Tuore ydinpolttoaine on väkevöityä ja prosessoitua luonnon­uraania, josta lähtee vain vähän säteilyä. Ydinreaktorissa syntyy kuitenkin keinotekoisia radioaktiivisia aineita, jotka nostavat käytetyn ydinpolttoaineen radioaktiivisuuden miljoonakertaiseksi käyttämättömään verrattuna. Tämä korkea-­aktiivinen jäte pitää käsitellä ja loppusijoittaa pysyvästi, jotta se ei aiheuta vaaraa. 

Käytetyn polttoaineen lisäksi ydinvoimaloissa syntyy myös keski- ja matala-aktiivista ydinjätettä. Pieniä määriä jätettä syntyy esimerkiksi myös terveydenhuollossa. Niistäkin on huolehdittava. 

Suomessa sijaitsee viisi maailman noin neljästäsadasta ydinvoimalasta. Säteilyturvakeskuksen (STUK) ydinjätelaitoksia valvovan toimiston päällikkö Kai Hämäläinen kertoo, että meillä on tähän mennessä syntynyt noin 2 600 tonnia ja maailmalla hieman alle 400 000 tonnia käytettyä ydinpolttoainetta.

– Jokainen maa, joka käyttää ydinvoimaa, tuottaa ydinjätettä.

Reaktorista välivarastoon

Polttoainenippuja käytetään reaktorissa 3–4 vuoden ajan. Vuosittaisissa huolloissa vaihdetaan noin kolmannes nipuista ja samalla optimoidaan reaktorin toimintaa nippujen paikkoja järjestelemällä. 

– Polttoaineen aktiivisuustaso on kaikkein korkeimmillaan reaktorista poistettaessa ja polttoaineniput siirretään ensiksi reaktorihallin välivarastoaltaaseen paksun vesikerroksen alle jäähtymään, Hämäläinen kuvaa.

– Muutaman vuoden kuluttua jo melkoisesti jäähtyneet polttoaineniput siirretään voimalaitoksen alueella sijaitsevaan erilliseen välivarastoon, missä niitä vielä jäähdytetään vesialtaissa 25–40 vuotta loppusijoitusta varten. Sen jälkeen niiden säteilytaso on jo tuhannesosia alkuperäisestä, vaikka edelleenkin ihmiselle vaarallinen.

Välivarastoinnin aikana ydinvoimalan prosessissa syntyneet lyhytikäiset radioaktiiviset aineet, kuten radioaktiivinen jodi-131 ja koboltti-60, ovat jo hajonneet.

– Välivarastot ovat tarkasti valvottuja ja vartioituja, mutta jos ajatellaan esimerkiksi Tshernobylin tai Zaporižžjan voimaloiden viimeaikaisia tapahtumia, turvallisuustilanne saattaa muuttua muutamassa vuosikymmenessä ennakoimattomalla tavalla. Tämäkin korostaa jätteiden loppusijoituksen tärkeyttä.

Välivarastosta loppusijoitukseen

Suomessa on tällä hetkellä noin 2 300 tonnia käytettyä ydinpolttoainetta odottamassa loppusijoitusta. Ydinjätteen tuonti ja vienti kiellettiin vuonna 1994 ja päättyi 1996. Sitä ennen Neuvostoliittoon ja Venäjälle vietiin 336 tonnia Loviisassa käytettyä ydinpolttoainetta. Muualla maailmassa sitä on välivarastoituna 260 000 tonnia ja jälleenkäsiteltynä 130 000 tonnia.

Suomessa ydinsähköä tuottavien Teollisuuden voiman ja Fortumin yhdessä omistama Posiva Oy on ensimmäisenä maailmassa rakentamassa Olkiluotoon vajaan puolen kilometrin syvyyteen kallioluolastoa, joka on mitoitettu 6 500 tonnille loppusijoitettavaa käytettyä ydinpolttoainetta.

Kapasiteetti kattaa Loviisan ja Olkiluodon nykyisten laitosyksikköjen luvitetut käyttöiät. Ensimmäiset jäte-erät on tarkoitus sijoittaa 2024.

– Ruotsissa on myös poliittisesti hyväksytty ja valmisteilla pitkälti samankaltaisiin ratkaisuihin tukeutuva hanke Forsmarkin ydinvoimalan alueelle. Lisäksi Ranskassa korkea-aktiivisen jätteen loppusijoituslaitoshanke on edennyt ja rakentamislupahakemuksen pitäisi tulla pian käsittelyyn. Muut maat seuraavat tässä asiassa kaukana perässä, Hämäläinen sanoo.

Keski- ja matala-aktiivisia jätteitä on sen sijaan maailmalla loppusijoitettu jo vuosikymmeniä joko voimalaitosten alueille tai keskitettyihin varas­toihin.  

– Matala-aktiivista jätettä, kuten haalareita ja muuta huoltotöissä syntynyttä jätettä, voidaan käsitellä ilman erityistä säteilysuojausta. Keskiaktiivisen jätteen, kuten prosessivesien puhdistuksessa käytettävien suodattimien, käsittelyssä niitä kuitenkin tarvitaan. Loviisassa ja Olkiluodossa matala- ja keskiaktiiviset jätteet loppusijoitetaan voimala-alueille kallioluoliin, Hämäläinen kertoo.

– Muutamat valtiot jälleenkäsittelevät käytetyn ydinpolttoaineen, jolloin siitä otetaan talteen käyttökelpoiset ainesosat. Vaikka jätteen tilavuus pienenee ja luonnonuraania tarvitaan vähemmän, jäteongelma ei sen ansiosta poistu, sillä myös käsittelyprosessi tuottaa korkea-aktiivista jätettä.

Isot maat, jotka ovat tehneet muille maille jälleenkäsittelyä palveluna, ovat palauttaneet loppujätteen alkuperämaahan. 

– Oli poikkeuksellista, että Neuvostoliitto otti aikoinaan vastaan Loviisan jätteet siten, että jälleenkäsittelystä syntyneitä jätteitä ei palautettu Suomeen.

Käsittelylaitoksia on aikoinaan perustettu oletuksella, että ydinvoiman yleistymisen myötä uraanin kysyntä ja hinta nousevat. 

– Tsernobylin ja Fukushiman onnettomuudet ovat hidastaneet ydinvoiman käyttöönottoa ja johtaneet joissakin maissa ydinvoimasta luopumiseen. Se on pitänyt ydinpolttoaineen hinnan matalalla. Samaan suuntaan on myös vaikuttanut purettujen ydinaseiden materiaalien uudelleenkäyttö voimalaitosten polttoaineena, Hämäläinen sanoo.  

– Viimeaikainen ydinvoiman renessanssi ilmastonmuutoksen hidastamiseksi saattaa jatkossa nostaa ydinpolttoaineen kysyntää ja hintaa, ja lisätä kierrätyksen kannattavuutta.

Kallioon vai suolakaivokseen?

Loppusijoitustilat suunnitellaan kestämään reilun sadan vuoden aktiivisen toiminta-ajan, ja toimimaan sen jälkeen loppusijoituspaikkoina jopa satoja tuhansia vuosia. Ydinenergia-asetuksessa määrätään, että loppusijoituksesta eniten altistuvien saaman vuosiannoksen tulee jäädä alle 0,1 millisievertin ja muilla merkityksettömän pieneksi. 

– Suunnittelussa pyritään ennakoimaan laajasti mahdolliset tulevaisuuden kehityskulut. Tärkein periaate on eliminoida ihmisten tahattoman toiminnan vaikutukset loppusijoituslaitokseen ja loppusijoituslaitoksen vaikutukset ihmisiin, Hämäläinen kuvaa.

Tarkastelut on ulotettu miljoonaan vuoteen asti.

– Emme voi juuri vaikuttaa siihen, mitä jokin tulevaisuuden sukupolvi haluaa tehdä. Ihmisen rakentama laitos on aina myös avattavissa. Vaikka tieto loppusijoituksesta pyritään säilyttämään mahdollisimman hyvin, periaatteessa on mahdollinen sekin tilanne, että kaikki tieto ydinjätehaudan olemassaolosta on unohtunut, Hämäläinen pohtii.

– Itse laitos on sulkemisen jälkeen turvallinen eikä vaadi ihmisiltä mitään aktiivisia toimia. Tiedon menetystilanteessa on toki pieni riski, että joku tulevaisuuden geologi haluaisi tehdä maaperäkairauksia sen alueella. Tällaisenkin tapahtuman vaikutuksia on arvioitu turvallisuus­analyysissä.

Suomen ja Ruotsin ohella muissakin maissa on meneillään hankkeita ydinjätteen loppusijoitusta varten. Ranskassa kaavaillaan niiden hautaamista syvään savikerrokseen ja Saksassa hyödynnetään tulevaisuudessa vanhaa vajaan kilometrin syvyistä rautakaivosta matala- ja keskiaktiivisen jätteen loppusijoitukseen. Myös Kiinalla ja Intialla on hankkeensa, vaikka laitoksia ei vielä ole. 

– Yhdysvalloissa oli kongressin hyväksymä hanke korkea-aktiiviselle jätteelle Yucca-vuoressa Nevadan ydinkoealueen vieressä. Hanke kuitenkin keskeytettiin vuonna 2011 poliittisen ja sosiaalisen vastustuksen takia. Vaihtoehtoisia ratkaisuja selvitetään siellä edelleenkin.

Maailmalla isoin haaste ydinjätteen käsittelyssä onkin sopivan paikan löytäminen ja poliittisen hyväksynnän saaminen. Suomi ja Ruotsi ovat niitä harvoja maita, joissa siinä on onnistuttu. Esimerkiksi Ranskassa asia on vielä käsittelyssä.  

Suomalainen konsepti 

– Suomi oli 30 vuotta sitten siinä tilanteessa, jossa monet muut maat ovat nyt. Meillä painottuvat nyt tekniset haasteet, joita ratkotaan tieteen, tutkimuksen ja tuotekehityksen keinoin. Ensimmäiset loppusijoitustunnelit on jo louhittu ja nyt pohditaan esimerkiksi loppusijoitusreikien porauksen toteutusta ja kapselin ja savikomponenttien asennuslaitteiden toimintaa, Kai Hämäläinen kuvaa.

– Luolaston rakentaminen jatkuu käyttöönoton jälkeen niin, että tiloja on kerrallaan auki mahdollisimman vähän. Vaikutukset pohjavesiin jäävät silloin mahdollisimman pieniksi.

Posivan hankkeen suunnittelu käynnistyi jo 40 vuotta sitten. STUK antoi edellisen arvionsa Posivan esittelemästä konseptista rakentamisluvan käsittelyn yhteydessä 2015. Parhaillaan käsitellään vuoden 2021 lopussa jätettyä käyttölupahakemusta.

– Alkuvaiheessa ei mietitty detaljeja, vaan keskityttiin isoihin kysymyksiin, kuten geologiseen dataan, ja selvitettiin mahdollisia rakennuspaikkoja sekä konseptia. Yksityiskohdat ovat tarkentuneet matkalla ja tarkentuvat edelleenkin.

Olkiluodossa korkea-aktiiviset jätteet päätyvät puolen kilometrin syvyyteen louhittaviin tunneleihin, joihin porattaviin onkaloihin käytetyt polttoaineniput sijoitetaan umpeen hitsattavissa kuparikapseleissa. Sijoittamisen jälkeen tunnelit täytetään bentoniittisavella.

– Polttoaineen käsittelylaitteet ja säteilymittarit toki ovat pitkälti samoja kuin muuallakin, mutta osa laitteista on täytynyt suunnitella varta vasten, koska valmiita laitteita ei ole kehitetty esimerkiksi ydinjätteen sisältävien kuparikapselien hitsaamiseen, Hämäläinen sanoo.

– Suunnittelussa on tehty pitkäjänteistä yhteistyötä Ruotsissa jätehuoltoa toteuttavan SKB-yhtiön kanssa, jonka ansioista resursseja on käytössä enemmän. Esimerkiksi ennen rakentamislupahakemusta Posiva ja SKB kehittivät kahta vaihtoehtoista hitsausmenetelmää kapselin sulkemiseen, joista toinen valittiin rakentamislupahakemuksen yhteydessä. Yhteen ratkaisuun tukeutuminen on siinä mielessä aina riskaabelia, että mahdollisten ongelmien estäessä sen käyttämisen jouduttaisiin pahimmassa tapauksessa aloittamaan täysin alusta.

120 vuoden aikajänteellä toimivassa laitoksessa tekniikat esimerkiksi louhinnassa voivat kehittyä ja tarvitaan mahdollisuutta uusien ratkaisujen tuomiseen. 

– STUK arvioi Posivan hankkeen toteutusta ja sulkemisen jälkeisen turvallisuuden osoittamista. Ensimmäisen osalta varmistamme esimerkiksi, että louhinta ei häiritse kallioperää ja että suojaava bentoniittikerros ja itse kuparikapseli ovat ominaisuuksiltaan luvan mukaisia ja niiden asennus pystytään toteuttamaan suunnitellusti. Sulkemisen jälkeisen turvallisuuden osoittamisen osalta arvioimme esimerkiksi sitä, miten kattavasti erilaisia tapahtumakulkuja ja riskejä on tunnistettu ja onko niiden vaikutuksia arvioitu riittävän kriittisesti ja vähättelemättä, Hämäläinen sanoo.

– Suunnittelussa on otettava huomioon niin maanjäristykset, suolaveden aiheuttama korroosio kuin kapselien mahdollinen hajoaminen. Ensimmäiset 1000 vuotta ovat kaikkein kriittisimpiä, mutta tarkastelut on ulotettu miljoonaan vuoteen asti.