan täyteaine. Kun polttoainekapselit on sijoitettu kallioon kaivettuun luolaan, on luola tarkoitus täyttää. Tähän tarkoitukseen valitaan veden virtauksia estävä, pehmeä aine. Pehmeys suojaa loppusijoituskapseleita täräyksiltä ja iskuilta. Kyseeseen tulevat lähinnä erilaiset savilajit, erityisesti bentoniitti, joka paisuu kastuessaan ja siis muuttuu entistäkin tiiviimmäksi.

Viidennen esteen muodostaa kallio. Loppusijoitus on tarkoitus toteuttaa useiden satojen metrien syvyydessä. Käytännöllisesti katsoen kaikki ydinjätteestä lähtevä säteily pysähtyy jo parin metrin matkalla kapselin seinämiin ja kallioon. Säteilyn vuoksi kallioloppusijoitus ei siis ole tarpeen. Syvyydellä haetaan suojaa aikaa vastaan. Koska mikä tahansa tunnettu geologinen ilmiö, joka voisi tuoda ydinjätteitä maanpintaan ja joka ei itsessään ole katastrofaalinen vie aikaa vähintään satoja tuhansia vuosia, ja koska tuolloin käytetyn ydinpolttoaineen aktiivisuus on jo laskenut luonnonuraanin tasolle ja alittaa monien muiden luonnonaineiden radioaktiivisuuden, voidaan sanoa, ettei ydinjäte tuolloin enää aiheuta luonnonaineista poikkeavaa riskiä.

[muokkaa] Loppusijoituspaikka

Loppusijoituksen päätyttyä loppusijoitus paikan huoltaminen tai vartioiminen ei ole tarpeen. Maanpinnalla alue voidaan palauttaa alkuperäiseen käyttöönsä. Säteily vaimenee kalliossa jo parin metrin matkalla, joten pinnalle asti satojen metrien kalliota läpi loppusijoitetusta polttoaineesta ei ulotu vaikutusta. Vertailun vuoksi välivarastoissa vesialtaissa olevan käytetyn polttoaineen säteilyä ei pysty mittarilla erottamaan luonnon taustasäteilystä varaston seinän vieressä.

Tarkoituksella käytetty polttoaine voidaan kuitenkin palauttaa käyttöön. Tulevaisuudessa voidaan haluta hyödyntää polttoaine uudestaan joko jälleenkäsittelyn kautta, hyötöreaktoreissa tai muussa tarkoituksessa. Siksi useimmissa suunnitelmissa on varauduttu käytetyn polttoaineen palauttamiseen maanpinnalle. Loppusijoituksen peruminen onnistuu suhteellisen helposti loppusijoitukseen itseensä käytetyillä laitteilla ja menetelmillä.

[muokkaa] Kustannukset

Loppusijoituksen kustannukset katetaan useimmissa maissa ydinsähkön hinnassa kerättävillä maksuilla. Koska tavanomainen 1000 megawatin tehoinen ydinvoimalaitos kuluttaa vuodessa noin kuutiometrin ydinpolttoainetta, jäävät välivarastoinnin ja loppusijoituksen kustannukset vaatimattomiksi verrattuna tuotettuun energiaan. Sähkön hinnassa kustannus on korkeintaan joitain prosentteja.

Ydintekniikka
Ydinfysiikka | Atomi | Fissio | Fuusio | Säteily | Radioaktiivisuus | Ionisoiva säteily | Säteilyturvallisuus | Ydinturvallisuus | Ydinvoima | Ydinreaktori | RBMK-reaktori | Hyötöreaktori | Kiihdytinreaktori | Fuusioreaktori | Ydinpolttoainekierto | Ydinjätehuolto | Geologinen loppusijoitus | Uraani | Uraanirikastamo | Plutonium | Painevesireaktori | Nestemäisellä metallilla jäähdytetty reaktori | Ydinvoiman käyttökohteet | Ydinvoima Suomessa | Ydinsota | Ydinaseet | Vetypommi | Neutronipommi | Ydinaseriisunta | Ydinonnettomuus | Tšernobylin ydinonnettomuus | Three Mile Islandin ydinonnettomuus | Luettelo ydinonnettomuuksista | Luettelo ydinlaitostapahtumista

muokkaa