Olkiluodossa avattiin ”aikakapseli” – siihen liittyvä tutkimus käynnistyi jo vuonna 1997

Voimalaitosjäteluolaan (VLJ-luola) loppusijoitettava huoltojäte sisältää paljon mm. biohajoavaa materiaalia pakattuna terästynnyreihin. Jätteen biohajoaminen ja teräksen korroosio muodostavat kaasua, joka voisi suurina määrinä nopeuttaa kontaminoituneen veden virtausta jätesiilosta kallioon ja näin edesauttaa veden sisältämien radionuklidien kulkeutumista kallioperän rakoihin.

Koska kaasun kehittymisestä loppusijoitusolosuhteissa ei ollut kokeellista tietoa kotimaassa tai ulkomailla, käynnisti TVO oman, suuren mittakaavan matala-aktiivisen huoltojätteen kaasunkehityksen kokeen.
Kyseessä oli paitsi suuri, myös ajallisesti pitkä koe, sillä se käynnistyi jo vuonna 1997. Alkuvaiheessa koetta rahoitti myös Euroopan komission tutkimusosasto.

- Tämän tutkimuksen suurin hyöty on, että sen tuloksia voidaan jatkossa käyttää osana pitkäaikaisturvallisuusarviota, kertoo Annukka Laitonen, T&K-yksikön projektipäällikkö.

Koe käytännössä

Koekokoonpanoon kuului avonainen betonilaatikko, johon oli sijoitettu 16 matala-aktiivista huoltojätettä sisältävää tynnyriä. Tynnyrien sisältö, kuten biohajoavan materiaalin osuus, kirjattiin muistiin ja jätteitä käsiteltiin kuten normaalissa jätteiden loppusijoituksessa. Betonilaatikko oli sijoitettu 20 m3 terästankkiin, joka kokeen alussa täytettiin jokivedellä.

VLJ-luola tulee käyttönsä päätyttyä täyttymään vedellä, jolloin jäte myös vettyy. Koska kaasunkehitys alkaa vasta biohajoavan jätteen kastumisen myötä, nopeutettiin tynnyreiden vettymistä poraamalla niihin reikiä.

Tynnyreiden sisällä oli myös niin sanottuja kapselinäytteitä. Pienissä kapseleissa oli jätettä jäljittelevien materiaalien lisäksi metallinpalasia, joiden avulla seurattiin teräksen korroosion kehittymistä jo kokeen aikana poistamalla kapseleita vuosien varrella.

An­nuk­ka Lai­to­nen on T&K-yk­si­kön pro­jek­ti­pääl­lik­kö.

Kokeen lopettaminen

Koe lopetettiin vuonna 2023, 26 vuotta aloittamisen jälkeen. Ajoitusta perusteltiin muun muassa sillä, että mikrobiologisen hajoamisprosessin ja korroosion tulkittiin tässä ajassa saavuttaneen vaiheen, josta eteenpäin ei ollut enää odotettavissa kaasunkehityksen voimakasta nopeutumista pitkälläkään aikavälillä.

Kaasunkehityskokeen laitteisto purettiin syksyllä 2023. Ensin terästankki avattiin ja tyhjennettiin vedestä. Tankin sisällä olleet tynnyrit nostettiin pois yksitellen, ja niiden sisältö tyhjennettiin ja tutkittiin silmämääräisesti. Jätteestä, terästynnyreistä ja betonilaatikosta otettiin näytteitä, jotka analysoitiin VTT:ssä ja Aalto-yliopistossa. TVO:n kemian laboratorio teki valtaosan kemian analyyseista.

Tuloksia

Kaasua muodostui vuosien saatossa 27 m3, eli noin kuution verran vuodessa. Määrä ei ole ongelmallinen loppusijoituksen turvallisuudelle.

- Kaasu muodostui noin 90 prosenttisesti metaanista, lopun ollessa hiilidioksidia, Laitonen kertoo.

Jo tynnyreiden sisältämää jätettä tutkittaessa havaittiin, että orgaanisen jätteen hajoaminen oli huomattavasti vähäisempää kuin oletettiin.

- Orgaanisen jätteen arvioitiin hajoavan ensimmäisten vuosikymmenien aikana, mutta tosiasiassa siitä oli hajonnut vain alle 10 prosenttia, Laitonen toteaa.

Metallinäytteiden analyysitulokset osoittivat muun muassa, että mitä enemmän tynnyrissä oli biohajoavaa materiaalia, sitä nopeammin teräs ruostui.Betonilaatikosta kairattujen näytteiden perusteella todettiin betonin säilyneen erittäin hyväkuntoisena myös mikrorakenteeltaan. Määritetyt lujuudetkin olivat edelleen suunnittelukriteerien puitteissa.

Tankin vesi muuttui kokeen alussa emäksiseksi, johtuen betonin sisältämästä sementistä. Mikrobien happamat aineenvaihduntatuotteet kuitenkin alensivat veden pH:n melko pian neutraaliksi.

Koeaika oli niin pitkä, että sen aikana mikrobiologisen tutkimuksen menetelmät, erityisesti DNA-analytiikka, kehittyivät voimakkaasti. Siksi kokeen mikrobipopulaatioita päästiin tutkimaan huomattavasti alussa arvioitua tarkemmin.

Kaasunkehityskokeen lopetukseen liittyvät tutkimukset tehtiin valtion ydinjätehuoltorahaston rahoittamassa SAFER2028-ohjelman GasOff-hankkeessa vuosina 2023–2024.

Teksti: Ville Kulmala
Kuvat: Mikko Nykyri ja Natalia Kylliäinen