Jäte kapseliin, kapseli kallioon ja kallio kiinni. Perusresepti on säätöä vaille valmis.

Tietopaketti kertoo, mitä niille Suomessa tehdään 
Asiantuntijana koosteessa Esko Ruokola, Säteilyturvakeskuksen johtava asiantuntija



Jäte kapseliin, kapseli kallioon ja kallio kiinni. Perusresepti on säätöä vaille valmis.




Käytetyn ydinpolttoaineen määränpää on lähes puolen kilometrin syvyydessä Olkiluodon peruskalliossa. Ydinjäteväki puhuu vapautumis¬esteistä ja tarkoittaa niillä kaikkia rakenteita, jotka pitävät radioaktiivisuuden tiukasti paikallaan kallion uumenissa. Ensimmäinen näistä esteistä on kapseli, johon polttoainesauvat pakataan.

Metrin läpimittaisessa kapselissa on kaksi kerrosta. Sisempi on pallografiittirautaa, ulompi kuparia, ja kumpikin materiaali on valittu tarkkaan harkiten. Rautasisus on vahva ja suojaa sauvoja kallioperän mekaanisilta rasituksilta. Kupari taas on poikkeuksellisen niukasti syöpyvää, ja viisisenttisen tiiviin kuparikuoren arvioidaan kestävän rankoissakin oloissa reikiintymättä sadattuhannet vuodet. 

Koneet hoitavat kapseloinnin

Kapselointilaitosta aletaan rakentaa ensi vuosikymmenellä. Kaiken on määrä tapahtua siellä turvallisesti käsin koskematta. Kerrallaan käsitellään pieni erä polttoainenippuja, eikä työhön säteilyvaaraa lukuun ottamatta sisälly muita erityisiä riskejä, kuten suuria paineita tai lämpötiloja. Nosturit siirtelevät sauvanippuja betonisuojien takana, ja kun kapseli on täytetty, hitsausrobotti sulkee sen kannen.

Sen jälkeen varmistetaan, että kapseli on taatusti tiivis; erityisen kriittinen kohta on kuparikannen hitsattu sulkusauma. Kapselit tutkitaan niin sanotuilla ainetta rikkomattomilla menetelmillä, kuten ultraääni- tai röntgenkuvauksella.

Loviisan ja Olkiluodon tämänhetkisten voimaloiden polttoaineniput ovat hieman erimallisia, ja siksi loviisalaiset mahtuvat vähän pienempään kapseliin. Tosin silläkin on tyhjänä painoa yli 16 tonnia. Kuhunkin kapseliin sijoitetaan 12 polttoainenippua. Olkiluoto kolmosen niput ovat huomattavasti järeämpiä, ja niitä mahtuu yhteen kapseliin vain neljä.

Suomen viiden voimalan polttoaineesta tulee kaikkiaan noin 2 800 kapselia.


Savipuskuri suojaa kapselia

Kapseloitu jäte kuljetetaan tunnelia myöten luolastoon, jossa kukin kapseli saa oman pikku sopukkansa. Peruskallion ja kapselin väliin tulee kerros bentoniittisavea, jolla on useita suotuisia ominaisuuksia. Se imee hyvin vettä ja estää sitä virtaamasta kuparipintaan. Jos pohjavesi kuitenkin onnistuisi syövyttämään kapselia, bentoniitti pidättäisi vapautuneita aineita. Joustavana bentoniitti toimii kuin puskuri eli suojaa kapselia kallion mahdollisilta liikahduksilta.

Sitä mukaa kuin kallioluolaston käytävät täyttyvät, ne suljetaan bentoniittilohkareilla ja kivimurskeella. Kun viimeinenkin kapseli on sijoitettu luolastoon, kapselointilaitos puretaan, haudataan sekin, tulpataan sisäänmenoväylät ja kylvetään männyntaimelle koko 40 hehtaarin alue. 2100-luvun jälkipuoliskolla näyttää ehkä siltä kuin ei paikalla mitään toimintaa olisi ollutkaan.

Kapselinpyöritystä riittää näillä näkymin pitkälle ensi vuosisadalle. Viidennen ydinvoimalamme polttoainesauvoja aletaan loppusijoittaa noin vuonna 2070, ja urakka on hyvinkin 50-vuotinen.

Olkiluodon kallioon mahtunee kuudennenkin voimalan kuorma, mutta entä kaikki ne seuraavat? Kuudeskin voimala on pulmallinen, jos sen rakentaa joku muu kuin Posivan omistajat Teollisuuden Voima ja Fortum Power and Heat.


Nyt hiotaan yksityiskohtia

Loppusijoituksen perusidea on 1970-luvun lopusta ja alkuaan Ruotsista. Vaikka pasmat ovat selvät, käytännön ratkaisuissa on vielä paljon tutkittavaa.

Kupari esimerkiksi on hyvin vaativa materiaali. Tehdäänkö kupariastia pisto-vetomenetelmällä, ekstruusiolla vai taonnalla, käytetäänkö kannen sulkemiseen elektronisuihku- vai kitkatappihitsausta - muun muassa tällaisia asioita Posiva ja ruotsalainen Svensk Kärnbränslehantering Ab (SKB) selvittävät yhteistuumin ja tuloksia jakaen.

Sitäkin pohditaan, pannaanko kapselit kallioon pystyyn kukin yksikseen vai voitaisiinko niitä sijoittaa vaakasuuntaisiksi jonoiksi, mikä säästäisi tilaa. Tietty määrä intimiteettiä kullekin kapselille on kuitenkin taattava, ettei kallio lämpenisi liikaa. Loppusijoitustilan lämpötila on korkeimmillaan noin sadan vuoden kuluttua; silloin lämpöä on kuin haaleassa saunassa, 65 astetta.

Posivan tutkimusluola Onkalo valmistuu 2014, mutta SKB:llä on 1990-luvun puolivälistä ollut ainutlaatuinen kalliolaboratorio Äspössä lähellä Oskarshamnin ydinvoimala-aluetta. 450 metrin syvyydessä on meneillään lukuisia kokeita, joissa simuloidaan jätteen loppusijoitusta ja selvitetään, miten kapseli ja bentoniitti toimivat oikeissa oloissa.


Mahdollisuus tuleville polville

Kun eduskunta vuonna 2000 hyväksyi polttoainesauvojen loppusijoittamisen Olkiluotoon, se edellytti samalla niin sanottua palautettavuutta eli sitä, että prosessi on voitava missä tahansa vaiheessa  kääntää toisin päin. On toki kallista kovertaa toistamiseen tunnelikuilut maisemoituun metsäkankaaseen ja raapia ulos bentoniitit, mutta kääntö käynee päinsä - tähän ainakin sijoitustyön kaikissa vaiheissa aiotaan varautua. Osin asiaa on jo Äspössä harjoiteltukin.

Palautettavuuteen voidaan päätyä, jos tulevat polvet haluavat käyttää polttoaineeseen sisältyvän uraanin ja plutoniumin uudelleen energian tuotantoon. Vaihtoehdon houkuttelevuutta lisää, jos on myös opittu vähentämään jätteiden radioaktiivisuutta järkevin kustannuksin.

Tuhannen vuoden päästä säteily kuitenkin on vähentynyt sadastuhannesosaan. Luonnonlait huolehtivat ydinjätteen hajoamisesta omaan tahtiinsa, ja kun odotellaan reilut 200 000 vuotta, jätteessä on säteilyä saman verran kuin oli luonnonuraanissa, josta polttoaine valmistettiin.

Jos silloin on mahdollista marjastaa Olkiluodon maisemissa, voi ajatella, että alla, lähes puolen kilometrin päässä on ikään kuin uraanimalmio. Ellei mikään ole kallioperää myllännyt, voi turvallisin mielin tehdä puolukkahyytelöä jänispaistin lisukkeeksi - tai mitä nyt jääkauden jälkeinen luonto samoajalle tarjoaakin.


Mitä käytetyn polttoaineen sijoittaminen kallioon maksaa?


Kolme miljardia euroa, arvioi Posiva.

Kapselointilaitoksen ja tunneleiden rakentaminen maksaa 650 miljoonaa euroa, käyttökustannukset noin vuoteen 2120 ovat 2,1 miljardia ja purku- ja sulkemiskustannukset 250 miljoonaa.

Arviossa on mukana viisi reaktoria, joista tulee käytettyjä polttoainesauvoja yhteensä noin 5 500 tonnia.
Varoja loppusijoitukseen kerätään kaiken aikaa osana ydinsähkön hintaa. Niistä huolehtii nykyisen kauppa- ja teollisuuministeriön yhteydessä toimiva valtion ydinjätehuoltorahasto. 31.3.2007 rahastossa oli 1,5 miljardia euroa.


Voiko ydinjätteet hävittää?


Ei voi, ei ainakaan toistaiseksi.

Alkemistien vanha unelma oli muuttaa aineita toisikseen, ja nykyään heidän ideansa toimii periaattessa. Neutroneilla saadaan aikaan ydinmuunnos, transmutaatio, jossa radioaktiivinen aine muuttuu vakaaksi tai toiseksi, nopeammin hajoavaksi isotoopiksi.

Kyseessä on nytkin neutronikaappaus, sama reaktio, joka reaktorissa synnyttää uraanista raskaita, säteileviä  transuraaneja. Jätteiden hävityksessä tavoite on juuri päinvastainen eli vapautua radioaktiivisuudesta.
Idea toimii myös käytännössä, mutta kalliisti ja mutkikkaasti. Osin kohtalokkaastikin, sillä käytetyssä ydinpolttoaineessa on tuhottavien radioaktiivisten aineiden lisäksi hyvin suuri joukko pysyviä ja lyhytikäisiä aineita ja lisäksi alkuperäistä uraania. Jos koko kimara altistetaan neutronisäteilylle, uusia haitallisia aineita voi syntyä enemmän kuin vanhoja tuhoutuu.

Esko Ruokola Säteilyturvakeskuksesta tiivistää ongelman: ensin pitäisi saada kaikki haitalliset aineet kukin omaan purkkiinsa ja sitten kohdistaa niihin tietynlainen, esimerkiksi hiukkaskiihdyttimen avulla tuotettava neutronisuihku tietyksi ajaksi. 

Transmutaatiota tutkitaan Ranskassa, Yhdysvalloissa, Japanissa ja Venäjällä, mutta Ruokolan mukaan läpimurtoa ei toistaiseksi ole näkyvissä. Mainituissa maissa tutkimus on aktiivista, koska aineiden erottelu on välttämätöntä myös jätteiden jälleenkäsittelyssä. Siinä erotellaan uusiokäyttöön polttoaineen plutonium. Venäjän Majakin laitoksessa otetaan talteen myös neptunium. Amerikiumin ja curiumin erottelu nykyisenkaltaisilla prosesseilla kävisi päinsä mutta kävisi aivan liian kalliisti.

Meillä ydinjätelaki edellyttää, että kun runsasaktiivinen jäte haudataan kapseleissaan kallioon, sen pitää olla palautettavissa ihmisten ilmoille. Ehkä tulevat polvet osaavat transmutaation tai jonkin muun keinon tehdä jäte vaarattomaksi. Toistaiseksi ydinjätteen hävittää vain aika.


Miksi voimalan purkaminen on kallista?


Koska reaktori säteilee vahvasti, purkujätettä tulee paljon ja työ on vielä uutta.

Loviisan ja Olkiluodon voimalat tuottavat keski- tai vähäaktiivista jätettä noin 300 kuutiometriä vuodessa eli 50-60 vuotta toimiessaan alle 20 000 kuutiota. Tähän verrattuna itse voimaloista syntyy purettaessa melkoinen jätevuori: noin 40 000 kuutiota.

Purkujäte on myös aktiivisempaa, 10-100-kertaista verrattuna voimalaitosjätteeseen. Erityisen säteileviä ovat paineastian sisäosat.

Kevytvesivoimalan purkaminen maksaa noin kymmenen prosenttia uuden rakentamisesta. Nykyrahana arviot Loviisan ja Olkiluodon voimaloiden purkamiskustannuksista ovat 160-240 miljoonaa euroa.

Työ on teräs- ja betonirakenteiden pakkaamista, paloittelua ja loppusijoittamista, mutta säteilyvaaran takia se on tehtävä kauko-ohjauksisesti.

Maailmalla on tiensä päässä runsaat sata voimalareaktoria. Lisäksi palvelunsa on päättänyt nelisensataa tutkimusreaktoria, jotka ovat olleet hyviä harjoituskappaleita purkajille. Kehittyvä robotiikka on tällä alalla kullanarvoista, painottaa johtava asiantuntija Esko Ruokola Säteilyturvakeskuksesta.

Joitakin täysimittaisia reaktoreita on tällä vuosikymmenellä purettu, mutta niin uutta työ vielä on, että innovaatioille on tilaa. Ruokola kertoo, kuinka eräässä saksalaisvoimalassa äskettäin purettiin tuhansista ohuista putkista koostuvaa höyrystintä: se täytettiin vedellä, jäädytettiin ja sahattiin vasta sitten kappaleiksi - ei pöllynnyt radioaktiivisuus purkutyömaalle.

Loviisan vanhin voimala sai äskettäin käyttöluvan pidennystä vuoteen 2027, joten meillä purkutyöt alkanevat aikaisintaan 2030-luvulla. Olkiluodon nykyisiä reaktoreita on tarkoitus käyttää kymmenisen vuotta pitempään ja sitten jäähdytellä kolme vuosikymmentä, jotta radioaktiviisuus reaktorin rakenteissa vähenee ja purkaminen helpottuu.

Purkujätteet sijoitetetaan kummallakin voimalaitospaikkakunnalla samaan luolastoon kuin keski- ja vähäaktiiviset jätteet. Suomalaisten loppusijoitussuunnitelmien erikoisuus on, että paineastiat aiotaan plopsauttaa luoliin kokonaisina, jopa täyttää niiden sisukset voimakkaasti säteilevillä metallijätteillä. Näin vältetään radioaktiviisten komponenttien pilkkomista ja säästetään kustannuksia.

Mutta purkutyö ei pääty tähän. Tulevaisuudessa käyttöön otettava polttoainesauvojen kapselointilaitos pitää sekin joskus loppusijoittaa. Silloin on ehkä vuosi 2120.


Kuinka ydinjätettä kuljetetaan?


Rautatie, maantie, meritie - vaihtoehtoja runsasaktiivisen jätteen kuljetukseen on kolme.

Loviisasta vietiin 15 vuoden ajan käytettyjä polttoainesauvoja junalla Neuvostoliittoon, eli kokemusta saatiin. Eri asia sitten on, kauanko pysyy kunnossa ratataipaleen ensimmäinen osuus Loviisasta Lahteen.
Maantiematka Hästholmenista Olkiluotoon on 400 kilometriä. Loviisan sauvanippuja on suhteellisen pieni määrä, ja kuljetusta tarvittaisiin noin joka neljäs kuukausi.

Kuljetuksiin on erityispakkaukset, joiden on kestettävä pudotusta, tulipaloa ja upotusta 200 metrin syvyyteen, josta säiliö voidaan onkia ylös. Säiliön 30 senttiä paksut terässeinät vaimentavat polttoainenippujen säteilyä. Kuljetussäiliöiden massiivisuuden takia tarvitaan myös erityisen jykevät rekat ja junat.

Merikuljetuksia on käytetty maailmalla paljon; Englannin jälleenkäsittelylaitos Sellafield ja Ranskan La Haque sijaitsevat molemmat rannalla. Ruotsalaiset varastoivat kaikkien voimaloidensa käytetyt polttoainesauvat Oskarshamnin ydinvoimalan alueelle ja kuljettavat ne erityisrakenteisella Sigyn-laivalla.

Kansainvälinen atomienergiajärjestö IAEA on laatinut määräykset maasta toiseen tapahtuville kuljetuksille. Tiettävästi missään ei ole toistaiseksi sattunut onnettomuutta, jossa kuljetettava radioaktiivinen aine olisi aiheuttanut vakavaa terveyshaittaa.

Suomessa sovelletaan vaarallisten aineiden kuljetuksesta säädettyä lakia ja lisäksi ydinenergialakia- ja asetuksia. Kuljetuksia valvoo Säteilyturvakeskus. Poliisisaattue tietysti tarvitaan.

Kevään ihme pilkottaa pienissä sanoissa.

Talven jäljiltä väritön maisema herää eloon, kun iloista vihreää pilkistelee esiin joka puolelta.

Tätä kasvun ihmettä on aina odotettu hartaasti, ja monille ensimmäisille kevään merkeille on annettu oma erityinen nimityksensä, joka ei viittaa mihinkään tiettyyn kasvilajiin vaan nimenomaan siihen, että kysymys on uuden kasvun alusta.

Kasvin, lehden tai kukan aihetta merkitsevä silmu on johdos ikivanhaan perintösanastoon kuuluvasta silmä-sanasta. Myös kantasanaa silmä tai tämän johdosta silmikko on aiemmin käytetty silmun merkityksessä.

Norkko on ilmeisesti samaa juurta kuin karjalan vuotamista tai tippumista merkitsevä verbi ńorkkuo. Myös suomen valumista tarkoittava norua kuulunee samaan yhteyteen. Rennosti roikkuvat norkot näyttävät valuvan oksilta alas.

Lehtipuun norkkoa tai silmua merkitsevällä urpa-sanalla on laajalti vastineita itämerensuomalaisissa sukukielissä, eikä sille tunneta mitään uskottavaa lainaselitystä. Näin ollen sen täytyy katsoa kuuluvan vanhaan perintösanastoon.

Nykysuomalaisille tutumpi urpu on urpa-sanan johdos, ja samaa juurta on myös urpuja syövän linnun nimitys urpiainen.

Urpa-sanan tapaan myös vesa on kantasuomalaista perua, koskapa sana tunnetaan kaikissa lähisukukielissä.

Taimi-sanaa on joskus arveltu balttilaiseksi lainaksi, mutta todennäköisempää on, että se on kielen omista aineksista muodostettu johdos. Samaa juurta ovat myös taipua- ja taittaa-verbit.

Itu on johdos itää-verbistä, joka on ikivanha indoeurooppalainen laina. Oras puolestaan on johdos piikkiä tai piikkimäistä työkalua merkitsevästä indoiranilaisesta lainasanasta ora. Verso on myös selitetty hyvin vanhaksi indoiranilaiseksi lainaksi.

On mahdollista, että maanviljelytaitojen oppiminen indoeurooppalaisilta naapureilta on innoittanut lainaamaan myös viljakasvien alkuihin viittaavia sanoja.

Kevään kukkiva airut on leskenlehti. Vertauskuvallinen nimi johtuu siitä, että kasvi kukkii suojattomana ilman lehdistöä, joka nousee esiin vasta kukkimisen jälkeen. Vaatimattomasta ulkonäöstä huolimatta leskenlehden ilmestyminen on pantu visusti merkille, ja sille on kansankielessä kymmeniä eri nimityksiä. Yksi tunnetuimmista on yskäruoho, joka kertoo, että vanha kansa on valmistanut kasvista rohtoja etenkin hengitysteiden tauteihin.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2018

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

Tieteessä 5/2018

 

PÄÄKIRJOITUS

Päätön paremmuus järjestys 

Suosituissa lukiovertailuissa ei ole kovin paljon järkeä.

 

PÄÄUUTISET

Etevä laskee sormin

Menetelmä toimii paremmin kuin päässälasku.

Kuitu vaalii verensokeria

Runsaskuituinen dieetti korjasi diabeetikoiden glukoosiarvot.

Vapaus vie vakiouralle

Tasa-arvon maissa tytöt karttavat teknisiä ja tieteellisiä aloja.

Ihminen pihistelee unta

Muut kädelliset vetävät sikeitä jopa 15 tuntia vuorokaudessa.

 

ARTIKKELIT

Liiku viisaasti

Monen into lopahtaa vaativiin harjoitusohjelmiin.
Treeni maistuu, kun tuntee muutaman faktan.

Koira syntyi pohjoisessa

Ihminen ja susi tutustuivat jääkauden haaskalla.
Vanhin näyttö elämäntoveruudesta tulee Belgiasta.

Taivaallamme kulkevat sään jättiläiset

Keskileveyksien matalat ovat ilmojen titaaneja.
Ne selittävät, miksi Suomessa on niin epävakaista.

Aivot näkevät harhoja

Kalliotaiteen oudot kuvajaiset tuotti muuntunut
tietoisuus. Se syntyy meidänkin aivoissamme.

Metso kukkoilee koko kevään

Tiluksilla rehvastelu alkaa jo helmikuussa.
Sodaksi taistelu naaraista yltyy vapun tienoilla.

Rooma kaatui rahapulaan

Supervallan tuhoon on tarjottu satoja syitä.
Tapahtumat etenivät luultua raadollisemmin.

 

TIEDE VASTAA

Miksi ensimmäinen lettu epäonnistuu?

Miten gorilla saa lihakset kasvisruoalla?

Miksi pikaliima ei tartu tuubinsa sisäseiniin?

Kuinka kaukana on etäisin galaksi?

Onko hyönteisillä reviirejä?

Mistä juontuvat sanat minä ja itse?

 

KIRJAT

Rikos ei houkuta niin kuin ennen

Länsimaat löysivät uudelleen itsehillinnän.

 

KUVA-ARVOITUS

Siinähän on ihan selvästi...

Klassikkopalsta kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia
lehden Facebook-sivustolle.

 

OMAT SANAT

Tässä on itua

Kevään ihme pilkottaa pienissä sanoissa.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.