Cesiumerotetun haihdutuskonsentraatin ympäristövaikutukset ja uloslaskuprosessin yksinkertaistaminen

Abstract

Fortumin Loviisan ydinvoimalaitoksella syntyy radioaktiivisia prosessivesiä, joita voidaan käsitellä haihduttamalla eli evaporoimalla. Suurimmasta osasta evaporoinnissa syntyneestä haihdutuskonsentraatista voidaan poistaa cesiumin pitkäikäinen isotooppi Cs-137 cesiumerotusjärjestelmällä, minkä jälkeen haihdutuskonsentraatti voidaan päästää hallitusti mereen eli uloslaskea. Uloslaskuja suoritetaan voimalaitoksella kampanjanomaisesti keskimäärin neljän vuoden välein.

Uloslaskettava konsentraatti on emäksinen ja väkevä boorihappoyhdisteitä sisältävä suolaliuos. Tässä diplomityössä tarkasteltiin haihdutuskonsentraatin uloslaskujen aiheuttamia ympäristövaikutuksia Loviisan voimalaitosta ympäröivällä merialueella. Ympäristövaikutusten analysoinnissa tarkasteltiin erikseen haihdutuskonsentraatin sisältämää typpeä, boorihappoa, muita kemikaaleja sekä korkeaa pH:ta, joista merkittävimmäksi havaittiin konsentraatin sisältämä typpi. Lisäksi työssä arvioitiin uloslaskujen tulevaisuutta sekä niiden aiheuttamaa ympäristökuormitusta.

Osana diplomityötä Loviisan voimalaitoksella suoritettiin cesiumerotetun haihdutuskonsentraatin suunniteltu uloslasku alkuvuonna 2025. Työn toisessa osuudessa käsiteltiin uloslaskuprosessin toteutusta sekä huomioita ja epäkohtia prosessista. Näiden pohjalta työssä arvioitiin mahdollisuuksia uloslaskuprosessin yksinkertaistamiseen. Arvioinnin tueksi luotiin kriteeristö, jonka perusteella eri yksinkertaistusvaihtoehdot pisteytettiin. Arvioinnin ja pisteytyksen perusteella parhaimmaksi vaihtoehdoksi osoittautui uuden uloslaskulinjan rakentaminen puhdistetun haihdutuskonsentraatin varastosäiliöstä voimalaitoksen jäähdytysveden purkuvesivirtaukseen.

Fortum's Loviisa nuclear power plant produces radioactive process water, which can be treated by evaporation that produces evaporator concentrate. Long-lived cesium isotope Cs-137 can be removed from the evaporator concentrate by cesium removal system. After the removal the evaporator concentrate can be discharged into the sea in a controlled manner. Evaporator concentrate discharges are carried out at the Loviisa nuclear power plant on average every four years.

The discharged concentrate is an alkaline and concentrated saline solution containing boric acid compounds. This thesis examined the environmental impacts of evaporator concentrate discharges in the marine area around the Loviisa nuclear power plant. The analysis of the environmental impacts considered nitrogen, boric acid, other chemicals and high pH in the evaporator concentrate, of which nitrogen in the concentrate was found to be the most significant. The work also assessed the future of the discharges and their environmental impact.

As part of the thesis, a planned discharge of evaporator concentrate was carried out at the Loviisa nuclear power plant in early 2025. The second part of the thesis discussed the implementation of the discharge process and the observations of the process. Based on the observations, the work assessed the potential for simplifying the discharge process. To support this assessment, a set of criteria was created and used to score the different simplification options. Based on the evaluation and scoring, the best option was found to be a new outlet line from the purified evaporator concentrate storage tank to the cooling water discharge flow of the power plant.