2/2001...6 ats ydintekniikka (30) 2/2001 paikallinen hyvä ksyntä ydinenergialain mukaan my...

Tässä numerossa:Tutkimus

Pääkirjoitus:Ydinvoimatutkimuksenhaasteet ja murros ............................ 3

Resume: Challenges ofnuclear power research .....................4

Suomi valitsi loppusijoituspaikanmutta miten periaatepäätös syntyi? .. 5

Posiva suunnittelee käytetynpolttoaineen kapselointialoppusijoitusta ja kuljetuksia .............. 7

Ydinvoimalaitosten ympäristö-vaikutukset tarkassa seurannassa...10

Ydinvoimalaitospäästöjenympäristö- ja ilmaleviämismallit .......13

Fuusioenergian 50 vuoden synnytys .........................16

Mesopotamialaisten jäljillä............... 19

Uuden sukupolven ydinvoimalat ......21

FINNUS-ohjelma vauhdissa ............ 24

Neutronikaappaushoitoakehitetään BNCT-asemalla..............26

Uraaniammukset – hiipivä kuolema vai paljon melua tyhjästä?................31

Vaakahöyrystimien asiantuntijatkoolla viidennen kerran....................33

Koulutusta energiakanava-laisille bio- ja tuulienergiasta............35

ATS:n Tshernobyl-onnettomuuden15-vuotisseminaari...........................36

ATS:n opintomatka Sosnovy Boriin..38

Kansallinen ilmastostrategiaja suomalainen sähkö ......................40

Kolumni: Pappia kyydissä ................43

2/2001 vol. 30

ATS2/2001, vol. 30JULKAISIJA Suomen Atomiteknillinen Seura –

Atomtekniska Sällskapet i Finland ry.

ATS WWW http://www.ats-fns.fi

TOIMITUS

PÄÄTOIMITTAJA ERIKOISTOIMITTAJA ERIKOISTOIMITTAJA

DI Olli Nevander TkT Eija Karita Puska DI Arto IsolankilaFortum Nuclear Services Oy VTT Energia SäteilyturvakeskusPL 10, 00048 Fortum PL 1604, 02044 VTT PL 14, 00881 Helsinkip. 010 453 2613 p. (09) 456 5036 p. (09) 7598 8314olli [email protected] [email protected] [email protected]

TOIMITUSSIHTEERI ERIKOISTOIMITTAJA ERIKOISTOIMITTAJA

Minna Rahkonen DI Milja Walsh TkL Eero PatrakkaFancy Media Ky Energia-alan Keskusliitto ry. Teollisuuden Voima OyImmersbackantie 85 PL 21, 00131 Helsinki 27160 Olkiluoto01100 Östersundom p. (09) 6861 6608 p. (02) 8381 3300p. (0400) 508 088 [email protected] [email protected]@saunalahti.fi

JOHTOKUNTA

PUHEENJOHTAJA VARAPUHEENJOHTAJA SIHTEERI

TkT Harri Tuomisto FT Rolf Rosenberg TkL Jarmo Ala-HeikkiläFortum Nuclear Services Oy VTT Kemiantekniikka Teknillinen KorkeakouluPL 10 PL 1404, 02044 VTT PL 2200, 02015 TKK00048 Fortum p. (09) 456 6342 p. (09) 451 3204p.010 453 2464 [email protected] [email protected]@fortum.com

RAHASTONHOITAJA DI Kari KaukonenTekn.yo. Reetta Räikkälä Teollisuuden Voima OyLuuvaniementie 8 A 19 27160 Olkiluoto00350 Helsinki p. (02) 8381 2120

[email protected]

DI Kirsi Alm-Lytz DI Martti KätkäSäteilyturvakeskus Teollisuuden Voima OyPL 14, 00881 Helsinki Töölönkatu 4, 00100 HKIp. (09) 7598 8663 p. (09) 6180 [email protected] [email protected]

MUU TOIMINTA

YLEISSIHTEERI KANSAINVÄL. ASIOIDEN SIHT. EKSKURSIOSIHTEERI

Liisa Hinkula DI Olli Nevander DI Kai SalminenVTT Energia Fortum Nuclear Services Oy Fortum Nuclear Services OyPL 1604, 02044 VTT PL 10, 00048 Fortum PL 10, 00048 Fortump. (09) 456 5000 p. 010 453 2613 p. 010 453 [email protected] [email protected] [email protected]

YOUNG GENERATION ENERGIAKANAVA

DI Jari Siitonen TkT Eija Karita PuskaFortum Nuclear Services VTT EnergiaPL 10, 00048 Fortum PL 1604,02044 VTTp. 010 453 2459 p. (09) 456 [email protected] [email protected]

VUODEN 2001 TEEMAT

1/2001Ydinvoima ja internet

2/2001Tutkimus

3/2001Young Generation-teemanumero

4/2001ATS:n ekskursio Espanjaan

ILMOITUSHINNAT

1/1 sivua 2.000 mk1/2 sivua 1.400 mk1/4 sivua 1.000 mk

TOIMITUKSEN OSOITE

ATS Ydintekniikkac/o Olli NevanderFortum Nuclear Services OyPL 10, 00048 Fortump. 010 453 2613 (suora)telefax 010 4533 403

Osoitteenmuutokset pyydetään ilmoittamaanLiisa Hinkulalle / VTT Energiatelefax (09) 456 5000e-mail: [email protected]

Lehdessä julkaistut artikkelit edustavat kirjoittajien omia mieli-piteitä, eikä niiden kaikissasuhteissa tarvitse vastataSuomen AtomiteknillisenSeuran kantaa.

ISSN-0356-0473

Painotalo Miktor Ky

ATS Ydintekniikka (30) 2/2001 3

Harri TuomistoPÄÄKIRJOITUSTkT Harri Tuomisto on Fortum Nuclear Services Oy:n

tutkimuspäällikkö ja ATS:n johtokunnan puheenjohtaja, p. 010 453 2464, E-mail: [email protected]

I lmastomuutoksen uhka on kääntymässä ihmiskunnansuurimmaksi haasteeksi. On selvää, että vain suurillaenergiaratkaisuilla uhkaa voidaan torjua. Energia-

politiikan hämärtäminen näpertelevillä ympäristöargumen-teilla on vastuutonta. Laajan energiantuotannon ilmastouh-kiin voidaan oikeasti vaikuttaa vain käyttämällä massiivisia,päästöttömiä energiamuotoja. Kun vesivoima on jo raken-nettu, ei vaihtoehdoksi laajalle perusvoiman tuotannon laa-jentamiselle jää kuin ydinvoimien vapauttaminen.

Pitkällä tähtäimellä fuusioon perustuva tuotanto tarjoaakäytännössä rajattoman ja erityisen puhtaan vaihtoehdon.Nykyisen sukupolven suuri haaste on pitää yllä fuusioon joh-tavan teknologian kehitystä. Parhaimmillaan fuusio alkaatodella näkyä sähköntuotannossa vasta kuudenkymmenenvuoden kuluttua. Siihen asti vesi- ja fissiovoima pysyvät tär-keimpinä puhtaina lähteinä.

Fissiovoimaloilla on siis kaksi tärkeää tehtävää tulevaisuu-dessa. Niiden avulla voidaan taata laajamittainen puhdasvoimantuotanto fuusion tulemiseen asti. Sen jälkeenkin niitätarvitaan fuusiota täydentämään. Toisaalta ydinvoimatekno-logian korkea taso on pidettävä yllä niin, että ajan tullessaon olemassa osaavaa teollisuutta fuusiovoimaloiden raken-tamiseen.

Suomi on niitä harvoja maita, joka suhtautuu vastuullisestipuhtaaseen voimantuotantoon. Eduskunta on nyt hyväksynytlopullisesti käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen peri-aatteen. Ja kuten tiedetään, TVO:n seuraavan ydinvoimayk-sikön periaateluvan käsittely etenee.

Julkista ydinvoimatutkimusta tehdään Suomessa ydinturval-lisuuden, ydinjäteratkaisujen ja fuusion kehittämiseksi. Eu-roopan seuraavaan puiteohjelmaan ydinturvallisuuden jafuusion osuutta on esitetty pienennettäväksi. Fission osaltaohjelma on nimetty vain ydinjätteiden mukaan. Lehtemmetässä numerossa esitellään Suomen ohjelmien tuloksia jakatsellaan tulevia suuntaviivoja.

Uudet tutkimusohjelmat ovat muokattavina. Millaiset mah-dollisuudet julkinen tutkimus saa vastatakseen haasteisiin?Entä millä panoksella teollisuuden tutkimusta tehdään tule-vaisuudessa? Sukupolven vaihdos on lähestymässä, joten re-sursseja pitäisi ennen muuta riittää myös nuorten koulutta-miseen vaikeisiin asiantuntijatehtäviin.

Monestakin syystä Suomen tilanne näyttää huolestuttavalta.Julkisen tutkimuksen rahoitusta on vuosien varrella järjes-telmällisesti pienennetty. Fortumin mahdollisuudet ovat hei-kentymässä voimalaitostekniikan ja teknologiayksikön raju-jen alasajojen myötä. Sen maineikasta virtauslaboratoriotaollaan lakkauttamassa. Nuoria osaajia on poistunut alalta.VTT Energia on arvaamattomasti hajottanut parhaita ydin-voimayksiköitään. Otaniemen Triga-reaktorin tulevaisuuson jälleen kerran vaakalaudalla.

Vastapainoksi näkyy myös positiivisia piirteitä. VTT Ke-miantekniikka ja Valmistustekniikka ovat ottaneet entistäenemmän vastuuta. Fortum Nuclear Services jatkaa omanayhtiönään koko konsernin ydinvoimatekniikan osaajana.Lappeenrannan TKK on ottanut koko PACTEL-ryhmän pii-riinsä. Ydinjätetutkimus kanavoituu entistä selvemmin Posi-van kautta luvanhaltijan puolelta ja erillisenä ohjelmanajulkisen puolen tutkimuksena. TEKESin rooli on ilahdutta-vasti korostunut uusien teknologioiden kehityksen tukijananiin käyttöiän hallinnan, uusien voimalaitostyyppien kuinfuusiokehityksen osalta.

Nyt on aika terävöittää otetta. Tehokas tutkimus luo uusiaosaajia alalle. Tätä varten on myös kokeelliseen tutkimuk-seen panostettava. Tärkeä osaaminen on saatava säilymään.Kaikkia rakenteita ei tulisi tuhota, ennen kuin uusia on saatuluoduksi.

■

Ydinvoimatutkimuksen haasteet ja murros

4 ATS Ydintekniikka (30) 2/2001

RESUMÉ Harri Tuomisto

Challenges of nuclear power research

Harri Tuomisto, Fortum Nuclear Services Ltd, is chairman of Finnish Nuclear society, tel. + 358 10 453 2464, e-mail: [email protected]

T he climate change and its potentially disastrous con-sequences are becoming one of the major challengesof the mankind. It is quite evident that the threat can

be prevented only by large-scale energy solutions. Varioussmall-scale solutions that have been very popular in publicdiscussions, do not bring any real benefit from theviewpoint of environment. It would be fatally irresponsiblefrom the current generation to rely on such inefficient so-lutions. Now, when there are only limited possibilities toincrease hydropower production, the only real alternativefor clean baseload power production is nuclear power.

In the long run, the thermonuclear fusion offers an unlimi-ted and exceptionally clean energy source. It is a big chal-lenge for the current generation to ensure the developmentof fusion technology. It can be expected that fusion starts tohave a role in the world’s power power production onlyafter the sixty years from now. Until that, the fission powerand hydropower will remain the most important cleanpower sources.

The current nuclear technology has two significant roles inrespect to the future energy systems. First, the high-qualityfission technology can ensure a large-scale clean powerproduction until the fusion technology could take over. Onthe other hand, a successful construction of fusion plantsrequires that a vigorous nuclear industry is available tosupply the technology.

Currently, Finland is one of the few countries aiming atfurther exploitation of nuclear power. Finland’s parliamentjust recently backed the proposal to build a final repositoryfor the country’s radioactive nuclear waste. At the sametime, the proposal for the fifth nuclear power unit proceedssteadily in the government.

There are public research programmes in Finland fornuclear safety and nuclear waste as well as for fusion phy-sics and technology. The country participates actively in the

Euratom’s framework programmes of research in theseareas. This issue of our society journal describes many ofthese efforts, their results and future prospects.

Unfortunately, the nuclear research field suffers of the bud-get constraints as in most other countries. There are alsofast structural changes taking place in the energy market, inenergy companies as well as in research organisations. TheFinnish nuclear engineering field has been, however,successful in attracting very capable young people. It willbe a major challenge in future to maintain the new youngnuclear experts and transfer the know-how from the older,retiring generation. One of the best ways to respond to thischallenge is to maintain and develop vital and interestingresearch programmes that can serve as a platform for theeducation and know-how transfer.

■


Kun historiaa tutkitaan, törmätäänväistämättä valtioneuvoston vuon-na 1983 tekemään ydinjätehuollon

tutkimuksen, selvityksen ja suunnittelu-työn tavoitteita koskevaan päätökseen,joka määritteli varautumisen Suomessa ta-pahtuvaan loppusijoitukseen. Päätöksenmukaan loppusijoituspaikka valitaan vuo-den 2000 loppuun mennessä ja valmiusloppusijoituslaitoksen rakentamiseen tar-vittavien suunnitelmien esittämiseen tulisiolla kymmenen vuotta myöhemmin, 2010.Suunnittelulähtökohtana pidettiin sitä, ettäloppusijoitus voitaisiin aloittaa vuonna2020.

Maailma on kahdenkymmenen vuodentakaisesta melkoisesti muuttunut ja tekniik-kakin kehittynyt, mutta aikoinaan luotuydinjätehuollon ohjelma on käyttökelpoinenvielä tänäänkin. Siihen on sitouduttu eikäsen muuttamiseen ole ollut tarvetta. Vuonna1983 tehty päätös on varmasti yksi suoma-

laisen ydinjätehuollon menestyksen kulma-kivistä.

Lainsäädäntö onseurannut ajan henkeä

Ydinjätehuollon ohjelmaa ja loppusijoituk-sen hyväksyttävyyttä on tukenut myös yh-teiskunnallisen arvomaailman ja mielipi-deilmaston mukaan muokkautunut lainsää-däntö, joka on sitouttanut valtioelimet aikoi-naan luotuun ydinjätehuollon ohjelmaan.Vuoden 1987 ydinenergialaissa tai parem-minkin sen perusteluissa määritellään lop-pusijoitus Suomen kallioperään ydinjäte-huollon vaihtoehtona ulkomaille vienninohella. Kun ydinenergialakia muutettiinvuonna 1994, keskeistä siinä oli ydinjättei-den viennin ja tuonnin kieltäminen. Vienti-mahdollisuudesta luovuttiin ja näin edus-kunta “virallisti” loppusijoituksen suomalai-sen ydinjätehuollon strategiana.

Suomi valitsi loppusijoituspaikan –mutta miten periaatepäätös syntyi?

Timo Seppälä

Eduskunta vahvisti 18.toukokuuta valtioneu-voston periaatepäätök-sen käytetyn ydinpoltto-aineen loppusijoituslai-toksen rakentamisestaEurajoen Olkiluotoon.Käytetyn ydinpolttoai-neen huolto tuntuu ete-nevän Suomessa ripeäs-ti ja vaivattoman tuntui-sesti. Maailmalla ih-metellään ja ehkä ihail-laankin suomalaistenpragmaattista ja mää-rätietoista tapaa edetäydinjätehuollon päätök-sissä. Mutta onko kaikki ollut niinvaivatonta kuin miltä se on näyttä-nyt?


Paikallinen hyväksyntä

Ydinenergialain mukaan myönteisen periaa-tepäätöksen edellytyksenä on loppusijoituk-seen ehdolla olevan kunnan hyväksyntä.Sen jälkeen kun yksityiskohtaiset paikkatut-kimukset alkoivat 1980-luvun lopulla, onloppusijoitukseen ehdolla olevia kuntia ollutuseita. Kuntalaisten enemmistön hyväksyn-tää loppusijoitushankkeelle ei kuitenkaansaavutettu muualla kuin ydinvoimalaitos-kunnissa Eurajoella ja Loviisassa. Niissäasukkaat ovat tottuneita ydinvoimaan jahyötyneet laitoksista niiden tarjoamien työ-mahdollisuuksien ansiosta.

Se, että periaatepäätöshakemuksessa va-linta kohdistui vain Eurajoen kuntaan eikäLoviisaan, johtui useasta tekijästä. Vaikkaenemmistö Loviisan asukkaista suhtautuimyönteisesti loppusijoitukseen, jakoi hankekuntalaiset selvästi kahteen toisille vastak-kaiseen leiriin. Eurajoella tällaista polari-soitumista ei juurikaan esiintynyt. Toisaaltavaltaosa käytetystä polttoaineesta sijaitsee janykytilanteessa myös syntyy Eurajoen Olki-luodossa. Eurajoen kohdalla kuljetustentarve on vähäisempi kuin Loviisan tapauk-sessa.

Palautettavuus japolttoainemäärä

Merkityksetöntä periaatepäätösprosessinetenemisen kannalta ei varmasti ollut se-kään, että valtioneuvoston keväällä 1999hyväksymässä päätöksessä loppusijoituksenturvallisuudesta edellytettiin ydinpolttoai-neen palautettavuutta takaisin maan pinnal-le, ”mikäli kehittyvä tekniikka tekee sen tar-koituksenmukaiseksi.” Tähän kysymyk-seenhän on sittemmin monta kertaa törmät-ty hankkeen eduskuntakäsittelyn aikana. Ih-miset kaihtavat ”lopullisten” päätöstentekoa, joten palautettavuus on tarjonnut vi-rallisen takaportin loppusijoitusratkaisunperuuttamiseen. Lisäksi se tarjoaa tulevillesukupolville mahdollisuuden arvioida nytsuunnitellun ratkaisun järkevyyttä.

Periaatepäätöshakemuksen tarkentami-nen koskemaan vain nykyisten ydinvoima-laitosten toiminnassa syntyvää käytettyäydinpolttoainetta on ollut omiaan helpotta-maan valtioelinten päätöksentekoa. Valtio-neuvoston joulukuussa 2000 tekemässä pe-riaatepäätöksessä todetaankin, että ”loppusi-joitustiloja voidaan rakentaa enintään sillemäärälle käytettyä ydinpolttoainetta kuinSuomen nykyisten ydinvoimalaitosten kul-

loinkin voimassa olevien käyttölupien pe-rusteella arvioidut loppusijoitustarpeet edel-lyttävät...”

Eduskuntakäsittely

Kun periaatepäätöksen eduskuntakäsittelyalkoi kuluvan vuoden helmikuussa, lähtö-kohdat periaatepäätöksen vahvistamiselleolivat – edellä mainituista syistä – tukevat.Lähes viisituntisessa lähetekeskustelussakäytettiin yli 70 puheenvuoroa, jotka lähespoikkeuksetta – varauksin tai varauksitta –olivat periaatepäätöksen hyväksymisen kan-nalla. Ehkä keskeisimmin keskustelussaesille nousivat ydinpolttoaineen palautetta-vuus, loppusijoitustilojen monitorointi sul-kemisen jälkeen sekä eduskunnan rooli lop-pusijoituslaitoksen rakentamisluvan yhtey-dessä. Muun muassa näillä evästyksillä pe-riaatepäätös lähetettiin talousvaliokuntaan jasille lausuntoa valmistelevaan ympäristöva-liokuntaan.

Eduskunnan ympäristövaliokunta sailausuntonsa valmiiksi hyvissä ajoin ennensille asetettua määräaikaa. Yksimielisessälausunnossaan ympäristövaliokunta toteaa,että “ympäristön ja turvallisuuden kannaltaei ole esteitä hyväksyä valtioneuvoston peri-aatepäätöstä.” Lausunnossa keskitytään pit-kälti niiden kriittisten näkemysten argumen-tointiin, jotka tulivat esille lähetekeskuste-lussa ja valiokunnan asiantuntijakuulemis-ten yhteydessä. Joidenkin mielestä päätök-sentekoa tulisi siirtää, jolloin ainoana vaih-toehtona olisi maanpäällisen varastoinninjatkaminen. Ympäristövaliokunnan viestitähän on kuitenkin se, että maanpäällinenydinjätteen varastointi on ympäristön ja tur-vallisuuden kannalta suurempi riski kuin“jätteen syvälle kallioperään hautaaminen.”Valiokunnan mukaan ydinpolttoaineen py-syvä sijoittaminen on toteutettava aikana,jolloin jätteestä vastuulliset eli ydinvoima-yhtiöt ovat vielä toiminnassa.

Selonteko vai selvitys?

Myös talousvaliokunta päätyi yksimielisestiehdottamaan valtioneuvoston periaatepää-töksen voimaan jättämistä. Valiokuntien yk-situumaisuutta mielipiteitä jakavassa ydin-jätekysymyksessä voitaneen pitää ainutlaa-tuisena ja valiokuntien hyvän yhteistyönovat vahvistaneet myös näiden puheenjohta-jat. Jonkin verran näkemyseroja syntyi sensuhteen, miten eduskunnan rooli rakenta-misluvan yhteydessä tulisi määritellä. Laki-

han lähtee siitä, että rakentamisluvasta päät-tää valtioneuvosto. Kun valtioneuvosto jou-lukuussa hyväksyi periaatepäätöksen, liitet-tiin siihen lausuma, jonka mukaan valtio-neuvosto informoi eduskuntaa ennen raken-tamisluvan myöntämistä pääministerin il-moituksella tai asianomaista valiokuntaa in-formoimalla. Tämä määrittely ei tuntunutkansanedustajille riittävän ja siksi ilmoitta-misen muoto haluttiin määritellä valtioneu-voston (hallituksen) selontekona eduskun-nalle. Selontekohan on valtiosääntöön kir-jattu informoinnin määritelmä, josta voi-daan eduskunnassa äänestää. Siitä, voidaan-ko selonteko kytkeä menettelytapana raken-tamislupaprosessin yhteyteen ja onko seydinenergialain hengen mukaista, voidaanolla montaa mieltä. Joka tapauksessa valio-kunnat pääsivät asiasta yksimielisyyteen jaselonteon sijasta päädyttiin selvitykseen,jonka valtioneuvosto antaa eduskunnalleennen rakentamisluvan myöntämistä.

Päätös

Eduskunnan laajasta yksimielisyydestä huo-limatta periaatepäätöksestä jouduttiin lopul-ta äänestämään. Periaatepäätös vahvistettiin18.toukokuuta äänin 159 - 3. Jälkeenpäinajatellen päätöksen syntyminen tällä tavallaoli parempi, sillä viestinä äänestyspäätös onuskottavampi kuin täydellinen yksimieli-syys, jota maailmassa tuskin vallitsee. Sel-vän äänestystuloksen taustalta on nostetta-vissa lukuisten kansaedustajien viesti siitä,että tämän sukupolven on kannettava vas-tuunsa ydinjätteistä ja siksi loppusijoituk-seen tähtäävän ratkaisun edistäminen on pa-rempi ratkaisu kuin pelkkä välivarastointiintukeutuminen.

■

MMM Timo Seppälä,viestintäpäällikkö

Posiva Oy,puh. 09 - 2280 3763,

[email protected]


Teknisen kehitys- ja suunnittelutyönpäätavoitteena ohjelmakaudella onsaavuttaa tekninen valmius loppu-

sijoituslaitosta koskevien urakkatarjoustenlaadintaa varten sekä riittävä luottamus sii-hen, että kapselointi- ja loppusijoitus-toiminnot voidaan suorittaa suunnitelmienmukaisesti. Paikkatutkimuksissa keskeistäon varmistaa nykyinen käsitys Olkiluodonsoveltuvuudesta loppusijoitustarkoitukseen,tunnistaa loppusijoitukseen sopivat kalli-olohkot Olkiluodon alueella sekä määrittäänykyistä tarkemmin loppusijoituskallionominaisuudet teknistä suunnittelua, rakenta-mistöitä ja turvallisuuden arviointia varten.

Tekninen suunnittelutyö ja paikkatutki-mustulokset luovat pohjan rakentamisluvanperusteeksi tarvittavalle turvallisuusarviolleja sitä tukevalle aineistolle. Pitkäaikais-turvallisuutta koskeva arvio tulee edelleenperustumaan pitkälti kvantitatiiviseen tur-vallisuusanalyysiin, mutta entistä enemmän

painoa pannaan myös analyysiä tukevallemuulle tekniselle ja tieteelliselle aineistolle.

Huomattava osa ohjelmasta vaiheistuusuunnitellun maanalaisen tutkimustilan,ONKALOn, edistymisen mukaan. Suunni-telman mukaan ONKALOn rakentamistyötkäynnistyvät 2003 - 2004. Tätä ennen Posi-va tuottaa selvitykset, joihin sisältyy

- Olkiluodon perustilan kuvaus- suunnitellun maanalaisen tutkimustilan

tekninen kuvaus- suunnitelma maanalaisille tutkimuksille- katsaus niistä kallion ominaisuuksista,

jotka ovat tärkeitä loppusijoituksen pitkä-aikaisturvallisuudelle ja arvio ONKALOnvaikutuksista niihin.

Myöhemmin vuonna 2005 Posiva julkai-see väliraportin kaikista siihenastisista tutki-muksista. Raporttiin sisältyy myös nykyistäyksityiskohtaisempi kuvaus kymmenvuoti-sen ohjelmavaiheen jälkipuoliskon toimin-nasta.

Jukka-Pekka Salo

Posiva suunnitteleekäytetyn ydinpolttoaineen kapselointia, loppusijoitusta ja kuljetuksiaJoulukuussa 2000 julkaistu POSIVAn ohjelmaraportti kuvaakäytetyn polttoaineen loppu-sijoitukseen liittyvän tutkimus-, kehitys- ja teknisen suunnittelu-työn tavoitteet loppusijoitus-laitoksen rakentamislupa-hakemukseen mennessä. Rakenta-mislupahakemus jätettäneen kauppa- ja teollisuusministeriöllevuoden 2010 tienoilla. Esivalmis-teluun kuuluu myös maanalaisentutkimustilan, ONKALOn, raken-taminen Olkiluotoon. ONKALOnrakentamisen suunnitellaan käyn-nistyvän 2003-2004. Tämä artikkeli kuvaa teknisensuunnittelun ohjelmaa käytetynydinpolttoaineen kapseloinnille,loppusijoitukselle ja kuljetuksille.

Kapselointilaitos.


Tässä artikkelissa keskitytään kuvaa-maan teknologiaa koskevaa ohjelmaa, jokaon jaettu kapselointitekniikkaan, loppusijoi-tustilojen suunnitteluun, laitoksen käytönai-kaisen turvallisuuden varmistamiseen, polt-toaineen kuljetusten suunnitteluun, safe-guards-näkökohtien huomioonottamiseen jakustannusten arviointiin.

Loppusijoituslaitoksensuunnittelu

Vuonna 2000 julkaistuissa suunnitelmissaloppusijoitus perustuu KBS-3 tyyppiseenratkaisuun. Suunniteltu itsenäinen loppusi-joituslaitos muodostuu kahdesta osasta:

- maanpäällisestä laitosalueesta, jonkakeskeisenä osana on kapselointilaitos. Lo-viisan ja Olkiluodon ydinvoimalaitoksiltatoimitettava käytetty ydinpolttoaine otetaanvastaan ja pakataan loppusijoitussäiliöihinkapselointilaitoksessa

- syvällä kalliossa olevista tunneleista,joihin kapseloitu käytetty polttoaine sijoite-taan.

Kapselointilaitos sijaitsee em. suunnitel-missa suoraan kapselikuilun yläpuolella,joten polttoainekapseli voidaan siirtää kap-selointilaitoksen puskurivarastosta suoraankapselihissiin ja sillä edelleen loppusijoitus-tilaan.

Loppusijoituslaitoksen suunnittelun ylei-set tavoitteet ovat ohjelmakaudella:

- sovittaa itsenäisen loppusijoituslaitok-sen esisuunnitelma Olkiluotoon sekä tehdävaihtoehtoinen suunnitelma, jossa kapse-lointilaitos sijaitsee KPA-varaston yhtey-dessä ja valita näistä tarkoituksenmukai-sempi vaihtoehto jatkosuunnittelun lähtö-kohdaksi.

- tehdä edellä mainitun valinnan jälkeentarkennettu suunnitelma loppusijoituslai-toksen maanpäällisistä ja -alaisista osista jatoiminnoista.

- varautua siihen, että rakentamislupaavarten tarvittavat loppusijoituslaitoksensuunnitelmat ovat valmiina vuoden 2010loppuun mennessä.

Loppusijoituslaitoksen toiminnallisenatavoitteena on, että normaalikäytössä radio-aktiivisten aineiden päästöt ympäristöönjäävät merkityksettömän pieniksi. Suunnit-telussa varaudutaan myös käyttöhäiriöihinja onnettomuustilanteisiin. Lähtökohtanaon, että säteilyaltistus pidetään kaikissa ti-lanteissa niin alhaisena kuin käytännöllisintoimenpitein on mahdollista (ALARA-peri-aate). Kun kapselia käsitellään kapselointi-laitoksessa tai loppusijoitustiloissa, tuleesen säilyttää tiiveytensä myös käyttöhäiriöi-den ja onnettomuuksien seurauksena.

Loppusijoituslaitoksen järjestelmien jakomponenttien turvallisuusluokitus tehdäänsoveltuvin osin YVL-ohjeen 2.1 mukaisesti.Turvallisuusluokitukseen sisällytetään myöspitkäaikaisturvallisuuden asettamat erityis-

vaatimukset. Loppusijoituslaitoksen suun-nittelussa otetaan lisäksi huomioon sekävalmius- ja turvajärjestelyjen että safe-guards-valvonnan tarpeet.

Kapselointilaitos jaloppusijoituskapseli

Kapselointilaitoksen suunnittelun tavoittei-na on kehittää toimiva ja luotettava kapse-lointiprosessi, joka täyttää sille asetetutlaatu- ja turvallisuusvaatimukset. Keskeisiätyökohteita ovat mm. polttoaineen ja kapse-lien käsittelyjärjestelmien, kuumakammionja kuparikannen sulkemishitsauksen suun-nittelu. Kapselointiprosessin tärkeimmätosat suunnitellaan ja mahdollisesti testataanvuoden 2008 loppuun mennessä.

Tällä hetkellä suunnitelmien perustanaoleva polttoaineen loppusijoituskapselikoostuu pallografiittivalurautaisesta sisära-kenteesta ja sitä ympäröivästä 50 mm pak-susta kuparivaipasta. Kapseli painaa 19 - 25t, kapseli on tiivis, korroosionkestävä ja me-kaanisesti luja. Sekä Olkiluodon BWR- jaLoviisan VVER- polttoainekapselin raken-neratkaisut ovat periaatteessa samanlaiset.Säiliön pituus ja sisärakenteen aukkojenmuoto eroavat.

Kapselin suunnitteluperusteet ovat yh-denmukaiset SKB:n kapselin kanssa, silläkapselin suunnittelu- ja laatuvaatimuksia onmääritelty yhteistyössä ruotsalaisten kanssa.Tämänkaltaista yhteistyötä pyritään jatka-maan. Näin halutaan edistää kansallisienlisensiointivaatimuksien yhtenäistämistä jatäten yksinkertaistaa tulevaa lisensiointi-prosessia kummassakin Pohjoismaassa.

Tavoitteena on kehittää ja demonstroidateknisesti toimiva ja taloudellinen loppu-sijoituskapselien valmistusmenetelmä..Kapselien eheys- ja muut laatuvaatimuksetovat korkeita, mikä edellyttää myös tarkas-tustekniikoiden selvittelyä ja kokeilua.

Posiva on tähän mennessä valmistanutkoemielessä yhden kokonaisen kapselin.Kapselin vaippa tehtiin kahdesta kuuma-valssatusta kuparilevystä taivuttamalla jahitsaamalla puolikkaat yhteen elektronisuih-kumenetelmällä.

Valmistuskokeet ovat jo osoittaneet pit-kittäishitsien valmistuksen nykytekniikallamahdolliseksi, mutta jatkokehitystyössä py-ritään lieriön osalta saumattomaan ratkai-suun. Tämänhetkisen näkemyksen mukaansaumaton, yhdestä kappaleesta muokkaa-malla valmistettu putkivaippa hitsattavillakansilla on kapselivaipan edullisin valmis-

Vuonna 1999 valmistunut Posivan ensimmäinen koekapseli.

tustapa, joka täyttää kapselin laatuvaatimuk-set.

Kapselin sulkemistekniikka on loppusi-joituskonseptin tärkeimpiä prosesseja jaeräs konseptin hyväksymisedellytyksistä.Elektronisuihkuhitsaus (EB) on kokeissaosoittautunut käyttökelpoiseksi kannen sul-kemismenetelmäksi. Suurimpana ongelma-na sen käytössä on ollut kannen hitsaukses-sa tarvittavan ”päättymättömän” hitsauksenlopetus. Myös hitsausvirheiden korjaus sekäprosessin toistotarkkuuden osoittaminenovat olleet kehitystyön kohteina. On kuiten-kin tarkoituksenmukaista selvittää myösmuiden modernien hitsaustekniikoidenmahdollinen soveltuvuus kannen sulkemi-seen. Esimerkiksi SKB on selvittänyt kitka-tappihitsausmenetelmän käyttöä.

Kapselivaipan valmistustekniikan sekäkannen sulkemistekniikan kehitystyötä jat-ketaan kapselointitekniikan, laatuvaatimus-ten ja tarkastustekniikan kehityshankkeidenkanssa. Vuosina 2001-2005 tarkennetaankapselin ja sen materiaalien valmistuksenlaatuvaatimukset. Kapselirakenteen kehitys-työ tullaan saattamaan keskeisiltä osiltaanvalmiiksi vuoden 2007 loppuun mennessä,jotta kapselia voitaisiin pitää tarkasti määri-teltynä ja ominaisuuksiltaan tunnettuna ra-kenteena pitkäaikaisturvallisuusanalyyseis-sä, jotka päivitetään vuoden 2007 jälkeen.

Loppusijoitustilat

Loppusijoitustilojen kehitystyön perustanaon toiminut KBS-3-konsepti, joka on kuvat-tu vuonna 2000 valmistuneessa esisuunni-telmassa.

Tutkimusjakson 2001-2010 päätavoiteon kehittää, testata ja demonstroida loppu-sijoitustilojen rakentamisen ja käytön tek-niikat sellaiselle tasolle, että rakentamis-lupahakemuksessa tarvittavat tekniset suun-nitelmat, käyttösuunnitelma ja käytön-aikainen turvallisuusarvio voidaan laatiavuoteen 2010 mennessä.

Vuosina 2001-2002 tehdään vertailusel-vitys, jonka tavoitteena on tarkistaa Olkiluo-toon sopiva loppusijoituskonsepti. Vaihto-ehtoina ovat KBS-3-konsepti ja MLH-kon-septi (Medium Long Hole). Sijoitustunne-lien täyttörakenteiden selvitykset ovat tär-keänä perusteena vuonna 2002 tehtävässäkonseptin valinnassa.

Vuosina 2001-2002 laaditaan loppusijoi-tustilojen kaksikerrosratkaisun suunnitelmatja yhteensovitetaan ONKALOn ja loppusi-joitustilojen tekniset suunnitelmat. Maan-

alaisten tutkimustilojen suunnittelussa va-raudutaan siihen, että ne voivat olla osaloppusijoitustilojen aputiloja.

Tutkimusjakson keskeinen tavoite onlaatia Olkiluoto-kohtainen loppusijoitustilo-jen suunnitelma. Tällöin tarkennetaan lop-pusijoitustilojen järjestelmä-, tila- ja sijainti-suunnitelmat ja ne kohdistetaan Olkiluodonkallioperään Tärkeä osatehtävä on täyttö- jasulkurakenteiden kehittäminen suolaisiinpohjavesiolosuhteisiin mahdollisimman hy-vin soveltuvaksi. Loppusijoituskonseptin lo-pullinen vahvistaminen rakentamislupa-hakemuksen valmistelua varten tehdäänvuonna 2008.

Teknisen suunnittelun rinnalla kehitetäänloppusijoitustilojen rakentamisen, käyttö-vaiheen loppusijoitustoiminnan ja tilojensulkemisvaiheen tekniikoita. Rakentami-seen liittyvää kehitystyötä tehdään mm. lou-hinta-, lujitus- ja tiivistystekniikan osalta.Lisäksi kehitetään menetelmiä, joiden avul-la teknistä suunnittelua ja rakentamista voi-daan ohjata työn aikana todennetun kallio-laadun perusteella. Loppusijoitustoiminnantärkeimpiä kehityskohteita ovat kapselinsiirto- ja asennustekniikat sekä sijoitus-reikien ja -tunnelien täyttötekniikat. Sulke-misvaiheen tekniikoiden kehittäminen koh-distuu loppusijoitustason keskustunnelin ja

aputilojen sekä maanpinnalle johtavien reit-tien täyttö- ja sulkurakenteisiin.

Kuljetukset

Tehdyt selvitykset ovat osoittaneet, ettäkäytetyn polttoaineen maantie-, rautatie- jamerikuljetukset voidaan suorittaa turvalli-sesti Eurajoen Olkiluodon ja Loviisan Häst-holmenin välillä. Vuonna 2003 tarkistetaanmaantie-, rautatie- ja merikuljetussysteemitLoviisan käytetyn polttoaineen kuljettami-seksi Olkiluotoon. Kuljetustavan, reittien jakuljetussäiliöiden tarkastelun lisäksi päivite-tään kuljetusten kustannusarvio. Vastaavan-lainen kuljetussysteemin päivityskierrossuoritetaan uudelleen vuoden 2008 loppuunmennessä. Tässä yhteydessä tarkistetaan,tarvitseeko myös kuljetusten turvallisuus-arvioita päivittää.

■


TkL Jukka-Pekka Salo,Posiva Oy:n suunnittelupäällikkö

loppusijoitustekniikan aluella,puh. 09 - 2280 3744,

[email protected]

KBS-3-konsepti perusmuodossaan noin 1400 kapselia varten.


Kiinteät ympäristön säteilyvalvon-taohjelmat aloitettiin Loviisassavuonna 1976 ja Olkiluodossa 1977,

eli vuotta ennen ensimmäisten voimalai-tosyksikköjen käynnistämistä. Siitä alkaenohjelmat ovat pyörineet yhtäjaksoisestisiten, että niitä on tarkistettu saatujen ko-kemusten perusteella aina viiden vuodenvälein.

Säteilyvalvontaohjelmia varten Loviisanja Olkiluodon ympäristöistä otetaan yhteen-sä lähes 1 000 näytettä vuodessa. Valtaosa(noin 500) näistä on ilma- ja laskeuma(= sa-devesi) näytteitä, joita kerätään jatkuvatoi-misilla kerääjillä neljässä pisteessä kum-mankin voimalaitoksen ympäristössä. Etäi-simmät kerääjät ovat noin 10 kilometrin

päässä voimalaitoksista. Muita maaympä-ristön näytekohteita ovat maaperä ja laidun-ruoho, elintarvikkeista maito, talousvesi,vilja ja liha, puutarhatuotteista salaatti, vii-nimarja ja omena, keräilytuotteista sienet jametsämarjat, sekä ns. indikaattorinäytteinäkarhunsammal, poronjäkälä ja männyn neu-laset. Meriympäristön näytekohteita ovatmerivesi, neljä kalalajia, pohjalle laskeutuvaeli sedimentoituva aines, pohjasedimentitsekä indikaattorinäytteinä ns. perifyton-kas-vusto, viherlevä, rakkolevä, eräät putkilo-kasvit, simpukat ja äyriäiset. Näytteenottoon joko jatkuvaa tai sitä tehdään 1 - 4 kertaavuodessa. Näytepisteiden sijoittelussa onotettu huomioon tärkeimmät leviämissuun-nat maalla ja merellä. Suurin osa näytepis-

Erkki Ilus

Ydinvoimalaitosten ympäristö-vaikutukset tarkassa seurannassaSuomen ydinvoimalaitosten ympäristövaikutuksia onseurattu laajojen tarkkailuohjelmien avulla koko voimalaitosten käyttöhistorian ajan. Tarkkailuohjelmiaedeltäneet perustilaselvitykset aloitettiin Loviisassa jo1966 ja Olkiluodossa 1972, eli hyvissä ajoin ennen voimalaitosten rakennustöiden aloittamista. Ympäristönsäteilyvalvonnan lisäksi alueilla tehdään vesistötarkkai-lua, jolla seurataan veden laatua ja lämpimän vedenvaikutuksia voimalaitoksia ympäröivillä vesialueilla,sekä kalataloudellista tarkkailua. Vaikka tietyissä ympäristönäytteissä havaitaan säännöllisesti pieniämääriä voimalaitoksista peräisin olevia radioaktiivisiaaineita, niiden merkitys ympäristön asukkaiden taimuun eliöstön saaman säteilyaltistuksen kannalta onvarsin vähäinen. Lämminvesipäästöillä on ollut selvävesikasvillisuutta rehevöittävä vaikutus, mutta se on rajoittunut suhteellisen pienille alueille jäähdytysvedenpurkupaikkojen läheisyyteen.

Laskeuman kerääjä Olkiluodossa.

teistä on enintään 5 kilometrin etäisyydellävoimalaitoksista ja lähes kaikki enintäännoin 10 kilometrin säteellä voimalaitoksista.Yleensä näytteistä analysoidaan gammasä-teilijät, osasta näytteitä analysoidaan myöstritium, strontium ja plutonium.

Ympäristön säteilyvalvontaan kuuluu tie-tysti myös ulkoisen säteilyn mittausverkko(noin 20 jatkuvatoimista mittausasemaa mo-lempien voimalaitosten ympäristössä), mut-ta sen tulokset välittyvät suoraan valtakun-nalliseen säteilyvalvontaverkkoon, eikä siitätule näytemittauksia.

Kansainvälisessä vertailussa Suomenydinvoimalaitosten ympäristössä tehtävätsäteilyvalvontaohjelmat ovat yleisesti saa-neet kiitosta. EU:n asiantuntijaryhmä suo-ritti Olkiluodon ympäristön säteilyvalvon-taa koskevan tarkastuksen vuonna 1998 jatarkastajat olivat varsin tyytyväisiä näke-määnsä.

Meriympäristön näytteissäpieniä määriä paikallisiapäästönuklidejaMaaympäristöstä otetuissa näytteissä ha-vaitaan Suomen voimalaitoksista peräisinolevia radioaktiivisia aineita suhteellisenharvoin. Ilma- ja laskeumanäytteissä ha-vaintoja tehdään muutama vuosittain, muttatällöinkin pitoisuudet ovat olleet merkityk-settömän pieniä. Elintarvikkeissa havainnotovat olleet äärimmäisen harvinaisia; esi-merkiksi maito-, vilja-, liha- ja keräilytuo-tenäytteissä ei ole havaittu kertaakaan pai-kallisesta voimalaitoksesta peräisin oleviaradioaktiivisia aineita koko voimalaitostenkäyttöhistorian aikana. Kaikissa ympäristö-näytteissä havaitaan kuitenkin edelleenTshernobylin onnettomuudesta ja ydinase-kokeista peräisin olevia radioaktiivisia ai-neita.

Meriympäristössä paikallisista päästöistäperäisin olevia aineita havaitaan useammin.Ilmaisin- eli indikaattorinäytteissä, jotka ke-räävät tehokkaasti näitä aineita ympäristöstä– sellaisissa kuten levissä, muissa vesikas-veissa, pohjaeläimissä ja sedimentoituvassa


Levänäytteet otetaan sukeltamalla.

aineksessa – havaitaan säännöllisesti pieniämääriä paikallista alkuperää olevia radioak-tiivisia aineita, mutta niissäkin Tshernoby-lin ja ydinasekokeiden aiheuttamat jäämätovat selvästi suurempia. Kaloissa on havait-tu vain harvoin erittäin pieniä määriä (alle1 Bq/kg) paikallisia päästönuklideja.

Yleisimmin ympäristönäytteissä havait-tuja paikallisia päästönuklideja ovat olleetkoboltti-60, mangaani-54, koboltti-58,kromi-51, hopea-110m ja tritium. Niiden pi-toisuudet ovat kuitenkin olleet niin pieniä,että ne ovat olleet ympäristön asukkaiden,purkualueella kalastavien sekä muidenluontokappaleiden saaman säteilyaltistuk-sen kannalta jokseenkin merkityksettömiä.

Lämpökuormitus lisäärehevöitymiskehitystä

Voimalaitosten vesistötarkkailun seuranta-kohteita ovat meriveden laatu ja hydrogra-fia, kasviplankton ja sen perustuotanto,pohjaeläimistö ja vesikasvillisuus. Veden-laatutarkkailussa seurataan mm. merivedenlämpötiloja, suola-, happi-, ravinne- kloro-fylli- ja kiintoainepitoisuuksia. Perustuo-tantomittausten, pohjaeläimistön ja kasvil-lisuustutkimusten avulla seurataan lämpi-män veden vaikutuksia meren eliöstöön.Vesikasvillisuutta tutkitaan parin vuodenvälein vakiolinjoilla tehtävillä sukelluskar-toituksilla.

Selvimpiä lämminvesipäästöjen ympä-ristövaikutuksia ovat olleet meriveden läm-pötiloissa, jääoloissa ja virtauksissa tapahtu-neet muutokset. Näkyvin biologinen muu-tos, jolla on selvä yhteys voimalaitostenlämpökuormitukseen, on ollut vesikasvilli-suuden runsastuminen voimalaitosten jääh-dytysveden purkupaikkojen lähialueilla.

Eräät putkilokasvit (kuten tähkä-ärviä ja ah-venen vita) ja niiden päällyskasvustonaesiintyvät rihmalevät ovat muodostaneetpurkualueille tiheitä ja reheviä kasvustoja.Lisäksi kasviplanktonin perustuotannontaso on kasvanut Loviisassa jäähdytysvedenpurkualueella suhteessa ottoalueen perus-tuotantotasoon. Lämpövaikutusta enemmänperustuotantotason kasvuun on vaikuttanutkuitenkin Suomenlahden yleinen rehevöity-miskehitys.

Ravinnepitoisuuksien kasvusta johtuvarannikkovesiemme rehevöityminen on ollutmerkittävä taustavaikuttaja lähes kaikissavoimalaitosten meriympäristössä viimeisten20 vuoden aikana tapahtuneissa biologisissamuutoksissa. Lämpötilan nousu on vaikutta-nut rehevöitymiskehitykseen vasta sekun-däärisesti niillä alueilla, missä kasvukausion pidentynyt lyhentyneen jäätalven seu-rauksena tai missä kasvukauden aikanaesiintyy kohonneita lämpötiloja.

■


FK Erkki Ilus on Säteilyturvakeskuksen

Tutkimus ja ympäristövalvonta-osaston Ydinvoimaloiden

ympäristö -laboratorion johtaja. Puh. 09 - 7598 8595

[email protected]

Ympäristön säteilyvalvontaohjelmaa varten istutettu salaattimaa Loviisassa.

Vesikasvillisuustutkimus käynnissä.


Kysyttäessä ydinvoimalaitosonnetto-muuden seurauksiin vaikuttavia te-kijöitä asioita hieman enemmän

pohdiskellut maallikokin varmaan vastaisi,että seuraukset riippuvat siitä, mistä suun-nasta tuulee ja sateellakin on oma merki-tyksensä. Alan kirjallisuus tuo esiin ilma-kehän tuulet ja turbulenssin, jotka hajotta-vat ja laimentavat päästövanaa, hiukkastenkuivan ja märän laskeuman, radioaktiivis-ten aineiden hajoamisketjut, radionuklidienkulkeutumisen luonnossa ja ravinnossa,ympäristön käytön ja ihmisten elintavat -unohtamatta vuodenaikojen vaikutuksia.

Suuren tapausmäärän laskemisen jälkeensaadaan arvioiduksi päästöstä aiheutuvienerisuuruisten säteilyannosten ja niiden pie-nentämiseen tähtäävien suojatoimenpiteidenvaikutusten sekä toimenpiteiden aiheutta-mien kustannusten todennäköisyydet. Toi-saalta valmiustoiminnassa lasketaan toden-näköisyyksien sijasta tarkemmin yksittäisenonnettomuuden seurauksia, jotta voitaisiinennusteiden perusteella suunnitella toimen-piteitä.

LiikkeellelähtöSuomessa

Ydinvoimalaitoksen radioaktiivisten päästö-jen leviämisen ja vaikutusten arviointia onSuomessa kehitetty siitä saakka, kun ensim-mäisten laitosten rakentaminen käynnistyi.Merkittävän sysäyksen työn sisällölle ja las-kentamallien kehittämiselle antoi vuonna1975 ns. Rasmussenin raportti (WASH-1400), jossa arvioitiin päästöistä aiheutuvariski ympäristössä.

Ydinvoimalaitosten ilmaan ja veteen ta-pahtuvien päästöjen leviämiseen ja säteily-annosten arviointiin liittyvää mallinkehitys-työtä tekivät Suomessa samanaikaisesti tut-kimuslaitokset, voimayhtiöt ja säteilysuoje-luviranomainen. Tässä rajoitutaan kerto-maan tärkeimmistä VTT:n ja Ilmatieteenlaitoksen sekä voimayhtiöiden piirissä kehi-tetyistä laskentaohjelmista.

VTT ja Ilmatieteen laitos

Ilmatieteen laitos ja VTT kehittivät 1970-luvun loppupuolella tietokonepohjaisen seu-rausten arviointiohjelman ARANO, jokalaskee ilmaan tapahtuvasta päästöstä aiheu-tuvat terveydelliset ja taloudelliset vaiku-tukset. Mallinnus kattaa radioaktiivisista ai-neista aiheutuvat ulkoiset ja sisäiset säteily-annokset mukaan lukien maataloustuottei-den käytön. Arviointi ottaa huomioon väes-tönsuojelutoimet, niiden tehokkuuden sä-teilyannosten pienentämisessä ja niistä ai-heutuvat kustannukset. ARANO oli (ja onsiis luonnollisesti edelleenkin) niin nopeaohjelma, että sillä voitiin laskea suuri jouk-ko erilaisia päästöjä ja säätilanteita, jolloinonnettomuuden seurauksille saatiin toden-näköisyysjakauma. ARANO-ohjelmistonensimmäinen ja tähän mennessä laajin so-velluskohde on ollut 1970-luvulla pääkau-punkiseudulle kaavaillun kaukolämpöä jasähköä tuottavan ydinvoimalaitoksen sijoi-tuspaikkavaihtoehtojen vertailu ympäristö-vaikutusten kannalta.

Voimayhtiöt

Imatran Voima Oy kehitti Loviisan ympä-ristöön sovitetun ohjelman DOSES, ja Teol-lisuuden Voima Oy Olkiluotoon ohjelmatZEUS, KRONIC, PAMEDO ja MARI. Sää-tietoina käytetään laitospaikkojen sääha-vaintoja. Eri altistusreiteillä, kuten päästö-laskeuma-laidunruoho-lehmä-maito-ihmi-nen, käytettävät siirroskertoimet on mahdol-lisuuksien mukaan valittu paikallisten ha-vaintojen perusteella. Ohjelmilla arvioidaanvuoden aikana tasaisesti tapahtuvista pääs-töistä aiheutuvat ns. kriittisen ryhmän yksi-lön säteilyannokset. Kriittinen ryhmä ei täs-sä tarkoita ydinvoiman vastustajia, vaan eri-laisia mielipiteitä omaavia henkilöitä käsi-tellään tasapuolisesti; kriittinen ryhmä oneniten altistuneiden yksilöiden ryhmä. Yksi-löiden säteilyannosten lisäksi lasketaan alle100 km etäisyydellä asuvan väestön yksilöi-

Ydinvoimalaitospäästöjen ympäristö- ja ilmaleviämismallitYdinvoimalaitokselta ilmakehäänpääsevien radioaktiivisten ainei-den leviämisen ennustaminen ontärkeätä, jotta vastatoimista voitaisiin päättää. Laskenta-malleja on kehitetty Suomessa jo1970-luvulta alkaen. Tietoteknii-kan jatkuva kehitys tarjoaa alallaedelleen uusia mahdollisuuksia.Viimeisintä kehitystä malleissaedustaa VTT:n ja Ilmatieteen laitoksen yhteistyönä tehtySILAM-leviämis- ja annos-laskentamalli.

Mikko Ilvonen & Lauri Rantalainen


den säteilyannosten summa, jota kutsutaanväestöannokseksi. Nämä 1980-luvun alussavalmistuneet ohjelmat ovat hyväksi havait-tuja ja siksi vähäisten modernisointien jäl-keen yhä käytössä.

Kehitys 1980-luvulla

Ilmatieteen laitoksen ja VTT:n yhteistyöjohti TRADOS-ohjelman kehittämiseen, jol-loin voitiin laskea kaukaa saapuvan radioak-tiivisen päästön vaikutukset. Ohjelma ottaahuomioon epäpuhtauksien kokeman sääti-lanteen muuttumisen kulkeutumisen aikanailmakehässä. Myös TRADOS on niin nopeaohjelma, että sillä voitiin laskea paljon ta-pauksia, ja siten määritellä seurausten toden-näköisyydet. Mallia käytettiin myös Tsher-nobylin onnettomuuden aiheuttamien sätei-lyvaikutusten laskennalliseen arviointiin.

VTT kehitti lisäksi radioaktiivisten ainei-den kulkeutumista ympäristössä kuvaavanlokeromallin (kompartmenttimallin) DET-RA, joka sopii käytettäväksi vesistö- jamaaekosysteemien kuvauksen yhteydessä.Mallissa esimerkiksi edellä mainittu laidun-ruoho muodostaa yhden lokeron, ja aineidensiirtymistä eri lokeroiden välillä kuvataansiirroskertoimilla.

Valmiustoimintaa varten voimayhtiöt ti-lasivat 1980-luvun lopussa VTT:ltä ARA-NO-ohjelmaan perustuvan säteilyannostenreaaliaikaiseen arviointiin sopivan ohjelmanROSA, joka laskee säteilyannokset ulkoi-sesti suoraan päästövanasta, hengityksenkautta kehoon joutuneista aineista ja laskeu-man aiheuttamasta ulkoisesta säteilystä. Ra-vintoketjuja ei tarkastella. Ohjelma on edel-leen käytössä Olkiluodossa, mutta Loviisas-sa tietokonekannan vaihtamisen vuoksi RO-SA jouduttiin korvaamaan Ruotsissa kehite-tyllä LENA-ohjelmistolla.

Tshernobylin onnettomuuden (26.4.1986) vauhdittama leviämismallien kehitysvoimayhtiöissä tähtäsi onnettomuuspäästö-jen aiheuttamien säteilyannosten todennä-köisyyspohjaiseen tarkasteluun. Voimayh-tiöt rahoittivat yhdessä Imatran VoimaOy:ssä kehitetyn ohjelman TUULET. Oh-jelma käyttää laitosalueiden kronologisiasäähavaintoja, jolloin pitkään kestävänpäästön aikana tapahtuva sääolosuhteidenvaihtelu voidaan ottaa huomioon. Vuoden-aikojen ja sadonkorjuun eri vaiheiden erot-telemiseksi vuosi on mallinnettu kuukausit-tain. Perinteisten maataloustuoteketjujen li-säksi ohjelma laskee myös luonnontuottei-den kautta aiheutuvat säteilyannokset.

1990-luku ja uusin kehitys

1990-luvulla VTT ja Ilmatieteen laitos jat-koivat leviämismallien kehittämistä aluksivanhan TRADOS-mallin pohjalta. Säteily-annosten todennäköisyyspohjaiseen lasken-taan suunnatusta mallista kehitettiin ns. val-miusversio, jossa oli parannettu yksittäisentilanteen laskennan tarkkuutta ja otettu mu-kaan laskettaviksi suureiksi myös annos-nopeudet, pitoisuudet ilmassa ja laskeuma-määrät.

Ohjelmaan liitettiin myös X-ympäristös-sä toimiva ikkunoitu graafinen käyttöliitty-mä, joka jo ennen www-selainten valtakaut-ta mahdollisti ohjelman joustavan käytönmyös internetyhteyden yli.

Tietokoneiden laskentakapasiteetin jat-kuvasti kasvaessa todettiin, että mahdolli-suudet huomattavasti tarkempienkin ennus-teiden tekemiseen olivat olemassa, muttaTRADOS-ohjelman laskentakoodia (vanhaFortran) oli vaikea muuttaa riittävästi kaik-kien uusien mahdollisuuksien hyödyntämi-seksi. Niinpä vuonna 1995 käynnistettiintäysin uuden SILAM-laskentamallin (tuol-loin vielä SILJA) kehittely.

Ensimmäisiä laskelmia sillä päästiin te-kemään 1996, ja vuonna 1997 kyettiin jomm. tuottamaan ajallisesti ja paikallisestitarkkoja simuloituja mittauksia suurelle jou-kolle radioaktiivisia nuklideja INEX-2-FIN-harjoitusta varten Säteilyturvakeskuksenkäyttöön.

Myös SILAM-mallin käyttöä haluttiinhelpottaa graafisella käyttöliittymällä, jollavoisi samassa integroidussa ympäristössämuokata syötetietoja ja visualisoida lasken-tatuloksia. Tähän tarkoitukseen kehitettyVALMA-ohjelma valmistui vuonna 1999.Siihen integroitiin samalla useita periaat-teellisia toimintavaihtoehtoja laskennansuorittamiselle. VALMAlla voidaan käyttääSILAM-mallia sellaisenaan tai vain annos-laskentaosaa, jolla voi siten suorittaa no-peampia variointiluonteisia tarkasteluja sa-moista leviämislaskennan tuloksista lähtien.Menettely perustuu Monte Carlo –tyyppis-ten partikkelien liikeratoja ja säätilannet-ta kuvaavien tietojen tallentamiseen sellai-senaan välitiedostoihin.

Lisäksi VALMA-käytössä integroitiinlaskentakoodiin mahdollisuus laskea sätei-lyannoksia voimalaitoksen säämastossa (taiuseammissa mastoissa) mitatusta säädatastalähtien siten, että annoslaskenta näkee sa-man tietoteknisen rajapinnan kuin numee-rista säädataa käytettäessä.

Leviämis- ja annoslaskennanperusaskeleet SILAM-mallissa

Numeerinen säädataLeviämis- ja annosennusteen tekemiseksitärkeimmät lähtötiedot ovat päästötiedot jailmakehän meteorologinen tilanne. Hyvinyksinkertaisessa leviämismallissa, jolla las-ketaan aivan päästölähteen lähialuetta, riit-tää tuntea jopa vain tuulen suunta ja nopeussekä muutama muu suure yhdellä ajanhet-kellä. Pidemmällä aika- ja paikkavälillä tar-vitaan kuitenkin suurempi määrä erilaisiameteorologisia suureita neliulotteisesti ajanja paikan funktiona. Luonnollisesti leviä-misennusteen tarkkuus ei voi olla parempikuin käytettävän säädatan. SILAM-malliinsäätieto saadaan Ilmatieteen laitoksen HIR-LAM-mallista, jolla tuotantokäytössä laske-taan Suomen sääennusteetkin. HIRLAMlaskee pallokoordinaatistohilassa, jossa ek-vaattori on siirretty kulkemaan Helsingin lä-heltä. Suurin laskenta-alue kattaa Pohjois-Atlantin ja aluetta pienennetään portaittainlähestyttäessä Suomeen tähdättyjä tarkem-pia ennusteita.

Päästötiedot (lähdetermi)

Päästö voi sisältää suuren määrän erilaisiaradioaktiivisia nuklideja. SILAM-malli eirajoitu mihinkään tiettyihin ’vakiopäästöi-hin’, joskin sellaisia voidaan helposti määri-tellä myöhempää käyttöä varten. Päästön al-kuperäiset aineet muuttuvat toisikseen ket-juhajoamisen määräämällä tavalla, joten ra-diologisesti vähämerkityksinenkin nuklidivoi tyttäriensä kautta aiheuttaa suurempiahaittavaikutuksia. Tavallisesti laskennassaon käytetty noin sataa tärkeimmäksi katsot-tua nuklidia reaktorin inventaarista, muttauseille sadoille on dataa helposti käytettä-vissä. Mallin syötetietona ovat siis tarkastel-lusta ydinlaitoksesta ympäristöön vapautu-vinen nuklidien valinta ja päästömäärät (ak-tiivisuudet). Lisäksi jokaisen nuklidin pääs-tönopeus ja nousukorkeusjakauma ovat va-paasti ajan funktiona määrättävissä. Ta-vallisesti kuitenkin ajatellaan samantyyppis-ten nuklidien käyttäytyvän näissä suhteissasamalla tavalla.

Kulkeutuminen jaturbulenttinen diffuusio

SILAM on Monte Carlo –tyyppinen partik-kelimalli (tyypillinen partikkelimäärä kym-

meniä tuhansia), jossa kukin mallihiukka-nen noudattaa päästölähteestä lähdettyäänitsenäisesti ilmakehän virtauksia eli tuuli-kenttää. Tosin on kehitetty myös apumalle-ja, jotka mahdollistavat laskennan pienem-mällä partikkelimäärällä. Partikkelin liikera-taa (trajektoria) lasketaan iteratiivisella me-netelmällä. Eroa eri partikkelien trajektorei-hin syntyy siitä, että ilmakehän turbulenssinaiheuttama lisäleviäminen kuvataan poik-keuttelemalla partikkeleita satunnaisesti val-litsevien olosuhteiden mukaisesti. Yleises-ti ottaen leviäminen riippuu tuulensuunnanvaihteluista ja pienemmän mittakaavan tur-bulenssista. Lähialueella pelkkä laajan skaa-lan tuuli johtaisi liian vähäiseen leviämi-seen, mutta se on suurilla etäisyyksillä eni-ten leviämistä aiheuttava tekijä. Toisaaltaturbulenssia ei kyetä kuvaamaan suoraanvirtauskentän avulla, koska resoluutio ei sii-hen riitä. Leviäminen pysty- ja vaakasuun-nassa poikkeavat ilmakehän rakenteenvuoksi oleellisesti toisistaan. Pystysuunnas-sa sekoittunutta kerrosta rajoittaa alhaallamaanpinta ja ylhäällä (yleensä 200…1500 m) ns. sekoituskorkeus, joka muodos-taa vaikeasti ylitettävän rajapinnan.

Lähde- ja nieluprosessit

Lähde- ja nieluprosesseilla tarkoitetaan le-viämismalleissa ilmiöitä, jotka advektiosta(tuulesta) ja turbulenssista riippumatta tuo-vat aineita systeemiin tai poistavat niitä sii-tä. SILAM-mallissa niitä ovat päästölähteenlisäksi radioaktiivinen ketjuhajoaminen jalaskeumaprosessit. Ketjuhajoaminen laske-taan lyhyille ketjuille nopealla analyyttiselläratkaisulla ja pidemmille matriisieksponentt-menetelmällä. Laskeumaa muodostuu muis-ta kuin kaasumaisina esiintyvistä nuklideis-ta. Kuiva laskeuma syö pilveä jatkuvasti lä-heltä maanpintaa, märkä laskeuma puoles-taan huuhtelee sateen sattuessa koko sateenalapuolista pilven osaa. Tunnetusti sade onsateisen alueen itsensä kannalta pahimpiasuureen säteilyaltistukseen johtavia tekijöitä.

Laskettavat suureet

SILAMista saatavia tulossuureita ovat radio-aktiivisten aineiden nuklidikohtaiset pitoi-suudet ilmassa (Bq/m3), laskeumamäärät(Bq/m2), annosnopeudet (Sv/s) ja annokset(Sv). Kaikki saadaan ajan ja paikan funktio-na. Paikkaa tarkastellaan yleensä vain 2-ulotteisesti eli lähellä maanpintaa. Annoksiavoidaan helposti laskea eri altistusreiteille

(ulkoiset/sisäiset) ja joko efektiivisenä an-noksena tai valituille kohde-elimille. Pilvi-gamma-annoksen laskennassa otetaan huo-mioon kunkin nuklidin kaikki todelliset foto-nit vaihtelevine energioineen sellaisenaan.Nopean menettelyn ansiosta ryhmittelyäenergiaryhmiin tms. ei tarvita. Yhdessä ajos-sa laskettavien suureiden määrää rajoittaa lä-hinnä suuri muistinkäyttö laskennan aikana.

Käyttö valmius- ym. harjoituksissa

SILAMia on käytetty sekä valmius- että tut-kimustoimintaan liittyvissä harjoituksissa jakoodivertailuissa. Esimerkkejä Suomessajärjestetyistä valmiusharjoituksista, joihinSILAMilla on tuotettu simuloitua säteilyda-taa, ovat huhtikuun 1997 INEX-2-FIN jasyyskuun 2000 pelastuspalveluharjoitus.Kummassakin ajateltuna päästölähteenä oliLoviisan laitos. Enemmän tutkimuspainot-teisia ovat olleet RTMOD- ja tällä hetkellämeneillään oleva ENSEMBLE-harjoitussar-ja. Niissä useiden maiden tutkimuslaitoksetovat laskeneet omilla leviämismalleillaansamaa hypoteettista päästöä ja mallien tu-lokset on asetettu www:hen vertailtavaksierilaisten laskennallisten kriteerien perus-teella. RTMOD-projektissa laskettiin myösEspanjan Algecirasissa 29.5.1998 sattunuttodellinen Cs-päästö.

Www-pohjainen käyttöliittymä

SILAM-mallille ollaan ajan hengen mukai-sesti tekemässä web-teknologioihin pohjau-tuvaa käyttöliittymää. Silloin käyttöliittymätoimii vain yhdessä paikassa (www-palveli-mella) ja laskentamalli joko samalla tai toi-sella läheisellä koneella. Käyttäjät voivatkäyttää mallia mistä päin maailmaa tahansaja monenlaisilta laitealustoilta tarvitsemattaasentaa itselleen mitään ohjelmaa. Vastaa-via systeemejä on maailmalla joitakin jokäytössä.

Muut sovellukset

Vaikka ydinräjähdyksen uhka nykymaail-massa rajoittuukin lähinnä terroriteon pie-nehköön mahdollisuuteen, on siihenkin liit-tyvään leviämis- ja annosennusteeseenesiintynyt mielenkiintoa. SILAM-malli tar-joaa hyvän lähtökohdan, koska suuri osatarvittavista toiminnoista on jo luonnostaanvalmiina. Ydinvoimalaitosonnettomuudestapoikkeavia tekijöitä ovat mm. erilainen nuk-lidikoostumus, erilainen hiukkaskokojakau-

ma sekä lähdealueen laajuus ja muoto. Luo-tettavien lähtötietojen saaminen nuklidi-koostumuksesta ja hiukkaskokojen jakau-mista eri tapauksissa on vaikeata. Mallin ke-hityksen kannalta nuklidit ja lähdealue eivätole ongelma, sen sijaan laaja skaala erilaisiahiukkaskokoja ja vaatimus laskeumakentänmuodostumisesta puhtaasti hiukkasten las-keutumispaikkojen perusteella tekee käsitte-lyn Monte Carlo –mallissa jossain määrinlaskennallisesti raskaaksi.

VALMA

Mitatun säädatan käyttöVarsinaisen laskennan kannalta VALMA-ohjelman erityispiirre (SILAM-laskennanhallinnan lisäksi) on mahdollisuus laskeamitatulla säädatalla. Tällöin tuulen suunnatja nopeudet sekä stabiilius- ja sadetiedotsaadaan esim. voimalaitoksen säämastontuottamista lukemista. Yhden pisteen mit-tauksilla voidaan laskea päästölähteen lähi-aluetta (mieluiten vain < 20 km). Mittaus-pisteiden määrän kasvaessa mahdollisuudetparanevat, mutta numeerisen säämallin kal-taiseen konsistenssiin ei toki helpolla pääs-tä. Menettelylle on kuitenkin ajateltu olevansovelluksia mm. tehtävissä, joissa halut-taisiin selvittää ilmassa havaittujen radioak-tiivisten aineiden alkuperää ja kyseisellealueelle ei ole numeerista säädataa saatavis-sa, mutta mittauspisteitä voitaisiin asentaa.

■


TkL Lauri Rantalainen on Fortum Nuclear Service Oy:n

Ympäristökonsultoinnissaleviämis- ja annoslaskelmista

vastaava asiantuntija, puh. 010-4534 557,

[email protected]

DI Mikko Ilvonen on VTT Energian ydinvoima-laitospäästöjen leviämis- ja annoslaskentamallien tutkija, puh. 09 - 4565054, [email protected]


Jos väestöongelman hallinnassa epäon-nistutaan, seurauksena on kaaos. Ei olevaikea erottaa näitä merkkejä jo tämän

päivän konflikteissa. Tasaisen kehityksenperusedellytys on siis lisäenergian saanti.Näkymät eivät valitettavasti ole erityisenvaloisat: Fossiilisten polttoaineiden käyttölisää kasvihuonekaasujen päästöjä, vesi-voima on monin paikoin täysin valjastettu,ydinvoiman – etenkin nopeiden hyötöreak-torien – poliittinen hyväksyttävyys onhuono, biopolttoaineet ja tuulienergia voi-vat olla vain osaratkaisu. Uusien energia-lähteiden kehittyminen on ollut tuskastutta-van hidasta. Köyhiltä mailta puuttuu ener-giaratkaisujen tekoon tarvittavat resurssitja kehittyneissä maissa päätöksentekoa su-mentaa energiamarkkinoiden liberalisoitu-minen ja ”markkinavoimien” lyhyen täh-täimen poliittinen ja taloudellinen egoismi.Suuria oraakkelinlahjoja ei tarvita ennusta-maan, että 20-50 vuoden päästä väestö- jaenergiaongelmat eivät ole helpottuneet.

Ratkaisevia, nopeita muutoksia energiankulutuksessa voi olettaa vain joissain kaa-

osskenaarioissa: diktatoriset pakkotoimet,globaalit mullistukset tautien, aatteellistenvirtausten tai esimerkiksi keinotekoistenmielihyvästimulanttien vuoksi. Odotetta-vampaa on, että energiapulan lievittämi-seksi energian käytön tehostamisen ohellakaikki mahdolliset energialähteet on val-jastettava. Poliittisesti helppoja patenttirat-kaisuja ei yksinkertaisesti ole olemassa.Tulevaisuudessa energiajärjestelmät perus-tuvat entistä vaativampiin teknisiin ratkai-suihin, ydinreaktoreihin, fotoniikkaan, taiesimerkiksi geenitekniikkaan perustuviinkeksintöihin, ja energia-aspektien sulautta-miseen käyttökohteisiinsa nykyisen tieto-tekniikan tavoin.

Fuusiovoima voisiolla ideaaliratkaisu

Siirtyminen energiamuodosta toiseen, puus-ta hiileen, öljyyn ja kaasuun, ja toisaaltaenergian käyttötapojen, esim. eri liikenne-muotojen tai teollisten prosessien historial-liset muutokset tapahtuvat hyvin hitaasti.

Uusiin järjestelmiin tehtävät perusinvestoin-nit on maksettava vanhojen avulla eikä ih-minenkään kovin hanakasti kulutustottu-muksiaan vaihda. Tällaisessa aikaperspek-tiivissä fuusioenergian viidenkymmenenvuoden kehityskaari on luonnollinen. Perus-pulma on kuitenkin, että tänään globaalitreunaehdot dominoivat ennennäkemättö-mällä tavalla. Vaarana on, että aika loppuuennustettavalta kehitykseltä.

Energiaintensiivisessä tulevaisuuden yh-teiskunnassa fuusioenergia olisi ideaalinenenergialähde. Polttoainetta on lähes rajat-tomasti: kaikissa vesissä on luonnostaanvedyn raskasta isotooppia deuteriumia jatoinen polttoainekomponentti tritium voi-daan hyötää fuusioreaktiossa vapautuvanneutronin avulla litiumista, jota myös onrunsaasti. Deuterium-tritium fuusioreaktios-sa ei synny ydinjätteitä eikä kasvihuonekaa-suja; myöskään sydämen sulamisen kaltai-sia vakavia onnettomuuksia fuusioreaktoris-sa ei voi tapahtua. Fuusioreaktorissakin tokion jonkin verran säteilyongelmia: tritiumia,fuusioneutronin aktivoimia rakenteita sekä

Rainer Salomaa

Fuusioenergian 50 vuoden synnytysVuoteen 2020 mennessä meitä on8 miljardia, vuonna 2050 lähes 10 miljardia. Ihmiskunnan suurinhuolenaihe on lisäväestö, jolle on turvattava puhdasta vettä, ravintoa ja siedettävät elä-mänolot. Tämä vaatii paljon lisääenergiaa: nykytasolla pysyminenjohtaisi lähivuosikymmeninä ener-giankulutuksen kaksinkertaistumi-seen. Kestäviä ratkaisuja kuten aurinko,fuusio- tai hyötöreaktoreihin poh-jautuvaa fissioenergiaa joudutaan vielä odottamaan. Vaikka näiden tekniikka olisikinkypsää, kaukonäköinen poliittinen

Kuva 1: Jotta vuonna 2020, jolloin energiakysymysten oletetaan kärjistyvän, olisi selvyys siitäonko fuusioenergia todellinen vaihtoehto, on ITERin rakentamispäätös tehtävä heti.Laajamittainen fuusioenergian käyttö on mahdollista vasta v. 2050 jälkeen.


fuusioteknologiaan väistämättä liittyvääydinaseproblematiikkaa. Fuusioenergiansuurin pulma on, että sen vaatima teknolo-gia on erittäin vaikeaa ja voimalaitosten pe-rusinvestoinnit hyvin kalliit.

Fuusioreaktoria ei voidemonstroida pienkokeilla

Fuusioreaktorin toteuttamiseksi tunnetaankaksi vaihtoehtoa(1: magnettikoossapitosekä inertiaalikoossapito. Inertiaalikoossapi-dossa miniatyyrikokoisia deuterium-tritiumnappeja räjäytetään laser- tai hiukkassuihku-jen avulla. Magneettisessa koossapidossa,johon seuraavassa keskitytään, vetyisotoop-pien väliset fuusioreaktiot tapahtuvat plas-mamuodossa olevassa kuumassa, harvassapolttoaineseoksessa, joka on vangittu mag-neettikenttien muodostamaan ”pulloon”.Tällaisia laitteita ovat mm. tokamakit ja stel-laraattorit. Nettoenergian tuoton perusedel-lytyksenä on, että fuusiopolttoaine on kyllinkuumaa (100 milj. astetta) ja että se pysty-tään pitämään koossa tarpeeksi kauan, jottareaktioita ehtii riittävästi tapahtua. Fuusiotut-kimuksen virstanpylväinä pidetään sekäbreakeven-tilannetta, jossa fuusioreaktioissavapautuu energiaa yhtä paljon kuin mitäpolttoaineen kuumennukseen käytetään, ettäsyttymistä, jossa fuusioreaktioissa vapautu-vat heliumytimet eli alfahiukkaset pystyvätylläpitämään fuusiopalon edellyttämää läm-pötilaa ja jolloin polttoaineen ulkoinen kuu-mennus voidaan kytkeä pois.

Fuusioplasman breakeven ja syttyminenovat täysin analogisia märkien puiden polt-tamisen ja niiden syttymisen kanssa. Pie-nessä fuusiokoneessa energia karkaa reuna-häviöiden takia. Syttyminen tapahtuu vastakun alfahiukkasen jarruuntumispituus onplasman dimensioita pienempi. Fuusiotutki-muksen tekee hankalaksi se, että tutkimustavoidaan tehdä vain täysmittaisessa reakto-rissa! Tällaisen rakentaminen on erittäinkallista ja sen vuoksi suunnitteluperusteidenon oltava vankalla pohjalla. Liian suuriaharppauksia ei voi tehdä ja siksi tie fuusio-voimalaan on pakko kulkea useiden väli-etappien kautta.

Fuusiovoimala onedelleen 50 vuoden päässä

Fuusiotutkimus on 50 vuoden aikana eden-nyt tilanteeseen, jossa breakeven on toka-makeissa saavutettu. Nykyisen lippulaivan,Oxfordin lähellä Culhamissa sijaitsevan

JET-tokamakin suunnittelu aloitettiin 1973,sijoituspaikka valittiin kahden vuoden kä-denväännön jälkeen 1977 ja kokeet käyn-nistyivät 1983. JETin alunperin 12 vuodenmittaiseksi suunniteltua koejaksoa onuseampaan otteseen jatkettu; näillä näkymintoiminta loppuu vuoden 2006 jälkeen.Lähes 30-vuotias JET on ollut välttämätönplasmakone seuraavan sukupolven laitteen,ITERin suunnittelemiseksi. ITER olisi jo to-dellisen reaktorin hieman riisuttu prototyyp-pi, jossa keskeisimmät tutkimuskohteet oli-sivat syttyneen plasmapalon selvittäminensekä fuusioteknologiatutkimus. ITERiä seu-raisi aikanaan varsinainen täysimittainenfuusioreaktorin prototyyppi, josta yleensäkäytetään nimeä DEMO.

Kansainvälisissä fuusiostrategioissa ontähdätty siihen, että nykytilasta päästäisiinyhdellä harppauksella DEMO-luokan reak-toriin. Koska sekä ITERin että DEMOn ra-kennusajat olisivat kymmenkunta vuotta janiillä olisi suoritettava kokeita useita vuosiaennen seuraavan laitoksen rakennuspäätös-tä, optimistisimmankin aikataulun mukaankaupallisia tokamak-tyypin fuusiovoimaloitavoisi ilmestyä vasta vuosisadan puolivälissä(Kuva 1). Kaupallisen fuusioenergian tulokestää edelleen 50 vuotta. Tänään kuitenkintiedetään, että megawattiluokan tokamak-laitteita pystytään rakentamaan; ensimmäis-

ten fuusioenergiaennustajien aikaan realisti-sia reaktorikonsepteja ei vielä oltu edes kek-sitty ja vasta vuosikymmenien vastoinkäy-misten ja uusien innovaatioiden ansiostanoustiin milliwattitason reunaplasmakokeis-ta todellisiin fuusiokokeisiin (Kuva 2).

JET on osoittanuttokamak-reaktorintieteellisen toteutettavuudenJET-tokamak kuuluu suurten tokamak-tyyppisten plasmakoneiden sukupolveen.Muista saman ikäpolven koneista Yhdys-valtojen TFTR on jo poistettu käytöstä ja ja-panilaisten JT-60 tokamakia modifioidaanmm. muuttamalla sen koossapitomagneetitsuprajohtaviksi. Sekä TFTRssä että JETissäon ajettu aitoja deuterium-tritium purkauk-sia. Fuusiotehon ennätysarvo on 16 MW,jonka JET saavutti hetkellisesti; tätäkin tär-keämpi tulos oli 4 MW fuusiotehon ylläpi-täminen JET-purkauksissa, jotka olivat jat-kuvia luonteeltaan. JETillä on opittu hallit-semaan kuuma fuusioplasma ja sillä saavu-tettujen kokemusten perusteella ITERinkäyttäytyminen on hyvin ennustettavissa.

Vuonna 2000 JET-toiminta muuttuioleellisesti. Aiemmin JET oli itsenäinen ko-elaitos, jolla oli oma henkilökuntansa ja jo-ka itse päätti toiminnastaan, toki eurooppa-

Kuva 2: Fuusiotehon kehittyminen. ITERin terminen teho on 400-700 MW.


laisten johtoryhmien valvonnassa. Uusi JET(www.efda.jet.org) on aidosti Euroopanfuusiolaboratorioiden yhteiskäytössä olevalaite. Pysyvää henkilökuntaa edustavatJETin hallinnosta vastaava esikunta (CloseSupport Unit) sekä tekninen käyttöorgani-saatio UKAEA. Kaikki kokeet suunnitel-laan kollektiivisesti JETin jäsenlaboratorioi-den projektiryhmissä (Task Force) ja toteu-tetaan komentamalla tutkijat koekampanjoi-den ajaksi Culhamiin. Myös suuret teknisetparannustyöt toteutetaan eurooppalaisinayhteisprojekteina. JETiä trimmataan nosta-malla plasman kuumennusteho nykyisestänoin 20 MW:sta lähes 50 MW:in ja uusi-malla plasman hallintaan liittyviä kompo-nentteja. Tärkeimmät muutostyöt tehdäänvuoden 2004 huoltoseisokissa. Suuruusluo-kaltaan 50 MW fuusiohuipputehoja on odo-tettavissa laitteen viimeisenä toimintavuon-na 2006. JET-kokeet on täysin valjastettuITERiä tukevaan työhön.

Tieteellisen menestyksen ohella JET onollut oiva demonstraatio EU:n ajamasta”European research area” -ideologiasta.Hanke on taannut Euroopan kiistattomanjohtoaseman fuusioreaktoritutkimuksessa.JETin kollektiivikäyttö on monista epäilyis-tä huolimatta onnistunut erinomaisesti. Tut-kimusryhmien osallistumista JETin toimin-taan kehitetään edelleen luomalla etäosal-listumismahdollisuuksia telekonferensseistakokeiden reaaliaikaiseen seuraamiseen sekäjoidenkin osatoimintojen, kuten diagnostii-kan, aktiiviseen etäkäyttöön. Jo nyt kaikkiJETin koedata ja tietokoneet ovat mm. suo-malaisten tutkijoiden käytössä. JET vahvis-taa uskoa että vieläkin laajemmat kansain-väliset konsortiot, joita tarvittaisiin ITERinja DEMOn toteuttamiseksi, voisivat toimia.

ITER osoittaisi tokamakinteknisen toteutettavuuden

Euroopan Unionin fuusiotutkimuksen pää-tavoite on fuusiovoimalan kehittäminen jasiksi jo pitkään on suunniteltu JETin seuraa-jaa - Next European Torus/Next Step/NET.Hanke on kuitenkin niin mittava, että EU,USA, Japani ja Venäjä päättivät yrittää to-teuttaa seuraavan sukupolven laitteen, ITE-Rin (2 (www.iter.org) laajana kansainvälise-nä yhteistyönä. Yritys ei ollut ensimmäinen:ITERin edeltäjää INTORia suunniteltiin jo70-80 lukujen taitteessa IAEAn puitteissa.ITERin alustava suunnittelu toteutettiinvuosina 1988-1990 ja yksityiskohtainensuunnittelutyö EDA (Engineering Design

Activities) vuosina 1992-1998. EDA jatkuuvielä tämän vuoden heinäkuulle. EDA:nlopputuloksena syntyivät ITERin yksityis-kohtaiset tekniset suunnitelmat sekä myössuuri joukko kriittisten reaktorikomponent-tien prototyyppejä: jättimäisiä suprajohde-magnetteja, täysikokoisia vakuumikammionosia, huoltorobotiikkaa, jne. Eri laitteidenintegrointi toimivaksi reaktorikokonaisuu-deksi on yksi ITERin keskeisimpiä tavoit-teita.

ITERin teho olisi ollut 1500 MW edusta-en varsin suurta loikkaa suoraan DEMO-luokkaan. Mitoiltaan ITER olisi ollut noinkolminkertainen JETiin verrattuna. Fuusio-yhteisössä vallitsee muutamia soraääniä lu-kuunottamtta kohtalainen yksimielisyyssiitä, että ITERiin tarvittava tieto on kyllinluotettavaa. Vaikka ITERin T&K-työ ete-nikin ripeästi, sen rakentamispäätös osoit-tautui hyvin vaikeaksi. Hankkeen kustan-nusten - vajaat 7 mrd. euroa – myöntämi-seen ei riittävää poliittista tahtoa löytynyt.USA irtautui ITER-hankkeesta kesällä 1999päätöksenteon vaikeuteen suivaantuneenasekä ehkä myös omista sisäisistä rahoitus-kiistoistaan johtuen. Jäljelle jääneet ITER-partnerit päättivät etsiä ratkaisua, jonka kus-tannukset olisivat noin puolet alkuperäisestäja jossa samalla tietysti suorituskyvystä hie-man jouduttaisiin tinkimään. Tämän uudenversion, nimeltään ITER FEAT tai pelkkäITER, joka myöskin on jo yksityiskohtiamyöten suunniteltu, teho olisi noin 500MWja hinta noin 3.5 miljardia euroa. Kompro-missina jouduttiin purkauksen pituudesta,materiaalien säteilytystestausmahdollisuuk-sista sekä toimintamarginaaleista tinkimään.

Rakennetaanko ITER,minne ja milloin?

ITERin rakentamispäätöksen teko ei vielä-kään näytä helpolta, sillä vaikka ITERinhinta on puolitettu, USA on toistaiseksiedelleen poissa kuvioista ja kansainvälisettalousnäkymät ovat heikentäneet etenkinJapanin rahoitustilannetta. Maailma kuiten-kin kipeästi tarvitsee fuusio-optionsa, jonkavuoksi mm. Euroopan tutkimusministeritpäätyivät alkuvuodesta ITER-myönteiseenkantaan ja jota myös Komission kuudennenpuiteohjelman budjettiehdotus myötäilee.Mihin ITER sitten rakennettaisiin? Kuluvanvuoden heinäkuussa odotetaan virallisia si-joituspaikkatarjouksia: alustavia ehdokkaitaovat Cadarache Ranskassa, Clarington(Darlington) Kanadassa, sekä Japanissa kol-

mekin paikkaa, Naka, Rokkasho-Mura jaTomakomai. Periaatteessa vertailut vaihto-ehtojen välillä tehdään hintavertailuina,mutta todellisuudessa suurin osa toimituk-sista lienee in-kind toimituksia, joiden hin-noittelu on sumeaa. Käynnissä ovat myösselvitystyöt minkälaiseen lailliseen muo-toon (legal entity) ITER voitaisiin perustaa.

ITER CDAn alkupäivinä optimistisestiuskottiin, että sijoituspaikkapäätös tehtäisiin1995 – tästä ollaan kohta vuosikymmen lip-suttu, sillä EUssa kaavaillaan päätösajan-kohdaksi aikaväliä 2003-2004. Kanadalai-silla on varsin pitkälle mietitty yksityiskoh-tainen ehdotus, mutta kanadalaisten intosaattaa hiipua eurooppalaisten ja japanilais-ten jahkailuun. Kuudennen puiteohjelmanfuusiobudjettiehdotus iskee myös pahoinEuroopan kansallisten assosiaatiodenomaan koetoimintaan, joka saattaa laimen-taa ITER-intoa. Huomattavaa on myös ettäITER tulisi olemaan teollisuusvetoinenhanke ts. perustutkimuksesta olisi siirrettäväresursseja teknologiaan. Tahto fuusioener-gian tulemiseksi on koetuksella. Fuusion tu-lemista tällä hetkellä viivästyttää ensi sijas-sa päätöksenteko, ei enää lapsenkengissäänoleva teknologia.

■

1) Ns. myonikatalysoitu fuusio on tieteellisesti mahdollinen.

Kylmäfuusiota tutkivat enää viimeiset ”tosiuskovat”. Episodin tuloksena

syntyi hyödyllistä tietoa vetyvarastoista, mutta ei fuusioenergiaa.

2) ITER (latinaksi tie) on lyhenne sanoistaInternational Tokamak Experimental Reactor

Rainer Salomaa,teknillisen fysiikan professori,TKK; laser- ja plasmafysiikka,

fissio- ja fuusiotekniikka,puh. 09 - 4513 199,

[email protected]


Nyt kuulakekoreaktori on tullut ajan-kohtaiseksi, koska Etelä-Afrikansähköstä 98% tuottava Eskom on

ilmoittanut aikovansa aloittaa lähiaikoina110 megawatin prototyyppireaktorin ra-kennustyöt Koebergin laitospaikalle, jossanykyisin toimii kaksi 900 megawatin pai-nevesilaitosta. Eskomin PBMR-kuulake-koreaktoriprojektissa (Pebble Bed ModularReactor) on vähemmistöosakkaina mukanamm. Britannian Magnox-reaktoreita hallit-seva BNFL (22.5%) ja amerikkalainenydinvoimayhtiö Exelon (12.5%), jonka tar-koituksena on ilmoituksensa mukaan sel-vittää, olisiko PBMR mahdollinen ratkaisuamerikkalaisen ydinvoiman kilpailukyvynparantamiseen.

Etelä-Afrikan sähköverkkoon Kapkau-pungin lähelle rakennettava PBMR-laitossopisi hyvin, koska maan energiantuotan-non perusongelma on hiiliesiintymien si-jainti tuhansien kilometrien päässä tärkeim-mistä kulutuskeskuksista ja siirtokapasitee-tin vähäisyys. PBMR-reaktorin yksikköko-ko on varsin pieni: yhden yksikön eli ns.modulin sähköteho on noin 110 MW. Kon-septin perusidea on, että laitospaikalle voi-

daan tarpeen mukaan rakentaa useampiamoduleja. Taloudellisesti ajatellen useam-man modulin rakentaminen on mielekästä,sillä tällöin on mahdollista hyödyntää joolemassa olevaa infrastruktuuria, mikä pie-nentää kokonaiskustannuksia.

Tekniikkaa

Eskomin PBMR-laitos perustuu pitkältiSaksassa 1980-luvulla toimineisiin korkea-lämpötilareaktoreihin (HTR-100 ja THTR-300), joiden lisenssit yhtiö osti laitoksetsuunnitelleilta ABB:lta ja Siemensiltä vuon-na 1996. Reaktoriin on suunnittelutyön ku-luessa tehty parannuksia mm. turbiinitekno-logian osalta (höyrykierron sijasta käytetäänsuoraa heliumkiertoa) ja sen tehoa on pie-nennetty. PBMR-reaktorin perusrakenneselviää kuvasta 1. PBMR-moduli koostuukolmesta paineastiasta, jotka on sijoitettuyhteisen betonirakennuksen sisään. Ensim-mäinen paineastia pitää sisällään itse reakto-rin. Toiseen paineastiaan on koottu kaksiturbokompressoria ja välijäähdytin. Kol-mannessa paineastiassa ovat generaattori,lämmönvaihdin sekä esijäähdytin. Reaktori-

paineastia on halkaisijaltaan 6 metriä ja senkorkeus on 20 metriä. Varsinainen reaktori-sydän (kuulakeko) on halkaisijaltaan 3 met-riä ja korkeudeltaan 10 metriä. Kuulakekokoostuu noin 440 000 kuulasta, jotka ovathalkaisijaltaan 6 cm suuruusluokkaa. Ar-violta 330 000 näistä kuulista sisältää polt-toainetta ja loput 110 000 kuulaa ovat mo-deraattorikuulia eli sisältävät pelkästäängrafiittia.

PBMR:n jäähdytteenä käytetään heliu-mia. Helium on inertti kaasu, joten se reagoiheikosti muiden materiaalien kanssa. He-lium johdetaan sisään reaktorin yläosaan,jolloin sen lämpötila on suurin piirtein 500°C. Kaasu virtaa alaspäin kuulakeon läpi.Tällä matkalla sen lämpötila nousee suun-nilleen 900 °C:een. Reaktorin jälkeen kaasuvirtaa kahden sarjassa olevan turbiinin lä-pi, jotka kumpikin pyörittävät omaa turbo-kompressoriaan. Tässä vaiheessa noin 720-asteinen kaasu johdetaan varsinaiseen gene-raatoria pyörittävään turbiiniin. Tältä tur-biinilta tullut kaasu johdetaan lämmönvaih-timeen, missä ylijäämälämpöenergia käyte-tään kompressoreilta tulevan kaasun läm-mittämiseen. Lämmönvaihtimen jälkeen

Mesopotamialaisten jäljillä

Saku Latokartano & Riku Mattila

Kuva 1. PBMR-reaktorin toimintakaavio

Monissa insinööritieteissä pyri-tään soveltamaan periaatetta, ettäpyörää ei kannata yrittää keksiäuudestaan. Ydintekniikka poikkeaatästä yleislinjasta niin, että tietyil-lä ideoilla on tapana pulpahtaavuosikymmenen-parin välein yhäuudestaan esiin. Viimeksi pari poliitikkosukupolvea sitten hau-dattu kuulakekoreaktori on hyväesimerkki: erimuotoisia kaasu-jäähdytteisiä korkealämpötila-reaktoreja on tutkittu ja rakennettu1950-luvulta alkaen mm. Saksas-sa, Iso-Britanniassa, Yhdysvallois-sa, Kiinassa ja Japanissa tarkoi-tuksena saada aikaan kevyt- vesi-reaktoria halvempi ja hyöty-suhteeltaan parempi reaktori.


noin 140-asteinen helium jäähdytetään noin30 °C:een, jonka jälkeen se johdetaankompressoreille. Kompressoreilta tulevanoin 100-asteinen kaasu lämmitetään läm-mönvaihtimessa runsaaseen 500 °C:seen,jonka jälkeen se syötetään takaisin reaktorinyläosaan.

Korkean lämpötilan vuoksi reaktorissa eivoida käyttää metallisia osia. Metallia sisäl-tävien polttoaine-elementtien sijasta on ke-hitetty elementti, jossa grafiittimatriisin si-sään on sijoitettu pieniä tarkoituksenmukai-sesti päällystettyjä polttoainehiukkasia.Polttoainetta sisältävän grafiittimatriisinhalkaisija on noin 5 cm, ja sen päällä on 5mm:n paksuinen grafiittikuori, joten ele-mentin kokonaishalkaisijaksi tulee 6 cm.Polttoainealueessa on kaikkiaan noin 15 000päällystettyä halkaisijaltaan millimetrinluokkaa olevaa polttoainehiukkasta. Poltto-aine-elementin paino on kaikkiaan 202grammaa, mistä 9 grammaa on väkevöinnil-tään 7-8 painoprosenttista uraania. PBMR-reaktorin polttoaineen suunnitteluparametriton saatu suoraan saksalaisten THTR-reakto-rin polttoaineenkehitysprojektista.

Päällystettyjä polttoainehiukkasia kutsu-taan TRISO-hiukkasiksi (tristructural iso-tropic). TRISO-hiukkanen ei ole uusi kek-sintö, sillä niitä käytettiin jo vuonna 1967brittiläisessä DRAGON-reaktorissa. TRI-SO-hiukkanen koostuu polttoaineytimestäsekä sen päällä olevista neljästä kerroksesta.Hiukkasen keskellä on puoli millimetriähalkaisijaltaan oleva varsinainen polttoaine-materiaali (UO2). Uraanidioksidin pinnallaon huokoinen hiilikerros, joka toimii ns.puskurialueena. Puskurialueen tarkoitus onsuojata ulompia kerroksia fissiotuotteidenrekyylivaikutuksilta ja toimia kaasutilanavapautuville fissiokaasuille. Puskurialueenpäällä on pyrolyyttinen hiilikerros. Sen tar-koitus on suojata hiukkasen sisäosia myö-hemmässä valmistuvaiheessa, jossa hiukka-sen pinnalle lisätään piikarbidikerros. Pii-karbidi luo suojakerroksen, joka estää pyro-lyyttisen hiilikerroksen läpäisseiden metal-listen fissiotuotteiden pääsyn ulos. Tälläisiäfissiotuotteita ovat mm. barium, strontiumja cesium. Piikarbidikerros estää myös fis-siokaasujen vapautumisen polttoainehiuk-kasen sisältä sekä vahvistaa hiukkasen ra-kennetta. Vaihtoehtoisena materiaalina voi-daan käyttää zirkoniumkarbidia. Uloimpanakerroksena TRISO-hiukkasessa on jälleenpyrolyyttinen hiilikerros. Tämä kerros toi-mii piikarbidikerroksen suojana polttoaine-elementin grafiittimatriisin valmistuksessa.

Jatkuva lataus

PBMR:n erikoisuus on jatkuvasti liikkuvakuulakeko. Tämän vuoksi yksittäisen polt-toaine-elementin tarkkaa sijaintia ei tunneta.Ongelman ratkaisemiseksi asiaa on käsiteltytilastollisilla menetelmillä.

Reaktorisydämen tehojakauman laske-miseksi täytyy neutroniikka- ja palamalas-kenta sekä polttoaine-elementtien liikkeensimulointi kytkeä toisiinsa.

PBMR:n latausprosessi on pohjimmiltaanyksinkertainen. Polttoaine-elementit poiste-taan reaktorin alaosasta ja niiden säteily-spektri mitataan. Spektrin perusteella määri-tetään elementin palama. Jos elementin pala-ma on riittävän alhainen, se palautetaan reak-torin yläosaan. Muussa tapauksessa elementtipoistetaan kierrosta ja se korvataan tuoreellaelementillä. Reaktorisydämen 440 000 polt-toaine-elementistä arviolta 3000 kappalettakäsitellään päivittäin. Tästä määrästä n. 350tulee hylätyksi. Käytetyn polttoaineen loppu-sijoituksesta ei ole olemassa tarkkoja teknisiäsuunnitelmia. Radioaktiivisten aineiden va-pautumisen kannalta polttoaine-elementissäitsessään on jo useampia esteitä. TRISO-hiukkasen neljästä pintakerroksesta tärkeinon piikarbidikerros, joka tehokkaimmin estääradionuklidien vapautumisen. Polttoaine-ele-mentin grafiittikerros estää puolestaan tehok-kaasti korrodoitumisen.

Koska polttoaineen rakenne poikkeaatäysin kevytvesireaktorien polttoaineesta jasen väkevöinti ylittää nykyisin monien polt-toainetehtaiden lisensoinnissa käytetyn 5%rajan, PBMR-projekti edellyttää samallapolttoainetehtaan rakentamista. Tehtaansuunnitteluun osallistuu saksalaisten HTR-polttoainetehtaan aikanaan rakentanut Nu-kem, ja sen paikaksi on suunniteltu v. 1989toimintansa lopettaneen uraaninväkevöinti-laitoksen laitospaikkaa Pelindabassa Preto-rian lähellä. Eskom on arvioinut polttoaine-tehtaan kustannuksiksi n. 6 miljoonaa dol-laria, ja sen kapasiteetti vastaisi kolmenPBMR-modulin polttoaineenkulutusta.

Aikataulu

Eskom on lähtenyt reaktoriprojektiinsa kun-nianhimoisella aikataululla: alun perin en-simmäisen modulin rakennustöiden olimäärä alkaa vuoden 2001 aikana, laitoksenpiti valmistua kolme vuotta myöhemmin jatulla kaupalliseen käyttöön vuonna 2005.Etelä-Afrikan omaan käyttöön oli määrä ra-kentaa nopealla aikataululla kymmenenreaktoria ja lisäksi myydä 20 ulkomaille.Tämänhetkisen tiedon mukaan ensimmäi-sen demonstraatiolaitoksen rakennustöihinpitäisi päästä vuoden 2002 toisella neljän-neksellä, jos tarvittavat luvat saadaan siihenmennessä. Reaktorin lisensoinnin on määräedetä rakennustyön kuluessa. Jos Eskominsuunnitelmat osoittautuvat realistisiksi jaeteläafrikkalaiset onnistuvat kehittämäänreaktorinsa toimivaksi ja taloudellisiksi,voitaneen sanoa, että PBMR-reaktori mer-kitsee HTR-tekniikalle samaa kuin poltto-moottorin keksiminen pyörälle.

■

Lähteet:[1] http://www.gametrail.co.za/basecamp/Earthyear

/Volume22/pebble%20bed%20reactor.htm

Kuva 3. TRISO-hiukkasen rakenne

Kuulakekoreaktoriin liittyviä www-sivuja: http://www.pbmr.co.zahttp://www.fm.co.za/00/1208/cover/coverstory.htmhttp://www.energieinfo.de/eglossar/node175.html

Riku Mattila,tutkija, VTT Energia,

[email protected]

Saku Latokartano,tutkija, VTT Energia,[email protected]

Kuva 2. PBMR-polttoainekuulan rakenne


Uuden sukupolven ydinvoimalaitok-set (Advanced Light Water Reac-tors, ALWR) on perinteisesti jaettu

nykyisiin laitoksiin pohjautuviin evoluu-tiolaitoksiin sekä paljon uusia turvallisuus-piirteitä sisältäviin innovatiivisiin ratkai-suihin. Edellistä kehityssuuntaa edustavatJapaniin ja Taiwaniin rakennetut GE:nABWR -laitokset. Hyvä esimerkki jälkim-mäisistä on Westinghousen AP600 paine-vesireaktori. Edellisten lisäksi maailmallaon viimeaikoina herännyt uudelleen mie-lenkiinto kaasujäähdytteisiä korkealämpö-tilareaktoreita kohtaan. Merkittävin esi-merkki tästä on Etelä-Afrikkalaisen Esko-min suunnitelma rakentaa 110 MW tehoi-nen kuulakekoreaktorin (PBMR, PebbleBed Modular Reactor) prototyyppi Koe-bergiin Etelä-Afrikkaan. Syynä uuteenmielenkiintoon on osittain kaasuturbiini-tekniikan viimeaikojen kehitys, joka mah-dollistaa reaktorissa kuumentuneen heliu-min johtamisen suoraan kaasuturpiiniin jatäten lähes kolmanneksen nykyistä parem-man sähköntuotannon hyötysuhteen.

Uusien ydinvoimalaitosten markkinati-lanne on muuttunut merkittävästi viimeisenvuoden aikana. Vielä vuoden 2000 alussaWestinghouse katsoi AP600 -reaktorin pää-markkina-alueen olevan Kiinassa ja pitimahdollisuuksia uusiin laitoshankkeisiinYhdysvalloissa pienenä. Tällä hetkellä näyt-tää mahdolliselta, että uusien laitosten ra-kentaminen voitaisiin aloittaa jälleen sähkö-pulasta kärsivässä Yhdysvalloissa ennen ku-luvan vuosikymmenen päättymistä.

VTT:n ALWR teknologiaohjelmassa onperehdytty niihin uusiin ydinvoimalaitos-konsepteihin jotka voisivat tulla kyseeseen,mikäli Suomeen rakennetaan uusi ydinvoi-malaitosyksikkö. Ohjelmassa on ollut mu-kana kaikkien merkittävimpien kiehutusve-silaitosten toimittajien uusia laitoksia (GE:nESBWR, Westinghouse Atomin BWR 90+,Framatome ANP:n SWR 1000). Lisäksi oh-jelman yksittäisissä hankkeissa on osallis-tuttu painevesityyppisten EP 1000 jaVVER-640 -laitosten tutkimuksiin. Ohjel-man päärahoittajina ovat olleet TVO, Tekesja VTT Energia. Viime vuosina ohjelma on

Jari Tuunanen

Uuden sukupolven ydinvoimalatVTT:n nelivuotinen “Uuden Suku-polven Ydinvoimalat (ALWR)” -teknologiaohjelma käynnistyivuoden 1998 alussa. Ohjelmassaperehdytään lyhyellä tähtäimelläsaatavilla oleviin uusiin ydin-voimalaitosvaihtoehtoihin, joistaosa on mukana myös TVO:n peri-aatepäätöshakemuksessa. Ohjel-maan osallistuvat VTT:n lisäksivoimayhtiöt TVO ja Fortum, sekäTekes, LTKK, TKK ja STUK. Ohjelma sisältää myös EU:n tutki-musohjelmien hankkeita. Vuoden2001 aikana suoritetaan kokeitaWestinghouse Atomin BWR 90+reaktorin sydänsiepparin jäähdy-tykseen ja virtaukseen liittyen, testataan Framatome ANP:n SWR1000 reaktoriin suunnittelemaauutta pikasulkutankkia sekä arvioidaan SWR 1000 -reaktorinpaineastian pohjan läpivientienkestävyyttä vakavissa reaktorion-nettomuuksissa. Lisäksi analysoi-daan APROS -ohjelmalla höyrysti-men putkikatkoa WestinghousenEP 1000 painevesireaktorissa.Amerikkalaisen ESBWR reaktorinkehityshankkeisiin osallistutaanosana EU -tutkimushanketta sekäTekesin rahoituksella yhdessäTVO:n kanssa. Yhteisenä keskeise-nä piirteenä ohjelmassa on ollutlisääntynyt monidimensioisten)virtauslaskentaohjelmien (CFDkäyttö osana tutkimus- ja kehitys-hankkeita.

ESBWR -laitoksen suojarakennuslauhdutinta (PCC) tutkittiin kokeellisesti Italiassa PANT-HERS koelaitteistolla täydessä mittakaavassa. ALWR -ohjelman tutkimushankkeissa on ana-lysoitu lauhduttimen toimintaa CFD Fluent ohjelmalla sekä selvitetty kokeellisesti aerosoliendepositiota lauhdutinputkissa.


saanut rahoitusta myös suoraan reaktoritoi-mittajilta (Westinghouse Atom, FramatomeANP).

Yhteisenä piirteenä ALWR -ohjelmantutkimushankkeille on ollut lisääntynyt mo-nidimensioisten virtauslaskenta-ohjelmien(CFD) käyttö. Virtauslaskentaohjelmienkäyttö ydinvoimalaitosten analyysityökalu-na on osoittautunut erittäin hyödylliseksisiitäkin huolimatta, etteivät ohjelmien kak-sifaasivirtausta ja faasien välisiä vuorovai-kutuksia kuvaavat mallit ole kovin yksityis-kohtaisia.

Uusille laitoksille tehdyissä analyyseissäon myös käytetty ja kehitetty VTT:n omiareaktorifysiikan sekä lämpö- ja virtaustek-niikan analyysityökaluja (TRAB-3D jaAPROS). Omaa kokeellista toimintaa ohjel-massa on suoritettu Lappeenrannan Teknil-lisellä Korkeakoululla (LTKK). Tutkimuk-siin ovat osallistuneet VTT Energian jaVTT Valmistustekniikan lisäksi LTKK:n jaTKK:n tutkijat ja opiskelijat.

Ohjelman sisältö ja tuloksia

Seuraavassa on esitetty esimerkkejä eri lai-tosvaihtoehtoihin liittyvistä tutkimushank-keista.

AP600 & EP1000

Westinghousen AP600 -reaktori on hyväesimerkki runsaasti uusia, passiivisia turva-järjestelmiä sisältävästä laitoskonseptista.Laitoksen piirteisiin voi tutustua esimerkik-si Westinghousen internet -sivuilla (http://www.ap600.westinghouse.com/). EP1000 -reaktorissa on mukana AP600 -reaktorinuudet passiiviset turvajärjestelmät mutta lai-toksen tehoa on nostettu. Laitos on myössuunniteltu täyttämään eurooppalaiset tur-vallisuusvaatimukset (EUR).

AP600 reaktoriin liittyen suoritettiinEU:n neljännen puiteohjelman tutkimus-hankkeessa passiivisia hätäjäähdytyskokeitaLTKK:ssa PACTEL koelaitteistolla. Ko-keissa perehdyttiin yhden uuden passiivisenturvajärjestelmä, passiivisen hätäjäähdytys-tankin (Core Make-up Tank, CMT), toimin-taan erilaisissa pienen vuodon onnettomuus-tilanteissa.

Westinghousen suurempaan passiiviseenpainevesilaitokseen (EP 1000) liittyen suo-ritetaan parhaillaan analyysejä APROS-oh-jelmalla. Laskuissa tarkastellaan laitoksenkäyttäytymistä höyrystimen yhden putkenputkikatkossa.

BWR 90+

Westinghouse Atomin BWR 90+ -reaktoripohjautuu viimeisiin ruotsiin rakennettuihinkiehutusvesilaitoksiin ja TVO:n laitoksiin.Laitoksen kehittelyssä on otettu huomioontiukentuneet suomalaiset turvallisuusvaati-mukset. Tätä varten laitoksessa on esimer-kiksi mukana vanhoista kiehutuslaitoksistatutut eristyslauhduttimet.

BWR 90+ -laitokseen liittyen on toteu-tettu useita tutkimushankkeita. Työ aloitet-tiin suorittamalla boorisammutusjärjestel-män analyysejä VTT:n TRAB-3D ohjelmal-la, laskemalla turpiinin pikasulkutilannettaVTT:n APROS -ohjelmalla sekä selvittä-mällä laitoksen sydänsiepparin materiaali-vaihtoehtoja, siepparin kestävyyttä vakavis-sa onnettomuuksissa sekä sydänsiepparinjäähdytystä. Parhaillaan on käynnissä sy-dänsiepparin jäähdytykseen ja jäähdytysvir-taukseen liittyvät kokeet LTKK:ssa sekä ko-keita tukevat analyysit VTT Energiassa.Vuoden 2001 aikana käynnistyy mahdolli-sesti uusia tutkimushankkeita, joissa tutki-taan eristyslauhduttimen toimintaa lauhdut-timen käyttöönotossa sekä selvitetään mah-dollisuuksia käyttää uutta pinnoitemate-riaalia säätösauvojen ohjausputkissa.

ESBWR

GE:n ESBWR -kiehutusvesireaktorin eri-tyispiirteenä on se, ettei laitoksessa ole lain-

kaan pääkiertopumppuja. Laitoksessa on li-säksi mukana lukuisia passiivisia turvajär-jestelmiä.

GE:n ESBWR -laitokseen liittyvät ana-lyysit ovat keskittyneet laitoksen passiivi-seen suojarakennuslauhduttimeen (PCC).Ensimmäisissä tarkasteluissa selvitettiinlauhtumattomien kaasujen käyttäytymistälauhduttimen yläkollektorissa. Laajimmassahankkeessa on suoritettu aerosolien deposi-tioanalyysejä ja kokeita yhden lämmönvaih-dinputken koelaitteessa. Aerosolitutkimuk-sen yhteydessä on kehitetty uusi tarkkalauhtumismalli CFD Fluent virtauslaskenta-ohjelmaan. Mallia voidaan soveltaa laajem-min lämmönvaihtimien analyyseihin. Par-haillaan käynnissä olevassa EU -rahoittei-sessa tutkimuksessa VTT:n osuutena on sel-vittää PCC -lämmönvaihtimen toimintaahöyryä kevyempien lauhtumattomien kaa-sujen virratessa lämmönvaihtimeen. Ana-lyysit ovat havainnollistaneet miten Sveitsi-läisissä PANDA -kokeissa havaittu kevyi-den lauhtumattomien kaasujen kiertovirtauslämmönvaihtimissa syntyy.

SWR 1000

Framatome ANP:n SWR 1000 -reaktori ontyypillinen innovatiivinen kiehutusreaktori.Laitoksessa hyödynnetään runsaasti passiivi-sia turvajärjestelmiä. Tavoitteena suunnitte-lussa on ollut rajoittaa vakavimpienkin on-nettomuuksien seuraukset laitoksen sisälle.

BWR 90+ laitoksen sydän-siepparia kuvaava koelaitteisto.Laitteistossa onkuvattu viipalesydänsieppari-levyn pohjaltasekä sieppariajäähdyttävä virtauspiiri.Kokeilla selvitetään lämmönsiirtoalevyn ja jäähdyt-teen välillä sekäjäähdytteen virtausta jäähdytyspiirissä.

paineenalennusallas

sydänsiepparilevyja tukirakenteet

Framatome ANP:n SWR 1000 laitoksentutkimukset aloitettiin laitoksen pikasulku-tankkikokeilla ja analyyseillä. Työtä jatket-tiin analysoimalla laitoksen paineastian ul-kopuolista jäähdytystä CFD Fluent ohjel-malla. Analyyseillä avustettiin FramatomeANP:tä paineastian ulkopuolista jäähdytystätutkivan koelaitteiston suunnittelussa. Vuo-den 2001 suunnitelmiin sisältyy hanke jossaselvitetään paineastian pohjan läpivientienkestävyyttä vakavissa reaktorionnettomuuk-sissa. Analyyseissä käytetään samojaVTT:ssä kehitettyjä työkaluja, joita on käy-tetty TVO:n laitoksen vastaavissa analyy-seissä. Lisäksi parhaillaan on käynnistymäs-sä EU:n viidennen puiteohjelman kaksivuo-tinen hanke, jossa tutkitaan uutta nopeaaboorisammutusjärjestelmää. VTT:n osuushankkeesta on hankkeen koordinoinnin li-säksi boorijärjestelmään liittyvien reaktori-fysikaalisten analyysien teko TRAB-3D oh-jelmalla. Toinen suomalainen partneriLTTK osallistuu hankkeeseen suorittamallaboorijärjestelmäkokeita.

VVER 640

VVER 640 reaktori ei kuulu maammeuusien laitosvaihtoehtojen joukkoon, muttalaitos on mielenkiintoinen siitä syystä, ettäsellaista on suunniteltu rakennettavan Sos-novy Boriin Pietarin lähelle. Tutkimusohjel-man hankkeessa suoritettiin jälkilämmön-poistokokeita VVER 640 laitokselleLTKK:ssa PACTEL laitteistolla.

Ohjelman jatko

Vuonna 2001 käynnistyvistä uusista hank-keista osa jatkuu vuosien 2002 ja 2003 puo-lelle. Vuoden 2001 syksyllä järjestetäänVTT:ssä ALWR -teknologiaohjelman semi-naari, jossa esitellään suoritettuja tutkimuk-sia ja keskustellaan tulevaisuuden tutkimus-tarpeista.

■


TkT Jari Tuunanen,VTT Energia,

ALWR ohjelman johtaja,[email protected]

ATS Energiakanava on Suomen Atomiteknillisen Seuran naistenmuodostama työryhmä. Se perustettiin syksyllä 1990 ja siinä onnoin 70 jäsentä. Energiakanava on myös kansainvälisen ydin-alan naisten muodostaman WIN Globalin jäsen.

Energiakanavaan kuuluu joukko energiantuotannon, säteilyn janiihin liittyvän tutkimuksen, valvonnan ja viestinnän parissatyöskenteleviä naisia. Energiakanava järjestää erilaisille kohde-ryhmille tiedotus- ja keskustelutilaisuuksia, joiden tarkoituksenaon välittää tieteellistä tietoa energia- ja säteilyasioista. Toivomme, että myös naiset ottavat kantaa energia-asioihin.

Vuonna 2001 järjestämme mm. seuraavat tilaisuudet:- ATS:n ja Energiakanavan kesäseminaari, keskiviikkona 13.6.2001

- Säteilevät Naiset Seminaari, tiistaina 18.9.2001

Nuori nainen, ilman yläikärajaa, jos olet kiinnostunut toiminnastamme, ota yhteyttä:

Eija Karita PuskaEnergiakanavan puheenjohtaja TkT, erikoistutkija, VTT Energia

puh. 9-4565036fax: 9-4565000

email:[email protected]

Nuori nainen!Liity

Energia-kanavaan


FINNUS-turvallisuustutkimusohjel-man keskeisten tutkimusteemojen:ikääntymisen, onnettomuuksien ja

riskien alalla toimii kaikkiaan 11 tutkimus-projektia. Ohjelman rakenteesta ja tavoit-teista ilmestyi kirjoitus ATS Ydinteknii-kassa 1/99. Kattava selostus ensi vuosiensaavutuksista on puoliväliraportissa /1/,jonka saa VTT:n nettisivuilta www.inf.vtt.fi/pdf/tiedotteet/2000. FINNUS-ohjelmanomilta sivuilta löytyy vaikkapa, että pro-

jektit ovat toistaiseksi ”tuottaneet” 354 jul-kaisua, neljä tohtoria, yhden lisensiaatin jayhdeksän uutta akateemista henkilöä(www.vtt.fi/ene/tutkimus/finnus).

Ohjelman kattama tutkimusalue on laajaja heterogeeninen. Tätä on yritetty hyödyn-tää aloittamalla tutkimuskohteita, joissaosaamisia yhdistämällä ja ketjuttamalla saa-vutetaan uutta ja syvällisempää tietoa. Pro-jektien yhteishankkeita onkin syntynyt kii-

Riitta Kyrki-Rajamäki & Timo Vanttola

FINNUS-ohjelma vauhdissaKansallinen ydinvoimalaitosten turvallisuustutkimusohjelma FINNUS(1999-2002) on hyvässä vauhdissa. Puoliväliseminaari on pidetty jatyöskentely kiivaimmillaan. Tämän pääosin julkisrahoitteisen ohjelmantarkoitus on varmistaa riippumaton kansallinen osaaminen ja se keskit-tyy ennen kaikkea nykylaitosten turvallisuuden varmistamiseen, muttaprojektien tukiryhmissä on myös mietitty, miten TVO:n uutta laitostakoskeva periaatepäätöshakemus vaikuttaa alan tutkimustarpeisiin.

Terminen vuojakautuma reaktorin sydämessä ja heijastinalueella, painaumien kohdalla on säätösauva sydämessä (kansainvälinen testitapaus).

tettävästi, joten alla olevan lyhyen katsauk-sen tutkimusteemoja ei voi sijoittaa vaintiettyihin tutkimusyksiköihin tai projektei-hin.

FINNUS on kauppa- ja teollisuusminis-teriön tutkimusohjelma. Sen päärahoittajatovat KTM:n ohella VTT ja Säteilyturvakes-kus. Myös ydinvoimayhtiöt osallistuvat ra-hoitukseen pääasiassa maksamalla osuuksiasuurten kansainvälisten hankkeiden maa-kohtaisista panoksista. Muutamille hank-keille saadaan lisärahoitusta yhteispohjois-maisesta reaktoriturvallisuuden tutkimuk-sesta, OECD:n Halden-projektista ja eräistäEU:n tutkimusprojekteista. Ohjelman vuo-sittainen kokonaisrahoitus on noin 22 milj.mk/v ja työpanos noin 30 henkilötyövuot-ta/v.

Tutkimuksessa ovat mukana VTT:n toi-mintayksiköt Energia, Valmistustekniikka,Kemiantekniikka, Automaatio ja Rakennus-tekniikka sekä Lappeenrannan teknillinenkorkeakoulu ja Fortum Nuclear ServicesOy, joka osallistuu eräisiin ohjelmassa teh-täviin kokeisiin. TVO taas on mukana ra-hoittamassa eräitä kokeita.

Tutkimusohjelman tarkoitus on varmis-taa riippumaton kansallinen osaaminenennen kaikkea viranomaisten tarpeisiin,mutta myös voimayhtiöiden hyödyksi.TVO:n uutta laitosta koskeva periaatepää-töshakemus sinänsä loi tiettyjä uusia tarpei-ta viranomaiselle. Osoittautui kuitenkin, ettäperusosaamisen vaatimus, uuden polvenkoulutusnäkökohdat ja menetelmien kehit-tämistarve ovat samoja sekä ikääntyvilleettä uusille laitoksille. Eri alojen uutta tek-nologiaa pitää ottaa käyttöön niin vanhoissakuin uusissakin laitoksissa.

Ikääntyminen

Ydinvoimalaitosten ikääntymisen vaikutuk-sia tutkitaan intensiivisesti, jotta rakenteelli-sen turvallisuuden kannalta voidaan arvioi-da keskeisten komponenttien jäljellä olevaelinaika ja mahdollisten korjaavien toimientehokkuus. Ikääntymisteemassa FINNUS-ohjelma keskittyy metallisten komponent-tien materiaalitekniikkaan, lujuuden varmis-tamismenetelmiin sekä tarkastus- ja kun-nonvalvontatekniikoihin. Myös sähköistenkomponenttien ikääntymisilmiöt ovat tar-kasteltavina.

Materiaalitutkimuksessa on kehitetty uu-sia tehokkaita mittausmenetelmiä, joilla voi-daan jäljitellä ydinvoimalaitoskomponent-tien todellisia kuormitusolosuhteita kuten

altistusta jännityskorroosiolle ja säteilynkiihdyttämälle jännityskorroosiolle laitok-selle tyypillisissä vesikemiaolosuhteissa.Kokeissa on erityisesti onnistuttu selvittä-mään näytepalojen koon vaikutusta havait-tavaan särönkasvuun. Komponenttien pin-noille syntyvän oksidifilmin ominaisuuksis-ta ja aktivoitumismekanismeista on saatuhyvä käsitys mallintamalla filmien ominai-suuksia ja kehittämällä sähkökemiallisiamittausmenetelmiä. Näitä menetelmiä onvoitu käyttää myös polttoainesauvojen suo-jakuoren korroosiomäärityksiin. Tärkeä tut-kimuskohde on Loviisan ykkösreaktorinpaineastian toivutushehkutuksen jälkeinensäteilyhaurastuminen. Työssä mallinnetaanhaurastumista, arvioidaan koemateriaalia jatutkitaan pienten näytteiden käyttökelpoi-suutta murtumissitkeyden määrityksessä.

Sähköisten laitteiden ikääntymisen ar-viointi on aloitettu. Ensimmäiset havainnotviittaavat siihen, että komponenttien fyysis-tä ikääntymistä kriittisempiä kysymyksiäovatkin niiden teknologinen vanhentuminenja yhä tiheämmin vaihtuvan uuden korvaa-van teknologian hallinta.

Rakenteiden lujuuden varmistaminenvaatii kelpoistetuttuja kokeellisia ja lasken-nallisia menetelmiä komponenttien jäljelläolevan käyttöiän määritykseen ja onnetto-muustilanteiden aiheuttamien kuormien ar-viointiin. Erityisesti haurasmurtumasitkeyt-tä on selvitetty sekä kokeellisesti että mal-lintaen. Kokeet osoittivat, vastoin hauras-murtumateoriaa, että miniatyyrinäytteistäsaadut tulokset aliarvioivat suurten näyte-kappaleiden murtumissitkeyden. Hauraanmateriaalin murtumissitkeyden määrittämi-seen kehitettyä Master Curve -menetelmääollaan laajentamassa sitkeästi käyttäytyvänsärön mallintamiseen. Sitkeän aineen mur-tumisvastuksen mallintamiseen kehitetäänmikromekaanisia laskentamenetelmiä.

Tarkastusten ja kunnonvalvonnan suun-nittelua on edesautettu hankkimalla tieto-koneohjelmia ultraäänitestauksen mallinta-miseen. Ainetta rikkomattoman tarkastus-toiminnan pätevöittämistä varten on kehitet-ty keinovikojen valmistusmenetelmiä. Uu-tena aiheena on aloitettu teräsbetoniraken-teiden kunnonvalvontaan soveltuvien mene-telmien kartoitus.

Onnettomuuksien hallinta

FINNUS-ohjelman onnettomuusteemassakeskitytään sekä käyttöturvallisuuden tutki-mukseen että onnettomuuksien hallintaan.

Kohteina ovat polttoaine ja sydämen reakto-rifysikaaliset ominaisuudet sekä onnetto-muusanalyysi laitostransienteista vakaviinonnettomuuksiin saakka.

Tutkimusohjelma on tehnyt konkreettistakansainvälistä yhteistyötä polttoaineen kor-kean palaman lämpömekaanisessa mallin-nuksessa: ranskalaiseen transienttiohjel-maan on luotu polttoaineen ja suojakuorenvirumismalli ja yhdysvaltalaiseen ohjel-maan on liitetty suomalainen hydrauliikka-malli. Haldenin koereaktorin mittaustulok-sia taas on hyödynnetty staattisen mallinkelpoistuksessa.

Reaktorifysiikassa on tietokonekapasi-teetin kasvaessa pystytty laajentamaanMonte-Carlo-menetelmän käyttämistä ainamonimutkaisempiin geometrioihin. Samoinkolmiulotteisuuden käyttöönotto transpor-tohjelmissa on huomattavasti parantanutlaskennan tarkkuutta laitoksen komponent-tien saamien neutroni- ja gammasäteily-annosten laskennassa. Reaktorin sydämenlaskentaan on kehitetty uusi menetelmä,jolla pystytään tarkasti mallintamaan hanka-limmatkin kohdat säätösauvojen päiden jasydämen reunojen kohdalla.

Uutta kolmiulotteista reaktoridynamiik-kamallia on menestyksellä kelpoistettu sekäOlkiluodon laitostransientteja että kansain-välisiä vertailutapauksia laskien. Yksiulot-teisessa dynamiikkaohjelmassa kiehutus-vesireaktoria ollaan mallintamassa uudellatarkalla hydrauliikkaratkaisijalla. Myös sekäomia että kansainvälisiä termohydrauliikka-ohjelmia on kelpoistettu useissa testitehtä-vissä.

Termohydrauliikan koelaitteistolla PAC-TEL on suoritettu uudentyyppisiä kokeita,joissa oletetun häiriön jälkeen pikasulkuepäonnistuu. Tällöin reaktorisydämen fis-sio-teho elää sydämen jäähdytteen tiheydenvaihdellessa. Seurauksena oli voimakkaitavirtauksen ja tehotason värähtelyitä. Toises-sa kokeessa testattiin höyrystimen kollekto-rissa tapahtuvan murtuman koon vaikutuk-sia. Lappeenrantaan rakennettiin myösuusia pienempiä koelaitteistoja eri tarkoi-tuksiin, mm. lämpötilakerrostumisen tutki-miseen.

Vakavien onnettomuuksien hallinnassaon oleellista tietää, miten ja milloin reakto-rin paineastia saattaa vaurioitua. Tämän tut-kimiseksi on kehitetty PASULA-lujuus-laskentaohjelma, jota on kelpoistettu hyö-dyntäen Sandian laboratorion korkeassa pai-neessa tehtyjä paineastian virumismurtuma-kokeita ja VTT:n omia uusia kokeita kuivan



partikkelikeon jäähdytettävyydestä. Seuraa-va VTT:n koelaitteisto märän keon läm-mönsiirtokriisin määrittämiseksi on valmis-tumassa. Kansainvälisessä projektissa onosallistuttu orgaanisen jodin kulkeutumisenmallinnukseen vakavien onnettomuuksienaikana ja tutkittu metyylijodin lähdeterminpienennysmahdollisuuksia. Tutkimusaihee-na on ollut myös Olkiluodon reaktoriraken-nuksen rakenteiden mahdollinen vahingoit-tuminen vetyräjähdyksessä. Analyysi sisäl-tää sekä vetypilven virtauksellisen muodos-tumisen, kemiallisen räjähdyksen että ra-kenteiden kuormituksen.

Riskien hallinta

Riskitutkimuksessa keskitytään yhtäältäedistyksellisten riskimenetelmien kehittämi-seen ja soveltamiseen ja toisaalta valittujenprosessien tai teknologioiden riskin arvioin-tiin. FINNUS-ohjelmassa jälkimmäiseenryhmään kuuluvat paloriskit, uuden ohjel-moitavan teknologian turvallisuus sekä inhi-millinen ja organisatorinen käyttäytyminen.

Uutena riskienhallintamenetelmänä onsovellettu asiantuntijapaneelin käyttöä riski-tietoisessa päätöksenteossa. STUK testasimenetelmää kunnonvalvontasovelluksessa,jossa asiantuntijapaneelin tehtävänä oli yh-distää deterministinen tieto materiaalinheikkenemismekanismeista todennäköi-syyspohjaiseen tietoon putkirikon seurauk-sista. Epävarmuusanalyysin käyttöalaa ol-laan laajentamassa fysikaalisten ilmiöidenja mallinnuksen epävarmuuksien arvioin-tiin, erityissovelluksena passiivisten järjes-telmien luotettavuus ja niiden luvitusvaati-mukset. Tutkimuksessa on myös paneudutturiskintärkeysmittojen kehittelyyn.

Palotutkimuksessa kehitettiin laskenta-menetelmä metallisissa suojakoteloissa ole-van ohjauslaitteiston kriittiselle lämpene-misajalle. Savun välittömiä vaikutuksia oh-jelmoitavaa automaatiota toteuttaville säh-köpiireille tutkittiin kokein. Tuloksista joh-dettiin mallit tärkeimmille ilmiöille, joitaolivat noen kertyminen, eristysvastuksenaleneminen ja päällysteen mitoitustarve;selvisi nimittäin, että kaupallisesti sovellet-tavien piirien lakkapäällyste torjuu tehok-kaasti savun aiheuttamia sähköisiä muutok-sia. Palovaroitin- ja sprinklerijärjestelmienluotettavuutta on mallinnettu ydinvoima-laitoksilta ja muusta teollisuudesta kerätynaineiston pohjalta. Riskimenetelmiä on so-vellettu myös tilanteeseen, jossa palamaansyttynyt kaapelihylly voisi sytyttää saman

kaapelitunnelin toisessa reunassa olevanvarmistavan kaapeloinnin. Paloriskien ana-lyysiin on myös kehitteillä inhimillisen toi-minnan arviointimenettelyjä.

Turvallisuuskriittisen ohjelmoitavan au-tomaation luotettavuuden arvioinnissa pai-notetaan kvantitatiivisia menetelmiä, joitasekä viranomaiset että voimalaitokset voivatsoveltaa luvituskysymyksissä. Hyväksi lä-hestymistavaksi on osoittautunut Bayes-ver-kostot, joilla on mahdollista yhdistää läpinä-kyvästi erityyppistä todistusaineistoa. Me-nettelyä testataan aluksi laitetoimittajaltasaatavaan ohjelmoitavaan releeseen.

Työtapojen tutkimuksessa on kehitettyydintehtäväanalyysiä prosessinohjaustyös-sä. Vaativien tilanteiden hallintaan on tehtymotivaatioon perustuva malli, jonka keskei-nen käsite on yksilön identiteetti suhteessatyöyhteisöön. Käsite rakentuu henkilön työnmielekkyydestä, ammatillisesta itseluotta-muksesta ja hallinnan tunteesta. Organisaa-tio- ja turvallisuuskulttuuritutkimuksessa onkeskitytty organisaatioihin, joilta edellyte-tään suurta luotettavuutta. Kehitettyjä me-nettelyjä sovellettiin STUKin ydinturval-lisuusosaston toimintaan. Viime aikoina ontarkasteltu myös ydinvoimalaitosten huol-toon liittyviä inhimillisiä tekijöitä.

■

Viite:1. ”FINNUS, The Finnish Research Programme

on Nuclear Power Plant Safety, Interim Report1999 – August 2000”, toim. T. Vanttola,

E. K. Puska & A. Marttila, VTT Research notes 2057, Espoo 2000.

TkT Timo Vanttola on johtava tutkija VTT Energiassa

ja FINNUS-ohjelman johtaja 1999 - 2001.Puh. 09 - 456 5015, [email protected]

TkT Riitta Kyrki-Rajamäki on johtava tutkija VTT Energiassa ja FINNUS-ohjelman nykyinen johtaja.Puh. 09 - 456 5015, [email protected]

Neutronikaap– AivokasvainpotiBoorineutronikaappaushoitojenpotilaskokeet on aloitettu touko-kuussa 1999 FiR 1 - tutkimus-reaktorin BNCT-asemalla. Toiminta tapahtuu Säteilyturva-keskuksen (STUK) NC-HoitoOy:lle myöntämällä turvallisuus-luvalla. Kohteena on pahan-laatuinen, primaari tai uusiu-tunut aivokasvain, glioblastomamultiforme. Hoidon parametrienlisäksi kehitetään menetelmiä jastandardeja säteilyannosten määrittämiseksi. VTT:n BNCT-säteilytysasemaa varten kehittä-mä ja valmistama neutroni-hidastinaine menestyy maailman-markkinoilla.

Syövän boorineutronikaappaushoidos-sa (Boron Neutron Capture Therapy,BNCT) sovelletaan säteilyn kemial-

lista kohdentamista. Menetelmä perustuuboori-10 atomiytimen ominaisuuteen kaa-pata termisiä neutroneja ja sen seurauksenahaljeta kahtia, energeettisiksi litium- ja he-liumytimiksi, jotka jarruuntuvat nopeasti jakohdistavat tuhovaikutuksensa paikallisestikäytännössä yhteen tai kahteen soluun.

Menetelmän onnistumiseksi tarvitaanboorinkantaja-aine, joka esim. verenkier-toon injektoituna hakeutuu valikoidusti kas-vainsoluihin ja aiheuttaa kasvaimeen riittä-vän suuren boorikertymän (suuruusluokkaa50 ppm) ja samalla riittävän boorikontrastinterveeseen kudokseen verrattuna. Toiseksikoko kasvainalueelle on kyettävä aikaansaa-maan riittävän korkea termisten neutronienvuo ilman, että tervekudokseen kohdistuvangammasäteilyn ja nopeiden neutronienmäärä nousee liian suureksi. Neutronit tuo-tetaan joko ydinreaktorilla tai kiihdytinläh-

teillä. Toistaiseksi potilaskokeissa on ollutkäytössä vain tutkimusreaktoreille rakennet-tuja säteilytysasemia, joissa tuotetaan jokoterminen (E < 0,5 eV) tai sitä nopeampienepitermisten (0,5 eV – 10 keV) neutronienkenttä. Aivokasvainten hoidossa terminensäteilytys vaatii kallon avaamista neutronienjohtamiseksi kasvainalueelle, kuten Japanis-sa tehdään. Epiterminen neutronikeila tun-keutuu hoitoalueelle kallon luiden läpi jatätä hoitotapaa sovelletaan Suomessa.

Potilashoitokokeet

Potilashoitokokeet FiR 1:n BNCT-asemallakäynnistyivät toukokuun lopussa 1999.Kohteena on pahanlaatuinen aivokasvain,glioblastoma multiforme (gliooma gradusIV). Näille kasvaimille ei tunneta tällä het-kellä parantavaa hoitoa. Näitä kudostyypil-tään pahanlaatuisimpia hermotukikudoskas-vaimia sairastavien potilaiden keskimääräi-nen elinaika leikkauksen jälkeen on noin

yksi vuosi. Voimakkaasta solunsalpaajienkehittelytyöstä huolimatta ei yksittäisillä so-lunsalpaajilla tai hoitoyhdistelmillä ole tois-taiseksi saavutettu merkittävää elinajan pite-nemistä. Kasvaimen uusiutumisvaara onerittäin korkea, koska syöpäsolut ovat levin-neet kylläkin rajatulle alueelle mutta terveenkudoksen sekaan niin, että kasvain voidaanharvoin kirurgisesti poistaa tai tuhota perin-teisellä geometrisesti kohdistettavalla gam-masädehoidolla. BNCT soveltuu glioomanhoitoon, koska kyseessä on syöpäsoluihinkohdistuva täsmäsädehoito.

Kaksi hoitotutkimusta käynnissä

Suomessa on tällä hetkellä glioblastoomapotilaalle avoimena kaksi BNCT-hoitotutki-musta. Molemmissa boorinkantaja-aineenakäytetään boorifenyylialaniinin fruktoosi-kompleksia (BPA-F). Ensimmäinen hoito-tutkimus käynnistyi toukokuussa 1999 jahoitoja on annettu ensiksi boorinkantajanlähtötasolla (290 mg/kg) nostaen annostasäteilytysaikaa pidentämällä ja sitten boori-kantaja-ainepitoisuutta kasvattaen. Ensisi-jaisena tavoitteena on tutkia hoidon turvalli-suutta nostaen booriannosta. Optimaalistaolisi todeta merkittävä elinajan piteneminenhistoriallisiin kontrollipotilaisiin verrattuna.Tässä tutkimuksessa on toistaiseksi säteily-tetty 13 potilasta, joista kolme on tullutRuotsista.

Toisessa avoimessa BNCT potilastutki-muksessa tarjotaan mahdollisuutta BNCT-hoitoon mikäli potilaalla on todettu uusiutu-nut gliooma ja ensimmäisestä sädehoidostaon kulunut ainakin kuusi kuukautta. Tavoit-teena on tutkia BNCT:n turvallisuutta yh-distettynä perinteiseen sädehoitoon ja havai-ta mahdollinen elinajan pidentyminen.Tässä keväällä 2001 käynnistyneessä tutki-muksessa on toukokuuhun 2001 mennessähoidettu kolme potilasta.

BNCT-hoito käytännössä

BNCT-lääkärin hyväksyttyä potilaan hoito-tutkimukseen alkaa hoidon suunnittelu pään


Iiro Auterinen & Leena Kankaanranta

paushoitoa kehitetään BNCT-asemallatilaita hoidettu jo kaksi vuotta

Potilaasta otetaan verinäytettä FiR 1 BNCT-asemalla juuri ennen säteilytyksen aloitusta.

alueen MRI- kuvauksella. Nämä ns. annos-suunnittelukuvat siirretään Otaniemeen,missä fyysikko Tiina Seppälä vastaavan on-kologin kanssa laatii potilaalle annossuunni-telman erityistä BNCT-annossuunnitteluoh-jelmaa käyttäen. Säteilytystä edeltävänä päi-vänä potilas tulee Syöpätautien klinikalle jamuutamaksi tunniksi BNCT-asemalle ase-mointiin, jossa tarkastetaan annossuunnitte-luohjelman osoittamat keilasuunnat ja val-mistetaan potilasta tukevat kovetettavat, po-lystyreenirakeita sisältävät vakuumityynyt.Hoitopäivän aamuna potilas saa Otaniemes-sä boorinkantajan vähintään kaksi tuntiakestävässä infuusiossa. Veren booripitoi-suutta seurataan 20 minuutin välein otetta-villa verinäytteillä. Boori analysoidaan veri-näytteistä BNCT-aseman ICP-atomiemis-siospektrometrillä. Ensimmäisen keilan sä-teilytys aloitetaan noin tunti infuusion päät-tymisen jälkeen. BNCT- neutronikeilasuunnataan kasvainalueelle yleensä kahdes-ta eri suunnasta säästäen vastakkaista aivo-puoliskoa ja hoitoaika on noin 15-30 mi-nuuttia keilaa kohden. Säteilytyksen jälkeenpotilas palaa Meilahteen syöpätautien klini-kalle seurantaan muutamaksi päiväksi. Jospotilas valitsisi normaalin hoidon, hän kävi-si fotonisäteilytyksessä päivittäin 2 – 6 vii-kon ajan.

Potilastutkimukset ovat kesken ja tulok-set ovat varsin alustavia seuranta-ajan olles-sa edelleen varsin lyhyt. Akuutteja vakaviatai yllättäviä sivuvaikutuksia ei ole todettuja potilaat ovat sietäneet hoidon kohtalaisenhyvin. Alustavat hoitotulokset mitattunamuun muassa kokonaiselinajan pidentymi-sellä ovat lupaavia.

BNCT-tutkimusjohtajan, prof. HeikkiJoensuun (HUS, Syöpätautien klinikka) joh-dolla on valmisteilla on kaksi uutta BNCT-potilashoitotutkimusta. Toisessa tutkitaan,olisiko BNCT-hoito tehokkaampi, jos hoitoannetaan kahdessa osassa esimerkiksi neljänviikon välein. Toisessa hoitotutkimuksessatutkitaan BNCT:n ja stereotaktisesti annetunfotonisädehoidon yhdistelmän siedettävyyt-tä ja tehokkuutta.

BNCT:n soveltuvuuttamuihin kasvaimiin selvitetään

BNCT-tutkimusryhmä sai dosentti, neuroki-rurgi Juha Jääskeläisen johdolla merkittävänapurahan Yhdysvalloista tutkimukseen,jossa selvitetään Suomessa käytössä olevanboorinkantajan (BPA-F) ja FiR 1 BNCT-aseman soveltuvuutta ns. NF2-tautia pote-

vien potilaiden hoitoon. Usein näillä poti-lailla on keskushermostossa lukuisia kas-vainpesäkkeitä, tarkkarajaisia schwannoo-mia ja meningeoomia, joita ei ainakaankaikkia voida poistaa kirurgisesti. BPA:nkertymistä näihin kasvaimiin selvitetään jaannoslaskentaohjelmalla mallinnetaanFiR 1:n epitermisellä neutronikeilalla ai-kaansaatavia annosjakaumia. Jos tuloksetovat lupaavia, voidaan tämän harvinaisensairauden hoitotutkimukset aloittaa Suo-messa ja oletettavaa on, että potilaita ohjau-tuisi hoitoon luultavasti Euroopasta ja kau-empaakin, esimerkiksi Yhdysvalloista.

Kansainvälinentilanne

Euroopassa potilaskokeita on käynnissä nel-jällä epitermisellä säteilytysasemalla, Pette-nissä, Hollannissa vuodesta 1998, Otanie-messä vuodesta 1999, Rezissä Tsekeissäviime syksystä ja Studsvikissa Ruotsissatästä keväästä lähtien. Iso-Britanniassa Bir-minghamissä on rakenteilla protonikiihdyt-timeen ja litiumkohtioon perustuva BNCT-asema. Sillä ei ole kuitenkaan vielä pystyttytuottamaan hoitoihin vaadittavaa intensi-teettiä. Tavoitteena siellä on aloittaa hoito-kokeet vuonna 2002.

BNCT-tutkimuksen uranuurtaja, Brook-havenin kansallisen laboratorion (BNL,Long Island, USA) lääketieteellinen tutki-musreaktori suljettiin viime vuonna. En-simmäiset hoitokokeet 1950-luvulla tehtiin

siellä termisillä neutroneilla ja vuodesta1994 siellä ehdittiin hoitaa epitermiselläneutronisäteilytyksellä ja BPA-kantaja-ai-netta käyttäen yli viisikymmentä gliooma-potilasta.

Reaktorin sulkeminen johtunee siitä, ettäBrookhavenin isompi korkeavuoreaktorijouduttiin sulkemaan ja siten käyttötuki pie-nemmälle lääketieteellisen osaston reakto-rille olisi tullut entistäkin kalliimmaksi.Myös lääketieteellisen osaston tutkimustoi-minnan organisointi oli saanut ankaraa kri-tiikkiä. Syynä sulkemiseen ei ollut BNCT-kokeiden epäonnistuminen. Kokeissa ehdit-tiin selvittää säteilyn turvallisuusraja BPA-kantaja-ainetta käytettäessä. Hoidon tehossaei valitettavasti käytetyillä boorinannostelu-määrillä ja tavoilla saatu merkittäviä paran-nuksia verrattuna perinteisiin hoitomenetel-miin.

Yhdysvaltojen energiaministeriön(DOE) vetäydyttyä potilaskokeiden rahoit-tamisesta etsitään MIT:n uudella epitermi-sellä säteilytysasemalle uutta rahoitusläh-dettä terveyshallinnon puolelta. Vanha sä-teilytysasema konvertoidaan termiseksi ra-diobiologisia kokeita varten.

Kaliforniaan, Sacramentoon on valmistu-massa BNCT-asema McClellanin entisenlentotukikohdan TRIGA-reaktorille. Asematulee Kalifornian yliopiston, UC Davis,käyttöön. UC Davisissä ja muuallakin Kali-forniassa on runsaasti boorinkantajatutki-musta, joten sopii toivoa, että siellä onnistu-taan tavoitteessa ottaa käyttöön uusia kanta-ja-aineita.

Japanissa on JAERI:ssa otettu käyttöönsyksyllä 1998 uusi BNCT-asema, jossa voi-daan antaa joko terminen tai epiterminen sä-teilytys tai näiden yhdistelmä, aivan kutenaiemmin uudistetulla Kioton yliopiston tut-kimusreaktorin (KURRI) BNCT-asemalla.Molemmilla asemilla on toistaiseksi käytet-ty vain yhdistelmäkenttiä ja säteilytys on ta-pahtunut perinteiseen japanilaiseen tapaankalloon avatusta aukosta. Japanissakin käy-tetään yhä vain jo pitkään käytössä olleitaBSH- ja BPA-kantaja-aineita.

BNCT-tutkimus edistyy myös muuallamaailmassa. Argentiinassa on valmistu-massa lääketieteellinen epiterminen sätei-lytysasema. Taiwanissa on käynistynythanke aseman rakentamiseksi heidänTRIGA-reaktorilleen. Eläikokeisiin tarkoi-tetut pienemmät asemat on valmistumas-sa Italiassa (ENEA, Casaccia) ja Yhdys-valloissa (Washington State University(WSU), Pullman).


MRI kuva glioblastoma multiforme kasvai-mesta aivoissa ja BNCT- annossuunnitelmanantamat säteilyannosisodoosit.

Dosimetrinen tutkimus

Suomen BNCT-hankkeella on ollut vahvarooli BNCT-hoitojen vaatiman dosimetriansystemaattisessa kehittämisessä. Suomalais-ten aloitteesta käynnistettiin EU:n neljännenpuiteohjelman SMT-ohjelmassa vuonna1998 hanke, jossa luodaan eurooppalainen”Code of Practice” BNCT-asemien neutro-nikeilojen dosimetriaan. Siinä tullaan suo-sittelemaan menetelmiä neutronikeilanneutronispektrin ja intensiteetin määrittämi-seksi sekä neutronikeilan tuottaman säteily-ja annosjakaumien määrittämiseksi standar-diolosuhteissa väliaineessa, niin sanotussafantomissa. Suomalaisten panos on ollutmerkittävä sekä aktivointi-, ioinisaatiokam-mio- että termoluminesenssi (TLD)-teknii-koiden kehittämisessä. Code of Practice val-mistuu kesällä 2002.

MIT:n BNCT-hankkeen aloitteesta onkäynnistetty hanke potilashoitoja antavienBNCT-asemien dosimetrian maailmanlaa-juiseksi interkalibraatioksi. Näin osaltaanvarmistetaan, että eri säteilytysasemilla an-nettavat potilashoidot ovat vertailukelpoisia.Osakassa viime syksynä pidetyssä aloitus-kokouksessa sovittiin, että interkalibraatios-sa noudatetaan eurooppalaisen ”Code ofPractice”-hankkeen suosituksia.

Epitemisen neutronisäteilytyksen jaBNCT:n radiobiologiaa on tutkittu kansain-välisessä yhteistyössä muun muassa Oxfor-din yliopiston radiobiologisen yksikön jaPettenin BNCT-hankkeen kanssa. FiR 1:nBNCT asema on myös mukana IAEA:n tu-kemassa hankkeessa, jossa Belgian Louvai-nin katolisen yliopiston koordinoimana tut-kitaan eri BNCT-asemien epitermisten neut-ronikeilojen suhteellista biologista tehok-kuutta.

Tänä vuonna on käynnistymässä hanke,jossa kehitetään laitteisto potilaan kasvai-messa ja terveessä kudoksessa olevan boo-rin mittaamiseksi hoidon aikana. Laitteistoperustuu boorineutronikaappausreaktios-sa emittoituvaan gammasäteilyyn. Viimevuonna alkaneessa, dosentti Sauli Savolai-sen vetämässä hankkeessa tutkitaan mag-neettispektroskopialla BPA-kantaja-aineenjakaumaa aivokasvaimessa ja terveessä ai-vokudoksessa.

Perustuen VTT Kemiantekniikassa jo ai-emmin kehitettyyn edistyneeseen puumoni-verkkotekniikkaan on VTT:llä kehitetty sä-teilyn kulkeutumisen mallintamiseen Mul-tiTrans SP3 –ohjelma. BNCT:n annossuun-nittelua silmälläpitäen yhteistyössä TKK:n

kanssa on kehitetty algoritmi, jolla kolmi-ulotteinen puumoniverkko on luotavissasegmentoiduista CT-kuvista.

VTT:llä kehitetty neutronihidas-tinaine menestyy maailmalla

VTT:n FiR 1-tutkimusreaktorin säteilytys-asemassa on onnistuttu luomaan aivokas-vainhoitoihin soveltuva epitermisten neutro-nien kenttä, joka on ominaisuuksiltaan yksimaailman parhaista. VTT Kemiantekniikankehittämän uuden neutronihidastinaineen(Fluental™) ansiosta FiR 1:llä päästään sa-maan ja jopa parempaan neutroni-intensi-teettiin ja epitermisten neutronien puhtau-teen kuin muualla kymmenen kertaa suu-remmalla reaktoriteholla.

Fluental™-neutronihidastinainetta onmyyty viiteen tutkimushankkeeseen Yhdys-valloissa, Englannissa ja Taiwanilla. UCDavisin McClellanin TRIGAlle rakenteillaoleva BNCT-hoitoasema, Birminghaminyliopiston kiihdyttimelle rakennettava hoi-toasema sekä WSU:n radiobiologinenasema perustuvat Fluentalin käyttöön.Fluental tarjoaa kompaktimman ja säteily-kestävämmän, mutta toisaalta kalliimman,neutronihidastinvaihtoehdon kuin MIT:n jaStudsvikin uusissa asemissa käytetty Teflo-nin® ja alumiinin yhdistelmä.

FiR 1:n BNCT-asemansuoritusarvojen parantaminen

Valmistuessaan nykyiseen muotoonsavuonna 1997 FiR 1:n BNCT-säteilytysase-man suoritusarvot olivat maailman parhaat.Vuonna 2000 valmistui Studsvikissa Ruot-sissa ja MIT:ssa USA:ssa epitermiset sätei-lytyskeilat, joilla päästään vielä parempiinsuoritusarvoihin. Niinpä VTT:llä on selvi-tetty mahdollisuuksia parantaa FiR 1:n epi-termisen neutronikeilan suoritusarvoja.

Vuonna 2000 Tekesin osin rahoittamassatavoitetutkimushankkeessa selvitettiin, ettäFiR 1 BNCT-säteilytysasemalla voidaanottaa käyttöön hoitosyvyyttä kasvattavalitiumfiltteri, jollainen on käytössä myösStudsvikin BNCT-asemalla Ruotsissa.Litiumfiltteri muokkaa säteilykeilan laatuasiten, että neutronisäteily tunkeutuu syvem-mälle kudokseen, jolloin pystytään parem-min hoitamaan laajalle levinneet kasvaimet.Filteri kuitenkin myös vaimentaa keilaa kas-vattaen hoitoajat noin kaksinkertaisiksi.Tämän vuoksi nykyisissä primäärikasvai-men hoidoissa filtterin käyttö olisi ky-seenalaista, ellei reaktorin tehoa korotettaisi.Selvityksen perusteella reaktori saadaansäädettyä nykyisestä 250 kW:n tehosta yli500 kW:n teholle pienellä polttoainelatauk-sen muutoksella ja nykyisellä säätökoneis-


Säteilyannosta mitataan ionisaatiokammiolla potilaan päätä simuloivassa fantomissa.

tolla. Kriittinen tekijä korotetun tehon ajonluvittamiseksi on alumiinikuoristen poltto-aine-elementtien luotettava turvallisuusana-lyysi, sillä oleellinen taloudellinen tekijä onmahdollisuus käyttää latauksessa uudem-pien teräskuoristen elementtien lisäksi van-hoja alumiinikuorisia polttoaine-elementte-jä. Toisaalta uusissa hoitokokeissa varsinkinuusiville kasvaimille annetaan säteilyä vä-hemmän ja siten hoitoajat niissä pysyisivätkohtuullisen pituisina nykyiselläkin reakto-riteholla filteriä käytettäessä.

Reaktorin tehon korottaminen on melkokallis hanke ja sen toteuttaminen on kiinnikoko BNCT-hankkeen rahoitustilanteen ke-hittymisestä. Lähiajan tavoitteena on ottaaLi-filteri käyttöön niissä potilaskokeissa,joissa se on mahdollista nykyisellä reaktorinteholla.

FiR 1:n rahoituksen tulevaisuus

Valtioneuvosto on 11 marraskuuta 1999myöntänyt reaktorille uuden käyttöluvanvuosiksi 2000 – 2011. Tässä uudessa käyt-töluvassa yksi reaktorin pääkäyttötarkoituson BNCT-hoidot. Reaktorirakennuksen pe-ruskorjauksen (1996-97) yhteydessä uusit-tiin reaktorin jäähdytysjärjestelmä. Reakto-rin säätöinstrumentaatio (vuodelta 1982) jasäätökoneistot vaativat asteittaista uusimis-ta. Itse reaktorin sydän ja tankki ovat hyväs-sä kunnossa. FiR 1:n BNCT-aseman suori-tusarvot, laadukkaat, potilashoitoihin hyvinsoveltuvat tilat ja aseman hyvä käytettävyyssekä reaktorin puolesta että sairaalan lähei-syyden takia ovat tuoneet sille kiitosta myösmuiden BNCT-tutkimusryhmien taholta.

TRIGA-reaktorit ovat ylläpidoltaan hal-vimpia reaktoreita ja senkin takia on mah-dollista myös taloudellisesti valjastaa tällai-nen reaktori lähes yksinomaan BNCT-toi-mintaan – toisin kuin esimerkiksi suurite-hoisemmat materiaalitutkimusreaktorit. KunBNCT-menetelmä hyväksytään ensisijai-seksi hoidoksi mm. glioblastoomapotilaille,hoitotoiminnalla voidaan kattaa reaktorinylläpitokulut.

Reaktorin ylläpitokustannukset on pys-tyttävä kattamaan myös läpi BNCT:n kehi-tysvaiheen. VTT pitää BNCT-aseman toi-mintaa strategisesti merkittävänä ja on vah-vasti sitoutunut BNCT-hankkeeseen. VTT:nbudjettirahoitus kuitenkin sitoutuu yhäenemmän yhteisrahoitteisiin hankkeisiin,eikä sitä siis ole enää aikaisemmassa määrinkäytettävissä reaktorin ylläpitoon. Nyt ase-man valmistuttua tulisi sillä harjoitettavan

tutkimuksen kyetä kattamaan myös reakto-rin kustannukset. Tämä on kuitenkin osoit-tautunut ongelmalliseksi.

HYKS-Instituutin koordinoiman Teke-sin, HYKS erikoisvaltionosuuksien (EVO)ja VTT:n rahoittaman BNCT-hoidon kehi-tyshankkeen päätyttyä vuonna 1999 glioo-mahoitojen kehitystyön rahoitus on jäänytnyt lähes yksinomaan HYKS Instituutin jaVTT:n yhdessä omistaman NC-Hoito Oy:nrahoituksen varaan siten, että pääomasijoit-tajien lisäksi rahoittajana on ollut Tekes.Lääketieteellisen fysiikan, erityisesti annos-suunnittelun ja dosimetrian kehitystä on ra-hoittanut Helsingin yliopisto, Suomen aka-temia ja EU. Boorinkantajan kuvantamistapotilaasta magneettiresonanssitekniikallakehitetään EVO-rahoituksella. Tällä akatee-misluontoisella rahoituksella kyetään katta-maan vain osa hankeen tutkijoiden palkoistaeikä rahoitusta rahoitusehtojenkaan mukaanvoida ohjata kattamaan reaktorin ylläpito-kustannuksia. Kuitenkin FiR 1-reaktorinolemassaolo luo pohjan kaikelle BNCT-tut-kimukselle Suomessa.

Kohti kansallista jakansainvälistä hoitotutkimusta

Tilanteesta yritetään ulospääsyä rakenta-malla kansallinen BNCT-hanke. Hankehanon jo nyt useamman yliopiston ja tutkimus-laitoksen yhteistyötä. Helsingin seudulta sii-hen osallistuvat Helsingin yliopistollinenkeskussairaala (HUS-HYKS), Helsinginyliopisto, Teknillinen korkeakoulu, VTT jaSTUK, Turusta on mukana Turun PET-kes-kus. Tutkimukseen osallistuu yli kolme-kymmentä tutkijaa, heistä enemmistö osa-aikaisesti tai oman toimensa ohella, ja hen-kilötyövuosia kertyy vuodessa kymmen-kunta. Nyt on tarkoitus saada mukaan myösmuut yliopistolliset keskussairaalat. Lisään-tyvän potilasmäärän lisäksi tämän toivotaanluovan uusia mahdollisuuksia kansallisentutkimusrahoituksen saamiselle hankkeelleja siten myös FiR 1-tutkimusreaktorille.

Ruotsissa, jossa on vanhemmat perinteetBNCT-tutkimuksessa, varsinkin boorinkan-tajien kehityksessä, on onnistuttu nyt Studs-vikin BNCT-aseman myötä saamaan aikaankansallinen BNCT-hanke ja sille merkittäväperusrahoitus. Suomen ja Ruotsin hankkei-den yhteistyö tulee olemaan jatkossa entistätärkeämpää sekä tutkimuksellisten tavoittei-den nopeammaksi saavuttamiseksi että po-liittisten paineiden luomiseksi EU:n BNCT:lle antaman tutkimusrahoituksen ohjaami-

seksi myös Suomen ja Ruotsin BNCT-ase-milla tehtäviin hoitotutkimuksiin. Tähän astiEU on tukenut yksinomaan Pettenissä, Hol-lannissa EU:n JRC:n korkeavuoreaktorinBNCT-asemalla tehtyjä potilaskokeita.

Suomi pääsi BNCT-tutkimuksen kan-sainväliseen kärkeen kehittämällä pienelleFiR 1-reaktorille silloin sekä intensiteetil-tään, epitermisen neutronikeilan puhtaudel-taan että hoitoon soveltuvilta tiloiltaan maa-ilman parhaan BNCT-aseman. SuomenBNCT-hanke on pitänyt kärkiasemansakäynnistämällä ensimmäisenä maailmassaperinteisen sädehoidon jälkeen uusineidenglioomien hoitokokeet tänä keväänä. Nyt onkansallisella ja kansainvälisellä yhteistyöllävarmistettava resurssit tämän kärkiasemansäilyttämiseksi ja BNCT:n kehittämiseksihoidoksi gliooma- ja muillekin syöpäpoti-laille.

Toistaiseksi alustavat tutkimustuloksetglioomapotilailla näyttävät lupaavilta.BNCT on ollut varsin hyvin siedettyä jaakuutteja toksisia sivuvaikutuksia ei ole to-dettu. Hoitotiimillä on nyt vankka BNCT-osaaminen ja potilaalle BNCT on gamma-hoitoa helpompi vaihtoehto. Kantaja-aineenpitoisuuden nosto ja uusien, tehokkaampienkantaja-aineiden kehittäminen ja käyt-töönotto, puhumattakaan BNCT:n yhdistä-misestä uusiin syöpälääkkeisiin, antavatuusia ulottuvuuksia ja tarmoa jatkaa eteen-päin taistelussa syöpää vastaan.

■


LL, Leena Kankaanranta,BNCT-tutkijalääkäri, Syöpä-

tautien osaamiskeskus, HUS,puh. 09 - 4719 51350,

[email protected]

DI Iiro Auterinen, erikoistutkija,VTT Kemiantekniikka, BNCT-,asemahankkeen projektipäällikkö,puh. 09 - 4566 353,[email protected]


Tosiasia kuitenkin on, että suureenpalstamillimetrien määrään mahtuupaljon epätäydellisiä ja jopa täysin

virheellisiä tietoja. ATS halusi kuulla asi-oiden oikean laidan kotimaisilta asiantunti-joilta ja vuosikokous helmikuun lopussatarjosi tähän oivan tilaisuuden. Vuosiko-kouksessa STUK:n asiantuntijat WendlaPaile ja Roy Pöllänen sekä VTT:n asian-tuntijat Riitta Zilliacus ja Markku Anttilavalottivat asiaa eri näkökulmista. Tämä ar-tikkeli perustuu näihin esitelmiin ja pyrkiitiivistämään esitelmien oleellisen sisällönpariin sivuun.

Uraanin aiheuttamatterveysriskit tunnetaan

Uraanin aiheuttamat riskit sille altistuvien ih-misten terveydelle tunnetaan erittäin hyvin.Vuosikymmenien aikana uraanin sotilaalli-sen ja rauhanomaisen käytön sivutuotteena

on kertynyt tietoa ammattialtistuksen riskeis-tä erilaisilla altistustasoilla. Se seikka, ettäuraaniammuksissa käytetään köyhdytettyäuraania luonnonuraanin sijaan (eli U-235:n0,7%:n luonnollisesta osuudesta luon-nonuraanissa reilu puolet on korvattu U-238:lla) ei muuta uraanin säteilyriskejä oleel-lisesti eikä kemiallisia riskejä ollenkaan.

Uraanin ominaisaktiivisuus on niin alhai-nen, että uraaniammuksen penetraattori eipysty aiheuttamaan säteilypalovammaa. Mi-käli tällaista penetraattoria pitää muistoesi-neenä hyllynreunalla vuosikausia, se aiheut-taa laskennallisesti 2 syöpätapausta 100 000rauhanturvaajan joukossa ja näistä syövistäedelleen vain 1/10 on leukemioita. Jo tästävoidaan päätellä, että Italiassa havaitut syö-pätapaukset eivät suurella todennäköisyy-dellä johdu altistumisesta näille uraaniam-muksille. Ei ole edes vielä osoitettu, ettäsyöpä olisi rauhanturvaajien joukossa yh-tään yleisempää kuin muussa väestössä.

Uraaniammukset – hiipivä kuolema vai paljon melua tyhjästä?Loppuvuodesta 2000 uraani-ammukset nousivat julkiseen keskusteluun, kun lehtitietojen mukaan Balkanilla palvelleidenitalialaisten YK-sotilaiden leuke-miatapauksia ilmaantui käsittä-mättömän runsaasti. Näiden tapausten syyksi spekuloitiinNaton käyttämien ammusten uraanipenetraattoreita. Uutisenpysyminen otsikoissa ei ollut varmaan mikään yllätys media-asiantuntijoille, esiintyväthäntässä yhdessä uutisaiheessa julkisuuden rakastamista iskusanoista peräti kolme: uraani, säteily ja syöpä.

ATS:n sihteerin Jarmo Ala-Heikkilän ja tilaisuuden esiintyjien kokoama artikkeli 26. helmikuuta 2001 pidetyn seminaarin esitelmistä.

STUK:n Tero Varjoranta ja uraaniammus.

Uraani muodostaa suuremman terveys-riskin sisäisenä lähteenä. Jos uraanipölyäkantautuu hengityksen kautta keuhkoihin,seurauksena on keuhkosyöpäriskin kasvu.Lisäksi erittäin suurina annoksina uraanipö-lyn hengittäminen tai syöminen voi johtaamunuaisvaurioihin, mutta tämä riippuuuraaniyhdisteen liukoisuudesta. Uraanintyösuojelullinen altistusraja määräytyy ni-menomaan sen kemiallisesta myrkyllisyy-destä, ei säteilyvaarallisuudesta.

Altistus mahdollisista uraaniammuksensirpaleista, joita osa Balkanin väestöstämuu-tamat Persianlahden sodassa palvelleet soti-laat yhä kantaavat ruumiissaan, on hyvinpaikallinen. Uraanin lähettämä alfasäteilytappaa sirpaleen ympärillä olevan soluker-roksen, mutta koska uraanin liukoisuus sir-palemuodossa on heikko, vaikutusalue eikasva ajan myötä. Näinollen tästäkään eitule kovin merkittävää terveysriskiä.

Kaiken kaikkiaan on varmasti järkevääkerätä maastosta löytyvät uraanipenetraatto-rit pois lasten ulottuvilta. Järjestelmällinenammusten etsintä on kuitenkin vaikeaa,koska uraani on niin heikko säteilijä, että seei helposti erotu normaalin taustasäteilynseasta.

Balkanilla ammuttujen uraaniammustentai niistä vapautuneen uraanipölyn määräei missään tapauksessa voi olla kovin mer-kittävä riskitekijä, sillä tavallisessa ki-viaineksessa, sekä kalliossa että hiekkapö-lyssä, on jonkin verran uraania. Avustusva-rat kannattaa suunnata konkreettisempiinkohteisiin.

Uraaniammuksenkoostumus selvitettiin

STUK ja VTT analysoivat tänne saadun esi-merkkipenetraattorin käyttäen mm. alfa-,gamma- ja massaspektrometriaa. Gamma-analyysien perusteella saatiin selville, ettäisotooppien U-235 ja U-238 suhde penet-raattorissa oli noin 0,002 eli kyseessä oliselvästikin köyhdytetty uraani.

Penetraattorista porattiin pieniä lastujaalfa- ja massaspektrimittauksia varten. Al-faspektreissä saatiin esiin luonnollistenuraani-isotooppien U-234, U-235 ja U-238piikkien lisäksi heikko piikki U-236:n alfa-energian kohdalla. ICP-MS-massaspektri-mittauksella U-236:n olemassaolo saatiinvarmistettua. Tämän U-235:stä neutroni-kaappauksen kautta syntyvän isotoopin ole-massaolo on selvä merkki siitä, että penet-raattorin uraani on jossain vaiheessa ollut

ydinreaktorissa. U-236:n suhde U-238:aanoli noin 0,00003.

Uraanin isotooppien lisäksi penetraatto-rista havaittiin titaania 0,7–1,0%. Titaaniakäytetään penetraattorin mekaanisten omi-naisuuksien parantamiseen. Muita metallejaoli alle 0,01%. Joidenkin uraanipenetraatto-reita analysoineiden ulkomaisten laborato-rioiden raportoimaa plutoniumia ei Suomes-sa tehdyissä mittauksissa havaittu.

Kun uraanipenetraattorin dimensiot jakoostumus oli saatu selvitettyä, MonteCarlo –simuloinnilla voitiin arvioida ulkoi-sen säteilyn aiheuttama annos. Penetraattorivoi aiheuttaa lyhyessä ajassa merkittäviäihoannoksia. Esimerkiksi suorassa kontak-tissa ihon kanssa vuosiannosraja tyvisolu-kerrokselle voi ylittyä jopa yhdessä vuoro-kaudessa. (Yleisölle ihon ekvivalenttiannosvuodessa neliösenttimetriä kohden ei mis-sään kohtaa ihoa saa ylittää arvoa 50 mSv.)Näin ollen se ei ole täysin harmiton taskussatai kaulariipuksena. Säteilyvaikutus kohdis-tuisi kuitenkin lähinnä ihon pintakerroksiintai välittömästi sen alla oleviin kudoksiin jamahdollisesta erittäin pitkäaikaisesta altis-tuksesta koituva vaurio olisi hyvin paikalli-nen. Säteilypalovammat ovat kuitenkin erit-täin epätodennäköisiä.

Mistä ammusuraanion peräisin?

Köyhdytetty uraani on uraanin väkevöinti-prosessin jätettä. Kosovossa käytettyjen,amerikkalaista alkuperää olleiden uraaniam-musten materiaali on siksi peräisin jostainUSA:n kolmesta kaasudiffuusiotekniikkaanperustuvasta väkevöintilaitoksesta (OakRidge, Porstmouth ja Paducah).

Yhdysvallat tuotti 1990-luvun alkuunmennessä sotilaallisiin tarkoituksiin994 tonnia pitkälle väkevöityä (U-235-pitoi-suus yli 20%) uraania. Maa lopetti uraaninväkevöinnin ydinaseisiin vuonna 1964 ja1990-luvun alussa katsottiin myös laiva-reaktoripolttoaineen väkevöinti tarpeetto-maksi. Yhdysvalloissa on nykyisin vajaat500 000 tonnia köyhdytettyä uraania. Siitäilmeisesti noin puolet on peräisin sotilaalli-sesta tuotannosta.

Yhdysvaltain uraaniammusten raaka-aine on peräisin sotilaallisesta tuotannosta.Se on ilmeisesti kokonaan valmistettu Padu-cahin väkevöintilaitoksella, jota aikoinaankäytettiin tuottamaan kahdelle muulle lai-tokselle väkevöinniltään noin prosentinluokkaa ollutta uraania. Paducahin proses-

siin syötettiin paitsi luonnonuraania niinmyös jälleenkäsittelyssä erotettua uraania(RepU) ja muiden väkevöintilaitosten jäte-virtaa eli köyhdytettyä uraania. Monimut-kaisen ja laajan tuotantoprosessin takia Yh-dysvaltain väkevöintilaitosten ja muidenkinuraaninkäsittelylaitosten massatasehistorioi-den selvittäminen on osoittautunut vaikeak-si. Siksi myös lopullisen totuuden selvittä-minen köyhdytetyn uraanin koostumuksestavienee vielä vuosia.

Paducahin laitoksella jälleenkäsittely-uraania tiedetään käytetyn vuosina 1953-64ja satunnaisesti vielä vuosina 1968-77.Aluksi RepU:n osuus oli noin puolet ja onarvioitu, että vuosina 1953-76 RepU:n kes-kimääräinen osuus olisi ollut noin 13%.

Paducahissa valmistettiin metallistaköyhdytettyä uraania vuosina 1957-73. Yh-dysvaltain uraaniammusten raaka-aine onsiis peräisin ajalta, jolloin Paducahissa käy-tettiin jälleenkäsittelyuraania. Siksi uraa-niammuksia analysoitaessa näkyy myös U-236. Periaatteessa voisi olla mahdollista ha-vaita merkkejä plutoniumin ja neptuniuminläsnäolosta.

Nykyisten arvioiden mukaan Paducahiintulleessa jälleenkäsittelyuraanissa olisi ollutkaikkiaan noin 20 kg neptuniumia ja hie-man yli 300 g plutoniumia sekä hieman tek-netiumia. Todennäköisesti huomattava osaneptuniumista ja plutoniumista erottui kui-tenkin uraanista jossakin prosessin vaihees-sa eikä siten päätynyt myöskään köyhdytet-tyyn uraaniin.

Tiedot Neuvostoliiton/Venäjän fissiilinmateriaalin tuotannosta pohjautuvat edel-leen ulkopuolisiin arvioihin. Neuvostoliittohankki ilmeisesti noin 660 000 tonnia luon-nonuraania, josta noin 400 000 tonnia käy-tettiin ydinaseplutoniumin tuottamiseen.Oleg Buharinin, Neuvostoliitosta Yhdysval-toihin 1990-luvun alussa siirtyneen tutkijanmukaan lähes kaikki Neuvostoliiton väke-vöimästä aseluokan uraanista, yhteensä1450 tonnia, valmistettiin plutoniumin tuot-tamiseen käytetystä uraanista. Siten myössuuri osa itänaapurimme köyhdytetystäuraanista sisältänee säteilytyksen seuraukse-na syntyneitä uraani-isotooppeja ja myösmuita epäpuhtauksia.

Buharinin väitteen tueksi on olemassaepäsuoria todisteita. Yhdysvaltalaiset janeuvostoliittolaiset tutkijat pääsivät 1980-luvun lopulla mittaamaan Neuvostoliitonydinkärjen lähettämää gamma- ja neut-ronisäteilyä. Gammaspektreissä näkyi sel-västi säteilytyksen seurauksena syntyvän U-



Harri Tuomisto

Vaakahöyrystimien asiantuntijat koolla viidennen kerran Jo viidettä kertaa kuluneen kymmenen vuoden aikana kokoontuivatvaakahöyrystimien asiantuntijat Lappeenrantaan. VVER-reaktorienvaakatyyppinen höyrystin eroaa monessa suhteessa yleisemmin käytetystä pystyhöyrystimestä. Erityisen mielenkiinnon kohteena olivatkäyttökokemukset voimalaitoksilta.

Vaakahöyrystimillä on merkittävävaikutus VVER-reaktorien käyttäy-tymiseen mahdollisten häiriö- ja

onnettomuustilanteiden aikana. Näidenominaisuuksien tutkimus tuntui pitkään ol-leen enemmänkin sattumanvaraista ja haja-naista. Kaikkea onnettomuuksien etenemi-sestä hankittua tietoa ei aluksi saatu tehok-kaasti vietyä analointiin käytettäviin tieto-konekoodeihin. Kun nämä vaikeudet sel-västi korostuivat kymmenisen vuotta sit-ten, virisi Suomen ydinalan organisaa-tioiden keskuudessa ajatus sellaisen semi-naarin järjestämisestä, joka kokoaisi asian-tuntijat keskustelemaan avoimessa ilmapii-rissä.

Ensimmäisestä seminaarista lähtien, jokajärjestettiin Lappeenrannassa maaliskuussa1991, on aihe houkutellut asiantuntijoitauseimmista VVER-reaktoreja käyttävistämaista Suomeen. Tämänkertainen seminaarioli järjestyksessä jo viides. Osallistujia oliviitisenkymmentä ja he tulivat kahdeksastaeri maasta. Käytännön järjestelyistä vastasi-vat ennen muuta Lappeenrannan teknillinenkorkeakoulu ja Fortum. Kansainvälinen ato-mienergiajärjestö IAEA osallistui maksa-malla matkakulut parille kymmenelle eks-pertille Keski- ja Itä-Euroopan maista.

Käyttökokemuksistauutta kehitystä

Vaakahöyrystimien pääsuunnittelija on ve-näläinen insinööritoimisto OKB Gidropress,jonka toimipaikka on Podolsk lähellä Mos-

kovaa. Tri Nikolai Trunov kertoi, mitenGidropress on hyödyntänyt käyttökokemuk-sia nykyisten höyrystimien parantamiseksi.Hyvät kokemukset ovat myös auttaneetuusien höyrystimien suunnittelua aina 1500MWe laitoskokoon saakka.

Säteilyturvakeskuksen Juhani Hyvärinenraportoi VVER-reaktoreita luvittavien vi-ranomaisten muodostaman foorumin työstä.Foorum nimitti työryhmän keräämäänVVER-440 -reaktorien höyrystimien käyt-tökokemuksia. Työryhmän laatima raporttikäy hyvin perusteellisesti läpi kokemuksetja esittelee ryhmän yhteiset johtopäätöksetja suositukset. Merkittävää on, että lämmön-siirtoputkien tulppauksia ei ole juurikaantarvinnut tehdä, vaikka laitoskohtaisia erojalöytyykin.

Kokeilla tietoa höyrystimistä

Höyrystimien käyttäytymistä häiriöiden jaonnettomuuksien aikana on tutkittu integ-raalisilla koelaitteilla Lappeenrannassa jaBudapestissä. Lappeenrannan PACTEL-laitteisto ja sitä käyttävä ryhmä tuottavatedelleen merkittävimmät tulokset VVER-440 -reaktoreille. Tällä kertaa esittelyvuo-rossa olivat luonnonkiertokokeet tilanteessa,jossa jäähdytyspiirissä esiintyy myös lauh-tumattomia kaasuja.

Suomessa hyvin tunnettu, Gidropressinkokenut tutkija Jurij Bezrukov esitteliVVER-1000 -höyrystimien höyrynerotti-mien suunnittelun eteen tehtyä kokeellistatyötä.

232:n tytärnuklidin Tl-208:n lähettämänenergeettisen fotonin piikki.

Yhdysvallat ja Venäjä sopivat 1990-luvun puolivälissä, että USA ostaa Venäjäl-tä 500 tonnia aseluokan uraania, joka tulilaimentaa Venäjällä 4,4-prosenttiseksi. Yksisopimuksen toimeenpanoa hidastanut tekijäoli, että venäläisten asiantuntijoiden oli ke-hitettävä erityinen prosessi, jotta laimennet-tu uraani täyttäisi isotooppikoostumuksilleasetetut länsimaiset puhtausnormit.

Yhteenveto

NATO:n Balkanilla käyttämistä uraaniam-muksista noussut mediakohu oli suureltaosin asioiden turhaa paisuttelua varsinkinkun vastaava näytelmä oli jo nähty Persian-lahden sodan jälkeen ainakin Yhdysvallois-sa. Samalla on kuitenkin todettava, ettävaikka Yhdysvalloilla ja ilmeisesti myösNATO:lla oli tiedossa uraaniammustenkoostumus ja ammuksiin liittyvät vähäisetterveysriskit, niin kaikkea tietoa ei tuotu jul-kisuuteen ajoissa.

Joka tapauksessa sekä YK:n rauhantur-vajoukoilla että Balkanin asukkailla onmuita huomattavasti merkittävämpiä huo-lenaiheita, mm. tuhottujen teollisuuslaitos-ten aiheuttamia ympäristöongelmia, joidenselvittelyyn kansainväisen panostuksen tuli-si jatkossa keskittyä.

■

sia nykyisten höyrystimien parantamiseksi.Hyvät kokemukset ovat myös auttaneetuusien höyrystimien suunnittelua aina 1500MWe laitoskokoon saakka.

Säteilyturvakeskuksen Juhani Hyvärinenraportoi VVER-reaktoreita luvittavien vi-ranomaisten muodostaman foorumin työstä.Foorum nimitti työryhmän keräämäänVVER-440 -reaktorien höyrystimien käyt-tökokemuksia. Työryhmän laatima raporttikäy hyvin perusteellisesti läpi kokemuksetja esittelee ryhmän yhteiset johtopäätöksetja suositukset. Merkittävää on, että lämmön-siirtoputkien tulppauksia ei ole juurikaantarvinnut tehdä, vaikka laitoskohtaisia erojalöytyykin.

Kokeilla tietoa höyrystimistä

Höyrystimien käyttäytymistä häiriöiden jaonnettomuuksien aikana on tutkittu integ-raalisilla koelaitteilla Lappeenrannassa jaBudapestissä. Lappeenrannan PACTEL-laitteisto ja sitä käyttävä ryhmä tuottavatedelleen merkittävimmät tulokset VVER-440 -reaktoreille. Tällä kertaa esittelyvuo-rossa olivat luonnonkiertokokeet tilanteessa,jossa jäähdytyspiirissä esiintyy myös lauh-tumattomia kaasuja.

Suomessa hyvin tunnettu, Gidropressinkokenut tutkija Jurij Bezrukov esitteliVVER-1000 -höyrystimien höyrynerotti-mien suunnittelun eteen tehtyä kokeellistatyötä.

Radiologian alaan liittyviä kokeita tekeeVTT ja Fortum yhteistyössä PACTELinvanhoilla höyrystimillä. Mielenkiinnonkohteena on sulavasta sydämestä vapautu-vien aerosolien pidättymien höyrystimenlämmönsiirtoputkissa. Jorma Jokiniemi toi-mii koordinaattorina Euratomin 5. puiteoh-jelman tutkimusprojektissa, jossa aerosolien

pidättymistä tutkitaan primääripuolelta se-kundääripiiriin sattuneissa vuototilanteissa.Kokeiden tuottama tieto on ainutlaatuista.

Mallinnuksen eteneminen

Analysointiin tarvittavien koodien osaltakehitys on johtanut luonnonkierron mallin-nuksen tarkentumiseen. Erityisen huomionkohteena oli tsekkiläisen Pavel Králin ha-vainnot epätavanomaisen luonnonkierto-moodin esiintymisestä pienten jäähdytevuo-tojen jälkitilanteissa. Merkitystä sillä onvarsinkin paineastian paineellisten lämpö-sokkien tutkimuksessa. Integraalisilla koe-laitteilla olisikin hyvä saada lähitulevaisuu-dessa tehdyksi kokeita, joilla nämä lasken-nalliset havainnot voitaisiin todentaa.

Laskennallisen virtausmekaniikan alu-eelta VTT:n Jaakko Miettinen esitti hyvinoptimistisia arvioita kaksifaasimallinnuksenedistymisestä. Höyrystimien kannalta tällai-nen analysointikyky voisi olla suureksiavuksi sekä suunnittelijoille että onnetto-muustilanteiden arvioijille.

Materiaalien lujuus

Laitokset käyttävät edistyneitä tarkastus-menetelmiä höyrystimien kollektorien jalämmönsiirtoputkien eheyden toteamiseksi.Näin voidaan vuotomahdollisuuksia rajoit-taa laitoksen käynnin aikana. Sekundääripii-rin vesikemialla ja epäpuhtauksien jakautu-misella höyrystimen vaippapuolella on tär-keä osuus vauriomekanismien synnyn estä-miseksi. Myös vesipuolen pinnankorkeuttaon hallittava menestyksellisesti laitoksen eritoimintatiloissa.

Tri Trunov totesi, että VVER-1000 -höy-rystimien vaihtoihin johtaneet syyt hallitaanpitkällisten tutkimusten jälkeen. Uusissa

höyrystimissä ei enää kylmän puolen pri-määrikollektorista ole löytynyt säröilyä. Ko-kemus on osoittanut, että luotettavien ar-vioiden tekeminen edellyttää saumatontayhteistyötä termohydraulikkojen sekä lu-juus- ja materiaali-insinöörien välillä. Istun-tojen aikana esitetyistä esitelmistä selviää,että samoin termohydrauliikan ja epäpuh-tauksien jakautumisen tutkiminen tulee in-tegroida.

Onnettomuuksien hallinta

Erityisesti primääripiiristä sekundääripuo-lelle tapahtuvat vuotojen eli nk. PRISE-on-nettomuuksien hallinta on haasteellinen teh-tävä. Edullisissa tapauksissa hallintatoimillavoidaan vähentää oleellisesti laitoksestaympäristöön tapahtuvien päästöjen riskiä.PRISE-onnettomuudet ovat luonteeltaanmutkikkaita hallittavia. Tämän vuoksi ontärkeätä, että uudet menetelmät ja lisäänty-nyt tietokonekapasiteetti tekevät mahdolli-seksi suorittaa suuren määrän erilaisia herk-kyysajoja. Huomiota pitää kiinnittää edel-leen siihen, että tapauksiin liittyvät ilmiöt jafysiikka ymmärretään oikein ja osataaan ku-vata oikein.

Yhteistyön jatko

Seminaarin lopuksi keskusteltiin ehdoista,joilla voitaisiin harkita vaakahöyrystinver-koston luomista Euratomin tutkimuksenseuraavan puiteohjelman alle. Myös IAEA:n rooli tulee jatkossakin olemaan aktii-vinen yhteistyön ylläpitäjänä.

Vaikka muita yhteistyökanavia on jo toi-minnassa ja uusiakin on syntymässä, osan-ottajat pitivät tämän muotoisia seminaarejahyvin tärkeinä. He rohkaisivat suomalaisiajatkamaan seminaarien järjestämistä myöstulevaisuudessa.

■


Fifth International Seminar on Horizontal Steam Generators 20-22 March 2001, Lappeenranta, Finland

Organising Committee:Dr. Harri Tuomisto, FortumMr. Juhani Vihavainen, LUTMr. Heikki Purhonen, LUTDr. Jozef Misak, IAEA

Objectives: - to enhance understanding of horizontal SG behaviour during normal operating and accidental conditions,- to discuss operational experience, structural integrity and ageing issues of the horizontal SGs,- to collect new operational, experimental and theoretical results,- to provide an open forum for discussion among the experts, and thus- to aim at enhancing the safety and economy of VVER operation.

TkT Harri Tuomisto työskenteleeFortum Nuclear Services Oy:n

tutkimuspäällikkönä. Hän onSuomen Atomiteknillisen Seuran

johtokunnan puheenjohtaja, puh. 010 45 32464,

[email protected].


Koulutusta energiakanavalaisillebio- ja tuulienergiasta

Hannele Holttinen & Eija Alakangas

Tuulivoima Suomessaja maailmalla

Tuulivoimaa on asennettuna maailmalla täl-lä hetkellä noin 20 GW mikä vastaa reilun40 TWh vuosituotantoa. Vuosittainen ra-kennustahti on edelleen kasvussa, vuonna2000 asennettiin yli 4000 MW. Eurooppaon tuulivoiman polttopisteessä, suurin osauudesta kapasiteetista ja erityisesti laitteidenvalmistuksesta on Euroopassa. Suomessatuulivoiman käytössä otetaan ensiaskeleita,v. 2000 kapasiteetti 38 MW ja tuotanto 77GWh. KTM Uusiutuvien energialähteidenedistämisohjelmassa tavoitteena 500 MW

vuonna 2010. Tuulivoimapotentiaali Suo-messa on suuri varsinkin merialueilla.Hyviä sijoituspaikkoja löytyy rannikolta jaLapin tuntureilta. Merituulivoima on tällähetkellä Euroopassa suurin kehityskohde.Tuotantokustannukset merituulivoimalle(yli 30 p/kWh ilman tukia) ovat vielä suu-remmat kuin maalle rakennettaessa, muttatekniikan kehittyessä ja parhaiden rannikko-paikkojen rakentamisen jälkeen merituuli-voima on kilpailukykyistä.

■

ATS-Energiakanava järjesti 28.3. 2001 jäsenilleen koulutustilaisuudenbio- ja tuulienergiasta. Tilaisuudessa tuotepäällikkö Eija AlakangasVTT Energiasta luennoi bioenergiasta ja tuotepäällikkö Hannele Holttinen tuulienergiasta. Koulutustilaisuuteen osallistui parikymmentäenergiakanavalaista. Tilaisuuden jälkeen kalvot jaettiin kaikille Energiakanavan sähköpostijakeluun kuuluville. Nyt kaikilla ATS:n jäsenillä on mahdollisuus tutustua esitelmien yhteensä 52 kalvoon verkkolehdessämme www.ats-fns.fi.

Bioenergia EU:ssa ja SuomessaBioenergiakalvojen aiheina ovat:

- Bioenergian käyttö EU-maissa- Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelma- Puupolttoaineiden tuotanto ja käyttö- Kierrätyspolttoaineet

DI Hannele Holttinen,tuotepäällikkö,VTT [email protected]

DI Eija Alakangas,tuotepäällikkö,VTT Energia.

[email protected]


Toimituksen kokoama artikkeli 15-vuotisseminaarin esitelmistä.

ATS:n Tshernobyl-onnettomuuden15-vuotisseminaari

Maailman pahin ydinonnettomuussattui Tshernobylin ydinvoima-laitoksen nelosyksikössä Ukrai-

nassa 26.4.1986 eli 15 vuotta sitten. ATS:nseminaarissa neljä asiantuntijaa kertasi jaanalysoi onnettomuuden kulkua ja tutkittu-ja ympäristövaikutuksia uusimman tiedonavulla.

VTT:n reaktoritekniikan asiantuntijanTimo Vanttolan mukaan onnettomuus joh-tui pääosin reaktorin epäedullisista fysikaa-lisista ominaisuuksista. Tämän tyyppisessäreaktorissa ketjureaktio vain kiihtyy jääh-dytteen määrän vähentyessä. Vastaavassatilanteessa esimerkiksi Loviisan tai Olki-luodon tyyppisen reaktorin ketjureaktio jateho vähenee nopeasti. Onnettomuudessatehtiin myös joukko käyttövirheitä ja turva-järjestelmiä otettiin ohjeiden vastaisesti poispäältä.

Säteilyturvakeskuksen reaktoritekniikanja -fysiikan asiantuntijan Keijo Valtosen

mukaan edelleen käytössä oleviin kolmeen-toista RBMK-reaktoriin on onnettomuudenjälkeen suunniteltu ja toteutettu monia tur-vallisuutta parantavia muutoksia. Samanlai-sen onnettomuuden syntyminen ei siis enääole mahdollista, mutta kaikkia reaktorin pe-rusominaisuuksia ei ole voitu muuttaa.Reaktorien turvallinen käyttö on yhä hanka-laa ja niiden onnettomuusriski on yhä esi-merkiksi EU-maissa käytössä olevia reakto-rityyppejä korkeampi.

Grafiittipalo levitti päästöjä

Hidastimena toimivan grafiitin roihuavapalo nostatti jopa 50 metrin korkuisen liekinja kuumat palokaasut nostivat radioaktiivi-set aineet hyvin korkealle. Ydinvoimalaitos-päästöjen leviämisen ja annoslaskennanasiantuntijan Mikko Ilvosen mukaan ensim-mäisen onnettomuuspäivän palo nosti reak-torista vapautuneita aineita jopa 2000 met-

Maailman pahimmasta ydin-voimalaitosonnettomuudesta on15 vuotta. Perusominaisuuksiltaanvirheellisesti suunnitellun grafiitti-hidasteisen kanavatyyppisen reaktorin (RBMK) teho ja lämmöntuotanto kasvoivat hallitsematto-masti yli satakertaiseksi, aiheutta-en reaktorin täydellisen rikkoutu-misen. Onnettomuusreaktoristalevisi radioaktiivisia aineita laajoille alueille pohjoisella pal-lonpuoliskolla, eniten lähialueilleUkrainassa, Valko-Venäjällä ja Venäjällä. Myös Pohjoismaihin jaEtelä- ja Keski-Euroopan maihinkulkeutui merkittäviä määriä radioaktiivisia aineita. SuomenAtomiteknillisen Seuran huhti-kuussa järjestämässä asiantunti-jaseminaarissa kerrattiin tosi-asioita tapahtuneesta sekä saatiinuutta tietoa onnettomuuden pitkä-aikaisista terveysvaikutuksista.Seuraavassa on lyhyt kuvaus seminaarin annista.


rin korkeudella olevaan ilmakerrokseen jatoisena päivänäkin vielä 1000 metriin . Ar-violta 50 % jodista ja 30 % cesiumista va-pautui reaktorista. Aineiden kulkeutumisai-ka Helsinkiin oli noin yksi vuorokausi. En-simmäiset havainnot pilvestä saatiin onnet-tomuutta seuraavana päivänä, kun osa ai-neista tuli sateen mukana alas Keski-Ruotsissa. Pohjoismaihin ilmavirtaustenmukana kulkeutuneet radioaktiiviset aineettulivat laskeumana maanpinnalle pääasiassasateen mukana. Sateiden kuuroittaisuudestajohtuen laskeuman suuruus vaihtelee voi-makkaasti eri paikkakunnilla. Kaikkiaanalle 1 % päästöjen kokonaismäärästä kul-keutui entisen Neuvostoliiton alueen ulko-puolelle. Voimakkaat päästöt reaktoristakestivät kaikkiaan noin 10 päivää. Merkittä-vin osa päästöistä loppui valuneen ja levin-neen sulan reaktorimassan jähmettyessä tu-houtuneen reaktorirakennuksen alaosiin.

Lääkärien tietämyssäteilystä heikko

Säteilyturvakeskuksen säteilyn lääketieteel-listen vaikutusten asiantuntijan Wendla Pai-len mukaan Tshernobylin onnettomuudenvaikutuksia eri maiden väestöön on selvitet-ty laajalti. Säteilyn merkittävin riski onsyöpä ja säteily antaa tulosten mukaan py-syvän, annoksen mukana kasvavan lisäris-kin. Geneettisen riskin kasvu on syöpäris-kiin verrattuna pieni eikä sitä ole ihmisilläkoskaan varmuudella osoitettu. Riskiarvioperustuu eläinkokeisiin. Tshernobylin alu-een väestöllä epämuodostumien määrä eiole lisääntynyt. Puhdistustyöntekijöillä jaonnettomuusalueen väestössä on havaittuerilaisia oireita, joista suurimman osan ontodettu johtuvan henkisistä syistä. Lääkärei-den tietämys säteilyn vaikutuksista on useinpuutteellista, mikä on ollut omiaan lisää-mään väestön huolestuneisuutta ja pelkoa.

Kilpirauhassyöpä lisääntyilapsilla - ei aikuisilla

Lasten kilpirauhasyöpätapausten määrä lä-hialueilla kasvoi merkittävästi neljän vuo-den kuluttua onnettomuudesta. Sairastuneitaon nyt yli 1000. Lapsilla sairastumisriski onilmeisesti verrannollinen maidon määräänravinnossa. Suurin riski on niillä, jotka oli-vat onnettomuuden aikaan alle viisivuotiai-ta. Paikallisesti tuotetun maidon käyttö lähi-alueilla kiellettiin vasta 2 viikkoa onnetto-muuden jälkeen. Nopeammalla käyttökiel-

lolla ja joditablettien jakelulla olisi ilmeises-ti vältetty merkittävä osa kilpirauhasyöpäta-pauksista.

Aikuisten kilpirauhasyövän kasvua ei olehavaittu luotettavista väestötilastoista. Leu-kemiatapausten määrän kasvua väestössä eiole voitu osoittaa. Puhdistustyöntekijöidenjoukossa on todennäköisesti joitakin kym-meniä ylimääräisiä leukemiatapauksia. Epä-varmuus leukemian taustailmaantuvuudestakuitenkin vaikeuttaa tulkintaa.

Maailman väestön syöpäriski

Laskennallinen syöpäkuolemien kokonais-määrän kasvu koko maapallon väestölle on30 000 syöpäkuolemaa. Arvion perustanaon tällöin koko ihmisen eliniän mitta elinoin 80 vuotta. Kokonaismäärästä 40 pro-senttia eli 12 000 esiintyy entisen Neuvosto-liiton alueella. Vuonna 1986 entisessä Neu-vostoliitossa asui 280 miljoonaa ihmistä,joista noin 60 miljoonaa (runsaat 20 pro-senttia) kuolee syöpään muista syistä. Onselvää, että Tshernobylin onnettomuudenlaskennallinen vaikutus häviää syöpäkuole-mien lukumäärän tilastolliseen vaihteluun.

■

Kaikkiaan Tshernobyl-laskeumasta on arvioitu kertyvän noin 2 millisievertin säteilyannos elipuolet suomalaisen joka vuosi saamasta annoksesta.

Suomalaisen keskimääräisetsäteilyannokset eri säteilylähteistä

Sisäilman radon2 mSv

Ulkoinen säteily maaperästä

0,5 mSv

Kosminen säteily avaruudesta

0,3 mSv Luonnon radio-aktiivisuus

kehossa0,3 mSv

Diagnostisetlääketieteelliset

tutkimukset0,54 mSv

Tshernobyl- laskeuma

n. 0,03 mSv

YdinvoimalaitoksetSuomessa

n. 0,0002 mSv


Sosnovy Bor on noin 60 000 asukkaankaupunki Suomenlahden rannalla, 80kilometriä Pietarista länteen. Kau-

punki syntyi varsin keinotekoisesti 1960-luvun puolivälissä, kun Neuvostoliiton ato-mienergiaministeriö päätti rakentaa alueel-le merkittävän ydinteknologiakeskuksen.Tällöin Sosnovy Borin alueelle siirrettiinkorkeasti koulutettua työvoimaa Neuvosto-liiton muista osista.

Runsaan työvoiman ja merkittävän talou-dellisen tuen ansioista Sosnovy Borin lähis-tölle saatiin valmiiksi vuosien 1974 ja 1981välisenä aikana neljä 1 000 MW:n RBMK-tyyppistä ydinvoimalaa ja ydinsukellusve-neiden reaktoritekniikkaa tutkiva keskus(NITI).

Sosnovy Borin kaikki neljä voimalaaovat yhä toiminnassa. NITIssä painopiste onnykyisin VVER-640 -laitostyypin kehitte-lyssä ja vakavien reaktorionnettomuuksienilmiöiden tutkimisessa.

16 ATS:n jäsenen lisäksi opintomatkalleosallistui 3 Ruotsin sisarseuramme Förenin-gen Kärnteknikin jäsentä. Ruotsalaiset kol-leegamme olivat mielissään tämänkaltaises-ta yhteistyöstä, varsinkin kun vastaavanlai-nen opintomatkailu ei Ruotsissa kuulemmatunnu ottavan tuulta purjeisiin.

Kuoppaisia teitä jatullimuodollisuuksia

Matkareitti Sosnovy Boriin kulki Tallinnanja Narvan kautta. ATS:n delegaatio saapui

Tallinnaan aamun ensimmäisellä kantosiipi-aluksella, ja siirtyi satamasta tilauslinja-au-tolla Tallinnan lentokentälle odottelemaanRuotsista saapuvia osallistujia.

Matkalla Narvaan Viron keväistä maa-laismaisemaa joudutiin valitettavasti ihaile-maan vain bussin ikkunoiden läpi, sillä tiu-kassa aikataulussa ei ollut tilaa ylimääräisil-le pysähdyksille. Viron ja Venäjän kuoppai-silla teillä keskinopeus ei päätä huimannut,vaikka virolaisessa linja-autonkuljettajassaoli havaittavissa selviä rallikuskin lahjoja.

Oman jännitysmomenttinsa tarjosivatmyös rajanylitykset Viron ja Venäjän välil-lä. Menomatkalla kaikki sujui onneksi suh-teellisen ripeästi, ja ekskursiolaiset pääsivätjatkamaan matkaansa noin tunnin syynää-misen jälkeen. Paluumatkalla onni ei ollutaivan yhtä suosiollinen, sillä tulliselvityk-sessä (johon luonnollisesti mahtuu ainoas-taan yksi linja-autollinen matkustajia kerral-laan) oli ruuhkaa. Virolaisten leirikoululais-ten paimentamisen jälkeen ATS:n ekskur-sioporukka oli ilmeisesti tullille helpotus,koska itse muodollisuuksiin tuhlaantui tälläkertaa vähemmän aikaa. Kokonaisuudes-saan raja-alueen ylittämiseen meni paluu-matkalla parisen tuntia.

Reaktorikannella

Kaikkien viivytysten ja pomppuisten pikku-teiden jälkeen ekskursiolaiset saapuivat Le-ningradin ydinvoimalaitokselle parisen tun-tia myöhässä. Tämä ei näyttänyt vaivaavan

ATS:n opintomatka Sosnovy Boriin

Kai Salminen

Suomen Atomiteknillinen Seura onjärjestänyt perinteisesti keväälläopintomatkan johonkin kotimai-seen seuran toimintaan liittyväänkohteeseen. Uusia vierailukohteitaei voi kuitenkaan poimia mielen-kiintoisten kohteiden rajoitetustajoukosta ikuisuuksiin. Osin tästäsyystä ATS:n vuoden 2001 keväänopintomatkalla suunnattiin Suomenlahden etelärannalle, Sosnovy Boriin Venäjälle 17.-18.5.Sosnovy Borissa 19 opintomatka-laista tutustuivat kahteen kohtee-seen, Leningradin ydinvoima-laitokseen ja NITI-instituuttiin.

Kuvassa opintomatkan osallistujat ryhmäpot-retissa RBMK-reaktorin tasaisesti väriseväl-lä reaktorikannella.


venäläisiä isäntiämme, sillä vieraiden saa-pumista oli jaksanut odotella puolisen tusi-naa laitoksen edustajaa.

Ennen varsinaista laitoskierrosta laitok-sen tiedotuspäällikkö Sergei Averyanov, va-rapääinsinööri Juri Garoussov ja laitoksellatoimiva Venäjän turvallisuusviranomaisenpaikallistarkastusyksikön päällikkö GennadiPoltarakov esittelivät Leningradin voimalai-toksen nykytilaa. Kaikkien puheista heijas-tui selvästi tarve korostaa turvallisuusasioi-den olevan etusijalla laitoksella. Turval-lisuusparannusten toteuttamiseen tarvitta-vien varojen puute on laitoksella ilmeinen.Ulkomailta saatujen avustusten turvin toteu-tetut turvallisuusparannukset ja -järjestelmättuntuvat ilmeisesti tiukan valvonnan ansios-ta onnistuneen laitoksella paremmin kuinvenäläisten omat hankeet. EsimerkiksiSTUKin avustamana laitoksen ympäristöönrakennettu säteilyvalvontaverkko toimiimoitteettomasti.

Vierailun varmasti odotetuin osa oli tu-tustumiskierros laitoksen ykkössyksikössä.Kierroksen aikana osallistujat pääsivät tu-tustumaan yksikön valvomoon ja valtavaan,lähes puoli kilometriä pitkään turpiinihal-liin, joka on yhteinen kahdelle vierekkäisel-le reaktoriyksikölle. Turpiinihallissa nor-maalisti tuotettava sähköteho, n. 2 GWe,vastaa yli 20 % koko Suomen keskimääräi-sestä sähkönkulutuksesta.

Kierroksen viimeisenä pysähdyksenä olireaktorihalli, jossa ekskursiolaiset pääsivätkävelemään reaktorikannella, 10 metriäreaktorisydämen yläpuolella. RBMK-reak-torit on suunniteltu ladattavaksi käytön ai-kana, joten reaktorihallissa oli nähtävillä la-taukseen käytettävä kone ja tuoreita poltto-ainenippuja. Reaktorista vaihdetaan päivit-täin kolme nippua. Yhden nipun vaihtami-nen vie useita tunteja, joten latauskonettakäytetään lähes keskeytyksettä. Voimalanalueella on käytetyn polttoaineen varastoin-titila, johon reaktorirakennuksessa parivuotta jäähtyneet polttoaineniput sijoitetaan.Laitoksella suunnitellaan tulevaisuudessasiirryttävän kuivaan välivarastointiin.

Vierailu Leningradin ydinvoimaitoksellapäättyi laitoksen tarjoamaan päivälliseenSosnovy Borin kaupungissa. Päivällinentarjoiltiin voimalan omistamassa uudessaurheilu- ja vapaa-ajankeskuksessa. Päivälli-sen yhteydessä matkan johtajana toiminutPentti Varpasuo Fortumista luovutti isännil-le ATS:n viirin. Vastalahjana ATS sai ke-hystetyn kuvan voimalaitosalueesta iltahä-märässä.

Ekskursiolaiset majoittuvat laitoksenomistamassa leirikeskuksessa Kopanskojel-la, 15 kilometriä laitokselta.

Sukellusveneinstituutissa

Toisen ekskursiopäivän ohjelmana oli vie-railu A.P. Alexandrov Research Institute ofTechnologyssä, lyhyesti NITIssä. Kylmänsodan aikana NITI oli merkittävä sotilaalli-nen tutkimuskeskus, jossa nykyisen tiedonmukaan keskityttiin ydinsukellusveneissäkäytettävien pienten painevesireaktorientutkimukseen ja rakentamiseen.

Nykyisin NITI pyrkii saavuttamaan ja-lansijaa merkittävänä vakavien reaktorion-nettomuuksin tutkimuskeskuksena Venäjäl-lä. Lisäksi NITI osallistuu yhtenä tutkimus-laitoksena VVER-640 -reaktorin kehittämi-seen. NITIn alueelle onkin tarkoitus raken-taa lähivuosina VVER-640 -koereaktori.

Tämä hanke, kuten moni muukin hanke NI-TIssä, on seisahduksissa, eikä sen toteutu-misesta yleensäkään ole varmaa tietoa.

NITIn vierailun pääkohteena oli valtavaKMS-koelaitteisto. KMS on VVER-640ñlaitoksen täyspainesuojarakennuksen pie-noismalli lineaarisessa mittakaavassa 1:3.Laitteistoa on tarkoitus käyttää tulevaisuu-dessa VVER-640:n passivisten turvajärjes-telmien testaamiseen ja kehittämiseen. Lait-teiston on tarkoitus valmistua vuoden 2002aikana.

Ekskursiolaiset kuulivat aluksi SosnovyBorin kaupungitalossa NITIn edustajien esi-telmät VVER-640 -konseptista ja KMS-ko-elaitteesta. Tämän jälkeen siirryttiin linja-autolla NITIn alueella nelikertaisen piikki-lanka-aidan (!) takana sijaitsevalle KMS:lle.Itse laitteisto oli jo noussut harjakorkeuteen-sa noin 30 metriin. NITIn kansainvälistenasioiden johtaja Jevgeny Filippov kertoilaitteiston koeponnistuksen tapahtuvankesän aikana. Tämän jälkeen laitteistoonaletaan asentaa kokeissa tarvittavia instru-mentointeja.

KMS oli koelaitteistoksi ällistyttävänsuuri. Kiipeäminen ruostuneita portaita ylösalas laitteiston vierellä hirvitti varmastimonia osallistujia. KMS:n valtava koko se-littyy sillä tutkittavilla ilmiöillä. Vakaviinreaktorionnettomuuksiin liittyviä suojara-kennuksessa tapahtuvia passiivisia luonnon-kiertovirtauksia ei välttämättä saada synty-mään pienissä koelaitteistoissa.

KMS:n käynnin jälkeen NITI tarjosi eks-kursiolaisille tukevan lounaan. Ruokailunaikana nostettujen maljojen maljapuheissakiiteltiin vieraita ja isäntiä sekä toivottiinmaiden välisen ydintekniikan alan yhteis-työn jatkuvan hedelmällisenä. Luonnolli-sesti myös NITIn edustajille luovutettiinATS:n viiri kiitoksena erinomaisesti suju-neesta vierailusta.

■

Osallistujat:Kirsi Alm-Lytz STUKSverre Haukeland Westinghouse AtomErkki Jantunen PlatomPäivi Maaranen STUKJaakko Miettinen VTT EnergiaJorma K. MiettinenRonnie Olander STUKHeikki Purhonen LTKKMinna Rasimus Westinhouse AtomKai Salminen Fortum Nuclear ServicesJukka Sorjonen PlatomKim Söderling STUKPaavo Tammi TKKHeikki Tirkkonen Suur-Svon SähköPentti Uuspää VTT EnergiaPentti Varpasuo Fortum Nuclear ServicesSeppo Vatanen UPM-KymmeneMaarit Veho Westinhouse AtomJuhani Vihavainen LTKK

Ruotsin ATS:n edustajat Maarit Veho (vas.)ja Sverre Haukeland tarkkailemassa valvo-mon toimintaa.

DI Kai Salminen,Fortum Nuclear Service Oy,

ATS:n ekskursiosihteeri,puh. 010 453 3093,

[email protected]


Ilmastostrategian sisältöä on esitel-ty laajalti lehdistössä. Strategia, sentaustaraportti ja tiivistelmä löytyvät

KTM:n internet-sivuilta osoitteesta http://www.vn.fi/ktm/3/ilmasto. Käsittelen tässäkirjoituksessa ilmastostrategiaa pääosinSuomen sähkönhankinnan kannalta.

Ilmastostrategian taustaraportissa on ar-vioitu kasvihuonekaasujen päästöjen perus-ura (business as usual eli BAU-skenaario).Skenaario päätyy siihen, että nykykehityk-sellä Suomen päästöt lisääntyisivät noin 14-15 miljoonaa tonnia vuodessa hiilidioksi-diekvivalenteiksi laskettuna vuoteen 2010mennessä. Arvio sisältää jo tehdyt päätöksetohjauskeinoista ja arvion nykyisestä tekno-logisesta kehityksestä. Tämän verran pääs-töjä ilmastostrategian avulla siis pyritäänvähentämään.

Strategia on koottu siten, että eri ministe-riöt ovat valmistelleet sektorikohtaiset ar-viot ja toimenpide-ehdotukset ja niistä onkoottu ilmastostrategia ministerityöryhmäs-sä. Alhaalta ylöspäin tehdyn työn tuloksenastrategia sisältää valtavan määrän erilaisiatoimia päästöjen vähentämiseksi lyhemmäl-lä ja pidemmällä aikajänteellä. Varsinaistakustannustehokkuustarkastelua toimenpitei-den kesken ei ole yritettykään tehdä. Osatoimista on päästökehityksen kannaltamelko merkityksettömiä.

Ilmastostrategian mukaan toteutetaanvuonna 1999 laadittu uusiutuvien energia-lähteiden edistämisohjelma ja vuonna 2000laadittu energiansäästöohjelma. Strategialähtee siitä, että nämä toteutetaan joka ta-pauksessa.

Muita kasvihuonekaasuja tukevat toimetovat lähinnä metaanipäästöjen vähentämistäkaatopaikoilla. Myös ne pyritään toteutta-maan kaikissa etenemisvaihtoehdoissa.

Edellä mainitut ovat toimia, joiden poh-jaksi on jo aiemmin tehty laskelmia ja toi-menpidesuunnitelmia. Ilmastostrategiankeskeinen lopputulos on, että loput – noinpuolet – päästövähenemästä saavutetaantoimilla, jotka kohdentuvat sähkön hankin-taan. Sähkön hankinnan osalta on esitettykaksi päävaihtoehtoa. Toinen perustuuydinvoiman lisärakentamiseen ja toinen ki-vihiilestä luopumiseen ja sen korvaami-seen maakaasulla. Strategian mukaan näis-tä vaihtoehdoista on muodostettavissa yksitoimintalinja.

Ilmastostrategian mukaanpäätökset tehdään vaiheittain

Strategia on kirjoitettu niin, että sähkön han-kintaan liittyviä energiapoliittisia päätöksiätehdään vaiheittain. Avainasemassa onydinvoiman lisärakentamispäätös, joka teh-dään ydinenergialain mukaisessa järjestyk-sessä. Mikäli lisäydinvoimaa voidaan ra-kentaa, muihin sähkön tuotantomuotoihin eitarvitse puuttua energiapoliittisella ohjauk-sella niin paljon kuin jos ydinvoimapäätösolisi kielteinen. Joka tapauksessa bioener-gian kilpailukykyä pyritään entisestään ko-hentamaan.

Jos ydinvoimaa ei voitaisi rakentaa lisää,päästöjen vähenemä syntyisi siitä, että maa-kaasu korvaisi kivihiilen sähkön ja osinlämmön tuotannossa. Koska tämä ei tapah-du markkinaehtoisesti, jouduttaisiin kivihii-len käytölle asettamaan merkittäviä kieltojaja rajoituksia. Rajoitusten määrään vaikut-taisi päästökehitys, Kioton mekanismienkäyttömahdollisuudet, maakaasumarkkinoi-den tilanne ja sähkön tuonnin määrä. Valtio-neuvosto varautuu tekemään tarvittavat pää-tökset, kun nämä asiat aikanaan selviävät.

Päätöksenteko on siis todellakin vaiheit-tainen eikä julkisen keskustelun ja uutisoin-nin välittämästä mielikuvasta huolimatta

Jukka Leskelä

Kansallinen ilmastostrategia ja suomalainen sähköValtioneuvosto hyväksyi 15.3. kansallisen ilmastostrategian annettavaksi selontekona edus-kuntaan. Eduskunta käsittelee ilmastostrategiaa parhaillaan. Ilmastostrategian avulla Suomipyrkii toteuttamaan Kioton pöytä-kirjan ja EU:n taakanjaon mukai-set tavoitteensa, joiden mukaankasvihuonekaasujen päästöjen pitäisi vuosina 2008-2012 ollavuoden 1990 tasolla.

Toimet summaamalla päädytään siihen, että päästöt vähenevät seuraavasti:

Toimenpide: vaikutus:- uusiutuvan energian edistäminen 4-5 Mt CO2-ekv.- energian säästö 3-4 Mt CO2-ekv.- muita kasvihuonekaasuja tukevat toimet (erit. jätehuolto) yli 1 Mt CO2-ekv.- sähkön hankinta 6-10 Mt CO2-ekv.

Päästöjen vähentämistarve yhteensä 14 Mt CO2-ekv.


mitään lopullista päätetä vielä ilmastostrate-gian hyväksymisen yhteydessä. Tämä kos-kee paitsi tuotantotapoja, myös ohjaus-keinoja, kuten verotusta. Vaikka taustalas-kelmissa on esitetty merkittäviäkin veron-korotuksia, niitä toteutetaan vain, mikäli seon mahdollista kilpailukyky yms. seikathuomioiden. Ilmastostrategia on siis sikäliviisaasti laadittu, että päätöksiä ei juuritehdä ennen kuin se on välttämätöntä.

Ilmastostrategian vaikutussähkön hankintarakenteeseen

Valittu lähestymistapa luo muutospaineitaerityisesti eri sähköntuotantomuotojen kes-kinäiselle asemalle ja kilpailukyvylle. Ku-vassa 1 on esitetty arvio siitä, miten Suomensähkönhankinta muuttuu ilmastostrategianperusvaihtoehdoilla vuosina 2010 verrattu-na nykyiseen tilanteeseen ja taustaselvityk-sen mukaiseen perusuraan. Sähkön tuon-ti on kaikissa vaihtoehdoissa asetettu 6TWh:ksi vuodessa. Tämä tekee vaihtoehto-jen vertailun tasa-arvoiseksi, vaikka sähkö-markkinoilla eri hankintavaihtoehdot toden-näköisesti johtaisivat myös keskenään eri-laiseen sähkön nettotuontiin tai -vientiin.Sähkön tuonnin arvio perustuu siihen, ettäpohjoismaisilta sähkömarkkinoilta ei oleenää nettotuontia saatavilla vuoden 2010 ti-lanteessa.

Ydinvoiman lisärakentamis-päätös avainasemassa

Koska sähkönhankinta on niin oleellinenosa kansallista ilmastostrategiaa, ydinvoi-man lisärakentamispäätös ratkaisee myöshyvin suuren osan muista ilmastostrategiantoimista. Ilmastostrategia ei ota kantaa ydin-voimaan, vaan se esitetään tasa-arvoisenavaihtoehtona niin sanotun maakaasuvaihto-ehdon kanssa. Näille vaihtoehdoille on tehtyrunsaasti kansantaloudellisia tarkasteluja,jotka osoittavat ydinvoiman olevan talou-dellisesti maakaasuvaihtoehtoa parempi toi-mintalinja. Taulukossa 2 (sivulla 42) on esi-tetty yhteenveto näistä laskelmista.

Maakaasuvaihtoehtokustannuksiltaan javarmuudeltaan riskialtisErityisesti Energia-alan keskusliitto Finergyja Teollisuus ja työnantajat ovat tuoneetesille, että maamme teollisuuden kilpailuky-vyn, energiahuollon varmuuden sekä kan-

santalouden ja kansalaisten kustannustenkannalta yksinomaan maakaasuun perustu-va ratkaisu ei ole todellinen vaihtoehto. Ki-vihiilen kieltäminen merkitsisi hintarefe-renssin poistumista muilta polttoaineilta.Suomi olisi maakaasun osalta yhden kaa-suntoimittajan varassa. Kun lisäksi on odo-tettavissa, että maailman kasvihuonekaasu-päästöjä joudutaan edelleen tulevaisuudessavähentämään, kohdistunee tämä vähentä-mistarve jatkossa maakaasuun. Mistä löy-tyisivät ne tahot, jotka uskaltaisivat inves-toida maakaasuun perustuvaan sähkön tuo-tantoon näissä oloissa?

Lisäksi maakaasuvaihtoehtoon kytkök-sissä oleva kivihiilen kieltäminen aiheuttaisienergia-alan LTT-konsultoinnilla teettämänarvion mukaan 22 miljardin markan tuotonaleneman, joka olisi valtion korvattava tuot-tajille.

Sähkönhankinnan vaihtoehdotratkeavat vasta tulevaisuudessa

Koska päätöksentekoon vaadittavat oleelli-set kysymykset ovat vielä auki, sähkön-hankinnan tulevaisuus Suomessa on vielähyvin avoin. Tilanne ei ole toimijoille mi-tenkään mieluinen, koska investointipää-töksiin liittyviä laskelmia on nykyoloissavaikea tehdä.

Ainakin seuraavat reunaehdot tulevatmuovaamaan suomalaista sähkönhankintaamerkittävästi, mikäli Suomi etenee ilmasto-prosessissa määrätietoisesti kohti aleneviapäästöjä:

- ydinvoiman lisärakentamiskysymys- maakaasuverkon kehittyminen ja yhdistyminen eurooppalaiseen verkkoon

- Kioton pöytäkirjan kansainvälinen neuvottelutilanne ja ratifiointi EU:ssa

- Kioton mekanismien rooli ja käyttö-kelpoisuus Suomen ja suomalaisten toimijoiden kannalta

- muiden maiden sähköntuotannon kehitys erityisesti pohjoismaiden alueella

- päästökehitys muilla sektoreilla- bioenergian osalta metsäteollisuudenkehitys ja suhdanteet.

Nämä reunaehdot huomioiden kansalli-nen politiikkamme pyrkii ohjaamaan tuo-tantoelämäämme ja kansalaisten kulutus-käyttäytymistä siten, että se olisi kansanta-loutemme menestyy ja päästökehityksemmeon kansainvälisten sopimustemme mukais-ta. Tehtävä ei ole helppo eikä ainakaan pa-rane sillä, että yksityiskohtaisia päätöksiätehdään etuajassa.

■

Kuva 1. Suomen sähkönhankinta energialähteittäin vuonna 2010 ilmastostrategian päävaih-toehdoilla. BAU = perusura eli arvio nykykehityksestä, KIO1 = nk. maakaasuvaihtoehto jaKIO2 = nk. ydinvoimavaihtoehto.

Suomen sähkönhankintaenergialähteittäin

0102030405060708090

100

2000 2010 (BAU) 2010 (KIO1) 2010 (KIO2)

Tuonti

Bio, turve, muutkotimaisetMaakaasu

Kivihiili, öljy

Ydinvoima

Tuulivoima

Vesivoima

TWh


Jukka Leskelä,T&K koordinaattori,

Energia-alan Keskusliitto ry,puh. 09 - 6861 6615,

[email protected]

Taulukko 1. Ilmastostrategian aiheuttamat näkymät eri energiantuotantomuodoille ja energiankulutukselle.

Vaikutus primäärienergian kokonaiskulutukseen Lähes kolmannes arvioidusta kasvusta leikkautuu pois, vuonna 2010 kulutus on 11 % suurempi kuin vuonna 1999

Vaikutus sähkön kulutukseen Viidennes sähkön arvioidusta kasvusta leikkautuu, vuonna 2010 sähkön kulutus on 13 % suurempi kuin vuonna 1999

Ydinvoima Strategia sisältää kaksi toimintalinjaa: lisäydinvoimalla ja ilman lisäydinvoimaa. Strategiassa esitetyt laskelmat osoittavat lisäydinvoiman edullisemmaksi vaihtoehdoksi kaikilla mittareilla. Ilmastostrategia ei ota kantaa ydinvoimaan, vaan siihen liittyvät päätökset tehdään ydinenergialain mukaisessa järjestyksessä.

Kivihiili Kivihiilen käyttöä pyritään rajoittamaan. Uusi kivihiileen perustuva lauhdutusvoima kiellettäisiin, samoin estettäisiin kivihiileen perustuva uusi yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto. Strategiassa varaudutaan kieltämään kivihiilen käyttö tarvittaessa kokonaan. Mikäli lisäydinvoimaa voidaan rakentaa, kivihiilen käyttö vähenee markkinaehtoisesti.

Maakaasu Strategia suosii maakaasua. Maakaasun tulisi korvata hiilivoima, mikäli lisäydinvoimaa ei voida rakentaa. Uuden maakaasuputkiyhteyden toteutumista selvitetään kaupalliselta pohjalta.

Turve Turpeen kilpailukyvystä yhdistetyssä tuotannossa pidetään huolta kuitenkaan vaarantamatta metsähakkeen käytön kehittymistä. Turpeen käyttö säilyy määrällisesti nykyisellä tasolla.

Vesivoima Uusiutuvien edistämisohjelman mukaan pienvesivoiman (<10 MW) tuotantoa lisätään 1 TWh/a vuoteen 2010 mennessä verrattuna vuoteen 1995.

Bioenergia Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukaan bioenergian käyttöä lisätään 2,3 Mtoe ja bioenergialla tuotetun sähkön määrä kasvaa 6,2 TWh/a, nämä molemmat vuoteen 1995 verrattuna. Merkittäviä lisäpanostuksia teknologian kehittämiseen. Verotuki säilytetään. Investointituen piiriin jotkut pienkäyttäjäryhmät. Tukea energiapuun korjuulle ja metsähakkeen tuotantoketjulle.

Tuulivoima Tuulivoimaa tuetaan investointituella ja verotuella. Vuonna 2010 Suomessa tavoitteena tuottaatuulisähköä 1,1 TWh/a.

Aurinkovoima Uusiutuvien edistämisohjelman mukaan aurinkosähköä tuotetaan 0,05 TWh/a vuonna 2010.

Sähkön tuonti Kaikissa vaihtoehdoissa 6 TWh/a Venäjältä, Pohjoismaisen sähkökaupan osalta Suomen nettotuontija nettovienti ovat nolla.

Taulukko 2. Sähkön hankinnan perusvaihtoehtojen taloudelliset vaikutukset.Vaihteluvälit tulevat eri energiaverovaihtoehdoista ja eri tutkimuslaitosten malleista.

Vaikutus Kivihiilen korvaaminen maakaasulla, ei lisäydinvoimaa lisäydinvoimaan perustuva ratkaisu

Energian käyttäjien energiakustannusten kasvu 5,2 – 7,5 miljardia mk / vuosi 2,8 – 5,5 miljardia mk / vuosiBruttokansantuotteen alenema 0,5 – 0,6 % 0,2 – 0,4 %Kotitalouksien kulutusmenojen alenema 3,9 - 5,0 miljardia mk / vuosi 2,1 - 3,7 miljardia mk / vuosiTyöllisyyden alenema n. 8 000 henkilötyövuotta / vuosi n. 6 000 henkilötyövuotta/vuosiValtiolle aiheutuva korvaamisvelvoite Vähintään 700-800 miljoonaa mk kertakorvauksena ei korvausvelvoitetta valtiollekivihiilen kiellosta - energia-alan teettämän arvion mukaan 22 miljardia mk

Näiden lisäksi valtion rahoitus ja verotuki uusiutuvien energialähteiden tukemiseen, energiansäästöön ja asuinrakennusten lämmitystapakorjauksiin keskimäärin1080 Mmk vuoteen 2010 asti (kasvua n. 400 Mmk/vuosi). Tämä toteutuisi molemmissa sähkönhankintavaihtoehdoissa, koska strategia lähtee siitä, että uusiutuvienenergiamuotojen edistämistoimet ja energiansäästötoimet toteutetaan joka tapauksessa.


Pappia kyydissä

KolumniEERO PATRAKKA

Valtioneuvoston periaatepäätös21.12.2000 Posiva Oy:n hakemuk-seen Suomessa tuotetun käytetyn

ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksenrakentamisesta toteaa seuraavaa: Suomennykyisten ydinvoimalaitosten toiminnassasyntyvän käytetyn ydinpolttoaineen lop-pusijoituslaitoksen rakentaminen Eurajo-en kunnan Olkiluotoon on yhteiskunnankokonaisedun mukaista. Eduskunta lähettipäätöksen talousvaliokunnan valmistelta-vaksi ja pyysi siitä myös lausuntoa ym-päristövaliokunnalta. Talousvaliokuntaantoi asiasta mietinnön 3.5.2001. Vaivaanlukijaa lainaamalla otteita talousvaliokun-nan mietinnöstä. Mielestäni niiden luke-minen on vaivan arvoista.

Talousvaliokunta esittää, että periaate-päätös jää sellaisenaan voimaan. Lain mu-kaan Suomessa syntyneet ydinjätteet onkäsiteltävä, varastoitava ja sijoitettava py-syväksi tarkoitetulla tavalla Suomeen.Muualla kuin Suomessa syntyneitä ydin-jätteitä ei saa käsitellä, varastoida tai lop-pusijoittaa Suomessa. Talousvaliokuntapitää turvallisuuden kannalta ydinjätteenloppusijoitukseen tähtäävän prosessin jat-kamista parempana kuin pitkäaikaista vä-livarastointia, joka edellyttää jatkuvaahuoltoa ja valvontaa. Loppusijoitusratkai-sun kehittämisessä peruskallioon Suomion ensimmäisiä maita maailmassa. Pro-sessin jatkuminen keskeytyksittä on tärke-ää, jolloin tiedoille ja menetelmille saattaaavautua vientimahdollisuuksia. Nykyisentiedon mukaan turvallisin ja tarkoituksen-mukaisin tapa on eristää käytetty ydin-polttoaine sijoittamalla se lopulliseksi tar-koitetulla tavalla syvälle kallioperään.Loppusijoituksen tarkoituksena on jättei-den pysyvä ja lopullinen sijoittaminen.Tehdyt selvitykset osoittavat, että loppusi-joitustilan avaaminen on mahdollista ny-kyisellä tekniikalla. Jos tulevaisuudessatekniikka kehittyy niin, että käytetyn ydin-polttoaineen palauttaminen jälleenkäsitel-täväksi ja -käytettäväksi kannattaa talou-dellisesti, valiokunnan käsityksen mukaan

palautuskustannukset maksaa se, joka ha-luaa hyödyntää palautuksen.

Eduskunta yhtyi talousvaliokunnan eh-dotukseen ja vahvisti periaatepäätöksen18.5.2001 äänin 159 puolesta, 3 vastaan.

Käytetyn ydinpolttoaineen PAPin synty-misen varmisti se, että ydinenergialakiin onselvästi kirjattu vaatimus huolehtia ydinjät-teistä Suomessa. Tämä rajoitti mahdolli-suuksia politikoida asialla. Argumentoinnintuli perustua kolmeen kovaan t:hen – tur-vallisuuteen, tekniikkaan ja taloudellisuu-teen – ynnä ympäristöystävällisyyteen.Puolihuolimattomien ja perustelemattomienheittojen viljely ei käynyt päinsä.

Käsittelyä odottaa toinenkin PAP-ha-kemus. Miltä kuulostaisi seuraava päätös:Valtioneuvoston periaatepäätös Teollisuu-den Voima Oy:n hakemukseen Suomeenrakennettavasta uudesta ydinvoimalaitos-yksiköstä toteaa, että uuden ydinvoimalai-tosyksikön rakentaminen Suomeen on yh-teiskunnan kokonaisedun mukaista. Ta-lousvaliokunta voisi mietinnössään esit-tää, että periaatepäätös jää sellaisenaanvoimaan, koska Suomessa on huolehditta-va riittävästä sähkön tuottamisesta tur-vallisella, ympäristöystävällisellä ja talou-dellisella tavalla. Sähkön tuontiin voi tur-vautua vain, jos se täydentää tilapäistä ko-timaista tuotantovajausta ja jos tuotu säh-kö täyttää samat turvallisuus- ja ympä-ristövaatimukset kuin kotimainen sähkö.Uuden ydinvoimalaitosyksikön rakenta-minen on nykyistenkin yksiköiden turval-lisen käytön kannalta suotavaa, sillä sevarmistaa korkeatasoisen asiantuntemuk-sen säilymisen ja kehittymisen. Ydinvoi-man käytössä Suomi on maailman johta-via maita Loviisan ja Olkiluodon laitostenkäyttökokemusten perusteella. Nykyisentiedon mukaan ydinvoima on turvallinenja taloudellinen tapa tuottaa sähköä. Ke-hitteillä on uusiutuviin energialähteisiinsamoin kuin fuusioon perustuvia sähkön-tuotantomuotoja, mutta niiden laajamittai-nen kaupallinen hyödyntäminen on vielävuosien päässä. Uuden ydinvoimalaitos-

yksikön rakentaminen ei estä näiden mah-dollisuuksien tutkimista ja kehittämistä, jane voidaan tulevaisuudessa ottaa käyt-töön. En panisi pahakseni, jos eduskuntayhtyisi talousvaliokunnan ehdotukseen javahvistaisi periaatepäätöksen selvin lu-vuin.

Asiassa on yksi mutta. Ydinenergialakiei velvoita tuottamaan sähköä turvallisel-la, ympäristöystävällisellä ja taloudellisel-la tavalla. Se ei sitä estäkään, mutta termiäyhteiskunnan kokonaisetu tulkitaan uudenydinvoiman tapauksessa aivan toisin kuinydinjätteen loppusijoituksen yhteydessä.Vaivaan lukijaa uusilla otteilla. “Meidänmielestämme ihmiset käyttävät aivan lii-kaa energiaa nykyään.” “Iso yksikkö toisimarkkinoille kerralla paljon halpaa säh-köä. Tämä vetäisi kerralla maton alta koti-maisen ja uuden energiatekniikan yrityk-siltä. ... Kallis voimala jättäisi myös vä-hemmän rahaa sijoitettavaksi muuhun.”“Jo huoltovarmuuden vuoksi on perustel-tua löytää keinoja kotimaisuusasteen ko-hottamiseksi ja samalla sen perus-tamiseksi uusiutuviin energialähteisiin,joihin hajautettu tuotantomalli sopii sovel-lettavaksi erinomaisesti.” “Kun toimitaanyhteisillä pohjoismaisilla sähkömarkki-noilla, on valtion tuettava tavalla tai toi-sella kotimaista tuulivoimatuotantoa.”“Pahimmillaan on pelättävissä, että josSuomessa todella edetään rakentamis-vaiheeseen, reaktiot maailmalla ovat sa-mantyyppisiä kuin Bushin politiikkaakohtaan. Suomea syytettäisiin äärimmäi-sestä itsekkyydestä ja yhteisen hyvänunohtamisesta. ... Suomi voisi eräänämaailman ympäristönsuojelun lippulaiva-na keskittyä oman ympäristöagendansakehittämiseen ja toteuttamiseen.”

Nämä ovat siis vain otteita, ja lisää seu-raa lähikuukausina. Oletko valmis? Tämäon kylmää kyytiä.

■

Kannatusjäsenet:

ABB Power Oy

Fortum Oyj

Fintact Oy

Oy Helium Gas Research HGR Ltd

Kemira Oy, Energia

Mercantile-KSB Oy Ab

NAF Oy

Patria Finavitec Oy

Perusvoima Oy

Pohjolan Voima Oy

Posiva Oy

PRG-Tech Oy

Rados Technology Oy

Platom Oy

Saanio & Riekkola Oy

Siemens Osakeyhtiö

Soffco Oy Ab

Suomen Atomivakuutuspooli

Teollisuuden Voima Oy

VTT Energia

VTT Kemiantekniikka

VTT Valmistustekniikka

YIT-Huber Oy

ATS internetissä:http://www.ats-fns.fi

2/2001...6 ats ydintekniikka (30) 2/2001 paikallinen hyvä ksyntä ydinenergialain mukaan my...

Documents