Ydinjäte läpivalaistaan ennen lopullista sijoitusta

Eurajoen Olkiluodossa valmistaudutaan aloittamaan käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus suomalaiseen kallioperään ensi vuonna - ensimmäisenä maailmassa.

Ydinpolttoaineesta muodostuu käyttönsä jälkeen voimakkaasti säteilevää, vaarallista jätettä. Se sisältää paljon uraania ja plutoniumia, jotka ovat ydinaseen rakennusmateriaaleja. Kaiken materiaalin pitää olla tallella, kun polttoainesauvat sijoitetaan lopullisesti. Siksi ne on ennen säilömistään mitattava tarkasti ja luotettavasti.

– Näin voimme olla varmoja siitä, mitä kallioperään loppusijoitetaan ja että ydinmateriaalit pysyvät rauhanomaisessa käytössä, toteaa vieraileva tutkija Riina Virta Helsingin yliopistosta.

Kaikki tärkeä tieto on kerättävä ennen loppusijoitusta. Mittaustulokset on myös pidettävä tallessa niin, että ne ovat ihmisten saatavilla ja ymmärrettävissä tuhansia, jopa satojatuhansia vuosia.

Riina Virta on tutkinut väitöskirjaansa varten ydinjätteen mittausmenetelmiä Helsingin yliopistolla yhteistyössä Fysiikan tutkimuslaitoksen (HIP) kanssa. Virta työskentelee myös tarkastajana Säteilyturvakeskuksen ydinmateriaalitoimistossa.

Gammakamera näkee nipun sisälle

Riina Virta kehitti väitöstutkimuksessaan PGET-laitetta eli passiiviseksi gammaemissiotomografiaksi kutsuttua kuvantamismenetelmää, jossa mitataan käytetyn ydinpolttoaineen lähettämää gammasäteilyä. Ydinpolttoaine koostuu muutaman metrin mittaisista uraania sisältävistä sauvoista, jotka on koottu yhteen nippuun polttoaine-elementiksi. PGET-laitteen avulla nipusta voidaan muodostaa tarkka poikkileikkauskuva.

Poikkileikkauskuvasta pystyy tarkistamaan, että nipun sisällä kaikki sauvat ovat tallessa. Haasteena menetelmässä on se, että polttoaine vaimentaa säteilyä erittäin voimakkaasti.

– Käytännössä nipun keskiosista peräisin oleva säteily vain vaivoin yltää ilmaisimelle eli "kameraan" asti. Tätä ongelmaa tutkimuksessani haluttiin selättää.

Kuvan laatua parannettiin muun muassa kehittämällä tiedonkeruuta ja käyttämällä kerättyä dataa viisaammin. Menetelmää kehitettiin myös niin, että sen lisäksi, että laitetta voi käyttää vedessä, se toimii myös ilmassa. Näin se sopii suomalaisiin loppusijoituksesta huolehtiviin laitoksiin. Tutkimuksessa kehitettiin myös ohjelmistotyökaluja, jotka helpottavat menetelmän operatiivista käyttöä.

Menetelmän suorituskyky osoitettiin laajan kirjaston avulla, joka koostuu suomalaisilla ydinvoimalaitoksilla tehdyistä polttoainenippujen kenttämittauksista.

–  Mittausmenetelmä on siis tarkkaan tutkittu ja toimivaksi havaittu, ja odottaa nyt vain loppusijoitustoiminnan alkamista Olkiluodossa, Virta painottaa.

DI Riina Virta väittelee 4.6.2024 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Gamma tomography of spent nuclear fuel for geological repository safeguards". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Physicum E204, Gustaf Hällströmin katu 2. Lisätietoja väitöstilaisuudesta.

 

Lisätietoja

Riina Virta

riina.virta@stuk.fi

+358 50 4713 550

STUK: Lopullinen tieto loppusijoitettavasta ydinjätteestä talteen suomalaisilla menetelmillä

Yliopisto-lehti: Kuinka varmistetaan, että ydinjäte on tallessa?

Riina Virran kolumni: Tarkka kuva ydinpolttoainenipusta ennen loppusijoitusta

Tiedekulman tallenne (26.4.2022): Kurkistus ydinpolttoaineen sisälle | Riina Virta

Video (22.12.2021): Tiedetuutti 3: ydinpolttoaine