Työraportti 2003-71

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon suunnitelma

Lauri Pietikäinen

Toukokuu 2004

l_ -------------

Työraportti 2003-71

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon suunnitelma

POSIVA OY

FIN-27160 OLKILUOTO, FINLAND

Tel. +358-2-8372 31

Fax +358-2-8372 3709

Lauri Pietikäinen

Toukokuu 2004

ll:l c Fortum Nuclear Services 1 ENM 1 Lauri Pietikäinen

Jakelu:

Korvaa

Avainsanat

20.3.2004

Tarkastaja, pvm

Hyväksyjä, pvm

KAPSELIN SllRTO- JA ASENNUSAJONEUVON SUUNNITELMA

TIIVISTELMÄ

NUCL-2378

Tässä raportissa kuvataan polttoainekapselin siirto- ja asennusajoneuvon suunnitelma.

1 (1)

Raportissa esitetään laitteen suunnitteluperusteet, tarkastelut vaihtoehtoisista rakenneratkaisuista sekä tämän päivän tekniikkaan perustuva melko yksityiskohtainen periaatesuunnitelma myöhempää jatkokehittelyä ja detaljisuunnittelua varten.

Raportissa esitetään myös, miten oletetuista vikaantumistilanteista selviydytään. Lopussa esitetään kokemusperäinen karkea kustannusarvio ajoneuvosta nykyhintatasossa.

Fortum Nuclear Services Oy Ly 1655971-4 krnro 808.606 Kotipaikka Espoo

Työraportti 2003-71

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon suunnitelma

Lauri Pietikäinen

Fortum Nuclear Services

Toukokuu 2004

Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa

tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.

Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat

ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä

vastaa Posiva Oy:n kantaa.

KAPSELIN SIIRTO- JA ASENNUSAJONEUVON SUUNNITELMA

TIIVISTEL MÄ

Tässä raportissa kuvataan polttoainekapselin siirto- ja asennusajoneuvon suunnitelma.

Raportissa esitetään laitteen suunnitteluperusteet, tarkastelut vaihtoehtoisista rakenne­ratkaisuista sekä tämän päivän tekniikkaan perustuva melko yksityiskohtainen periaate­suunnitelma myöhempää jatkokehittelyä ja detaljisuunnittelua varten.

Raportissa esitetään myös, miten oletetuista vikaantumistilanteista selviydytään. Lopus­sa esitetään kokemusperäinen karkea kustannusarvio ajoneuvosta nykyhintatasossa.

Avainsanat: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus, loppusijoitustila ja loppusijoitus­kapseli.

TRANSFER AND INSTALLATION VEHICLE FOR A SPENT FUEL CANISTER

ABSTRACT

This report describes the design of transfer and installation vehicle for a spent fuel canister.

The report describes the design basis for the equipment including review of possible altemative constructions as well as a quite detailed basic design based on today' s tech­nology for further development and detail design.

The report also describes how to cope with design basic failures. A rough cost estimate is shown at the end the report. The cost estimate is based on practical experiences of similar machines. The cost level is corresponding today' s price level.

Keywords: spent nuclear fuel disposal, final repository, and final disposal canister.

SISÄLLYSLUETTELO

TIIVISTELMÄ ABSTRACT

1

SISÄLLYSLUETTELO ................................................................................................... 1

1 JOHDANTO ......................................................................................................... 2

2 SUUNNITTELUPERUSTEET ............................................................................... 4 2.1 Turvallisuusluokitus ja viranomaisvaatimukset ............................................ 4 2.2 Siirto- ja asennusajoneuvon tehtävä ........................................................... 4 2.3 Yleiset tekniset tiedot .................................................................................. 4

2.3.1 Polttoainekapselin mitat ................................................................... 4 2.3.2 Siirto- ja asennusajoneuvon ajoreitti ................................................ 4 2.3.3 Siirto- ja asennusajoneuvon yleiset suunnitteluvaatimukset ............. 5

3 VAIHTOEHTOISET RAKENNERATKAISUT ........................................................ 6 3.1 Yleistä ......................................................................................................... 6 3.2 Alustan rakenne .......................................................................................... 6 3.3 Käyttöenergia .............................................................................................. 6 3.4 Voimansiirtojärjestelmä ............................................................................... 7 3.5 Suojasylinteri. .............................................................................................. 7 3.6 Suojasylinterin ulkopään säteilysuoja .......................................................... 8 3.7 Kapselin nostokoneisto ja tarrain ................................................................. 8 3.8 Suojasylinterin kääntö ja pitkittäissiirto ........................................................ 9

4 EHDOTUS RAKENTEESTAJATKOKEHITTELYÄ VARTEN ............................. 1 0 4.1 Ajoneuvon yleisrakenne ............................................................................ 1 0 4.2 Ajoneuvon alusta ....................................................................................... 10 4.3 Käyttöenergia ja voimalaite ....................................................................... 11 4.4 Voimansiirto .............................................................................................. 12 4.5 Suojasylinterin rakenne ............................................................................. 12 4.6 Suojasylinterin ulkopään säteilysuojan rakenne ........................................ 13 4. 7 Kapselin nostokoneiston rakenne .............................................................. 13 4.8 Automaatio ja kauko-ohjausjärjestelmä ..................................................... 15

5 TOIMINNAN KUVAUS ....................................................................................... 16 5.1 Kapselin nosto suojasylinterin sisälle ja kääntö kuljetusasentoon .............. 16 5.2 Kuljetus loppusijoitusreiän kohdalle ........................................................... 16 5.3 Kapselin lasku loppusijoitusreikään ........................................................... 16

6 VIKAANTUMIS- JA ONNETTOMUUSTILANTEET ............................................. 17 6.1 Vikaantumistilanteet .................................................................................. 17 6.2 Onnettomuustilanteet ................................................................................ 17

6.2.1 Tulipalot ......................................................................................... 17 6.2.2 Loppusijoituskapselin putoaminen ................................................. 17

7 KUSTANNUSARVI0 .......................................................................................... 19

8 VIITTEET ........................................................................................................... 20

9 LIITEKUVAT ...................................................................................................... 21

2

1 JOHDANTO

Polttoainekapseli siirretään kapselihissillä kapselointilaitoksesta loppusijoitustilaan. Loppusijoitustilassa käytettävän siirto- ja asennusajoneuvon lähtökohtana on ollut Afore Oy:ssä SISU RH-KK-TTT-10x4 alustalle suunniteltu ajoneuvo (Henttonen ja Suikki 1997), jossa polttoainekapselin säteilysuojaa liikutellaan ajoneuvoon kiinteästi kytketyn apurungon varassa.

Kapselointilaitoksen ja loppusijoitustilan suunnittelun yhteydessä on tullut esiin uusia näkökohtia, joiden pohjalta vanhaa siirto- ja asennusajoneuvon suunnitelmaa on ollut syytä tarkastella kriittisesti paremman siirto- ja asennusajoneuvovaihtoehdon löytämi­seksi.

Suunnitelma perustuu dieselkäyttöiseen tela-alustaiseen hydraulisella voimansiirrolla varustettuun ajoneuvoon, jonka kokonaispituus on noin 7,2 m.

Ajoneuvo kääntyy käytännössä paikallaan, joten keskustunnelin ja loppusijoitustunne­leiden risteyskohtia ei ole tarpeen laajentaa ajoneuvon suuren kääntösäteen takia.

Ajoneuvon palokuorma on oleellisesti pienempi kuin aiemmin suunnitellussa ajoneu­vossa, joka oli kumipyörillä varustettu.

Ajoneuvon kaikki voimaa vaativat toiminnot perustuvat hydrauliikkaan. Tela-alustan kantopyörien tuenta on hydropneumaattinen raskaiden panssarivaunujen tapaan. Kapse­lin säteilysuojasylinteri käännetään ja siirretään pitkittäin hydraulisylintereillä. Kapseli nostetaan ja lasketaan hydraulisilla köysivinsseillä.

Kapselin säteilysuojana on 150 mm paksuinen pallografiittivaluraudasta valmistettu sy­linteri. Sylinteri vuorataan sisäpuolelta 50 mm paksuisella polyeteenikerroksella.

Suojasylinteri on vaaka-asennossa, kun polttoainekapselia siirretään loppusijoitustilassa. Suojasylinteri käännetään pystyasentoon, kun polttoainekapseli lastataan säteilysuojan sisään ja kun polttoainekapseli lasketaan loppusij oitusreikään.

Ajoneuvon runkoon tuettu säteilysuoja vaimentaa suojasylinterin avoimesta päästä tule­van polttoainekapselin säteilyn, kun polttoainekapselia siirretään loppusijoitustilassa. Kun polttoainekapseli lasketaan loppusijoitusreikään, niin suojasylinteri käännetään pystyasentoon. Suojasylinterin päädyn säteilysuoja seuraa sylinteriä käännettäessä sylin­terin mukana loppusijoitustunnelin lattiapintaan asti ja jää paikalleen, kunnes suo­jasylinteri on pystyasennossa. Polttoainekapseli lasketaan loppusijoitusreikään.

Polttoainekapseli voidaan mahdollisesti kuljettaa kapselointilaitokselta loppusijoitusti­laan ajotunnelia myöten ilman mitään kiinteitä kisko- tai johdinrakenteita ja mahdolli­sesti myös asentaa loppusijoitusreikään samalla ajoneuvolla hallitusti ja turvallisesti. Hydraulinen voimansiirto tekee mahdolliseksi portaatloman voimansiirron ja tehokkaan jarrutuksen ajotunnelia alas ajettaessa ilman jarrujen kulumista. Jarrutusenergia siirre­tään ilmaan hydrauliikkaöljyn lauhduttimen ja/tai moottorijarrutuksen avulla. Hitaasti

3

kulkevan ajoneuvon liike-energia on ajoneuvon suuresta massasta huolimatta vähäinen, joten sen pysäyttämiseen ja paikallaan pitämiseen tarvittavan seisontajarrun tehon ei tarvitse olla kovin suuri. Tässä raportissa ei kuitenkaan käsitellä tarkemmin kapselin kuljettamista ajotunnelissa.

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo on esitetty sivulta katsottuna kuvassa 1.

noo

Kuva 1. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo sivulta.

4

2 SUUNNITTELUPERUSTEET

2.1 Turvallisuusluokitus ja viranomaisvaatimukset

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo kuuluu alustavasti turvallisuusluokkaan 3.

2.2 Siirto- ja asennusajoneuvon tehtävä

Polttoainekapselin siirto- ja asennusajoneuvon tehtävänä on kuormata polttoainekapseli kapselihissin ala-asemassa siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuojan sisään ja siirtää polttoainekapseli loppusijoitustunneliin ja laskea polttoainekapseli loppusijoitusreikään.

Ajoneuvon toissijainen tehtävä on kyetä kuljettamaan polttoainekapseli ajotunnelia pit­kin loppusijoitustilaan. Ajotunnelia pitkin kuljetettaessa polttoainekapselin suojasylinte­rin tulee kestää samansuuruiset palokuormitukset, jotka ovat B(U)-tyyppisen käytetyn ydinpolttoaineen kuljetussäiliön suunnittelupemsteena, mekaanisesti sen tulee kestää mahdolliset törmäyskuormat siten, että suoja säilyttää säteilysuojaominaisuutensa, mut­ta kaasutiiveyttä ei säteilysuojasylinterillä alun perinkään ole.

2.3 Yleiset tekniset tiedot

2.3.1 Polttoainekapselin mitat

Polttoainekapselin mitta- ja painotiedot on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1. Polttoainekapselin mitta- ja painotiedot.

OL 1-2 Lo 1-2 BWR VVER

Kapselin halkaisija 1050 1050 mm Kapselin korkeus 4800 3600 mm Kapselin paino 24,5 18,7 tonnia

2.3.2 Siirto- ja asennusajoneuvon ajoreitti

Kulkuteiden pinta on hierrettyä betonia. Kulkuväylät ja lattiat mitoitetaan 20 t/m2 kuor­malle. Ajorampin kaltevuus on 1:10. Tunnelien leveys- ja korkeusmitat mitat on esitetty taulukossa 2 (Kirkkomäki 2003).

Taulukko 2. Tunneteitten mitat.

1. Keskustunneli 2. Loppusijoitustunneli 3. Ajotunneli

6,0 x 6,0 m 3,5 x 4,4 m 5,5 x 6,5 m

5

2.3.3 Siirto- ja asennusajoneuvon yleiset suunnitteluvaatimukset

Siirto- ja asennusajoneuvon yleiset suunnitteluvaatimukset ovat seuraavat:

1. Ajoneuvon suunnitteluikä on 30 vuotta.

2. Ajoneuvon rakenteellinen maksiminopeus tasaisella kuorman kanssa on 10 km/h. Ajoneuvon on pysyttävä tyhjänä samaan nopeuteen 10 % vastamäessä. Täydellä kuormalla alas ajettaessa nopeus ei saa nousta yli rakenteellisen mak­siminopeuden. Poikkeustilanteessa ajoneuvon on kyettävä myös nousemaan täy­den kuorman kanssa 10% nousua, mutta tällöin ajonopeus voi olla huomattavas­ti pienempi.

3. Ajoneuvon ydinturvallisuudelle tärkeitten laitteiden ja toimintojen on täytettävä yksittäisvikakriteeri. Ajoneuvon liike ja kapselin käsittely on voitava pysäyttää kaikissa tilanteissa turvallisesti kunnes voidaan tukeutua varajärjestelmiin tai suunniteltuihin varotoimenpiteisiin.

4. Ajoneuvon tulee pystyä liikkumaan tasaisesti ajotunnelissa, keskustunnelissa ja loppusijoitustunneleissa ilman että ajoneuvo rikkoo tai merkittävästi kuluttaa loppusijoitustilan rakenteita. Suuret pintapaineet on tasoitettava.

5. Ajoneuvoa ajetaan manuaalisesti kuten normaalia raskasta työkonetta. Varaudu­taan kuitenkin siihen, että kaikki liikkeet ja aktiiviset toiminnot hoidetaan kau­ko-ohjauksena. Ajoneuvo varustetaan paikannusjärjestelmällä, jolla se asemoi­daan riittävällä tarkkuudella kapselihissin ala-aseman lastauskohtaan ja loppusi­joitusreiän kohdalle.

6. Ajoneuvo varustetaan anturoinnilla ja TV-järjestelmällä, joiden avulla kaikki toiminnot voidaan hoitaa ajoneuvon ohjaamosta käsin sekä tarvittaessa myös muualla olevasta ohjauspaikasta käsin.

7. Ajoneuvon palokuorman tulee olla mahdollisimman pieni. Polttoaineen, hyd­rauliikkaöljyjen ja voiteluaineiden määrä minimoidaan. Palamattomia ja huonos­ti syttyviä materiaaleja ja hydrauliikkaöljyjä käytetään, jos se on teknisesti mah­dollista ja tai muuten turvallista.

8. Ajoneuvon polttoainesäiliö, öljysäiliöt ja putkistot suojataan ulkoiselta palalta. Ajoneuvon moottoritila suojataan automaattisella sammutusj ärj estelmällä.

9. Polttoaineen, voiteluaineiden ja hydrauliikkaöljyjen vuodot minimoidaan putkis­tojenja venttiilien avulla. Vuodot kerätään talteen, jos mahdollista.

10. Säteilyannosnopeus suojasylinterin pinnalla on enintään 2 mSvlh, kun säteilyan­nosnopeus kapselin pinnalla ja päädyissä on 250 mSv/h.

11. Huollon ja varaosien tarve minimoidaan.

6

3 VAIHTOEHTOISET RAKENNERATKAISUT

3.1 Yleistä

Seuraavassa tarkastellaan vaihtoehtoisia ratkaisuja, jotka koskevat ajoneuvon alustan rakennetta, käyttöenergiaa, voimansiirtojärjestelmää, säteilysuojasylinterin rakennetta, säteilysuojan päädyn rakennetta, kapselin nostokoneistoa ja tarrainta, suojasylinterin liikuttelua sekä automaatio- ja ohjausjärjestelmiä.

3.2 Alustan rakenne

60 tonnin hyötykuormaa kantavan ajoneuvon vaihtoehtoiset alustatyypit ovat: • kiskoajoneuvo • pyöräajoneuvo • tela-alustainen ajoneuvo

Keskustunnelin ja loppusijoitustunneleiden risteyskohdat tuottavat ongelmia, kiskot on vedettävä joka tunneliin.

Pyörillä kulkeva ajoneuvo voi tulla kysymykseen. Raskaan kuorman takia ajoneuvon on oltava moniakselinen, jolloin siitä tulee kooltaan suuri. Kumipyörien palokuorma on suuri ja moniakselisen ajoneuvon kääntyvyys on huono.

Tela-alustan kantavuus on rakenteen ulkomittoihin nähden suuri. Tela-alustalla on hyvät kulkuominaisuudet epätasaisilla, pehmeillä ja myös kovilla alustoilla, kun tukipyörät ovat jousitetut.

3.3 Käyttöenergia

Noin 60 tonnin painoinen ajoneuvo, joka nousee 10 % mäkeä ylös, voi ottaa käyttö­energiansa joko polttomoottorista tai vaihtosähköverkosta laahausjohtimien kautta.

Luontainen valinta raskaan työkoneen polttomoottoriksi on turboahdettu dieselmoottori sen luotettavuuden ja taloudellisuuden takia. Tyhjänä 35 t painoisen ajoneuvon nettote­hontarve 10 % mäkeä ylös aj ettaessa on noin 100 k W. Voimansiirtojärjestelmän häviöt huomioiden huipputehon tarve on noin 150 kW. Esimerkiksi Sisu Dieselin turboahdettu teollisuusmoottori 66 ETA antaa tämän tehon pyörimisnopeudella 2200 1/min. Tämän moottorin polttoaineen minimikulutus on 198 glkWh, joten 5 km matkalla ylämäessä tyhjänä ajettaessa polttoaineen kulutus on 18 litraa. Tasaisella ja alamäessä kulutus on paljon pienempi.

Laahausjohtimista virtansa ottavana vaihtosähköllä kulkevalla laitteella on se etu, että palavaa polttoainetta ei tarvita. Myös voiteluöljymäärät ovat vähäiset. Tällainen laite voi kulkea niin kiskoilla kuin teloillakin. Jälkimmäisessä tapauksessa virroittimet olisi sijoi­tettava ajoneuvon päälle kuten johdinautossa. Jarrutustehoa voidaan periaatteessa syöt­tää takaisin verkkoon, jolloin ajokoneisto ei tarvitse kovin tehokasta jäähdytystä.

7

3.4 Voimansiirtojärjestelmä

Voimansiirtojärjestelmän valinta on riippuvainen valittavasta käyttöenergian lähteestä. Jos käyttöenergia otetaan dieselmoottorista, perusvaihtoehtoina ovatjoko moniportainen mekaaninen vaihteisto kytkimineen tai hydraulinen voimansiirto. Jos tarvittava käyttö­energia otetaan vaihtosähkönä laahausjohtimista, on mekaaninen voimansiirto luontai­nen valinta.

Ajoneuvon ohjaustapa vaikuttaa myös voimansiirtojärjestelmän valintaan. Kiskoilla kulkeva ajoneuvo ei tarvitse ohjausta eikä tasauspyörästöä kääntymiseen. Voimansiirto voi olla niin mekaaninen kuin hydraulinenkin. Pyörillä kulkeva mekaanisella voiman­siirrolla varustettu ajoneuvo vaatii ohjauksen lisäksi tasauspyörästön kääntyäkseen. Hydraulisella pyöräkohtaisella voimansiirrolla varustettu ajoneuvo ei tarvitse tasauspyö­rästöä.

Tela-alustainen ajoneuvo voidaan varustaa joko mekaanisella tai hydraulisella voiman­siirrolla. Jos voimansiirto on mekaaninen, juoheva kääntyminen pyörillä kulkevan ajo­neuvon tapaan rattiohjauksena vaatii tasauspyörästön yhteyteen jonkinlaisen differenti­aalivaihteen, jolla voidaan hienosäätää telaketjuille kaartosädettä vastaava nopeusero. Mekanismista tulee väistämättä melko monimutkainen. Hydraulinen voimansiirto on huomattavasti yksinkertaisempi ja joustavampi ratkaisu, joten se on nykyään yleisesti käytössä hitaasti kulkevissa tela-alustaisissa työkoneissa. Nykyisin molemmilla teloilla on oma pumpun ja moottorin käsittävä suljettujätjestelmä. Telojen nopeusero säädetään elektronisesti. Perinteinen yksinkertainen tasauspyörästöön ja toisen telaketjun jarruttamiseen perustuva kääntöliike on sinänsä mahdollinen, mutta vanhanaikainen.

Jos tarvittava käyttöenergia otetaan laahausvirroittimilla sähköverkosta, on luontevaa varustaa ajoneuvo mekaanisella voimansiirrolla ja taajuusmuuttajakäytöllä. Hydraulisel­la voimansiirrolla ei saavuteta tässä tapauksessa merkittäviä etuja. Sähkökäyttö sopii hyvin kiskoilla kulkevaan ajoneuvoon, mutta huonommin pyörillä kulkevaan tai tela­alustaiseen ajoneuvoon. Tela-alustaisen ajoneuvon ohjaus vaatii jonkinlaisen differenti­aalivaihteen tasauspyörästön yhteyteen, ellei käytetä kahta erillistä ajokoneistoa, joiden nopeuseroa säädetään elektronisesti.

3.5 Suojasylinteri

Suojasylinterin tehtävänä on suojata ympäristö polttoainekapselin säteilyltä. Gamma- ja betasäteilyn vaimentamiseksi hyväksyttävälle tasolle tarvitaan 150 mm teräsvuoraus polttoainekapselin ympärille. Tämän lisäksi neutronisäteilyä vastaan tarvitaan noin 50 mm paksuinen polyeteenimuovinen neutronisuoja. Paino-optimaalisesti neutronisuojan tulisi olla terässylinterin ulkopuolelle, mutta rakenteen yksinkertaisuuden ja paloturval­lisuuden kannalta on kuitenkin parempi sijoittaa neutronisuoja terässylinterin sisäpuolel­le. Terässylinteriin on myös helpompi kiinnittää korvakkeita, kun välissä ei ole muovi­kerrosta. Säteilyn vaimentamiseen tarvittavat ainepaksuudet ovat moninkertaiset lujuus­vaatimuksiin nähden.

8

Massiivinen terässuojasylinteri voidaan valmistaa eri tavoilla. Yksinkertaisin ja halvin valmistusmenetelmä on valmistaa sylinteri valamalla se pystyasennossa paperikoneissa käytettävien sylinterien tapaan. Valumateriaalina voi olla joko teräs, harmaa valurauta tai pallografiittivalurauta. Harmaa valurauta on valmistusteknisesti edullisin ja myös halvin vaihtoehto. Pallografiittivalurauta on hieman vaikeammin valettava, mutta sillä on sitkeämpänä materiaalina selvästi paremmat lujuusominaisuudet iskumaisia kuormia ja lämpöjännityksiä vastaan. Suojasylinterin pääty voitaisiin valaa yhdessä sylinterin kanssa, mutta sylinterin sisäpuolisen koneistuksen kannalta on parempi tehdä pääty eril­lisenä kappaleena, joka kiinnitetään sylinteriin pulteilla.

3.6 Suojasylinterin ulkopään säteilysuoja

Suojasylinterin ulkopään säteilysuojan tehtävänä on peittää suojasylinterin avoin pää polttoainekapselin kuljetuksen aikana ja suojata henkilöstöä polttoainekapselin säteilyl­tä.

Eräässä aiemmassa suunnitelmavaihtoehdossa ulkopään säteilysuoja koostui neljästä suojasylinterin päätyyn nivelöidystä sektoriluukusta. Luukut avattiin kapselia asennetta­essa loppusijoitusreikään vasta kun suojasylinteri oli jo pystyasennossa upotettuna lop­pusijoitusreikään. Ratkaisulla saavutetaan hyvät säteilysuojausominaisuudet. Rakenne vaati joko mekaanisen tai hydraulisen voimansiirron kullekin luukulle. Tämä sinänsä toimiva rakenne on kohtalaisen monimutkainen.

Toinen vaihtoehto on tehdä säteilysuojasta oma erillinen rakenne, joka kääntyy suo­jasylinterin mukana kääntöliikkeen alkumatkan, kunnes suoja ottaa kiinni loppusijoitus­tunnelin lattiaan. Erillinen ulkopään säteilysuoja seuraa suojasylinteriä 18° kääntökul­man verran. Säteilysuoja peittää näin ajoneuvon takapäästä tunneliin suuntautuvan sätei­lykeilan. Suojasylinteri voi jatkaa vapaasti kääntymistään pystyasentoon asti. Suojan kääntöliike on toteutettavissa joko liittämällä suoja tukivarsilla suojasylinterin nivelpis­teisiin tai rullaohjauksella kaarevaa rataa pitkin.

3.7 Kapselin nostokoneisto ja tarrain

Kapselinostetaan suojasylinterin sisälle ja lasketaan loppusijoitusreikään suojasylinterin ollessa tarkalleen pystyasennossa. Kapselia voidaan nostaa hydraulisylintereillä, nosto­ruuveilla, ketju- tai köysivinssillä 6 m. Koska nostoliike on pidempi kuin suojasylinterin pituus, hydraulisylintereihin tai nostoruuveihin perustuva konstruktio on käytännössä hyvin hankala toteuttaa suuren tilantarpeen ja mutkikkaan rakenteen takia. Köysinostin selvästi yksinkertaisempi ja kevyempi rakenteeltaan kuin ketjunostin, koska köyden paino on vain n. 116 - 118 vastaavan ketjun painosta. Köysi vie huomattavasti vähem­män tilaa, koska se on kelattavissa telalle. Köysinostin on käytännössä hyvä ratkaisu.

Köysinostin voidaan toteuttaa monella eri tavalla. Köysien lukumäärää lisäämällä voi­daan pienentää köysipyörien halkaisijamittoja, jotka määräytyvät nosturinormien mu­kaan. Tarvittava turvallisuusmarginaali ja varmennus saavutetaan valitsemalla köysien ripustustapa sellaiseksi, että yhden tai kahdenkaan köyden katkeaminen ei aiheuta taa­kan putoamista. Näistä lähtökohdista on päädytty ratkaisuun, jossa käytetään kahta nos­totelaa ja neljää köyttä, jotka viedään suojasylinterin päädyn ripustuspisteestä nostotar-

9

raimen ja suojasylinterin päädyn taittopyörien kautta pareittain teloille. Kuorma jakau­tuu näin kahdeksalle nostoköydelle.

Kun ajoneuvon voimansiirto on hydraulinen, on luontevaa valita myös nostokoneiston vinssien käyttölaitteeksi standardimallinen hydraulinen koneisto, joka muodostuu hyd­raulimoottorista, p laneettavaihteistosta ja j arrusta.

Nostotarrain perustuu aiemmin tehtyyn suunnitelmaan (Seppälä 2003).

3.8 Suojasylinterin kääntö ja pitkittäissiirto

Suojasylinterin pituus on suurempi kuin loppusijoitustunnelin korkeus. Tästä syystä suojasylinterin on liikuttava myös aksiaalisesti ja pystysuuntaan, jotta se mahtuisi kään­tymään pystyasentoon loppusijoitusreikään.

Suojasylinterin 90° kääntöliike voidaan toteuttaa esimerkiksi joko suojasylinterin akseli­tappiin kytketyllä suuren välityssuhteen omaavalla alennusvaihteella, hammaspyörä- tai ketjuvälityksellä, jota käytetään hydraulimoottorilla, tai vipumekanismilla, jota käyte­tään hydraulisylinterillä. Näistä viimeinen lienee yksinkertaisin, halvin ja luotettavin konstruktio.

Raskaan suojasylinterin noin 1000 mm pituisen aksiaalisen liikkeen toteuttamiseen on luontevinta valita hydraulisylinterit. Myös ruuvikäyttö olisi mahdollinen, mutta se on monimutkaisempi ja kalliimpi vaihtoehto.

10

4 EHDOTUS RAKENTEESTAJATKOKEHITTELYÄ VARTEN

4.1 Ajoneuvon yleisrakenne

Suunnitelma perustuu dieselkäyttöiseen tela-alustaiseen ajoneuvoon, jonka voimansiirto on hydraulinen. Ajoneuvon kokonaispituus ohjaamaineen on 7,2 m ja tyhjäpaino noin 35 tonnia. Kuormattuna ajoneuvon kokonaispaino nousee noin 60 tonniin. Ajoneuvo kääntyy käytännössä paikallaan, joten tunnelin risteyskohtia ei ole tarpeen laajentaa ajoneuvon pienen kääntösäteen takia.

Hydraulinen voimansiirto tekee mahdolliseksi portaattoman voimansiirron ja tehokkaan jarrutuksen ilman jarrujen kulumista. Jarrutusenergia täytyy siirtää ilmaan hydrauliikka­öljyn lauhduttimen ja/tai moottorijarrutuksen avulla. Hitaasti kulkevan ajoneuvon liike­energia on suuresta massasta huolimatta vähäinen, joten sen pysäyttämiseen ja paikal­laan pitämiseen tarvittavan seisontajarrun tehon ei tarvitse olla kovin suuri.

Ajoneuvon kaikki voimaa vaativat toiminnot perustuvat hydrauliikkaan. Tela-alustan kantopyörien tuen ta on hydropneumaattinen raskaiden panssarivaunujen tapaan. Kapse­lin säteilysuojasylinterin kääntöliike tapahtuu hydraulisylintereillä kuten myös pitkit­täisliike. Polttoainekapseli nostetaan hydraulisilla köysivinsseillä.

Säteilysuojasylinteri tehdään 150 mm paksuisesta pallografiittivaluraudasta. Sylinteri vuorataan sisäpuolelta 50 mm paksuisella polyeteenikerroksella. Suojasylinteri kääntyy alustalla 90°. Suojasylinterin avoin pää on suojattu kuljetuksen aikana ajoneuvon run­koon tuetulla säteilysuojalla, joka kääntyy suojasylinterin mukana loppusijoitustunnelin lattiapintaan asti, kun suojasylinteri jatkaa kääntöliikettä pystyasentoon polttoainekapse­lia loppusijoitusreikään asennettaessa.

Tela-alustaisen erikoisajoneuvon palokuormaa voidaan pienentää jopa neljäsosaan ai­empaan suunnitelmaan nähden. Pyöräalustaisen ajoneuvon palokuorma oli 156 GJ (Lautkaski et al. 2003). Merkittävin palokuormaa pienentävä tekijä on renkaiden 72 GJ palokuorman pois jääminen. Sijoittamalla neutronisuoja säteilysuojan sisäpuolelle neut­ronisuojan paino pienentyy noin 600 kg, joka vähentää palokuormaa 38 GJ. Minimoi­malla polttoainemäärä ja käyttämällä palamattomia hydrauliikanesteitä palokuormaa voidaan vähentää vielä ainakin 10 GJ, joten palokuorman vähennys voi olla luokkaa 120 GJ. Neutronisuojan siirto massiivisen valusylinterin sisälle hidastaa oleellisesti muovisen neutronisuojan lämpenemistä ja viivyttää sulamisen alkamista, minkä jälkeen ulos valuva muovi vasta alkaa palaa ajoneuvon alla.

4.2 Ajoneuvon alusta

Ajoneuvon alustan rakenteeksi on valittu tela-alusta, koska se mahdollistaa erittäin suu­ren kantavuuden ulkomittoihin nähden, pienentää ajoneuvon kokoa, parantaa käänty­vyyttä ja vähentää merkittävästi palokuormaa pyörillä varustettuun ajoneuvoon nähden.

Tela-alustan kulkuominaisuudet ovat hyvät epätasaisella ja pehmeällä sekä myös koval­la alustalla, kun tukipyörät ovat jousitetut. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvoa käyte-

11

tään pääosin kovilla alustoilla toisin kuin maansiirtoon tarkoitettuja työkoneita. Maan­siirtokoneiden pehmeille alustoille tarkoitettu jäykkä telirakenne ei toimi hyvin, kun ajoreitillä on kallistuksia ja taipeita, joissa jäykkä alusta voi jäädä pahimmillaan periaat­teessa kahden tukipisteen varaan. Alustalta ei toisaalta vaadita läheskään samaa jousta­liikettä ja dynaamisia ominaisuuksia kuin vaihtelevassa maastossa nopeasti liikkuvalta raskaalta panssarivaunulta. Tässä selvityksessä on päädytty eräänlaiseen kompromissiin, jossa tela-alusta muistuttaa osittain tyypillisten maansiirtokoneiden telirakennetta ja osittain panssarivaunujen telirakennetta.

Alustan runkona toimii taivutus- ja vääntöjäykkä kotelomainen hitsattu teräslevyraken­ne. Telaketjun vetopyörät ovat alustan etupäässä ja kiristyspyörät takapäässä. Ratkaisu perustuu siihen, että kuorman kanssa 10% alamäkeen ajettaessa telaketjun alustaa vas­ten oleva pinta pysyy helpommin kireällä, eikä äkkijarrutuskaan löysää telaketjua. Eteenpäin vastamäkeen ajettaessa jousitetun kiristyspyörän kiristysvoiman on oltava suurempi kuin mäen nousuun tarvittava ketjuvoima kerrottuna kahdella, jotta ketju py­syisi kireällä. Kantopyöräpareja on 6 kpl teliä kohti. Kantopyörien keinuvipuvarret on laakeroitu kantavaan runkoon akselitapeilla, jotka antavat kantopyörille hyvän sivuttais­voimien kantokyvyn. Keinuvivut on jousitettu kantopyörän akselin sivulle korvakkeisiin tuetuilla iskunvaimentimien tapaisilla hydropneumaattisilla jousilla, joiden yläpään on kiinnitetty rungon korvakkeisiin. Tarvittavat kokonaisjoustovarat ovat alle 100 mm. Hydropneumaattinen jousitus antaa mahdollisuuden jousivoimien ja jousivakioiden sää­töön ajon aikana vaihtelevissa kuormitustilanteissa. Pitkälle kehitetyllä alustan jousitus­ja säätäjärjestelmällä voidaan myös vakauttaa ajoneuvo tarkasti vaakatasoon epätasai­sellakin alustalla kapselia loppusijoitusreikään laskettaessa.

Tässä selvityksessä ei ole mahdollista syventyä yksityiskohtaisesti jousitusjärjestelmän suunniteluun. Yksinkertainen modulaarinen perusrakenne antaa mahdollisuuden teettää yksityiskohtainen suunnittelu ja valmistus jollakin kokeneella asiantuntijana, kuten esi­merkiksi Horstman Defence System Ltd:llä, jonka alustajärjestelmiä käytetään myös panssarivaunuissa. Jousitusjärjestelmän kehitystyötä ja suunnittelua voidaan hyvin teet­tää myös korkeakouluilla harjoitustöinä.

4.3 Käyttöenergia ja voimalaite

Siirto- ja asennusajoneuvon voimalaitteeksi on tässä vaiheessa valittu Sisu Dieselin tur­boahdettu 6 sylinterinen 6,6 litran teollisuusmoottori 66 ETA, joka antaa maksimitehon 150 kW pyörimisnopeudella 2200 1/minja 850 Nm vääntömomentin kierroslukualueel­la 1200- 1500 1/min. Dieselmoottorin polttoaineen ominaiskulutus on 198 g/kWh.

Tyhjänä 35 tonnin painoinen ajoneuvo vaatii vetopyörille noin 100 kW ulostulotehon, kun ajetaan 10% mäkeä ylös. Voimansiirtojärjestelmän häviöt (11 = 75 %) huomioiden moottorin huipputehon tarve on 133 kW. Tällöin 5 km pitkään 10% nousuun tarvittava polttoainemäärä moottorin toimiessa likimain parhaan hyötysuhteen alueella on luokkaa 15 kg eli 18 litraa. Tasaisella ja alamäessä kulutus on paljon pienempi. Edestakaiseen ajo kapselointilaitokselta loppusijoitustilaan ei vaadi suurta polttoainetankin kokoa. Noin 50 litran tankki lienee sopivan suuri.

12

Moottori voidaan asentaa ajoneuvoon joko pitkittäin runkopalkkien väliin osittain oh­jaamon alle tai poikittain kokonaan ohjaamon istuinosan alle. Ensimmäinen vaihtoehto on tilankäytön kannalta parempi, joten suunnitelma perustuu tähän ratkaisuun. Hyd­raulipumppuja tarvitaan kaksi ja ne kytketään moottorin voiman ulosottoakselin laip­paan. Moottorilla ja hydrauliikkaöljyllä on erilliset jäähdyttimet, joiden puhaltimet toi­mivat hydraulimoottoreilla. Tämä antaa vapauden sijoittaa jäähdyttimet sopivaan paik­kaan.

Moottorissa on pitkälle kehitetty ohjauselektroniikka, jolla moottorin vääntökäyrät voi­daan sovittaa sopiviksi. Moottorin ohjaustiedot välitetään CAN-väylällä, jolta tulevat impulssit (esim. hydrauliikan ohjaukselta) säätävät mm. moottorin kierroslukua sekä polttoaineensyöttöä hydrauliikkaenergian tarpeen mukaan.

4.4 Voimansiirto

Voimansiirto on hydraulinen. Hydraulisia voimansiirtojätjestelmiä toimittaa esimerkiksi Rexroth. Seuraavassa suunnitteluvaiheessa hydrauliikkatoimittajalta pyydetään tatjous j ätj estelmästä.

4.5 Suojasylinterin rakenne

Polyeteenimuovinen 50 mm paksu neutronisuoja sijoitettaan 150 mm paksun EN-GJL-350 pallografiittivalurautaisen gammasäteilysuojan sisäpuolelle. Suljettu pääty valmis­tetaan teräslevystä. N eutronisuoj a kiinnitetään päätylevyn sisäpintaan.

Suojasylinterin muoviosan sisähalkaisija on 1060 mm ja valurautaisen suojasylinterin ulkohalkaisija 1460 mm. Rakenteen kokonaispituus on 5080 mm suljetun päädyn kan­nesta avoimen päädyn uloimpaan mittaan.

Metallinen putkimainen sylinteriosa valmistetaan pystyasennossa valamalla, kuten ras­kaat paperikoneiden telat. Lieriön sisä- ja ulkopinnat koneistetaan, jotta saataisiin tarvit­tava mittatarkkuus. Sylinterin ulkopinnalle kiinnitettävät liukujohteet ja hydraulisylinte­rien korvakkeet kiinnitetään sylinteriosan koneistettuihin upotuksiin pulteilla. Myös vinssikoneisto kiinnitetään pulteilla. Muoviosa kiinnitetään valuun liimaamalla.

Suljetun päädyn 150 mm paksuinen teräslevystä kansi kiinnitetään valurautasylinteriin pulteilla. Kanteen hitsataan kiinnityskorvakkeet nostokoneiston taittopyörille ja nosto­köysien ripustuspalkille. Nostokoneiston osat suojataan teräslevystä valmistettavalla suojakannella, joka kiinnitetään sylinterin kanteen ruuviliitoksella.

Suojasylinteri on esitetty kuvassa 2.

13

Kuva 2. Suojasylinterin kokoonpano.

4.6 Suojasylinterin ulkopään säteilysuojan rakenne

Suojasylinterin ulkopään 150 mm paksuinen säteilysuoja tehdään pallografiittiraudasta valamalla. Säteilysuojan sisäpuolelle liimataan 50 mm paksuinen polyeteenikerros neut­ronisuojaksi.

Ulkopään säteilysuoja seuraa suojasylinteriä 18° kääntökulman verran. Säteilysuojan kääntöliike toteutetaan liittämällä suoja tukivarsilla suojasylinterin nivelpisteisiin.

4.7 Kapselin nostokoneiston rakenne

Kapselinostetaan suojasylinterin sisälle ja lasketaan loppusijoitusreikään suojasylinterin ollessa tarkalleen pystyasennossa. Tarvittava nostoliike on 6,7 m. Nostimeksi on valittu hydraulinen köysivinssi, jossa varmennusvaatimuksen ja telojen köysikulmien mini­moimisen takia on kaksi köysitelaa. Köysiteloilla on oikean ja vasenkätiset köysiurat kahdelle köydelle. Neljä erillistä nostoköyttä on ripustettu suojasylinterin päädyn palk­kiin. Köydet kulkevat tarraimen taittopyörien ja suojasylinterin kannen kiinteiden kiin­nityspisteiden kautta teloille, jolloin kuorma jakautuu kahdeksalle nostoköydelle. Yhden köyden köysivoimaksi tulee tällöin S = 250 kN 1 8 = 31,25 kN.

Nostokoneiston koneistoryhmästandardin SFS 4300 mukaan käyttöaikaluokan ja kuor­masuhteen mukaan määriteltynä on lsm eli kevein. Ydinpolttoaineen nosto on kuitenkin rinnastettava vaarallisiin nostoihin, jolloin on valittava vähintään astetta korkeampi ko­neistoryhmä eli 1Am· Nostoköysien alustava valinta on tehty standardin SFS-ISO 4308/1

14

mukaan. Kun on kysymyksessä vaarallinen nosto, on sovellettava standardin kohdan 8 määräystä, jonka mukaan koneistoryhmän on oltava vähintään MS ja nostoköydelle on käytettävä 25 % korotettua varmuuslukua. Tällöin koneistoryhmän MS mukainen var­muusluku Zp= 1,25 x 4,5 = 5,625.

Nostokoneiston vinssien käyttölaitteeksi on valittu standardimallinen hydraulinen ko­neisto, joka muodostuu hydraulimoottorista, planeettavaihteistosta ja jarrusta. Nostotar­rain perustuu aiemmin tehtyyn suunnitelmaan (Seppälä 2003), kuva 3.

= rn

~

\ \,

..,, ..... ,

-.... .........

_./ .... -

PNEU MATIIK K !'\ .S YL SMC CO D.ZB B 0-4 tl D 080, ISKU 4-0mm

0310

Kuva 3. Kapselitarrain.

f ,,·· ·"

/ ./

G - G 12:11

J

TANKONIVEL

KOHTA C 2:1

15

4.8 Automaatio ja kauko-ohjausjärjestelmä

Polttoainekapselin siirto- ja asennusajoneuvo on varustettu kahden istuttavalla ohjaa­malla. Kaikki ajoon, kapselin käsittelyyn ja tarkkaan kohdistukseen tarvittavat ohjaus­liikkeet, valvonta ja tarkistukset voidaan tehdä ohjaamosta käsin. Ajoneuvon kaikki oh­jaustoiminnot ovat nykytekniikalla toteutettavissa sähköisin ohjauskäskyin, joten ajo­neuvo on mahdollista varustaa myös kauko-ohjauksena. Tämä edellyttää kuljetusreitille jonkinlaista ohjausjärjestelmää, joka pakottaa ajoneuvon seuraamaan tarkasti suunnitel­tua kulkurei ttiä.

Automaattiohjaus voidaan toteuttaa nykytekniikalla esimerkiksi kulkureitille upotetun induktiokaapelin avulla, automaattisella optisella ajoradan keskiviivan seurannalla, liik­keen ja suunnanmuutokset mittaavilla antureilla, radiosuuntimilla, tutkalla ja tutkahei­jastimilla yms. sekä erilaisten järjestelmien yhdistelmillä, joilla varmistetaan laiteviasta riippumaton paikannus. Kapselia loppusijoitusreikään paikannettaessa voidaan käyttää esimerkiksi lasertekniikkaa, televisiokuvaa ja maalattua mitta-asteikkoa, kohdistus­merkkej ä ja niin edelleen.

Tässä esisuunnitteluvaiheessa ei ole tarkoituksenmukaista ryhtyä tekemään kovin yksi­tyiskohtaista automaatiosuunnitelmaa, koska tekniikka kehittyy nopeasti. On tarkoituk­senmukaista suunnitella perinteiseen konerakennustekniikkaan perustuva mekaaninen perusrakenne siten, että siihen voidaan helposti liittää kaikki telemetriikkaan ja koneau­tomaatioon tarvittavat laitteet ja järjestelmät.

Siirto- ja asennusajoneuvon avoimen päädyn säteilysuoja on parempi kuin aiemmassa suunnitelmassa (Henttonen ja Suikki 1997). Tästä huolimatta saattaa olla tarpeen vah­vistaa ajoneuvon ohjaamon säteilysuojausta.

16

5 TOIMINNAN KUVAUS

5.1 Kapselin nosto suojasylinterin sisälle ja kääntö kuljetusasentoon

Polttoainekapseli tuodaan loppusijoitustilaan kapselihissillä. Polttoainekapseli ajetaan kapselihissistä ulos kapselin vihivaunulla kauko-ohjatusti.

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo nostaa polttoainekapselin ajoneuvon säteilysuojan sisään kapselin lastausasemassa. Säteil ysuoj asylinteri käännetään vaaka-asentoon.

5.2 Kuljetus loppusijoitusreiän kohdalle

Loppusijoittaminen aloitetaan kunkin sijoitustunnelin perältä. Loppusijoitusreiän suoja­kansi poistetaan ja loppusijoitusreiän reunalle asennetaan suojakaide. Loppusijoitusreikä pestään painepesurilla ja pumpataan vedestä tyhjäksi uppopumpulla. Loppusijoitusreikä kuivataan kuumailmapuhaltimella.

Ennen hentoniittilohkojen asennusta suojakaide poistetaan loppusijoitusreiän reunalta nostamalla se tunnelin perän suuntaan. Pohja- ja reunahentoniittilohkot asennetaan tela­alustalla liikkuvan asennusajoneuvon avulla. Ensin asennetaan pohjalohkot ja sitten reunalohkot, jotka ylettyvät tasan loppusijoituskapselin kannen tasolle.

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo ajaa keskustunnelin kautta loppusijoitustunneliin, jonne ajoneuvo ajetaan perä edellä.

Ennen polttoainekapselin asennusta hentoniittilohkojen suojamuovi poistetaan, jos sel­lainen on jouduttu asentamaan loppusijoitusreikään, jotteivät lohkot alkaisi kostua en­nen aikojaan.

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvo asemoidaan loppusijoitusreiän kohdalle.

5.3 Kapselin lasku loppusijoitusreikään

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon säteilysuoja käännetään pystyasentoon ja polttoai­nekapseli lasketaan ajoneuvon vaijerivinssillä loppusijoitusreikään.

Hentoniittilohkojen asennusajoneuvo on ajettu loppusijoitustunnelin perälle ennen polt­toainekapselin siirto- ja asennusajoneuvoa, jotta päällyshentoniittilohkot voitaisiin asen­taa välittömästi sen jälkeen kun polttoainekapseli on asennettu. Aikaviive kapselin ja päällyshentoniittilohkojen asennuksen välillä on noin neljännestunti.

17

6 VIKAANTUMIS- JA ONNETTOMUUSTILANTEET

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon vikaantumistilanteet on määritelty aiemmin (Kuk­kola 2003).

6.1 Vikaantumistilanteet

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon vikaantumistilanteet eivät muodosta ongelmaa, koska säteilevä polttoainekapseli on säteilysuojan sisässä. Ajoneuvoa voidaan mennä tarvittaessa paikan päälle korjaamaan.

Ongelmallisin on kapselitarraimen vikaantuminen, esimerkiksi tarraimen juuttuminen kiinni polttoainekapselin kanteen. Tarrain on kuitenkin suunniteltu yksittäisvikakriteerin täyttäväksi, jokaisella toiminnolla on varmentava toimilaite (Seppälä 2003), joten tar­rain toimii kaikissa tilanteissa luotettavasti.

6.2 Onnettomuustilanteet

6.2.1 Tulipalot

Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palo loppusijoitustilassa saattaa olla seurauksiltaan vakava. Siirtoajoneuvossa on riittävästi palokuormaa nostamaan tulipalossa loppusijoi­tuskapselin lämpötilan vaarallisen korkealle. Ajoneuvopalossa loppusijoituskapseli py­syy kuitenkin suurella todennäköisyydellä tiiviinä ja kapselin sisällä oleva polttoaine vaurioitumatta (Lautkaski et al. 2003), vaikka kyseessä olisi kumipyöräinen ajoneuvo. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon paloturvallisuuteen kiinnitetään erityistä huomiota. Siirtoajoneuvo varustetaan automaattisella ja varmennetulla sammutusj ärj estelmällä. Tela-alustaisesta kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palokuorma on vain murto-osa kumipyöräiseen ajoneuvoon verrattuna.

6.2.2 Loppusijoituskapselin putoaminen

Loppusijoitustilan hissin alatasanteella loppusijoituskapseli ajetaan vihivaunulla hissistä ulos telakointiasemaan, josta kapselin siirtoajoneuvo kerrosta ylempänä nostaa loppusi­joituskapselin siirtoajoneuvon säteilysuojan sisään. Nostokorkeus on suurimmillaan noin 6 metriä. Jos kapseli putoaa vihivaunun päälle, niin vihivaunu absorboi pudonneen kapselin liike-energian ja pitää kapselin ehjänä.

Loppusijoituskapseli voi irrota kapselin siirtoajoneuvon säteilysuojan sisältä säteilysuo­jaa asennusvaiheessa kallistettaessa. Kapseli iskeytyy kulma edellä loppusijoitusreiän bentoniitilla vuoraamattomaan osaan, kallioon. Tämä estetään lukitsemalla loppusijoi­tuskapseli säteilysuojan sisään kallistuksen ajaksi mekaanisilla rajoittimilla. Kapselin voi irrottaa säteilysuojasta vain, kun säteilysuoja on pystyasennossa.

Loppusijoituskapseli voi pudota loppusijoitusreikään kapselin siirtoajoneuvon säteily­suojan sisältä. Putoamiskorkeus on suurimmillaan noin 7 metriä. Loppusijoituskapseli putoaa puristettujen hentoniittilohkojen päälle. Hentoniittilohkot rikkoutuvat, loppusi-

18

joituskapselin kuparivaippa deformoituu, mutta kapseli todennäköisesti säilyy tiiviinä (Knuutila 2001). Polttoaineniput kapselin sisällä saattavat vaurioitua.

Kapselinostetaan ylös ja viedään takaisin kapselointilaitokseen tarkastettavaksi. Kapse­lin kunto tarkastetaan. Jos kapseli todetaan ehjäksi tai kapseli voidaan korjata, niin kap­seli loppusijoitetaan uudelleen vuorattuun loppusijoitusreikään. Muussa tapauksessa kapseli palautetaan takaisin kapselointilinjalle polttoaineen purkua ja uudelleen kapse­lointia varten.

19

7 KUSTANNUSARVIO

Tammikuun 2004 hintatasossa suunnittelukustannukset ja valmistuskustannukset kapse­lin siirto- ja asennusajoneuvolle ovat noin 1,2 miljoonaa Euroa. Kustannusarvio perus­tuu konepajavalmistuksen, hydraulijärjestelmän ja dieselvoimakoneen osalta pääosin saatuihin budjettitrujouksiin. Yksityiskohtaisen suunnittelutyön ja automaation osuus perustuu kokemusperäiseen arvioon. Kustannusarvion tarkkuus on noin ± 20 %.

20

8 VIITTEET

Henttonen, V and Suikki, M. 1997. Equipment for deployment of canisters with spent nuclear fuel and bentonite buffer in vertical holes. Working Report 97-29e. Posiva Oy, Helsinki.

Seppälä, P. 2003. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituskapselin nostotarraimen suunnittelu. Opinnäytetyö Hämeen Ammattikorkeakoululle.

Kirkkomäki, T. 2003. Olkiluodon loppusijoitustilojen suunnitelmaselostus. Työraportti 2003-66. Posiva Oy, Olkiluoto.

Knuutila, A. 2001. Canister overpack integrity assessment in handling accidents. Work­ing report 2001-29, Posiva Oy, Helsinki.

Kukkola, T. 2003. Olkiluodon loppusijoituslaitoksen normaalikäytön, käyttöhäiriöiden ja onnettomuustilanteiden määritys päästö- ja annoslaskentaa varten. Työraportti 2003-39. Posiva Oy, Olkiluoto.

Lautkaski, R., Ikonen, K. ja Hostikka, S. 2003. Kapselin siirtoajoneuvon palon seurauk­set loppusijoitustilassa tai ajotunnelissa. Työraportti 2003-35. Posiva Oy, Olkiluoto.

21

9 LIITEKUVAT

1 .. -----------------------+-----------------------

- --------- -- 0 0

i i

i i

POSTfvAN !

Siirto- ja asennusajoneuvo edestä

0 0 ----------- -

22

2700

i \ i ._L.

i i

r ~ 7 ~ ~0 ~ ~1 : \~

~-~; -·-·-·-·-·-·-·-·-·+·-·-·-·-·-·-·-·-·-~~ ~-t----i---1----r

......... - ____,...~--.--rlm ~ ~rr-r-~~f--

400 1800

Siirto- ja asennusajoneuvo takaa

Siirto- ja asennusajoneuvo ylhäältä

·--

400

/

0 0 '-0

23

Kapselin lasku loppusijoitusreikään

24

Havainnekuva kapselin siirto- ja asennusajoneuvosta (P-E Rönnqvist!FNS).