Polttoainehuolto
Polttoaineen hankinta ja kuljetukset
Louhinta ja rikastus kaivosalueilla
Uraanin louhinnassa vapautuu ilmaan kaasumaista radonia. Radon on
lyhytikäinen, ilmassa nopeasti hajoava radioaktiivinen aine. Kymmenen kilometrin
päässä kaivoksesta pitoisuus on pudonnut huomattavasti eikä kaivoksen vaikutus
enää erotu ympäristön luonnollisesta vaihtelusta. Kaivosten radonpitoisuutta
mitataan. Kaivostyöntekijöiden kokonaisaltistus säteilylle ei saa ylittää 50 mSv
vuodessa.
Kanadan Saskatchewanin nykyiset kaivokset sijaitsevat kaikki karulla
erämaa-alueella, missä asutusta on vähän eikä kaivosten välittömässä
läheisyydessä asu pysyvästi ketään. Samanlainen on tilanne Australian
uraanintuotantoalueilla. Kaivoksista vapautuva radon ei tällaisissa oloissa
aiheuta muutosta väestön radonaltistukseen, josta suurin osa tulee asuin- ja
työhuoneiden sisäilman radonpitoisuudesta. Sisäilman radonpitoisuudet
vaihtelevat alueittain, mutta tähän vaihteluun kaivoksista vapautuvalla
radonilla on kaivosten välitöntä läheisyyttä lukuun ottamatta häviävän pieni
vaikutus.
Uraanirikastamoissa syntyy radioaktiivisia aineita ja raskasmetalleja
sisältäviä kaivosjätteitä. Niiden käsittelyssä käytetään pitkän aikavälin
eristyksen takaavia ratkaisuja ja kaivosten ympäristön vesiä valvotaan.
Jätteiden sijoittaminen oikein on yksi uraanikaivostoiminnan keskeisistä
haitallisten ympäristövaikutusten vähentämistoimista.
Kaivoksilta
edellytetään nykyisin, että kaivostoiminnan ympäristövaikutukset ja turvallisuus
on raportoitu. Kaivoksilla on oltava ratkaisut, joilla taataan kaivosjätteen
pitkäaikainen eristäminen ja ympäristön vesiä on valvottava.
Konversio, väkevöinti ja polttoaineen valmistus
Uraanin konversio- ja väkevöintilaitokset sekä polttoainetehtaat ovat kemian
teollisuutta. Toimintaa ja ympäristövaikutuksia säädellään ja valvotaan kunkin
maan lainsäädännön mukaisesti.
Polttoaine- ja ydinjätekuljetukset
Tuoreen polttoaineen aktiivisuus on alhainen eikä se ole eri
valmistusvaiheissaan voimakkaasti säteilevää. Sen kuljetus ei aiheuta
terveysvaikutuksia kuljetushenkilökunnalle tai kuljetusreittien varrella
asuvalle väestölle.
Maailmalla käytettyä polttoainetta on kuljetettu runsaasti jo vuosikymmenien
ajan, eikä tiettävästi ole tapahtunut yhtään sellaista kuljetusonnettomuutta,
jossa kuljetettava radioaktiivinen aine olisi aiheuttanut terveyshaittaa.
Useasta Euroopan maasta ja Japanista viedään käytettyä polttoainetta Ranskaan ja
Isoon-Britanniaan jälleenkäsittelyyn, jossa polttoaineesta erotetaan vielä
raaka-aineeksi käyttökelpoinen uraani ja plutonium. Jälleenkäsittelymaat
palauttavat kaikki jätteet sekä erotetun uraanin ja plutoniumin lähettäjämaalle.
Japanista on kuljetuksia tehty erityisrakenteisilla laivoilla noin sata kertaa.
Ruotsin kaikilta ydinvoimalaitoksilta käytetty polttoaine kuljetetaan meriteitse
yhteisvarastoon Oskarshamnin ydinvoimalaitokselle. Näitä kuljetuksia on
vuosittain noin 15.
Suomessa kuljetusten turvallisuutta valvoo Säteilyturvakeskus, joka myöntää
kuljetuksiin tarvittavat luvat. Kansainvälisessä atomienergiajärjestössä
IAEA:ssa on laadittu kuljetusten kansainväliset määräykset. Kuljetusmääräykset
kattavat kuljetuspakkaukset ja –järjestelyt.
Tuoreen polttoaineen kuljetuksia ydinvoimalaitoksille on
Suomessa vuosittain muutama. Valmiiden polttoaine-elementtien ja
valmistusvaiheiden väliset ydinmateriaalikuljetukset tapahtuvat valvottuina
meri-, rautatie- ja maantiekuljetuksina. Tuoretta polttoainetta kuljetetaan
erikoissäiliöissä, joissa energiaa tuottava ydinreaktio ei pääse tapahtumaan.
Kuljetuksissa käytetään tavanomaista kuljetuskalustoa.
Vähä- ja keskiaktiivisia jätteitä kuljetetaan Suomessa
voimalaitosalueilla. Näitä voimalaitosjätteitä ei Suomessa juurikaan kuljeteta
yleisillä teillä, koska ne käsitellään ja loppusijoitetaan laitosalueelle. Vähä-
ja keskiaktiiviset jätteet kuljetetaan betonilaatikoissa ja kuljetussuojassa
voimalaitosjätteen luolaan (VLJ-luola).
Käytetty ydinpolttoaine kuljetetaan Suomessa
voimalaitosalueilla sijaitseviin välivarastoihin odottamaan kotimaista
loppusijoitusta. Aikanaan Loviisan laitoksen käytetty polttoaine kuljetetaan
Olkiluotoon maan-, rauta- tai meriteitse tai näiden yhdistelminä. Käytetyn
ydinpolttoaineen kuljetussäiliöt valmistetaan sellaisiksi, ettei niistä
onnettomuustilanteissakaan pääse poistumaan merkittäviä määriä radioaktiivisia
aineita. Säiliö tyyppitestataan törmäyksillä, tulipaloilla sekä näiden
yhdistelmillä sekä upotuskokeella. Rasitukset testeissä ovat suuremmat kuin
todellisissa kuljetuksissa. Säiliöiden rakenteen on johdettava jälkilämpö
ulkoilmaan ja taattava alikriittisyys ja riittävä säteilysuoja gamma- ja
neutronisäteilyä vastaan. Käytettyä polttoainetta kuljetaan yleensä
erityisvalmisteisella kalustolla. Maantie- ja rautatiekalustolta vaaditaan
erityisrakennetta jo kuljetuspakkausten suuren painon vuoksi. Merikuljetuksia
varten maailmassa on kymmenkunta erikoisvarusteista laivaa.
Polttoainekierto
Tuore polttoaine
Ydinvoimalaitos käyttää polttoaineena rikastettua uraania. Siinä olevan
halkeamiskelpoisen uraani-isotoopin (U-235) pitoisuus on nostettu vähintään 3
prosenttiin. Luonnonuraanissa pitoisuus on 0,7 %.
Tuore polttoaine on kiinteässä muodossa olevaa uraanidioksidia. Se
valmistetaan luonnonuraanista, joka on puhdistettu ja rikastettu
uraanioksidiksi. Uraanioksidi väkevöidään.
Tuore polttoaine ladataan reaktoriin usean metrin mittaisina
polttoainenippuina. Uraania on 100-200 kg/nippu. Uraani on polttoainetehtaalla
puristettu 10 mm läpimittaisiksi ja 10 mm korkuisiksi napeiksi, joita on pantu
metalliputkiin (sauvoihin). Sauvat on suljettu ilmatiiviíksi molemmista päistä.
Yhteen polttoainenippuun on koottu useita kymmeniä sauvoja.
Uraanin riittävyyttä on mahdollista lisätä reaktorin polttoainetaloutta
parantamalla ja ottamalla käyttöön uraania tehokkaammin hyödyntäviä
reaktorityyppejä. Polttoaineen jälleenkierrätyksellä ja reaktorisydämen
rakenteen parannuksilla voidaan edelleen lisätä uraanikilosta saatavaa
sähkömäärää jopa 50 prosenttia.
Käytetty polttoaine
Polttoainetta pidetään reaktorissa yleensä 3-5 vuotta. Joka vuosi osa
polttoaineesta vaihdetaan uuteen. Käytetty polttoaine on ulkonäöltään tuoreen
kaltaista. Valtaosa uraanista on alkuperäisessä muodossaan, muutama prosentti on
haljennut muiksi aineiksi ja noin prosentti on muuttunut uusiksi raskaammiksi
alkuaineiksi.
Käytetyn polttoaineen radioaktiiviset aineet säteilevät voimakkaasti ja
tuottavat samalla lämpöä. Halkeamisreaktiot päättyvät, kun polttoaine poistetaan
reaktorista.
Reaktorista poistettu polttoaine varastoidaan
voimalaitosalueella erillisessä välivarastossa, jossa sitä säilytetään
vesialtaissa. Välivarastosta se siirretään aikanaan loppusijoitettavaksi.
Käytetystä polttoaineesta voidaan erottaa uraani ja plutonium. Niistä voidaan
jälleenkäsittelyssä tehdä uutta sekaoksidipolttoainetta (MOX). Vain pieni osa
jälleenkäsitellään. Syynä on raakauraanin alhainen hinta verrattuna käytetyn
polttoaineen käsittelykustannuksiin. Suomessa käytettyä polttoainetta ei
jälleenkäsitellä mm. polttoaineen vähäisen määrän vuoksi.
Ydinjätehuolto
Ydinvoimaa käytettäessä syntyy radioaktiivisia aineita. Vähä- ja
keskiaktiivisen voimalaitosjätteen sijoittaminen kallioon ydinvoimalaitosten
lähelle on jo aloitettu. Määrältään pienen, mutta runsasaktiivisen käytetyn
ydinpolttoaineen loppusijoittamisesta Eurajoen peruskallioon noin 500 metrin
syvyyteen Eduskunta on tehnyt periaatepäätöksen. Kaikki ydinjätteen käsittelyyn
ja varastointiin tarvittavat varat kerätään ydinsähkön hinnassa sitä varten
erikseen perustettuun Työ- ja elinkeinoministeriön hallinnoimaan
ydinjäterahastoon. Nykyisten voimalaitosten ydinjätehuollon arvioidaan kaikkiaan
maksavan noin 1,7 miljardia euroa. Varat tähän ovat jo lähes täysimääräisesti
rahastoitu.
Suomessa
Vähä- ja keskiaktiiviset voimalaitosjätteet (prosessivesien puhdistuksessa
syntyvät käytetyt ioninvaihtohartsit ja suodatinmateriaalit, käytöstä poistetut
koneenosat, putket, suojavaatteet) loppusijoitetaan tynnyreihin pakattuina
voimalaitosalueelle n.70-100 metrin syvyydelle louhittuihin kallioluoliin. Myös
voimalaitosten purkujätteet sijoitetaan käytön jälkeen näihin tiloihin
louhittaviin lisätunneleihin. Olkiluodossa loppusijoitus on alkanut vuonna 1992
ja Loviisassa vuonna 1998. Voimalaitosjätteitä kertyy Suomessa yhteensä runsas
400 kuutiometriä vuodessa. Toiminnan päätyttyä tilat täytetään kalliomurskeella
ja bentoniitilla.
Runsasaktiivisen käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen liittyvät
tutkimukset aloitettiin Suomessa 1980-luvulla. Polttoaine pakataan
kaksinkertaisiin metallisäiliöihin ja sijoitetaan n. 500 m syvyyteen
kalliotunneleihin. Säiliöt ympäröidään bentoniittisavella, joka estää veden
virtauksen suoraan säiliön pinnalla ja suojaa säiliötä kallion pieniltä
liikunnoilta. Loppusijoituspaikaksi on valittu Olkiluoto. Olkiluodon kallioperän
soveltuvuus loppusijoitukseen varmistetaan maanalaisen tutkimustilan avulla.
Loppusijoitus alkaa v. 2020. Toiminnan päätyttyä tilat täytetään
kalliomurskeella ja bentoniitilla.
Käytetyn polttoaineen kapselointi- ja
loppusijoitustilat
Jätehuollon organisointi
Suomen ydinenergialain mukaan kaikki Suomessa tuotettava radioaktiivinen jäte
on käsiteltävä ja loppusijoitettava Suomessa. Ydinvoimayhtiöt ovat vastuussa
radioaktiivisten jätteiden huollon turvallisesta toteuttamisesta ja siitä
aiheutuvista kustannuksista kunnes jätteet on Säteilyturvakeskuksen hyväksymällä
tavalla loppusijoitettu. Ydinvoimayhtiöiden yhdessä perustama POSIVA Oy huolehtii käytetyn
ydinpolttoaineen loppusijoitukseen liittyvistä tutkimuksista ja aikanaan tilojen
rakentamisesta ja käytöstä. Loppusijoituksen toteutustavasta ja aikataulusta
päättää TEM (Työ-
ja elinkeinoministeriö), joka myös valvoo jätehuoltotoimia sekä alan tutkimus-
ja kehitystyötä. Laitosten ja toiminnan turvallisuuden valvonnan hoitaa Säteilyturvakeskus.
Jätehuollon kustannukset
TEM määrää vuosittain ydinjätehuoltomaksun, jonka voimayhtiöt maksavat
valtion ydinjätehuoltorahastoon jätehuollon tulevien kustannusten kattamiseksi.
Tarvittavat varat voimayhtiöt keräävät etukäteen ydinsähkön hinnassa.
Jätehuoltovarojen on katettava kaikki ydinjätteiden käsittelystä ja
loppusijoituksesta sekä näiden valmisteluista aiheutuvat kustannukset,
ydinvoimalaitoksen purkamiskustannukset ja purkujätteen loppusijoituksesta
aiheutuvat kustannukset. Ydinjätehuoltokustannuksiin varautumisen osuus on
kaikkiaan noin 10 % ydinsähkön tuotantokustannuksista.
Muualla maailmassa
Keski- ja vähäaktiivisten jätteiden huollossa on monissa maissa edetty jo
loppusijoitusvaiheeseen, muun muassa Ruotsissa, Ranskassa, Espanjassa, Japanissa
ja Yhdysvalloissa.
Runsasaktiivisen käytetyn ydinpolttoaineen huolto on suunnitteluvaiheessa.
Käytettyä ydinpolttoainetta on kertynyt maailmassa noin 200.000 uraanitonnia.
Suurin osa siitä on varastoitu välivarastoihin. Useilla ydinenergiamailla on
ohjelma runsasaktiivisten jätteiden loppusijoittamiseksi kallioperään
(lisätietoja www.stuk.fi > Ydinturvallisuus
> Ydinjätteet > Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus Suomessa)
Runsasaktiivisen jätteen loppusijoitustutkimukset
Runsasaktiivisen käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitusta tarvitaan kaikissa
nykyisin tunnetuissa käsittelytavoissa. Jälleenkäsittelyssä käytetystä
polttoaineesta erotetaan uraani ja plutonium, jotka voidaan käyttää uudelleen
polttoaineena. Transmutaatiolla voidaan periaatteessa osa pitkäikäisistä
radioaktiivisista aineista muuttaa lyhytikäisemmiksi. Molemmissa
käsittelytavoissa jää jäljelle runsasaktiivista jätettä loppusijoitettavaksi.
Pitkäaikainen välivarastointi edellyttäisi yhteiskuntien säilymistä vakaina ja
kykyä huolehtia varastoinnista.
Ydinjätehuollon valvonta
Ydinjätehuollon valvonta kuuluu ensi sijassa kansallisille viranomaisille,
joita Suomessa edustavat työ- ja elinkeinoministeriö ja STUK. Euroopan
Unioni pyrkii harmonisoimaan Euroopan ydinjätehuoltoa. Kansainvälisellä
atomienergiajärjestöllä (IAEA) on ylikansallinen, ohjaava rooli.
Ydinjätehuoltoaan valmistelevat maat hyväksyivät 1997 IAEA:n puitteissa laaditun
yleissopimuksen, jonka mukaan kukin maa raportoi ydinjätehuollostaan määräajoin
muille allekirjoittajamaille. IAEA ei käytä sopimusta pakotteena, vaan
pikemminkin kannustimena. Sopijamaat voivat myös esittää paheksuntansa jonkin
toisen maan ydinjätehuollon puutteista.
Katso myös: