Kansainvälinen valvonta syynää hyvin tarkasti käytetyn ydinpolttoaineen siirtoa voimaloista maailman ensimmäiseen kapselointilaitokseen. Kuvan rakenteilla olevassa kuumakammiossa polttoaine siirretään kuparikapseliin, jonka sulkemisen jälkeen itse polttoainetta ei enää pystytä mittaamaan. Siksi kapselointiprosessia valvotaan erittäin tarkasti.
Kameroita, sinettejä, tarkastajia, raportteja, mittareita, laserportteja ja kokonaan tätä varten kehitettyjä uusia laitteita.
Tätä kaikkea tarvitaan, jotta käytetyn ydinpolttoaineen valvonta saadaan aukottomaksi maailman ensimmäisessä loppusijoituslaitoksessa Olkiluodossa.
– Ruotsi oli aiemmin edellä, mutta kun prosessi siellä venyi, tuli Suomesta ennakkotapaus. Muita verrataan tulevaisuudessa meihin, sanoo ylitarkastaja Mikael Moring Säteilyturvakeskuksesta (Stuk).
Pohjalla painaa globaali kysymys ydinaseista.
Materiaalia ja tietoa
Stuk on tänä vuonna keskittynyt Posivan kohdalla erityisen tiiviisti ydinmateriaalivalvonnan suunnitteluun ja toteutukseen.
– Ensimmäisiä valvontalaitteita on jo lähetetty Olkiluotoon, ja asennuksia aloitetaan kohtapuoliin, Moring kertoo.
Kansainväliset sopimukset antavat atomienergiajärjestö IAEA:lle ja Euroopan komissiolle oikeuden tehdä Stukin ohella valvontaa suomalaisissa ydinlaitoksissa.
Valvonta kattaa kaiken sellaisen, jota edes teoriassa voitaisiin käyttää hyödyksi ydinaseiden valmistuksessa.
– Plutonium ja eräät uraanin isotoopit, joista voitaisiin tehdä pommimateriaalia sekä lähtöaineet, esimerkiksi luonnonuraani, Moring listaa.
Myös ydinvoimaloissa tai muissa ydinlaitoksissa käytettäviä laitteita valvotaan, mikäli niitä voitaisiin hyödyntää ydinpommin valmistusprosessissa.
Sama koskee ydinaseissa hyödyntämiskelpoista tietoa. Sen vuoksi IAEA valvoo Suomessa jossain määrin esimerkiksi ydinalan tutkimusta.
Kärjessä käytetty polttoaine
Suomessa ylivoimainen pääpaino on kuitenkin ydinpolttoaineessa.
Valvontaa on tehty esimerkiksi Olkiluoto ykkösessä ja kakkosessa jo vuosikymmeniä, ja pitkään jo kolmosyksikössäkin.
Laitoksilla on esimerkiksi kameroita, jotka lähettävät jatkuvaa kuvavirtaa IAEA:n ja komission päämajoihin Wieniin ja Luxemburgiin.
Kamerat kuvaavat erityisesti kohteita, joissa on käytettyä polttoainetta. Tämä johtuu sen sisältämästä plutoniumista.
Lisäksi käytetään mekaanisia ja sähköisiä sinettejä.
– Niitä on paikoissa, joita ei pitäisi avata ilmoittamatta asiasta valvojille. Tällaisia paikkoja ovat esimerkiksi reaktorin ja polttoainealtaiden kannet, Moring kertoo.
Kansainväliset tarkastajat käyvät laitoksilla rutiininomaisesti muutaman kerran vuodessa. Lisäksi tehdään yllätystarkastuksia pariin laitokseen vuosittain.
Ennakkotapaus maailmassa
Käytetyn polttoaineen loppusijoitus muuttaa valvontaa ratkaisevasti.
Se johtuu muun muassa siitä, että polttoainetta siirrellään ja käsitellään monivaiheisessa prosessissa. Senkin aikana on oltava jatkuvasti tarkka tieto kaiken Suomessa olevan ydinpolttoaineen sijainnista.
– Kamerat ja sinetit ovat tähän saakka olleet tärkeimpiä valvontalaitteita. Kapselointilaitoksessa asia tulee aika paljon monimutkaisemmaksi, Moring kertoo.
Hänen mukaansa valvonnan suunnittelun ja toteutuksen työmäärää lisää silti eniten se, että kaikki tehdään ensimmäistä kertaa.
– Loppusijoitus on ydinmateriaalivalvonnassa tavallaan musta aukko.
Avaamiseen korkea kynnys
Kokonaan oma haasteensa on se, että polttoaine haudataan kallioperään yli 400 metrin syvyyteen ja tiivistetään bentoniittisavella.
Tähän saakka valvonta on perustunut pitkälti siihen, että jos esimerkiksi kamera lakkaa toimimasta tai sinetti murtuu, tarkastaja voi jälkeenpäin varmistaa, ettei mitään ole viety.
Loppusijoituksen tai edes kapseloinnin jälkeen näin ei enää voi käytännössä tehdä. Pelkästään kiinnihitsatun kuparikapselin avaaminen on hyvin kallista ja siinä on myös turvallisuusriskinsä – suljetun tunnelin uudelleenavaamisesta puhumattakaan.
– On pystyttävä varmistumaan koko ajan siitä, ettei mitään lähde ulos mitään reittiä pitkin. Siksi tekninen valvonta tehdään niin tarkaksi ja tiheäksi, Moring sanoo.
Ydinvoimalan jokaisen polttoainenipun yksilöllinen sijainti ja sisältö on tarkasti tiedossa myös loppusijoituksen aikana. Kun niput on kapseloitu, keskittyy seuranta kapseliin.
Elementin tarkkuudella
Ydinvoimaloissa käytettävät, pari sataa kiloa painavat polttoaine-elementit on numeroitu. Jokaisesta on tiedossa myös esimerkiksi elementin uraani- ja plutoniummassa.
Jos voimalapuolella havaittaisiin poikkeamia elementeissä, ne voitaisiin laittaa sivuun ja tarkastaa myöhemmin. Loppusijoitusprosessissa tämä ei tule kyseeseen.
Siksi on hyvin tärkeää varmistua siitä, että jokainen loppusijoitettava elementti on sellainen kuin laitoksen luvanhaltija – eli esimerkiksi Teollisuuden Voima (TVO) – on ilmoittanut. Tämä tehdään mittaamalla elementit yksi kerrallaan ennen kuin ne siirretään käytetyn ydinpolttoaineen välivarastosta kapselointilaitokseen.
Uutta tekniikkaa
Suomessa elementit mitataan kahdella eri menetelmällä.
Ensimmäinen niistä on passiivinen gammasäteilytomografia, joka skannaa polttoaineen ja tekee siitä kuvan hieman samaan tapaan kuin lääketieteellisessä tomografiakuvauksessa.
Hyvin tiiviin polttoaineen kohdalla kuvaus on kuitenkin haasteellisempaa. Siksi siihen tarvittiin vuosikymmenen kestänyt kansainvälinen kehityshanke.
– Kyseessä on maailman ensimmäinen laite, joka pystyy havaitsemaan yhdenkin polttoaine-elementistä poistetun tai vaihdetun sauvan, Moring kertoo.
Tomografin lisäksi elementit mitataan laitteella, jolle ei ole edes vaikeaa suomenkielistä nimeä. Englanniksi se on passive neutron albedo reactivity detector, mikä viittaa polttoaineesta säteilevien neutronien heijastumiseen.
– Laitteen hienous on se, että se mittaa oikeasti uraania ja plutoniumia eikä esimerkiksi hajoamistuotteiden säteilyä.
IAEA ja EU valvovat jokaista Posivan loppusijoitustiloihin ja niistä ulos johtavaa reittiä aina ajotunnelista (kuvassa) hisseihin ja ilmastointikuiluihin. Valvontamenetelminä ovat muun muassa laserverhot ja säteilyportit.
Siirtoa syynätään tarkasti
Mittausten jälkeen siirtoja seurataan äärimmäisen tarkasti.
Siirtosäiliöön laitetaan kerrallaan 36 polttoaine-elementtiä, mikä tarkoittaa loppusijoituksessa kolmea kuparikapselia. Vaikka siirtomatka Olkiluodossa on vain pari kilometriä, valvotaan kuljetusta koko ajan säteilymittarilla, kameroilla ja säiliön sinetillä.
Noin kerran kuukaudessa tapahtuvat siirrot tuovat myös kansainvälisiä tarkastajia paikan päälle huomattavasti useammin kuin tähän saakka.
– Alussa tarkastaja on varmaankin mukana jokaisessa siirrossa, Moring arvelee.
Tämä johtuu muun muassa siitä, että siirtosäiliön sinetin asennus ja poisto edellyttävät nykysäännön mukaan tarkastajan läsnäoloa vähintään toisessa päässä.
Kehittelyn alla on kuitenkin sinetti, jonka asennusta ja poistoa voitaisiin valvoa riittävällä varmuudella etänä.
Kapseli kerrallaan
Kapselointilaitoksella sinetti avataan ja polttoaine siirretään kuumakammiossa siirtosäiliöstä kapseliin. Myös tätä valvotaan kameroilla tarkasti, ja esimerkiksi kammion luukuissakin on sinettejä.
– Kun polttoaine-elementit on asennettu kapseliin, tarkastetaan vielä, että oikeannumeroiset elementit ovat oikeissa paikoissa, Moring selvittää.
Tämän jälkeen kuparikapseli hitsataan kiinni. Valvonnan "yksikkö" vaihtuu samalla polttoaine-elementistä kapseliksi.
– Tällä hetkellä ei ole olemassa menetelmää, jolla pystyttäisiin mittaamaan yksittäistä elementtiä tarkasti kapselin sisältä.
Kapselit on numeroitu polttoaine-elementtien tapaan.
Kapselien siirtoa valvotaan laserilmaisimilla ja säteilyporteilla. Ne paljastavat kapselin liikkeiden ja sijainnin ohella sen, jos kapseli olisi esimerkiksi vaihdettu matkalla tyhjään.
Kaikki reitit tarkkailussa
Jokaisen kapselin matkaa seurataan loppusijoitustunneleissa aina loppusijoitusreikään saakka. Tämänkin jälkeen on varmistuttava siitä, että polttoaine pysyy siellä, missä on tarkoituskin.
– IAEA:lla ja komissolla on valvontaa jokaisella maan alle menevällä reitillä, Moring kertoo.
Tällaisia ovat ajotunnelin ohella ilmastointikuilut sekä henkilö- ja kapselihissit. Kaikissa on kameroita ja osassa sinettejä tai säteilyportteja.
Tästä huolimatta kansainväliset valvojat ovat todennäköisesti alkuvaiheessa myös itse tiiviisti paikalla sekä kapselointilaitoksella että loppusijoitustiloissa. Muutaman vuoden kuluessa siinäkin pyritään siirtymään yhä enemmän etävalvonnan suuntaan.
Ydinsulkusopimuksen allekirjoittajamaiden kymmenes seurantakokous pidettiin elokuun alussa. IAEA:n pääjohtaja Rafael Mariano Grossi korosti puheessaan sopimuksen ja sen valvonnan merkityksen kasvua, kun ilmastokriisi lisää voimakkaasti ydinvoimarakentamista ja maailman turvallisuustilanne on heikentynyt.
Kohteena valtio
Merkittävä osa valvontaa on myös se, miten ydinvoimalan luvanhaltija ja loppusijoitusyhtiö velvoitetaan ilmoittamaan omasta ydinmateriaalistaan ja sen käsittelystä.
Tässä on paljon suunniteltavaa, sillä normaalitilanteessa valvonnan ei haluta haittaavan kohtuuttomasti itse loppusijoitusprosessia.
Tärkeysjärjestyksessä valvonta on kuitenkin numero yksi. Jos jotakin merkittävästi poikeavaa havaitaan, niin prosessi pistetään tarvittaessa poikki – oli siitä Posivalle haittaa tai ei.
Lisäksi on hyvä huomata, että kansainvälinen ydinmateriaalivalvonta valvoo valtioiden toimintaa.
Moring huomauttaa, että IAEA:n kannalta esimerkiksi Stuk voisi myös olla taho, joka käyttäytyy "rikollisesti". Siksi atomienergiajärjestö on hyvin tarkka siitä, että se käyttää omia valvontalaitteitaan.
Aukkoja ei jää
Miltä kokonaisuus sitten näyttää? Jääkö valvontaan aukkoja, joiden kautta joku voisi salakuljettaa ydinaineita asetuotantoon?
– Voin hyvällä omatunnolla sanoa, että ainakaan niin kauan kuin toiminta on käynnissä ja valvonta on sellaista, millaiseksi se on nyt suunniteltu, niin ei jää, Moring vakuuttaa.
– Ei ainakaan Suomessa, jossa on hyvin toimiva yhteiskunta.
Ydinsulkusopimus ja Euratom
Ydinmateriaalivalvonta pohjautuu valtioiden väliseen niin sanottuun ydinsulkusopimukseen (virallisesti Sopimus ydinaseiden leviämisen estämisestä)..
Sen tarkoitus on estää ydinaseiden valmistus ja hankinta muilta kuin ns. ydinasevaltioilta.
EU-alueella velvoittaa tämän lisäksi Euroopan komission Euratom-sopimus.
Se pyrkii muun muassa takaamaan, ettei siviilikäyttöön tarkoitettuja ydinaineita siirretä muuhun käyttöön.
Erityisesti tämä koskee sotilaallisia tarkoituksia.
Sopimukset antavat organisaatioille oikeuden tehdä valvontaa suomalaisissa ydinlaitoksissa.
Stukilla on oikeus ja Suomen lain mukaan velvollisuus olla paikalla, mutta kansainvälistä valvontaa suomalaisviranomaisen poissaolo ei estäisi.
Suomessa laitosten ydinmateriaalivalvontaan liittyvien velvoitteiden toimeenpano perustuu ydinenergialakiin ja -asetukseen sekä komission asetukseen Euratomin ydinmateriaalivalvonnan täytäntööpanosta.
Sadan vuoden perspektiivi
Loppusijoitus kestää näillä näkymin vuosisadan, mutta ydinmateriaalin valvonta ei nykysopimusten nojalla pääty koskaan.
Stuk keskittyy kuitenkin nyt pohtimaan valvontaa laitoksen toiminnan aikana. Siksi perspektiivi on reilut sata vuotta.
– On vaikea mennä sanomaan edes sitä, mitä asiasta päätetään, kun tilat suljetaan, Mikael Moring sanoo.
Tuhansien vuosien päähän ulottuvia asioita on tosin mietitty jonkin verran.
Loppusijoituksen päätyttyä valvonta on todennäköisesti paljon kevyempää kuin nyt, mutta sen tarkempi suunnittelu on melko turhaa.
Jos tänään mietitään esimerkiksi satelliittivalvonnan tapaista ratkaisua, on vuosisadan kuluttua käytössä todennäköisesti jotakin paljon kehittyneempää tekniikkaa.
Tiedon säilyttämisen kohdalla on toisin, sillä sitä syntyy ja on vaarassa kadota koko ajan.
– Stukissa varmistamme, että keräämme oleellista dataa ja säilytämme sen huolellisesti nyt. Sadan vuoden kuluttua toiset saavat miettiä, miten tiedot säästetään 10 000 vuoden päähän.
Suomalaisvoimaloiden polttoaine on huonoa pommeihin
Suomessa toimivien ydinvoimaloiden polttoaine ei ole erityisen hyvää materiaalia ydinaseiden valmistukseen.
Se johtuu reaktorityypeistä ja niiden käyttötavasta. Niin sanotuissa kevytvesireaktoreissa polttoainetta käytetään sähköntuotannossa pitkään, mikä tuottaa siihen pomminvalmistusta haittaavia plutoniumin isotooppeja.
– On kyseenalaista, pystyisikö siitä edes tekemään suoraan räjähtävää ydinpommia. "Hyvät" pommimateriaalit syntyvät toisenlaisissa reaktoreissa, tai sitten reaktoreja täytyisi ajaa hyvin eri tavalla, ylitarkastaja Mikael Moring sanoo.
Viranomaiset joutuvat kuitenkin – hieman kärjistettynä – vakuuttamaan kansainvälisille tahoille, ettei Suomessa olla tekemässä ydinasetta tai myymässä materiaalia esimerkiksi Iraniin.
Tämä johtuu siitä, että kaikkia maita on kohdeltava ydinmateriaalivalvonnassa samalla tavoin.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu Länsi-Suomi-lehden nettisivustolla.