FiR 1 -ydinreaktorin käytöstä poisto

Yli 50 vuoden ajan ydinenergian keskeisenä koulutus- ja tutkimuspaikkana palvelleen FiR 1 -tutkimusreaktorin toiminta päättyi 30. kesäkuuta 2015. VTT sai valtioneuvostolta reaktorin käytöstäpoistoluvat kesäkuussa 2021

Suomen Yhdysvalloista hankkima FiR 1 -tutkimusreaktori käynnistettiin Otaniemessä juhlallisesti vuonna 1962. Alun perin tutkimus- ja koulutuskäyttöön sekä myöhemmin isotooppituotantoon ja sädehoitoon rakennettu vesijäähdytteinen, allastyyppinen reaktori on tyypiltään erityisesti yliopistoympäristöön kehitetty TRIGA. Sen fissioteho on ollut 250 kW eli vähäinen ja käyttö rajoittunut päiväsaikaan, joten lämpöenergiaa ei ole otettu hyödyksi.

VTT:n vastuulle reaktori siirtyi TKK:lta vuonna 1971 valtioneuvoston päätöksellä.

Reaktorin alkuaikoina käytön painopisteinä olivat neutroni- ja reaktorifysiikan tutkimus ja kansallinen koulutus. Tämän jälkeen reaktorin säteilyä käytettiin intensiivisesti alkuaineanalyyseissä, mukaan luettuna kuu- ja maaperänäytteet. 1990-luvulla reaktorille rakennettiin sädehoitoasema, jossa reaktorin tuottamaa neutronisäteilyä muokattiin potilashoitoon soveltuvaksi VTT:n kehittämällä hidastinaineella. Sädehoito päättyi sitä organisoineen yhtiön konkurssiin tammikuussa 2012, ja reaktorin jäljelle jäänyt käyttö jäi vähäiseksi.

Turvallisuuteen erityishuomiota

Valtioneuvosto myönsi VTT:lle käytöstäpoistoluvan kesäkuussa 2021. Ennen lupahakemuksen jättämistä VTT teki purkuun liittyvien ympäristövaikutusten arvioinnin. Osana lupakäsittelyä Säteilyturvakeskus (STUK) on arvioinut käytöstäpoiston turvallisuutta. VTT toteuttaa reaktorin purkamisen ja ydinjätehuollon yhteistyössä Fortumin kanssa.

Reaktori on pieni, käyttöturvallinen ja opetuskäyttöön suunniteltu ydinlaitos, ja siksi myös sen käytetyn polttoaineen ja purkujätteen määrät ja aktiivisuudet ovat suhteellisen pienet. Käytöstä poiston suunnittelun ja toteutuksen ehdottomana lähtökohtana on turvallisuus. Kaikki käytöstä poistoon liittyvät toimenpiteet toteutetaan Säteilyturvakeskuksen valvonnassa.

Jätehuollon osalta on erikseen huomioitava käytetty ydinpolttoaine ja vähä- ja keskiaktiivisten reaktorirakenteiden purkamisesta syntyvä jäte. 

Denverissä sijaitseva Yhdysvaltojen geologisen tutkimuskeskuksen (USGS) reaktori vastaanotti FiR 1:n käytetyn ydinpolttoaineen tammikuussa 2021. Tutkimusreaktorin käytetyn polttoaineen ydinjätehuollon järjestäminen ulkomailla on Suomen ydinenergialain sallima poikkeus. Ennen polttoaineen lähettämistä Suomi sai Yhdysvaltojen viranomaisilta selvityksen siihen liittyvän ydinjätehuollon järjestämisestä. USGS:n lopettaessa reaktorinsa käytön se toimittaa käytetyn polttoaineen Idahon kansalliseen ydintutkimuskeskukseen, jonne vastaavaa tutkimusreaktoripolttoainetta on palautettu eri maista.

Fortum huolehtii purkujätteiden välivarastoinnista ja myöhemmin loppusijoituksesta.

Suomessa ei ole aikaisemmin purettu yhtään ydinreaktoria. Sen sijaan maailmalla, esimerkiksi Tanskassa ja Saksassa, vastaavia reaktoreita on purettu useita, ja niistä saatuja oppeja hyödynnetään myös Otaniemen reaktorin purkutyössä. Vastaavasti tästä saatavia oppeja on mahdollista siirtää Suomen ydinvoimalaitosten reaktoreiden käytöstä poiston valmisteluun.

VTT:n FiR 1 -tutkimusreaktorin aikajana

  • 1962: Teknillinen korkeakoulu ottaa FiR 1 TRIGA Mark II -tutkimusreaktorin käyttöön
  • 1967: Sallittu terminen lämpöteho nostetaan kokeiden ja muutostöiden jälkeen 250 kW:n tehoon
  • 1971: Tutkimusreaktori siirretään TKK:lta VTT:lle
  • 1999: Syöpähoidot aloitetaan yhteistyössä HUS:n kanssa
  • 2012: Syöpähoitoja järjestänyt yritys ajautuu konkurssiin
  • 2015: Reaktoria ajetaan viimeisen kerran 30.6.2015
  • 2020: Käytetyn ydinpolttoaineen kuljetus USA:an jatkokäyttöön USGS:lle
  • 2021: Käytöstäpoistolupa 
  • 2021-22: Purkutöiden valmistelu
  • 2022: Purku ja purkujätteen välivarastointi alkaa
  • 2023: Reaktori purettu, tilat puhdistettu

Purkaminen

Reaktorin rakenteet (betoninen säteilysuoja, alumiininen vesiallas ja sydänrakenteet, jäähdytyspiirit ja instrumentointi) puretaan vaiheittain sen jälkeen, kun käytetty ydinpolttoaine on poistettu reaktorista.

Purkujätteenä syntyy muutamia kymmeniä kuutiometrejä matala- ja keskiaktiivista betonia, terästä, alumiinia, grafiittia ja sädehoitoasemassa käytettyä Fluental-hidastinmateriaalia. Nämä materiaalit ovat palamattomia. Osa betonista ei ole aktivoitunut reaktorissa ja voidaan varmentavien mittausten jälkeen käsitellä tavanomaisena rakennusjätteenä. Mahdollisuuksien mukaan reaktorista purettavia osia ja materiaaleja pyritään saamaan hyötykäyttöön muilla tutkimusreaktoreilla, mikä vähentää jätteen määrää.

Reaktorin käytöstä ja purkutöistä on tuloksena myös pieni määrä lievästi radioaktiivisia jätteitä, kuten haalareita ja puhdistushartseja. Näiden pakkaamisessa ja varastoinnissa otetaan huomioon myös paloturvallisuus.

Purun jälkeen reaktorirakennuksen pinnat puhdistetaan, rakennuksen puhtaus varmistetaan tarkoin säteilymittauksin ja se voidaan vapauttaa muuhun käyttöön.
 

Ydinjätehuolto

Tutkimusreaktorin ydinjätehuolto kattaa käytetystä ydinpolttoaineesta huolehtimisen sekä purkujätteen turvallisen käsittelyn ja loppusijoituksen.

Ydinenergialain mukaisesti tutkimusreaktorin käytetty polttoaine voidaan palauttaa alkuperämaahansa Yhdysvaltoihin. Yhdysvallat huolehtii vuonna 2021 jatkokäyttöön toimitetun käytetyn ydinpolttoaineen loppukäsittelystä.

Reaktorin purkujäte loppusijoitetaan Suomessa kallioperässä sijaitsevaan loppusijoitustilaan. 

Luvitus ja valvonta

Valtioneuvosto myönsi VTT:lle luvan käytöstäpoistoon kesäkuussa 2021.  Osana lupaprosessia on aiemmin tehty reaktorin käytöstäpoiston ja purun ympäristövaikutusten arviointi.

VTT kuvaa lupahakemuksessaan mm. suunnitelmat ydinjätehuollon turvallisesta toteutuksesta sekä tekniset ja organisatoriset toimet, joilla purun turvallisuus ja ympäristövaikutusten minimointi varmistetaan. Säteilyturvakeskus on tarkastanut VTT:n tekniset suunnitelmat ja selvitykset ja antanut valtioneuvostolle lausuntonsa käytöstä poiston turvallisuusnäkökohdista. Käytöstäpoiston kaikki toimenpiteet tehdään Säteilyturvakeskuksen valvonnassa.

Kuljetukset ja varastointi

Matala- ja keskiaktiivinen purkujäte kuljetetaan valvottuun varastoon maanteitse. Kuljetuksille on tehty turvallisuusanalyysi, jonka perusteella pakkaukset valitaan antamaan luotettava säteilysuojaus niin normaalitilanteessa kuin mahdollisissa onnettomuuksissakin.

Säteilyvaikutukset purkujätevaraston ulkopuolelle estetään pakkaamalla jätteet asianmukaisesti ja tarvittaessa lisäämällä säteilysuojausta. Asiaton pääsy varastotiloihin estetään. Varasto suojataan ulkopuoliselta kosteudelta ja tilaan järjestetään säteilyvalvonnan alainen ilmastointi.

Kysymyksiä ja vastauksia

Onko reaktorin purkaminen turvallista ihmisille ja ympäristölle?

VTT:n toiminta perustuu vastuullisuuteen. Käytöstäpoistosta on tehty ympäristövaikutusten arviointi (YVA) Pöyryn kanssa, ja TEM on antanut siitä hyväksyvän lausunnon. Reaktorin purkamisen lähtökohtina ovat henkilö- ja ympäristöturvallisuus. Komponenttien oikealla käsittelyllä (esim. pölyämättömät paloittelutekniikat, kaikkien nesteiden talteenotto) ja reaktorirakennuksen suljetulla ilmastoinnilla estetään saasteiden leviäminen ympäristöön. Päästöjen ja ympäristön säteilyvalvonta toteutetaan Säteilyturvakeskuksen määräysten mukaan. Lisäksi hyödynnetään ulkomaista asiantuntemusta, mm. Studsvikin (Ruotsi) ja Risøn (Tanska) tutkimusreaktoreiden purkuhankkeista.

Onko purkaminen riskialtista?

  • Reaktori on pieni ja käyttöturvallinen laitos, joka on suunniteltu opetuskäyttöön.
  • Pienessä reaktorissa on käytettyä polttoainetta kottikärryllinen, aktiivisuudeltaan noin sadastuhannesosa ydinvoimalaitokseen verrattuna. Myös aktivoituneiden osien määrä on vain murto-osa ydinvoimalaitokseen verrattuna, muutamia kymmeniä kuutiometrejä.
  • Työturvallisuus ja työntekijöiden säteilysuojelu toteutetaan viranomaisvaatimusten mukaan ja tehokkaasti.

Miten purkaminen hoidetaan niin turvallisesti, ettei sen aikana tapahdu onnettomuuksia?

  • VTT edellyttää kaikilta purkamiseen osallistuvilta toimijoilta ehdotonta sitoutumista vastuullisuuteen niin ydin- kuin työturvallisuudenkin osalta. Kaikki merkittävät työt suunnitellaan huolellisesti, ja niihin liittyvät riskit kartoitetaan etukäteen. Kunkin työvaiheen aloittaminen edellyttää suunnitelmien hyväksyttämistä jokaisella turvallisuuden eri osa-alueista vastaavalla henkilöllä.

Miten käytettyä polttoainetta käsitellään purkamisen aikana?

  • Käytetty polttoaine on kuljetettu pois ennen purkamisen aloittamista.

Kuinka suuri on polttoaineen jälkilämpö ja mihin sitä voisi verrata?

  • Yhden FiR 1 -tutkimusreaktorissa käytetyn polttoainesauvan jälkilämpö on alle 1 W, joka ei nosta polttoaineen lämpötilaa merkittävästi ympäristön lämpötilaa korkeammaksi. Tutkimusreaktorin käytetty polttoaine voitiin siksi kuljettaa kuivasäiliössä. Ero voimalaitosreaktoreihin on merkittävä: Niiden käytetty polttoaine tuottaa jälkilämpöä useita kilowatteja (sähkökiukaan verran) nippua kohti ja vaatii jatkuvaa jäähdytystä polttoaineen vaurioitumisen estämiseksi.

Miten taataan työalueen turvallisuus ja siisteys niin, ettei työmaasta aiheudu haittoja ulkopuolisille – ei ihmisille eikä ympäristölle?

  • Työmaa suunnitellaan huolellisesti ympäristönäkökohdat erityisesti huomioiden. Tehtävä ympäristövaikutusten arviointi ja huolellinen purkusuunnittelu tukevat osaltaan tätä tavoitetta.
  • Ydinvoimalaitosten säteilytyökäytäntöjä noudatetaan valvonta-alueella, esimerkiksi samoilla jalkineilla ei liikuta ilman kengänsuojuksia työmaa-alueella ja sen ulkopuolella.
  • Ulkopuolella toteutetaan hyvin herkkää ympäristön säteilytarkkailua Säteilyturvakeskuksen hyväksymän suunnitelman mukaan.

Miten puhtaaksi purkualue saadaan? Voiko sitä käyttää turvallisesti? Aiheutuuko maaperästä puhdistuksen jälkeen ihmiselle ja ympäristölle haitallisia myrkkyjä tms?

  • Reaktorirakennus on nykyisellään kontaminaatiosta vapaa eikä sen säteilytaso poikkea ympäristöstä. Suomessa on paljon rakennuksia, joissa maaperästä (erityisesti radonkaasusta) tai rakennusmateriaaleista (esim. graniitista) aiheutuva luonnollinen säteilyaltistus on monin verroin korkeampi kuin reaktorirakennuksessa. Alueen maaperä ei ole saastunut myrkyistä eikä radioaktiivisista aineista. Koska purkutöissä käsitellään monia aktivoituneita materiaaleja, työkohteet suojataan ja kontaminaatio poistetaan töiden jälkeen. Purun jälkeen rakennuksen sisäpinnat puhdistetaan pölystä ja puhtaus varmistetaan perusteellisella mittauksella ennen rakennuksen vapauttamista muuhun käyttöön. Kontaminaation leviäminen ulkopuolelle estetään käyttämällä ydinvoimalaitosten säteilytyökäytäntöjä valvonta-alueella.

Millaista jätettä reaktorin purkamisesta syntyy ja millaisia määriä?

  • Purkujätteenä syntyy muutamia kymmeniä kuutiometrejä matala- ja keskiaktiivista betonia, terästä, alumiinia, grafiittia ja syöpähoitoasemassa käytettyä Fluental-hidastinmateriaalia. Nämä materiaalit ovat palamattomia. Osa betonista ei ole aktivoitunut reaktorissa ja voidaan varmentavien mittausten jälkeen käsitellä tavanomaisena rakennusjätteenä.
  • Reaktorin käytöstä ja purkutöistä on tuloksena myös pieni määrä lievästi radioaktiivisia jätteitä, kuten haalareita ja puhdistushartseja. Näiden pakkaamisessa ja varastoinnissa otetaan huomioon myös paloturvallisuus.

Miten taata, että purkuydinjätteen välivarastointi sujuu riskittä?

  • Purussa syntyy tavanomaista rakennusjätettä sekä matala- ja keskiaktiivista ydinjätettä. Säteilyvaikutukset varaston ulkopuolelle estetään pakkaamalla jätteet asianmukaisesti ja tarvittaessa lisäämällä säteilysuojausta. Asiaton pääsy varastotiloihin estetään. Varasto suojataan ulkopuoliselta kosteudelta ja tilaan järjestetään säteilyvalvonnan alainen ilmastointi.

Miten taata, että purkuydinjätteen loppusijoitus sujuu riskittä?

•    Fortum huolehtii aikanaan purkujätteen loppusijoituksesta kallioperään Suomessa yhdessä ydinvoimalaitoksen voimalaitos- ja purkujätteen kanssa. Tutkimusreaktorin jäte muodostaa vain hyvin pienen osan jätteen kokonaismäärästä. Loppusijoitustila täyttää tiukat kansalliset turvallisuusvaatimukset.

Purkuydinjäte pakataan loppusijoituksessa kapseleihin, kuinka kauan kapselit kestävät?

  • Purkujätepakkauksina käytetään esimerkiksi ydinvoimalaitosten voimalaitos- ja purkujätteen loppusijoitukseen käyttämiä betonilaatikoita. Koska purkujäte ei sisällä pitkäikäisiä radioaktiivisia isotooppeja, pakkaukset suunnitellaan kestämään vähintään 500 vuotta. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksessa käytettävät kuparikapselit on suunniteltu kestämään huomattavasti pidempään.

Kuinka kauan käytetty ydinpolttoaine on aktiivista?

  • Voimakkaimmin säteilevät aineet hajoavat pääosin tuhannen vuoden kuluessa. Tämän jälkeen jäljellä olevat pitkäikäiset radioaktiiviset aineet olisivat haitallisia lähinnä nautittuna tai hengitettynä.

Miten taataan loppusijoituspaikan turvallisuus maanjäristyksen sattuessa?

  • Kalliosiirrokset, joita voi tapahtua maanjäristysten yhteydessä, on otettu huomioon turvallisuusanalyyseissä. Pahimmissakin skenaarioissa eniten altistuvan henkilön saama annos pysyy selvästi pienempänä kuin asetettu väestön annosraja.

Voiko reaktorissa syttyä tulipalo?

  • Reaktori ei ole paloherkkä kohde huomioiden rakenteet ja vähäinen palokuorma.
  • Tulipaloihin on varauduttu kiinteistön pelastussuunnitelmassa ja tutkimusreaktorin valmiussuunnitelmassa.

Onko reaktori mahdollinen terroristikohde?

  • Reaktorille on tehty uhka- ja riskiarvio, jonka mukaan turvajärjestelyt on mitoitettu. Turvajärjestelyjä ja uhkakuvia tarkastellaan säännöllisesti ja päivitetään tarvittaessa. Nykyiset turvajärjestelyt ovat normaalia rakennusta merkittävästi kattavammat.
Jaa
Markus Airila

Markus Airila

Senior Scientist
Aiheet
Toimialat
Tutkimusosaaminen