Авторы доклада: Кари Рисалайнен, Маркус Олин, Эрика Хольт, Илона Линдхольм, Центр технологических исследований Финляндии VTT. Доклад представлен 04.03.2015 г. в Хельсинки

1. Опыт Центра технологических
исследований Финляндии VTT в
области обработки и удаления РАО –
новаторские решения в Финляндии
Кари Рисалайнен, Маркус Олин, Эрика Хольт, Илона
Линдхольм
Центр технологических исследований Финляндии VTT

2. 203/03/2015
Почему следует уделять внимание обработке и удалению РАО
на начальной стадии ядерного проекта?
 Опыт по работе с программами в области ядерной
энергетике и удаления ядерных отходов
показывает, что это целесообразно
 Ключевые преимущества:
 Экономия денежных средств в долгой
перспективе
 Возможность балансирования аспектов
производства энергии и требований по
утилизации отходов
 Упрощение процесса лицензирования
ядерных реакторов
 Помощь для инстанций при формулировке
предписаний,
 Упрощение планирования всего жизненного
цикла ядерного топлива
 Повышение степени приемлемости ядерных
проектов

3. 303/03/2015
Типичное поэтапное осуществление программы по обработке
и удалению РАО
Источник: IGD-TP Vision 2011, 44
p.
N.B.
Применима к хранилищам для всех
типов РАО, в том числе:
• Высокорадиоактивные отходы
(отработанное топливо)
• РАО средней и низкой
активности
• Эксплуатационные отходы
• РАО при выводе АЭС из
эксплуатации

4. 403/03/2015
Метод захоронения отработанного топлива KBS-3 в гранитной
коренной породе
Source: Posiva Oy

5. 503/03/2015
БЕЗОПАСНАЯ УТИЛИЗАЦИЯ
ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ГЕРМЕТИЗАЦИЯ И ИЗОЛЯЦИЯ
БЛАГОПРИЯТНЫЕУСЛОВИЯ
ДЛЯКОНТЕЙНЕРАВБЛИЖНЕЙ
ЗОНЕ
ИСПЫТАННЫЕТЕХНИЧ.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ИСКУССТВЕННЫХБАРЬЕРОВ
БЛАГОПРИЯТНЫЕ ПРЕДСКАЗУЕМЫЕ УСЛОВИЯ
КОРЕННОЙ ПОРОДЫ И ГРУНТОВЫХ ВОД
ХОРОШО ИЗВЕСТНЫЕ КАЧЕСТВЕ
МАТЕРИАЛОВ
ГЛУБИНА
ПРИЕКТИРОВАНИЕ НАДЕЖНОЙ СИСТЕМЫ
УДЕРЖАНИЕ, ЗАМЕДЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И
РАЗБАВЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ ПРОЧИХ
БАРЬЕРОВ
НИЗКИЙУРОВЕНЬ
ПЕРЕДАЧИВГЕОСФЕРУ
МЕДЛЕННОЕ
ВЫСВОБОЖДЕНИЕИЗ
ТОПЛИВНОЙМАТРИЦЫ
НИЗКИЙУРОВЕНЬ
ДИФФУЗИИВБУФЕРЕ
Концепция безопасности
Схема:Posiva Oy

6. 603/03/2015
ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ: метод KBS-3 в Финляндии
Объекты: под землей,
инкапсуляция
 Определение размеров и
сроков
 Принципы безопасности и
функции
 Знания: участок и материалы
 Технические решения
 Функционирование
 Обоснование проекта
 Сценарии работы
 Оценка безопасности в
эксплуатации
 Эффективность
функционирования и
жизненный цикл
Система утилизации
 Знания: материалы и
коренные породы
 Предполагаемые условия и
процесс изменения
 Функция безопасности:
системы искусственных
барьеров и коренная порода
 Технический проект
 Сценарии
 Демонстрация безопасности
 Характеристики и
оптимизация
Участок
 Исходное положение:
концепция безопасности,
необходимые мощности
 Знания: минералы,
геохимия, поток
грунтовых вод
 Модели коренных пород
 Доминирующие процессы
в коренных породах
 Перспективные процессы
изменения: влияние
строительства
 Анализ пригодности
 Целевые качества
коренной породы
 Анализ пригодности к
эксплуатации

7. 703/03/2015
Демонстрация безопасности системы утилизации
 Основная задача: демонстрация безопасности
системы утилизации
 Решение: техн.обоснование безопасности.
Международные исследования в области методологии
техн.обоснования безопасности, в частности в МАГАТЭ
и ОЭСР. Численная оценка безопасности как часть
техн.обоснования безопасности. Ответственность за
техн.обоснование безопасности несет соискатель
лицензии
 Ключевые преимущества: техн.обоснование
безопасности связывает вместе все исследования в области
безопасности. Понимание методологии способствует
применению of поэтапного подхода. Ведется запись
выполненных работ для соискателя, а также для инстанции,
отвечающих за безопасность, последующее ознакомление
заявлением о предоставлении лицензии. Техн.обоснование
безопасности будет пополняется деталями в ходе
последующих стадий в процессе получения лицензии
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм
(ilona.lindholm@vtt.fi), Кари Расилайнен (kari.rasilainen@vtt.fi)
Источник:
NEA, 2012. Methods for Safety Assessment of Geological Disposal
Facilities for Radioactive Waste. Outcomes of the NEA MeSA
Initiative. ISBN 978-92-64-99190-3. (http://www.oecd-
nea.org/rwm/reports/2012/nea6923-MESA-initiative.pdf)

8. 803/03/2015
 Основная задача: Гидрогеологические
условия трещиноватых пород в Олкилуото
являются значимым фактором принимая во
внимание функциональные характеристики
хранилища отработанного топлива в
Финляндии.
 Решение: Программа расчета методом
конечных элементов FEFTRA , разработанная
VTT для симуляции соединенных потоков
жидкости, теплопроводность, передвижение
растворенных веществ в трещиноватой
гетерогенной среде. Программа включает
новейший генератор сетки и метод
калибровки (EnKF).
 Ключевые преимущества: помощь при
описании характеристик объекта Posiva и для
проектов по анализу безопасности при
захоронении ядерных отходов в Финляндии.
Моделирование потоков грунтовых вод в трещиноватых породах
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Кари Расилайнен (kari.rasilainen@vtt.fi
FEFTRATM – Verification – Update 2013: http://www.posiva.fi/files/3455/WR_2013-60.pdf,
Simulations of Hydrogeological Evolution at Olkiluoto: http://www.posiva.fi/files/3074/WR_2012-35_2.5.pdf
Геометрия гидрогеологических зон
Объект Олкилуото в Эурайоки
ОНКАЛО
Моделированный объем породы и
Гидропроводность породы
Моделированная минерализация

9. 903/03/2015
Процессы в установке по инкапсуляции РАО
 Основная задача:
отсутствие образца
 Решение:
Обращение с отработанным
ядерным топливом
Инкапсуляция
Дизайн канистры
Противорадиационная защита
Полное содержание
радиоактивности
Остаточное тепловыделение
Анализ процесса охлаждения
Безопасность в эксплуатации
 Ключевые
преимущества:
Понимание технических решений и
требований для получения
лицензии. Средства анализа для
оценки безопасности.
Контакты и ссылки:
Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Кари Расилайнен
(kari.rasilainen@vtt.fi)
Источник: Posiva Oy

10. 1003/03/2015
Механическая характеристика и оценка срока
эксплуатации медной канистры для РАО
 Основная задача: оценка срока эксплуатации
канистры для РАО в сложном напряженном
состоянии, обусловленном внутренним нагревом в
результате остаточной активности содержимого и
буфера из бентонита
 Решение: Экспериментальное тестирование
медной канистры и типов повреждения.
Моделирование ползучести и релаксации
напряжения, основанных на опытных данных,
конечно-элементарное моделирование давления и
нагрузки во время захоронения. Оценка срока
эксплуатации канистры сварочных швов.
 Ключевые преимущества:
Усовершенствованные модели для определения
предполагаемого уровня напряжения и
механических характеристик для создания
надежной медной канистры.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Сату Туурна (satu.tuurna@vtt.fi)

11. 1103/03/2015
Структура монтмориллонита
 Основная задача: Структура глинистого
материала отличается симметричным сложением
пачек слоев. Перемещение радионуклидов в
насыщенном водой монтмориллонита зависит
среди прочего от пропорции воды внутри и
снаружи груды монтмориллонита. Важно понять,
как различные физико-химические параметры
влияют на эти два типа воды.
 Решение: В исследованиях структуры
монтмориллонита, проводимых институтом VTT,
сочетается несколько методов: определение
пористости анионов, малоугловое рассеяние
рентгеновских лучей, ядерно-магнитный резонанс,
поперечный электромагнитный тип колебаний и
рентгеновская микротамография.
 Ключевые преимущества: Применение
различных технических методов позволяет лучше
понимать структуру монтмориллонита нежели
применение одного метода. Результаты
исследований позволят лучше понять
макроскопическое поведение монтмориллонита.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Кари Расилайнен(kari.rasilainen@vtt.fi)
Томографическое изображение, полученное
прибором SkyScan microCT, показывающее MX-80 с
плотностью в сухом состоянии of 0.7 г/см3. Светло-
синий и синий: эпоксид/вода и глина,
Зеленый, желтый и красный: примеси с более
высокой плотностью.
Ссылка: Olin et al. 2011.

12. 1203/03/2015
Микробиологическая безопасность при утилизации ядерных отходов
 Основная задача: Микроорганизмы могут
оказать негативное влияние на
многобарьерную защиту, усилить
газообразование и оказать значительное
воздействие на миграцию радиоизотопов с
геологического захоронения РАО.
 Решение: Методы взятия проб из глубоких
слоев биосферы Земли. Характеристика
микробного разнообразия и метаболической
активности микроорганизмов в месте
геологического захоронения РАО.
Воздействие микроорганизмов на
многобарьерную защиту, в особенности на
бентонит и медь.
 Ключевые преимущества: Понимание
рисков, сопряженных с жизнедеятельностью
микроорганизмов при окончательном
удалении высоко-, средне- и
низкорадиоактивных отходов. Применение
этих знаний для проектирования и
моделирования многобарьерной защиты.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Пяйви Киннунен
(paivi.kinnunen@vtt.fi)

13. 1303/03/2015
Проектирование сооружений и геотехника инженерных защитных систем
 Основная задача: проектирование сооружений и
геотехника компонентов объекта захоронения, а
именно буфера, засыпки и затычек туннеля с целью
сохранения работоспособного состояния объекта для
обеспечения долгосрочной безопасности.
 Решение: Компоненты буфера и засыпки
спроектированы таким образом, чтобы они
соответствовали требованиям долгосрочной
безопасности после насыщения и набухания. Плотность
компонентов при водонасыщении должна оставаться в
пределах, свидетельствующих об их достаточной
насыщенности для заполнения всего пространства с
определенными характеристиками, а также о
достаточной эластичности для защиты канистры,
например, в случае сдвижения пород.
 Ключевые преимущества: Тщательное
проектирование компонентов позволяет создать
предсказуемые и благоприятные для канистры
механические, геохимические и гидрогеологические условия,
а также позволят защитить канистры от внешних процессов,
которые могут поставить под угрозу полную герметичность
отработанного топлива и связанных с ним радионуклидов, а
также ограничить и замедлить выброс радионуклидов в
случае поломки канистры.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Эрика Хольт (erika.holt@vtt.fi)
POSIVA 2012-14. Posiva Oy, Eurajoki.

14. 1403/03/2015
Производство компонентов из бентонита
 Основная задача: Система искусственных
барьеров состоит из нескольких компонентов
вокруг канистры и наполнителя туннеля и
включает в себя буферные блоки и диски,
закладочные блоки и гранулы.
 Решение: Узнать организации,
занимающиеся развитием методов и свойств
материалов при линейном сжатии и с
равномерно распределенным статическим
давлением, оказываемым на блоки из
бентонита, а также производством гранул
методом уплотнения и прессования.
 Ключевые преимущества: Оптимальные
качества компонентов могут быть достигнуты
с использованием различных типов
материалов, абсолютной влажности,
достижимой плотности и прочности в
соответствии с требованиям монтажа и
эксплуатации. Проектирования систем и
прогнозирование качества, достигаемых в
процессе производства, осуществляются за
счет моделирования.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Эрика Хольт (erika.holt@vtt.fi)
Производство и измерение
качества изостатических
блоков (сверху),
необработанный бентонит
и одноосевые блоки с
покрытием (в центре),
готовые прессованные
гранулы (внизу).

15. 1503/03/2015
Блоки из бентонита
Гранулы из бентонита
Бетонные балки
Дренующий слой
Бетонные балки
Медная пластина
Демонстрации концепции искусственных барьеров по месту установки
 Основная задача: Планирование и проведение
демонстрационных испытаний в хранилище.
 Решение: Демонстрационные тесты компонентов
системы искусственных барьеров были выполнены в
неполном и полном объеме. Цель – получение
информации о процессах в бентоните на ранней
стадии, сравнение конструкции с чертежом и
выполнение экспериментов для сбора данных для
последующих анализов и разработки модели.
Тестирование по месту установки позволяет получить
информацию о взаимодействии в реальном времени
буфера и наполнителя и прочих компонентов системы
искусственных барьеров. Анализ свойств
(водопоглощение, набухание, эрозия, утечка воды,
влияние нагревания канистры, нагрузочное
сопротивление и влияние условий в ближайшей зоне.
 Ключевые преимущества: Результаты
демонстрационного тестирования позволяют получить
представление о проектировании, правилах
безопасности и функционировании хранилища.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi), Эрика Хольт (erika.holt@vtt.fi)
EU DOPAS project (http://www.posiva.fi/dopas)
Сверху: Демонстрация на месте среднего по размеру буфера
KBS-3V . Внизу: Чертеж крышки туннеля в полную величину
для конструкции 2014 construction. (Onkalo, Finland).

16. 1603/03/2015
Нормативный контроль
 Основная задача: Нормативный орган
нуждается в независимом анализе и в обширных
знаниях технических специалистов в ходе
строительства и в период рассмотрения заявки на
предоставление лицензии на эксплуатацию ядерной
установки.
 Решение: Институт VTT финансируется
государством, оказывает поддержку отечественной
организации в области ядерного регулирования и
ядерным компаниям, а также зарубежным
предприятиям. В целях избежания конфликта
интересов и соблюдения беспристрастности,
конфиденциальности и прозрачности, VTT
соблюдает следующие принципы:
- Иной анализ,
- Иной персонал,
- Иное оборудование и
- Иное компьютерное обеспечение.
Ключевые преимущества: В ходе процесса
лицензирования нормативный орган получает
независимую оценку безопасности и анализы с целью
обеспечения выполнения установленных требований
и гарантии соответствия ядерной установки
аттестационным критериям.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм (ilona.lindholm@vtt.fi)
Оценка продолжительности
процесса лицензирования ядерных
установок в Финляндии:

17. 1703/03/2015
Примеры последних проверок хранилища отработанного
топлива на соответствие требованиям законодательства,
проведенных VTT
 Обзор современного состояния:
коррозия меди
 Обзор процесса сбора
информации экспертом Posiva
 Обзор процесса составления
сценариев Posiva
 Протокол анализа обеспечения
пожарной безопасности Posiva
Source: Posiva Oy.

18. 1803/03/2015
ОПЫТ ФИНЛЯНДИИ: Прием в эксплуатацию
Posiva Oy: История и будущее
При поддержке SROY & VTT

19. 1903/03/2015
ЗАКЛЮЧЕНИЯ ИЗ ФИНЛДЯНДИИ
 Повышение степени приемлемости ядерных проектов при условии
наличия достоверного плана по управлению РАО
 Срок эксплуатации двух хранилищ низко- и среднеактивных отходов
превышает 15 лет
 Планируется продлить срок эксплуатации для РАО,
образующихся при выводе АЭС из эксплуатации
 Успешное выполнение плана по захоронению высокоактивных
ядерных отходов (отработанного топлива в Финляндии)
 Posiva Oy совместно с S&R Oy и VTT ставит перед собой целью
начать строительство примерно в 2015 году и ввод в эксплуатацию в
2022 году
 Было решено множество технических и инженерных проблем,
продолжается обширная исследовательская работа
 Эти знания могут применяться и в других программах по утилизации
отходов

20. 2003/03/2015
Спасибо за Ваше внимание!
Контакты:
Кари Расилайнен
Эл. почта: kari.rasilainen@vtt.fi
Моб.: +358 40 503 5246
www.vtt.fi