Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustunnelin täyttömenetelmät

Abstract

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus pitäisi alkaa 2020-luvulla ja yksi sen menetelmistä on loppusijoitustunnelin täyttö. Aihe valikoitui kun nykyisen lohkotäyttömenetelmän rinnalle kehitetään edullisempaa ja nopeampaa granulitäyttömenetelmää eli vaihtoehtoista täyttömenetelmää. Tässä työssä vertaillaan näitä kahta eri menetelmää ja tutkitaan onko uusi vaihtoehto parempi. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus perustuu KBS-3V-menetelmään, joka sisältää moniesteperiaatteen. Tämä menetelmä estää positiivisesti varautuneiden ja hidastaa negatiivisesti varautuneiden radionuklidien pääsyn kallioon eri komponenteilla: kuparikapselilla, loppusijoituspuskurilla, loppusijoitustunnelin täytöllä sekä peruskalliolla. Opinnäytetyö keskittyy moniesteperiaatteen loppusijoitustunnelin täyttökomponenttiin sekä sen suunniteltuihin täyttömenetelmiin. Tutkimusaineisto kerättiin FISST-kokeessa (Full Scale In Situ System Test), josta saatiin tuloksia lohkotäyttömenetelmälle. Aikataulullisista syistä granulitäyttömenetelmän tuloksia ei ehditty saamaan tähän opinnäytetyöhön. Nykyisestä lohkotäyttömenetelmästä kuitenkin saatiin tulokset, jotka varmistivat, että nykyisellä menetelmällä pystytään toteuttamaan vaatimusten mukainen loppusijoitustunnelin täyttö. Suurimmaksi ongelmaksi syntyy asennuslaitteen asennusnopeus, joka ei vastaa vaadittua nopeutta. Tämä johtaa siihen, että tällä hetkellä täyttö hidastaa loppusijoituksen muita osa-alueita.

The final disposal of spent nuclear fuel should start after about six years and one of its methods is the backfilling of the disposal tunnel. The subject was selected when Posiva Oy started to develop a more economical and faster granular backfilling method alongside a current block-pellet method. This thesis will compare these two different methods and examine whether the new option is better.

The final disposal of spent nuclear fuel is based on the KBS-3V method which includes the multiple barriers principle. This method prevents the access of positively charged radionuclides and slows the access of negatively charged radionuclides to rock by various components: a final disposal canister, a bentonite buffer, a tunnel backfill and bedrock. The thesis focuses on the backfilling component of the final disposal tunnel of the multiple barriers principle and its de-signed backfilling methods. The research material was collected in the FISST (Full Scale In Situ System Test) which yielded results for the block-pellet method.

For schedule reasons, the results of the granule backfilling method did not come to this thesis. However, concerning the current block-pellet backfilling method, the results were obtained to ensure that the current method is able to meet the backfilling requirements. The biggest problem is the installation speed of the tunnel backfilling device which does not meet the required speed. This leads to the fact that backfilling is currently slowing down the rest of the final disposal divisions.