Luola ei ehkä sittenkään ole ainoa vaihtoehto ydinjätteen loppusijoitukseen – Yhdysvalloissa tutkitaan kiivaasti syväporausta, joka herättää kiinnostusta jo Euroopassakin

Posiva valmistelee Suomessa loppusijoitusmenetelmää, jossa noin 400 metrin syvyyteen kallioon louhitaan laajoja luolastoja. Ihmisten turvallisuuteen maan alla on panostettava paljon aikaa, tekniikkaa ja rahaa.
Posiva valmistelee Suomessa loppusijoitusmenetelmää, jossa noin 400 metrin syvyyteen kallioon louhitaan laajoja luolastoja. Ihmisten turvallisuuteen maan alla on panostettava paljon aikaa, tekniikkaa ja rahaa. Kuva: TVO/Posiva

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus on Suomessa ja Ruotsissa pidemmällä kuin missään muualla. Samalla Posivan ja sen "ruotsalaiskollega" SKB:n on ennakoitu pääsevän kiinni kasvavaan kansainväliseen bisnekseen.

Eurajokelaista tietotaitoa myy maailmalle vientiyhtiö Posiva Solutions. Yhdysvaltalainen Deep Isolation (DI) on navigoimassa sen kanssa samoille apajille.

Kilpailevan syväporaustekniikan hehkutetaan olevan pohjoismaiseen ratkaisuun verrattuna joustavampaa, halvempaa ja helpommin hyväksyttävää.

– Tämä ei ole vain yhtiömme näkemys, vaan se jaetaan alalla laajasti, sanoo DI:n Euroopan, Lähi-idän ja Aasian toimitusjohtaja Chris Parker Länsi-Suomelle.

Hän viittaa yhtiön teettämään tuoreeseen kyselytutkimukseen, johon osallistui muun muassa ydinturvaviranomaisia ja ydinalan yrityksiä 18 maasta.

Suoraan maanpinnalta

Suomessa ja Ruotsissa louhitaan peruskallioon isoja tunneleita, ajoluiskia ja hissikuiluja, ennen kuin usean sadan metrin syvyyteen päästään poraamaan varsinaisia loppusijoitusreikiä.

Yhdysvaltalaiskonseptissa kallioperään tehdään oikeastaan vain viimeksimainittuja. Se tehdään syväporaamalla suoraan maan pinnalta.

Siksi loppusijoitus voi alkaa huomattavasti vähemmällä rakentamisella kuin "kaivos- tai luolamenetelmissä".

Itse poraus on vakiintunutta tekniikkaa, jota käytetään esimerkiksi öljy- ja kaasuteollisuudessa.

– Suuri osa loppusijoituksen kustannuksista nojaa siis valmiiseen teknologiaan. Tämä vähentää hintaan ja aikatauluihin liittyviä riskejä, Parker painottaa.

Kalliota louhitaan kaivoksiin verrattuna vain murto-osa, eikä ihmisten työturvallisuutta maan alla tarvitse huomioida lainkaan. Senkin pitäisi säästää aikaa ja rahaa sekä pienentää ympäristöjalanjälkeä.

Yhdysvaltalaisyhtiön kehittämässä loppusijoitusmenetelmässä ihmisten ei tarvitse mennä maan alle lainkaan. Sinne tukeutuvat vain pora ja polttoainekapselit.
Yhdysvaltalaisyhtiön kehittämässä loppusijoitusmenetelmässä ihmisten ei tarvitse mennä maan alle lainkaan. Sinne tukeutuvat vain pora ja polttoainekapselit. Kuva: Deep Isolation/Länsi-Suomi

Pieni, mutta syvä

Poraus aloitetaan pystysuoraan, ja vakaassa kallioperässä poraussuunta käännetään vaakasuoraan.

Loppusijoituskapselit ujutetaan teräsvahvisteisen syöttöreiän kautta vaakasuoraan osaan ikään kuin helminauhaksi.

Reiän halkaisija on vajaat puoli metriä, joten myös polttoainekapselit ovat paljon pienempiä ja niiden sisältämä polttoainemäärä paljon vähäisempi kuin pohjoismaisessa menetelmässä.

Kun kapselit on saatu loppusijoitusreikään, jäljelle jäävä tila täytetään esimerkiksi bentoniittiliejulla tai bitumilla.

Ympäröivän maamassan paine puristaa reiän vähitellen kasaan, mikä yhtiön mukaan lisää menetelmän turvallisuutta sekä luonnonvoimia että rikollisia vastaan.

Siitä huolimatta kanisterit olisi DI:n mukaan mahdollista palauttaa tarvittaessa maanpinnalle – mutta vain alan ammattilaisten toimesta.

Jopa kahteen kilometriin

Varsinaisen loppusijoitusreiän pituus voisi konseptissa olla jopa kaksi mailia eli yli kolme kilometriä. Kilometrille mahtuu yhtiön mukaan noin 150 polttoainekapselia.

Esimerkiksi Olkiluodon käytetyn polttoaineen välivarastossa on 6 000-7 000 polttoainenippua. Jos syväporausyhtiön matematiikka pitää, niiden loppusijoittamiseen tarvittaisiin vähimmillään alle 20 porareikää.

Kapselit saadaan tarvittaessa todella syvälle. Kun esimerkiksi Posiva aikoo loppusijoittaa noin 400 metrin syvyydessä, päästään syväporauksella DI:n mukaan ainakin 1 500-2 000 metriin.

Yhtiö katsoo, että tämä lisää turvallisuutta ja vähentää tarvetta "ylimääräisille" radionuklidien leviämisesteille. Niinpä esimerkiksi polttoainekapselilta ei vaadita yhtä paljon kuin pohjoismaisessa menetelmässä.

Miljoonia valtion rahaa

Syväporausmenetelmää testattiin vuonna 2019, jolloin Teksasissa laskettiin mallikanisteri yli 600 metrin syvyyteen tavanomaisilla syväporauslaitteilla.

Kokonaisuus jätteen pakkaamisineen, kanisterin sijoittamisineen ja tilojen sulkemisineen on sen sijaan vielä testaamatta tosielämässä. Posivalla vastaavan kokeen on määrä alkaa jo ensi vuonna.

Vauhtia lisätään kuitenkin myös Atlantin takana.

DI sai maaliskuussa liittovaltion energiaministeriöltä 3,6 miljoonaa dollaria loppusijoituskapselinsa kehittämiseen yhdessä Kalifornian yliopiston kanssa. Tavoitteena on kapseli, joka on turvallinen myös uusimpien reaktorityyppien käytetylle polttoaineelle.

Lisäksi DI on mukana ryhmässä, joka sai neljä miljoonaa dollaria käytetyn ydinpolttoaineen kierrätys- ja loppusijoituslaitoksen kehittämiseen.

Syväporausmenetelmässä yhdessä kapselissa on vain yksi polttoainenippu. Kuva menetelmän demonstroinnista vuonna 2019.
Syväporausmenetelmässä yhdessä kapselissa on vain yksi polttoainenippu. Kuva menetelmän demonstroinnista vuonna 2019. Kuva: Deep Isolation

Kehuja ja kärkikahinaa

Sekä DI:n että Posiva Solutionsin tähtäimessä on tietotaidon myyminen maailmalle. Loppusijoitusratkaisua odottavia ydinvoimamaita on kolmisenkymmentä, joten kärkipaikat alalla ovat haluttuja.

DI kehuu verkkosivuillaan olevansa maailman johtava ja vähintään kyseenalaisesti jopa ainoa yhtiö, jolla on valmis menetelmä käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen.

Posiva puolestaan toteaa omilla sivuillaan olevansa alan edelläkävijä ja että se aloittaa loppusijoituksen ensimmäisenä maailmassa. Viimeksimainittu on kiistämätön kilpailuetu, sillä esimerkiksi monien maiden ydinturvaviranomaiset ovat ehtineet jo tutustua perusteellisesti sekä menetelmään että sen valvontaan.

Syväporaus voi silti kutkuttaa erityisesti maita, joilla loppusijoitettavaa polttoainetta on ydinvoiman jättiläisiin verrattuna suhteellisen vähän. Toisaalta ratkaisu on DI:n mukaan skaalattavissa suurillekin jätemäärille.

Itämerelläkin kiinnostusta

Esimerkiksi Norjan ydinjätevirasto NND julkaisi viime joulukuussa selvityksen, jonka mukaan menetelmä olisi taloudellisesti järkevä ratkaisu paitsi Norjalle, niin myös muille selvityksessä mukana olleille maille eli Slovenialle, Hollannille, Tanskalle ja Kroatialle.

Ainakin Slovenian säteilyturvaviranomainen on jo todennut, että menetelmä on maalle "tärkeä vaihtoehto".

Myös niin sanottuihin pieniin modulaarisiin reaktoreihin keskittyvä virolainen Fermi Energia on selvityttänyt syväporauksen soveltuvuutta maan kallioperään.

– Suomi, Ruotsi ja Ranska louhivat ydinjätteelle loppusijoitustiloja, mutta syväporausratkaisu Virossa eristäisi jätteen paljon syvemmälle ja mahdollisesti edullisemmin, DI mainosti tiedotteessaan viime vuonna.

Menetelmä näyttäisi selvityksen mukaan sopivan Virossa erityisesti Suomenlahden rannikolla sijaitseville alueille.

DI:n Chris Parker toivoo Posivan käyttölupahakemuksen vauhdittavan loppusijoitusta koko maailmassa.
DI:n Chris Parker toivoo Posivan käyttölupahakemuksen vauhdittavan loppusijoitusta koko maailmassa. Kuva: Deep Isolation

Sittenkin molemmat?

Toisaalta Parker sanoo, että menetelmät eivät sulje pois, vaan täydentävät toisiaan.

Käytetyn ydinpolttoaineen kohdalla se voisi tarkoittaa luolaston ja porareikien yhdistämistä joko samalla loppusijoituspaikalla tai hajautettuna.

– Luoliin sijoitettaisiin esimerkiksi pidemmältä ajalta kertynyt jäte, ja sen jälkeen syntyvä jäte sijoitettaisiin suoraan eri laitospaikoille porattaviin reikiin.

Suomessa syväporauksen mahdollisuuksia on tarkoitus vähintäänkin tutkia ainakin tulevaisuudessa siintävän pienydinvoiman jätehuoltoon. Yleensä meillä on kuitenkin korostettu keskitetyn loppusijoituksen hyötyjä, jotka liittyvät esimerkiksi tietotaitoon, luvitukseen ja valvontaan.

Kansalaisten ja kuntien tasolla keskittämisen iloista ei aina olla samaa mieltä.

Hajautus mahdollista

Tuoreessa muistissa on esimerkiksi Fennovoiman ydinvoimalahankkeeseen liittyvä keskustelu Eurajoella, kun kunta sen enempää kuin Posivakaan ei halunnut yhtiön jätteitä alueelleen. Kahden ison loppusijoitusluolaston rakentamista taas on pidetty Suomen kokoisessa maassa mahdottomana.

Syväporauksen mahdollistama hajauttaminen voisi Parkerin mukaan ratkoa tällaisia ristiriitoja.

– Jos paikka on geologialtaan sopiva ja asialle saadaan paikallinen hyväksyntä, jätteet voidaan syväporauksella loppusijoittaa siellä, missä ne ovat syntyneetkin, hän huomauttaa.

– Pitkiä kuljetusmatkoja ei tarvita, eikä loppusijoituksen taakka jää vain yhden paikkakunnan harteille.

Kaksi menetelmää

Suomi ja Ruotsi ovat toteuttamassa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitusta suunnilleen samalla menetelmällä (KBS-3).

Olkiluodossa loppusijoitus saattaa alkaa noin vuonna 2025.

Yhdysvalloissa on valmisteltu geologista loppusijoitusta Yucca-vuorelle 1970-luvulta saakka. Hanke on muun muassa poliittiista syistä jäissä, kenties pysyvästi.

Tämä on lisännyt kiinnostusta syväporausmenetelmään.

KBS-3

Menetelmä tiivistettynä: tunneliston louhiminen peruskallioon, loppusijoitusreikien poraaminen, polttoainekapselien sijoittaminen ja luolaston sulkeminen

Loppusijoitussyvyys: noin 400 metriä

Kapselin materiaali: pallografiittivalurautaa ja kuparia

Kapselin koko: halkaisija 105cm, jokaisessa kapselissa 4 (OL3) tai 12 (OL1 ja 2, Loviisa 1 ja 2) polttoainenippua

Reikien ja tilojen sulkeminen: bentoniittisavella ja louheella

Syväporaus

Menetelmä tiivistettynä: syvä porareikä suoraan maanpinnalta, polttoainekapselien sijoittaminen ja reiän sulkeminen

Loppusijoitussyvyys: jopa 1 500-2 000 metriä

Kapselin materiaali: nikkeliä, kadmiumia ja molybdeenia

Kapselin koko: halkaisija 23-33 senttimetriä, jokaisessa kapselissa yksi polttoainenippu

Reikien sulkeminen: bentoniittisavella, maa-aineksella ja louheella

"Aplodit Posivan onnistumiselle"

Posiva jätti vuodenvaihteessa käytetyn ydinpolttoaineen kapselointi- ja loppusijoituslaitosten käyttölupahakemuksen.

Deep Isolationin Chris Parker pitää saavutusta erittäin tärkeänä ydinvoimateollisuudelle koko maailmassa.

– Se näyttää hallituksille, että radioaktiivisen jätteen loppusijoitus on saavutettavissa oleva asia.

Parker toivoo, että tämä puolestaan "inspiroi" yhä useampia maita vauhdittamaan omia ratkaisujaan ja niiden toteuttamista.

– Annamme aplodit Posivan onnistumiselle.