Voimalaitostuhkan hyödyntämisen säteilyturvallisuus- ja viranomaisvaatimukset

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia biopolttoaineiden tuhkan käyttömahdollisuuksia joko betoniteollisuuden raaka-aineena tai maarakennuskäytössä (MARA). Työssä selvitettiin, millaisia viranomaisvaatimuksia tuhkaan kohdistuu käytettäessä sitä näissä käyttökohteissa ja arvioitiin mittaustuloksia ja eri lähdetietoja käyttäen niiden käytettävyyttä ja mahdollisten toimenpiteiden tarvetta. Tukea opinnäytetyön tekemisessä on antanut bio- ja kiertotalouden tutkimusyksikkö Xamk BioSampo, joka on eräs Kaakkois-Suomen johtavista biopolttoaineiden sekä bioenergiantuotannon tutkimuslaitoksista.

Tuhkan ominaisuuksiin vaikuttavat pääasiassa polttoaineen koostumus, sen muut ominaisuudet ja polttotekniikka. Erilaisia viranomaisvaatimuksia tulee myös täyttää sovellettaessa tuhkaa eri käyttökohteissa. Työssä tarkasteltiin sekä teoreettisesti että kokeellisesti, miten polttoaineen kemialliset ja radiologiset ominaisuudet vaikuttavat tuhkan käyttömahdollisuuksiin. Tuhkan ominaisuuksia selvitettiin tuhkanäytteiden haitta-ainemääriä ja radioaktiivisuutta mittaamalla. Mittaustulosten avulla arvioitiin soveltuvien viranomaisvaatimusten täyttymistä ja käyttömahdollisuuksia eri kohteissa. Tarkastelun perusteella voidaan todeta, että tuhkan radioaktiivisuuteen liittyen pelkällä radioaktiivisuuden mittauksella ei suoraan voida arvioida tuhkan soveltuvuutta tarkastelluissa kohteissa. Tähän edellytetään aktiivisuusindeksin käyttöä. Polttoaineen kemiallisella koostumuksella on suora vaikutus tuhkan käyttömahdollisuuksiin, mutta tuhkan radioaktiivisuuden vaikutusta käytettävyyteen ei tässä tutkimuksessa kyetty kattavasti arvioimaan. Näytteiden tuhka ei kuitenkaan ollut haitallisen radioaktiivista tutkittuihin käyttötarkoituksiin. Aiheen syvempi tarkastelu olisi tämän työn tulosten pohjalta kuitenkin verrattain helppoa. Tästä syystä jatkotutkimusta kannattaisi harkita.

The objective of this thesis was to study the use of biofuel ash either as a raw material in the concrete industry or in construction use. The work involved investigating the regulatory requirements for ash when used in these applications, assessing the measurement results and different source data for ash usability, and determinating the need for possible measures. Support for the thesis has been provided by the bio- and circular economy research unit Xamk BioSampo, which is one of the leading research institutes for biofuels and bioenergy production in Southeast Finland. The properties of ash are mainly influenced by the composition of the wood fuel, its other properties and the combustion technology. Different regulatory requirements must also be met when using ash for different applications. The study examined both theoretically and experimentally how the chemical and radiological properties of the fuel affect the use of ash. The properties of the ash were investigated by determining the amounts of contaminants in the ash samples and by measuring the radioactivity. The measurement results were used to assess the fulfillment of the applicable regulatory requirements and the possibilities for use at various purposes. Based on this review, it can be concluded that in regard to the radioactivity of the ash, the measurement of the suitability of the ash for the examined purposes cannot be directly evaluated. This requires the use of an activity index. The chemical composition of the fuel has a direct effect on the uses of the ash, but the effect of the radioactivity of the ash on usability could not be comprehensively assessed in this study. The ash in the samples was not harmfully radioactive for the studied purposes. However, a deeper examination of the topic based on the results of this work would be relatively easy. For this reason, further research should be considered.