Usability of Olkiluoto Monitoring Programme for implementing nuclear safeguards

Abstract

Summary

In relation to the construction of a disposal facility for spent nuclear fuel in Olkiluoto, Posiva Oy runs a multidisciplinary monitoring programme targeted at studying the environmental impact of the project, improving the understanding of the natural properties of the site, verifying favourable conditions for long-term safety, and developing methods for monitoring the performance of engineered barriers. The aim of this report is to assess the usability of the data produced by the monitoring programme for the implementation of nuclear safeguards, which in the case of a disposal facility under construction primarily involves detecting the excavation of any undeclared underground rooms or surface construction.

Among the measurements included in the programme, microseismic monitoring is currently the only one whose results, located seismic events in Olkiluoto and surroundings are already used in implementing national safeguards. An examination of the monitoring programme leads to the conclusion that, in addition to microseismic monitoring, automatic hydraulic head measurements in deep drillholes and land use monitoring produce relevant data for safeguards.

Hydraulic head (in other words, groundwater pressure) is monitored in several drillholes that penetrate the rock volume where the disposal facility is going to be excavated. The monitored drillholes are divided into sections, so that head can be measured separately at different depths. The monitored sections are often situated in hydrogeological zones, where a fault in the crystalline bedrock allows groundwater to flow significantly more freely than elsewhere. Experience has shown that, in some of these zones, a groundwater leak into a new tunnel or drillhole at one point gives rise to a significant decrease of hydraulic head at such a large distance that it can be readily detected in several monitoring sections.

Monitoring of land use is based on aerial photographs taken every other year and maintaining a land use record. These sources are used to regularly update a land use grid covering the whole of Olkiluoto. The aerial photographs and land use grid can supplement other imagery used to verify the declaration of surface constructions.

The inclusion of the results of hydraulic head and land use monitoring in the input for the implementation of safeguards could apparently be achieved by examining material that Posiva already delivers for other purposes. The estimated work load would be of the order of a week per year for hydraulic head monitoring and a few days per year for land use monitoring.

Tiivistelmä

Posiva Oy ylläpitää käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisen aikana monialaista monitorointiohjelmaa, jonka tavoitteina on seurata hankkeen ympäristövaikutuksia, hankkia lisää tietoa Olkiluodon laitospaikan luonnollisista ominaisuuksista, varmistua pitkäaikaisturvallisuuden kannalta otollisten olosuhteiden säilymisestä ja kehittää menetelmiä laitoksen teknisten vapautumisesteiden toiminnan seurantaan. Tässä raportissa arvioidaan monitorointiohjelman tuottamien tulosten käyttökelpoisuutta ydinmateriaalivalvonnassa, joka rakenteilla olevan loppusijoituslaitoksen tapauksessa merkitsee ensisijaisesti ilmoittamattomien maanalaisten tai maanpäällisen tilojen rakentamisen havaitsemista.

Mikroseisminen monitorointi tuottaa tulkintoja Olkiluodon ympäristöön paikannetuista seismisistä tapahtumista. Tämä on raporttia kirjoitettaessa ainoa ohjelmaan kuuluva monitorointimenetelmä, jonka tuloksia jo käytetään kansallisessa ydinmateriaalivalvonnassa. Monitorointiohjelman tarkastelun johtopäätöksenä on, että mikroseismisen monitoroinnin lisäksi hydraulisen painekorkeuden automaattinen seuranta syvissä kairarei’issä ja maankäytön monitorointi tuottavat tuloksia, jotka ovat käyttökelpoisia ydinmateriaalivalvonnan kannalta.

Hydraulista painekorkeutta (eli kalliopohjaveden painetta) monitoroidaan useissa kairarei’issä, jotka lävistävät kalliotilavuutta, johon loppusijoitustilat aiotaan louhia. Monitoroitavat reiät on jaettu hydraulisesti eristetyiksi tulppaväleiksi, jotta painekorkeutta voidaan mitata samanaikaisesti ja riippumattomasti eri syvyyksiltä. Monitoroitavat tulppavälit sijaitsevat usein hydrogeologisissa vyöhykkeissä, joissa kiteisen peruskallion rakoilu sallii pohjaveden virtaavan selvästi vapaammin kuin muualla. Kokemus on osoittanut, että joissakin vyöhykkeissä pistemäinen pohjaveden vuoto uuteen tunneliin tai reikään aiheuttaa merkittävän painekorkeuden aleneman niin kaukana, että se on helposti havaittavissa useissa monitoroiduissa tulppaväleissä.

Maankäytön monitorointi perustuu ilmakuviin, joita otetaan joka toinen vuosi, ja maankäyttörekisterin ylläpitoon. Näiden lähteiden perusteella Posiva päivittää säännöllisesti koko Olkiluodon kattavan maankäyttöruudukon. Sekä ilmakuvat että maankäyttöruudukko ovat sopivia täydentämään muuta kuvamateriaalia, jota käytetään laitosalueen rakennuksista tehdyn vuosi-ilmoituksen todentamiseen.

Painekorkeuden ja maankäytön monitorointitulokset saadaan tarvittaessa ydinmateriaalivalvonnan käyttöön dokumenteista, jotka Posiva toimittaa säännöllisesti Säteilyturvakeskukselle muita tarkoituksia varten. Arvioitu vuotuinen työmäärä olisi noin viikko hydraulisen painekorkeuden monitoroinnin ja muutamia päiviä maankäytön monitorointia osalta.