Olkiluoto 3:ssa sattui lievästi radioaktiivinen jäähdytysveden vuoto 7. maaliskuuta. Säteilytaso tässä vedessä oli niin matala, että vuotoaltaaseen olisi voinut hypätä vaikka uimaan. Veden juomista ei kuitenkaan voi suositella.
Perjantaina 7. maaliskuuta Olkiluoto 3:n vuosihuollon yhteydessä ydinvoimalan primääripiirin jäähdytysvettä pääsi vuotamaan laitoksen sisälle noin 100 kuutiometriä. Vuoto säteili lievästi, sillä voimalan ollessa käynnissä primääripiirin vesi virtaa suoraan reaktorin läpi ja kerää itseensä pieniä määriä radioaktiivisia isotooppeja.
Inhimillisestä virheestä johtunut radioaktiivinen vuoto sai laajaa huomiota uutisissa. Mitään vaaraa vedestä ei kuitenkaan aiheutunut – ei edes voimalan työntekijöille, saati sitten ympäristölle.
Tämä johtuu yhtäältä veden äärimmäisen alhaisesta aktiivisuustasosta ja toisaalta siitä, että työntekijät käyttivät suojavaatteita, Olkiluodon reaktoreja operoivasta Teollisuuden Voimasta kerrotaan Tekniikka&Taloudelle.
Suojausten ansiosta kukaan ei saanut vedestä roiskeita iholleen. Jos näin olisikin päässyt tapahtumaan, työntekijöiden vuotuiset annosrajat eivät olisi silti ylittyneet, TVO:n yhteiskuntasuhdepäällikkö Juha Poikola täsmentää.
Lattioiden puhdistuksesta ei myöskään aiheutunut muuta kuin hieman lisätyötä.
”Lattioiden dekontaminointi on normaalityötehtävä vuosihuollon aikana. Puhdistustoimet päästiin kuitenkin aloittamaan nopeasti tapahtuman jälkeen, työ onnistui ilman merkittäviä vaikeuksia”, Poikola kertoo.
Erittäin alhainen aktiivisuus
Vuotaneen veden radioaktiivisuus jäi TVO:n asiantuntijoiden mukaan kertoimella 10–100 miljardia heikommaksi kuin vasta reaktorista poistetun ydinjätteen. Se tarkoittaa, että avoimen jäähdytysvesilammikon äärellä ihminen ei saisi lähellekään tappavaa säteilyannosta edes koko elämänsä aikana.
Yleisen nyrkkisäännön mukaan noin sekunti juuri reaktorista poistetun polttoainenipun vieressä tappaa. Niinpä OL3:n vuotoveden tapauksessa tappava määrä ydinsäteilyä olisi kertynyt vasta noin tuhannen vuoden yhtämittaisen vesilammikon äärellä seisomisen jälkeen.
Säteilytyöntekijöiden vuotuinen annosraja 20 millisievertiä, joka on noin kolmassadasosa tappavasta kerta-annoksesta (6 Sv), kertyisi parissa–kolmessa vuodessa. Toisin sanoen edes jatkuva oleskelu vuodon vieressä ei aiheuttaisi todellista vaaraa.
Kaiken lisäksi nämä luvut ovat varsin spekulatiivisia siinä mielessä, että jäähdytysveden radioaktiivisuus hajoaa pois tuhansia kertoja nopeammin kuin käytetyn ydinpolttoaineen. Ennen kuin vaarallinen annos olisi kertynyt, radioaktiivisuus olisi jo kadonnut.
TVO:n näkemystä vahvistaa toimituksen tavoittama VTT:n ydinreaktoriturvallisuuden tutkimusprofessori Jaakko Leppänen. Hänen mukaansa voimalayhtiön kertomat säteilyarvot ovat ”ihan uskottavia”.
Vuotovedessä voisi vaikka uida
Entäpä, jos joku olisi hypännyt uimaan OL3:n vuotovedestä kerättyyn altaaseen? Tässäkään tapauksessa mitään oleellista vaaraa ei olisi, TVO:n tiedoista voidaan itse laskea. Tappava annos nimittäin täyttyisi vasta parin vuoden jälkeen, ja voimalatyöntekijän annosraja parissa päivässä.
Käytännössä Olkiluodon vuotovettä ei siis tarvitse pelätä. Sisäisesti nautittuna tai silmiin roiskittuna se olisi kuitenkin jossain määrin haitallista sekä säteilyn että veden sisältämien kemiallisten lisäaineiden takia, TVO muistuttaa. Parissa päivässä kertyvä nimellisesti haitallinen säteilyannos on linjassa tämän arvion kanssa.
Toisaalta reaktorin ollessa päällä primääripiirin vesi säteilee tuhansia kertoja enemmän kuin huoltotöiden yhteydessä. Tällaista vettä voidaan kuvailla keskiaktiiviseksi, ja se on jo oikeasti huomattavan vaarallista. Osoitamme tämän laskutoimituksilla alempana.
Miksi vesi säteilee ja kuinka paljon?
Ydinreaktorin läpi kulkeva jäähdytysvesi eli voimalan primäärikierron vesi muuttuu hieman säteileväksi reaktorin neutronisäteilyn vaikutuksesta. Vaikka kapseleihin suljettu varsinainen ydinpolttoaine ei pääse missään vaiheessa kosketuksiin veden kanssa, ydinreaktorin neutronisäteily läpäisee teräskuoret helposti.
Kun neutronit iskeytyvät tavanomaisiin stabiileihin atomiytimiin, ne saattavat muuttua radioaktiivisiksi. Aina näin ei tapahdu: esimerkiksi tavallisen vety-ytimen eli protonin ja neutronin yhtyminen tuottaa raskasta vetyä eli deuteriumia. Tämä isotooppi on luonnossa harvinainen, mutta se ei säteile lainkaan.
Joissakin toisissa tapauksissa neutronin osuma kuitenkin tuottaa säteilevän isotoopin. Tätä prosessia nimitetään ydinvoima-alalla neutroniaktivaatioksi.
Sekä TVO:n että Leppäsen mukaan reaktorin ollessa päällä selkeästi tärkein radioaktiivinen isotooppi on typpi-16, joka syntyy vedestä itsestään. Kun neutroni törmää tavalliseen happiatomin ytimeen (¹⁶O), se takertuu kiinni, mutta lohkaisee irti protonin. Jäljelle jää säteilevää typpeä.
¹⁶O + n ––> ¹⁶N + p
Käytön aikana primääripiirin veden aktiivisuustaso on TVO:n mukaan enemmän kuin 10 kilobecquerelia per gramma eli 10 MBq/kg. Yksi becquerel tarkoittaa yhtä ydinhajoamista sekunnissa.
Mainittu alaraja-arvio perustuu siihen, että välittömästi reaktorin alasajon jälkeen säteily on tällä tasolla.
Typpi-16 katoaa pois 7,1 sekunnin puoliintumisajalla, joten jo minuutti reaktorin sammuttamisen jälkeen tämä säteily on hajonnut lähes täysin pois. Veteen kuitenkin jää pikkiriikkisiä määriä radioisotooppeja, jotka ovat muodostuneet neutronien aktivoidessa putkien teräspinnoilta liuenneita epäpuhtauksia.
”Liukenemista primääriveteen tapahtuu ympäri primääripiiriä, ja aktivoituminen tapahtuu veden kulkiessa reaktorin läpi. Ydinvoimalaitoksella käytettävät materiaalit valitaan niin, että tämä aktivoituminen olisi mahdollisimman pientä. Lisäksi optimoidaan primääripiirin kemiallisia olosuhteita korroosion minimoimiseksi”, Poikola kertoo.
T&T on kertonut ydinvoimaloiden vesikemiasta aiemmin alkuvuodesta 2024.
OL3:n vuotovedessä radioisotoopeista selkeästi tärkein oli TVO:n mukaan koboltti-58, ja veden aktiivisuus becquereleina mitattuna jäi tasolle muutamia kymmeniä per gramma. Se on 100–1000 kertaa vaimeampaa eli vain sadasosa tai tuhannesosa siitä, mitä säteily oli heti reaktorin sammuttamisen jälkeen.
Ihmisen säteilyannostusta arvioitaessa pitää huomioida ydinhajoamisten lukumäärän lisäksi niiden energia. Koboltti-58:n hajoamisenergia, noin 380 kiloelektronivolttia (keV), on suuruusluokassa 30-kertaisesti heikompi kuin typpi-16:n erittäin korkea lukema 10,4 MeV eli noin 1,7 pikojoulea.
Niinpä energiana mitattu annostaso oli vuotovedessä suuruusluokkaa 10 000-kertaisesti vaimeampi kuin se oli heti sammutuksen jälkeen.
Näin se lasketaan
Kuinka nopeasti jäähdytysvesissä uiminen sitten vahingoittaisi ihmistä tai tappaisi ihmisen? Arvioimme tämän alla likimääräisesti itse laskien.
Aloittakaamme käynnissä olevan reaktorin vedestä. Lasku on alaraja-arvio, joka perustuu TVO:n esittämään tietoon siitä, miten paljon vesi säteili heti sammuttamisen jälkeen.
Kun otetaan huomioon typpi-16:n hajoamisenergia, voidaan säteilyaltistuksen tasoksi laskea suuruusluokka 10 mikrograyta per sekunti. Lasku tapahtuu yksinkertaisesti kertomalla:
10 000 000 hajoamista /kg/s × 1,7 pJ/hajoaminen = 17 µJ/kg/s
Tämän jälkeen huomioidaan, että ydinsäteilyn annoksen yksikkö gray on määritelty yhdeksi jouleksi per kilogramma. Veden säteilytaso annoksen yksikköinä on siis 17 µGy/s, mutta lähtötietojen epätarkkuuden vuoksi pitää muistaa, että kyse ei ole tarkasta luvusta vaan suuruusluokkatasosta.
Se, miten nopeasti primääripiirin vedessä uiminen tappaisi ydinsäteilyyn – olettaen että 300-asteisessa pätsissä pulikointi ei aiheuttaisi kylpijälle muita akuutimpia ongelmia – voidaan arvioida säteilyn niin sanotun puoliintumismatkan pohjalta. Tätä kautta tiedämme, miten suuri massa vettä altistaa uivan ihmisen kehoa säteilylle.
Lisäksi pitää huomioida säteilyn luonne. Typpi-16:n altistuksesta reilu puolet eli noin 10 µGy/s kertyy gammasäteistä. Vajaa puolet on beetasäteilyä, joka ei läpäise ainetta kovinkaan hyvin; vesi itse suojaa omalta säteilyltään.
6 MeV energian eli noin 0,2 pikometrin aallonpituuden gammasäteille puoliintumismatka vedessä on 25 senttimetrin luokkaa, T&T:n kolmen vuoden takaisesta veden spektriä esittelevästä supergraafista voidaan lukea. Tämä säteily on läpitunkevampaa kuin käytetyn ydinpolttoaineen vähemmän energeettinen, keskimäärin noin 0,5 MeV säteily.
Säteilyaltistusta aiheuttaisi toisin sanoen suuruusluokkaa 25 cm paksu patja vettä uimarin ympärillä. 25 cm kerrottuna veden tiheydellä ja ihmisruumiin molemminpuolisella pinta-alalla (noin 1 m²) tekee 250 kg. Puoliintumismatka huomioiden tästä säteilystä noin puolet jäisi ihmisen sisään.
Niinpä annostaso 300-asteisessa primäärijäähdytteessä uivalle ihmiselle olisi suuruusluokassa 1 mGy/s. Koska tappava kerta-annos ihmiselle on noin 5 grayta, kuolettava annos olisi kasassa yllättävänkin nopeasti – puolentoista tunnin jälkeen.
Koska käynnissä olevassa reaktorissa jäähdytysvesi säteilee ainakin näin paljon ja luultavasti enemmänkin, voidaan tulos pyöristää alaspäin yhteen tuntiin – kyse on joka tapauksessa suuruusluokasta, ei pilkuntarkasta arviosta.
Huollon aikana, kun säteily on huomattavasti laantunut, jäljellä on enää jokunen kymmenen tuhatta hajoamista per kilogramma ja sekunti. Hajoamisten energia on pienempi, tässä tapauksessa eli Co-58:n tapauksessa vain 0,06 pikojoulea kappaleelta. Jos oletetaan, että ”jokunen kymmenen” tarkoittaa 30:a, yllä esitetyn laskuesimerkin kanssa analogisesti saamme laskettua säteilytasoksi noin 2 nGy/s.
Co-58:n pehmeämmän ydinsäteilyn puoliintumismatka vedessä jää noin 5 senttimetriin. Toisaalta lyhyemmän puoliintumismatkan takia suurin osa säteilystä osuisi ihmiskehon sisään. Niinpä efektiivinen säteilyä aiheuttava vesimassa olisi suoraan 50 mm × 1 m² × 1000 kg/m³ = 50 kg, ja vesi säteilyttäisi ihmistä noin 100 nanograyta sekunnissa.
Tappava 6 grayn annos kertyisi 60 miljoonan sekunnin kuluessa eli noin kahdessa vuodessa. Annosraja, 20 millisievertiä – eli likimain 20 milligrayta – kertyisi parissa kolmessa päivässä.
Laskuissa yllä on tehty joitakin yksinkertaistuksia. Ensiksikin on oletettu, että kaikki gammasäteilyn energia vapautuu yhtenä kvanttina. Näin ei välttämättä ole. Tämä ei aiheuta virhettä säteilyenergian kokonaismäärään, mutta eri säteilyn energioille puoliintumismatkat vedessä (tai ihmiskudoksessa) ovat eri suuret.
Toiseksi oletettiin, että efektiivinen säteilevän vesikerroksen paksuus on nimenomaan yksi puoliintumismatka. Tämäkään ei välttämättä päde aivan pilkuntarkasti, mutta suuruusluokkatasolla kyllä.
