Käänteistä logiikkaa ja maailmanpelejä
Ludus Mundi -niminen yritys on laatinut Greenpeace Internationalin pyynnöstä raportin käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen turvallisuudesta. Peleihin ja leikkeihin viittaavan nimen takaa löytyy Antti Lempinen, joka on tehnyt bentoniitin käyttäytymiseen liittyvää mallinnustyötä Posivallekin; toisena kirjoittajana mainitaan Marianne Silvan-Lempinen. Raportin keskeinen väite on, että loppusijoituksen turvallisuutta koskevat väitteet ovat ennenaikaisia, mutta niitä esitetään, koska turvallinen loppusijoitus katsotaan ydinenergian tuotannon ehdoksi.
Raportti sisältää helppolukuisen kuvauksen loppusijoituksen suunnitelmista, turvallisuustutkimuksista ja päätöksenteosta. Loppusijoitustutkijana ainakin Antti Lempinen tuntee luonnollisesti taustat ja tosiasiat ja joitakin yksittäisiä väitteitä lukuun ottamatta minulla ei ole paljonkaan huomauttamista faktasisältöön. Tutkimuskäytäntöä ja loppusijoitusvalmistelujen nykytilaa koskevista arvioista ja johtopäätöksistä olen hieman eri mieltä.
Kaikista faktoistakaan en silti ole varma: KBS-3 -ratkaisun sanotaan tulleen “alkuperäisen” KBS-1 -ratkaisun tilalle kallion puutteiden takia. Olisikohan ratkaisun uusimisen pääsyynä kuitenkin ollut se tosiasia, että KBS-1 -suunnitelmassa käsiteltiin ensisijaisesti jälleenkäsittelyjätteen loppusijoitusta, kun taas KBS-3 -suunnitelma oli tehty käytetyn polttoaineen suoraa loppusijoitusta varten?
Raportin kirjoittajien keskeinen väite on, että meidän arviomme turvallisuudesta ovat vasta hypoteesin asteella, kun sen tulisi perustua teorioihin. Epäilemättä hypoteesin ja teorian välillä on ero, mutta silti moni teoriaksi kutsuttu selityskään ei ole “beyond reasonable doubt”. Fysiikassa puhutaan luonnonlaeista, mutta, paradoksaalista kyllä, kenties tunnetuimman luonnonlain, painovoimalain, selitykseksi on toistaiseksi vain hypoteeseja ja tässä mielessä painovoimalakikin on “vain” empiirinen tulkinta havainnoille, tosin vailla suurempia epäilyksiä.
Epäilemättä Posivan turvallisuusanalyysissäkin joudutaan turvautumaan empiirisiin teorioihin ja korrelaatioihin, mutta pelkkien hypoteesien perusteella emme kuvittele lupaa saavamme. Hypoteesien testaaminen kansainvälisissä hankkeissa on ollut osa ydinjätetutkimusta jo 1980-luvulta lähtien. On yleisesti tunnustettu, että normaali tieteellinen keskustelu etenee hitaasti ja ydinjätetutkimuksen kaltaisella erityisalalla merkittävää keskustelua tuskin syntyy ilman että asianomaiset aktiivisesti panostavat siihen.
Alkuvaiheessa 1980-luvulla kansainvälisten “validointihankkeiden” kohteena olivat pohjaveden virtausta ja aineiden kulkeutumista koskevat mallit, myöhemmin tieteellinen arviointi on laajentunut muillekin kalliotutkimuksen aloille ja teknisten järjestelmien käyttäytymistä koskeviin malleihin. Nykyään ollaan yhtä mieltä siitä, että malleja ei voida yleispätevästi “validoida”, mutta eri mallien selityskykyä voidaan vertailla ja arvioida hyvin määriteltyjen testitapausten avulla nojautuen tieteen normaaleihin pelisääntöihin. Tällainen työ jatkuu ja on osa ydinjätetutkimuksen normaalia sisältöä niin Suomessa kuin muuallakin maailmassa.
Mikä sitten on riittävää ja “kaiken epäilyn ulkopuolella”? Täydelliseen tietoon emme pääse, testaamme sitten miten paljon tahansa. Meidän on turvallisuusanalyyseissämme joka tapauksessa oltava pessimistisiä mallien ja tietojemme varmuuden suhteen ja mitä suuremmaksi epävarmuus arvioidaan, sitä pessimistisemmin lähtöoletuksin turvallisuusarviot tehdään. Koko loppusijoitus suunnitellaan vikasietoisesti (robustisesti) siten, että yksittäisten mallien puutteet ja epätarkkuudet eivät aiheuta koko loppusijoitusjärjestelmän toimintakyvyn menetystä. Mikäli tietty tekninen ratkaisu todetaan nykyisen tiedon perusteella epäluotettavaksi, ratkaisua pyritään kehittämään. Tällainen iteraatio tutkimuksen ja suunnittelun välillä on aina ollut olennainen osa loppusijoitusratkaisun kehittämistä.
Posiva esittää oman näkemyksensä Ludus Mundin mainitsemista turvallisuuskysymyksistä – mm. jääkauden aiheuttamasta eroosiosta – ensi vuonna jätettävän lupahakemuksen yhteydessä. Tämän jälkeen nämä näkemykset ovat Säteilyturvakeskuksen ja heidän asiantuntijoidensa ja kaikkien muidenkin halukkaiden arvioitavissa. Toimimme kauppa- ja teollisuusministeriön vuonna 2003 päättämän aikataulun mukaisesti; taustalla on kuitenkin valtioneuvoston jo vuonna 1983 tekemä aikataulupäätös, johon tuskin vaikutti 2000-luvun ydinvoimalogiikka sen enempää suoraan kuin käänteisestikään.
Tuohon olisi hyvä verrata ydinjätteen määrää keskimääräisen suomalaisen kallioperän luonnonuraanipitoisuuteen: 3 mg/kg.
Jos ydinjäte on 500 metrin syvyydessä, se ei sieltä leviä viivasuoraan ylöspäin, vaan leviten tilavuuteen. Katsotaanpa, miten paljon luonnonuraania olisi keskimäärin neliökilometrissä kallioperää 500 metrin syvyydestä pintaan:
Tilavuus on silloin 1000 m * 1000 m * 500 m = 500 miljoonaa m3.
Olettaen kallioperän tiheydeksi 3 kg/dm3, kuutiometri painaisi 3000 kg eli 3 tonnia. Kuutiometrissä olisi silloin 9000 mg eli 9 grammaa luonnonuraania.
9 g/m3 * 500 milj m3 = 4500 miljoonaa grammaa per kuutiometri = 4500 tonnia/m3.
Eli, riippumatta ydinjätteen loppusijoituksesta, luonnonuraania löytyisi kallioperämme 500 metrin pintakerroksesta noin 4500 tonnia per km2. Tätä uraania ei ole pakattu bentoniittisaveen.
Niin, ja vielä viite tuohon keskimääräiseen luonnonuraanipitoisuuteen:
http://www.talvivaara.com/files/talvivaara/uraani/selostus_suomi_web.pdf
Luku 4.1 4.1 Uraanin esiintyminen ympäristössä, sivulla 22.
Jos joku löytää paremman viitteen, tervetuloa kertomaan!
Aina on varaa parantaa – suora loppusijoitus ei mielestäni olekaan kovin käytännöllinen homma. Käsittelyssä sijoitettavien massojen määrä kaiketi pienenisi tuntuvasti. Tiettyjen piirien rauhoitteluun se voi olla omiaan. Tosin aika kallis, mutta se lienee onkin heillä päätarkoitus, ei sähkö eikä turvallisuus.
“Lopullinen” ratkaisu tietysti on nopeaneutroni reaktorit ja “jälleenkäsittely” niillä. Ei tavita uraanin / toriumin louhintaa lainkaan kun käytetään hitaiden jätteet energiaksi.
Samalla varsinainen JÄTE määrä pienenee tuhannesosiin. Se voidaan tietenkin haudata olemassaoleviin luoliin. Pitäisin kuitenkin huokeampaa ja vieläkin luotettavampaa systeemiä käyttökepoisimpana:
Tarvitaan vain muutaman kymmenen sentin reikä peruskallioon, 2 – 10 km syvälle. Fluidi jäteseos pumpataan sulaan magmataskuun jossa se kiinteytyy vedettömän raudan, titaanin ja mangaanin kanssa kiteiseen muotoon. Aktinidit laimenevat niin valtaviin massoihin ettei mahdollinen purkaus sisällä niitä mitattavia määriä. Ne kun ovat tilavuuspainoltaan rautaa raskaampia ja pyrkivät mieluummin Kiinaa kohti.
Sotket painovoiman vertailukohdassa, jossa muka ei myöskään ole muuta kuin hypoteesi. Miten yksinkertaisia ihmisiä sinne ydinhommiin oikein päästetään? Painovoiman perimmäistä olemusta ei tunneta, mutta sen sijaan tunnetaan täysin ja aukottomasti kappaleiden käyttäytyminen painovoimalakien mukaan. Eli tiedetään tarkalleen mitä tapahtuu, vaikka ei tiedetäkään miksi.
Ydinvoiman loppusijoituksen turvallisuuden suhteen ei tiedetä mitä tapahtuu. Siksi loppusijoitus on kusetusta ihan samalla tavalla kuin muukin ydinvoiman turvallisuus. Hakemusten mukaan vakavia ydinvoimaonnettumuuksia tapahtuu yksi ehkä miljoonaa käyttövuotta kohti, todellisuudessa tapahtuu ehkä yksi sataa vuotta kohti. Samoin ydinvoiman loppusijoitus on jo sanana väärä. Kysymys on välivarastoinnista niin kauan kuin lopullisesta riskittömästä sijoituksesta ei ole täyttä varmuutta. Ja sitähän ei ole.
No sehän sopii – en ole ydinfyysikko – heittelen ideoita joita tohtorit ja insinöörit sitten muokkavat ja minä taas rakennan proton suunnitelmien mukaan.
Tämä on toiminut ja tuottanut hyviä tuloksia. Mikä voi jonkun mielestä olla väärin koska omat bisnekset kärsivät. Tappavaa hiilenpolttoa ei kannata korvata vielä pahemmalla tappajalla. Onneksi sellaista ei ole edes olemassa.
Eikö tuon “jätteen” varoaika ole vain pari sataa vuotta nopeaneutronireaktorin jäljiltä. Luola tai massiivinen rakennus voisi hoitaa asian.
Olisi kyllä mielenkiintoista jos joku voisi kirjoitella blogin hyötöreaktorien jätteistä.
Itse vähän epäilen ettei ne jätteet nyt ihan niin vaarattomia ole kuin jotkut kirjoittajat antavat ymmärtää. äkkiseltään tulisi mieleen suuret määrät I-129 joka aiheuttaisi ongelmia pitkäaikaisturvallisuudelle. Toisaalta jätteet ovat erilaisessa muodossa jälleenkäsittelyn jälkeen, lasitettujäte on melkoisen immobiilia. Myös Cs-137 määrä olisi erittäin korkea joten tuskin riittäisi 300 vuotta (10 puoliintumista) säteilyn tippumiseen riittävästi, puhumattakaan muista pidempi ikäisistä nukildeista.
Hei Ville,
Kiitos hyvästä juttuideasta. Yritän löytää sopivimman suomalaisen ja tarvittaessa ulkolaisen asiantuntijan kirjoittamaan jutun aiheesta.
terv,
Lauri Muranen
Anteeksi, laskutoimitukseen oli jäänyt vääriä yksiköitä roikkumaan. Ei vaikuta lopputulokseen. Loppuosan piti mennä näin:
9 g/m3 * 500 milj m3 = 4500 miljoonaa grammaa = 4500 tonnia.
Eli, riippumatta ydinjätteen loppusijoituksesta, luonnonuraania löytyisi kallioperämme 500 metrin pintakerroksesta noin 4500 tonnia per km2. Tätä uraania ei ole pakattu bentoniittisaveen.
Pur,
Anteeksi vain, mutta painovoiman käyttäytymistä ei välttämättä tunneta tarkasti. Neljän avaruusluotaimen lentorata (Pioneer 10 & 11, Galileo ja Ulysses) ei tunnu tottelevan täysin Newtonin ja Einsteinin gravitaatiolakeja.
http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_anomaly
On toki yhä mahdollista, että Einsteinin kanssa yhteensopiva selitys luotainten käyttäytymiselle löytyy, mutta vaikeaa sen kehittäminen on ollut.
Tämä saattaa tuntua pieneltä virheeltä, mutta niin oli pieni syy Newtoninkin gravitaatiolain ongelmana vuoden 1900 paikkeilla ennen kuin Yleinen suhteellisuusteoria ongelman ratkaisi korvaamalla Newtonin: planeetta Merkuriuksen perihelin kiertyminen Auringon ympäri väärällä nopeudella.
http://en.wikipedia.org/wiki/Perihelion_precession_of_Mercury#Perihelion_precession_of_Mercury
Niin kauan kuin gravitaation kvanttimekaanista luonnetta ei tunneta, ei ole täysin varmaa, kohteleeko gravitaatio pieniä kappaleita lineaarisesti samalla tavalla kuin suuria, tai pieniä etäisyyksiä kuten suuria. Jos kvanttigravitaatio ei täytä jompaakumpaa näistä ehdoista, monet Einsteinin yleisestä suhteellisuusteoriasta johdetut päätelmät voivat joutua vaikeuksiin. Kosmologia on täynnä gravitaatiolaista johdettuja kehäpäätelmiä.
ij,
maailman täydellisyys perustuu nähdäkseni sarjaan epätäydellisyyksiä. Mielestäni vain oli harvinaisen huono ajatus verrata epätietoisuutta painovoimasta epätietoisuuteen ydinjätteen loppusijoituksen turvallisuudesta, ikään kuin mistään ei mitään varmaa tiedetä kuitenkaan.
Fakta kun on kumminkin se, että jos ihminen hyppää kymmenkerroksisen talon katolta asfalttiin, niin lopputulos tiedetään ilman kokeita tai teorioita beyond reasonable doubt. Ydinjätteen käyttäytymisestä ei tiedetä.
Mikä perimmältään on elämän tarkoitus, ja mitä sähkö oikeasti on – kuka näistä mitään tietää? Untako kaikki ja usvaa, vain runoilija voi tarkoin meille kertoa, miten vuosituhannet raskaat meitä musertavat.
Hauska että kirjoitukseeni on reagoitu. Pari kommentin kommenttia on ehkä paikallaan:
Painovoimalakia koskevat huomautukseni tuntuvat ärsyttäneen. Tarkoitukseni oli ennen kaikkea sanoa, että ero hypoteesin ja teorian välillä ei ole niin selvä kuin Ludus Mundi väittää: moni teoriakin on “vain” teoria ilman lopullista vahvistusta “beyond reasonable doubt”. Toisaalta jotkin asiat tunnustetaan peräti luonnonlaeiksi, vaikka ne perustuvat “vain” empiirisiin testeihin ja havaintoihin ja niiden taustalla oleva teoria on tosiasiassa puutteellinen tai sitä ei ole kyetty testaamaan. Näinhän tilanne on esimerkiksi painovoimalain suhteen. Silti, kuten totesin, sen paikkansapitävyydestä (jokapäiväisissä tilanteissa) ei ole epäilystä.
Mekin pyrimme loppusijoituksen turvallisuusanalyyseissä nojautumaan ensisijaisesti yleisesti hyväksyttyihin luonnonlakeihin, mutta joudumme tietenkin tukeutumaan myös erilaisiin empiirisesti perusteltuihin riippuvuuksiin. Voi olla, että ne eivät ole aina todistettu beyond reasonable doubt, mutta silloin me myös arvioimme, millainen epävarmuus tästä aiheutuu päätelmiimme. Koko loppusijoitusjärjestelmän suunnittelussa lähdetään sitä paitsi siitä, että yksittäiset virheet ja puutteet eivät saa romahduttaa koko järjestelmää.
Hyötöreaktorien tuottamista jätteistä voi kaikin mokomin tehdä yksityiskohtaisen asiantuntijaselvityksen, mutta perustilanne on selvä: koska kyseessä on fissioreaktori, se tuottaa sekä fissiotuotteita että aktivoitumistuotteita samaan tapaan kuin nykyiset kevytvesireaktoritkin. Mikäli hyötöreaktoreiden polttoaine jälleenkäsitellään nykyisin käytössä olevan tekniikan avulla, fissiotuotteet ja aktinidit uraania ja plutoniumia lukuun ottamatta päätyvät jätteeksi. Kehitteillä on menetelmiä, joilla osa muistakin aktinideista voidaan erottaa jätevirroista ja syöttää uudelleen reaktoreihin, mutta kaikista pitkäikäisistä nuklideista ei tällöinkään päästä eroon. Korkea-aktiivisista jätteistä hyötöreaktoreilla ei siis päästä eroon ja osa näistä jätteistä säilyttää radioaktiivisuutensa aivan yhtä kauan kuin nykyisten reaktoreidenkin jätteet.
En tiedä tarkoittiko kirjoittaja sittenkin fuusioreaktoreita. Niistä syntyvä radioaktiivisten jätteiden määrä on fissioreaktoreita huomattavasti pienempi – mutta ei silti täysin olematon: fuusioreaktoreiden rakennemateriaalit aktivoituvat nekin.
Pur -nareiden asteikolla fuusioreaktion jätteet ja muut riskit ovat hyväksyttäviä vain senvuoksi kun he ovat varmoja siitä ettei se tule koskaan onnistumaan. Eikä ainakaan kaupallisesti vaaranna polttamisbisneksen etuja.
En ole ymmärtänyt ydinvoiman lisärakentamisen pointtia. Jos rakennamme nyt kaksi, ehkä kolme, uutta ydinvoimalaa, ne tulevat tuottamaan sähköä n. 10-20 vuotta kunnes päätös lakkauttamisesta tulee. Silloin rakennuskustannukset ja hyötysuhde pitkällä aikavälillä ei voi ikipäivänä saavuttaa tuulivoiman tasoa. Tuulivoima tuottaa sähköä ikuisesti, ydinvoimalan rakennus on kallista ja sillä ostettaisiin aikaa n. 10-20 vuotta, kunnes joutuisimme lopulta rakentamaan saman energiatarpeen uusiutuvilla.
Ylipäätään ympäristöystävällisen energian ollessa jatkuvasti nouseva trendi, olisi huomattavasti hyödyllisempää sijoittaa rahaa uuden teknologian kehittämiseen ja olla edelläkävijänä.