Remote Observation of Radioactive Permit-Required Confined Spaces – Case: Posiva Oy’s Fuel Handling Cell

Posiva Oy’s final disposal facility’s encapsulation plant will start to operate in the 2020s. Once the operation starts, the facility is designed to run more than a hundred years. The encapsulation plant will be first of its kind in the world, being part of the solution to solve a global issue of final disposal of nuclear waste. In the encapsulation plant’s fuel handling cell the spent nuclear fuel will be processed to be deposited into the Finnish bedrock, into ONKALO. In the fuel handling cell, the environment is highly radioactive forming a permit-required enclosed space. Remote observation is needed in order to monitor the fuel handling process. The purpose of this thesis is to map (Part I) and compare (Part II) remote observation methods to observe Posiva Oy’s fuel handling cell’s process, and provide a possible theoretical solution for this case. Secondary purpose for this thesis is to provide resources for other remote observation cases, as well as to inform about possible future technology to enable readiness in the design of the encapsulation plant. The approach was to theoretically analyze the mapped remote observation methods. Firstly, the methods were filtered by three environmental challenges. These are the high levels of radiation, the permit-required confined space and the hundred year timespan. Secondly, the most promising methods were selected by the experts designing the facility. Thirdly, a customized feasibility analysis was created and performed on the selected methods to rank the methods with scores. The results are the mapped methods and the feasibility analysis scores. The three highest scoring methods were radiation tolerant camera, fiberscope and audio feed. A combination of these three methods was given as a possible theoretical solution for this case. As this case is first in the world, remote observation methods for it had not been thoroughly researched. The findings in this thesis will act as initial data for the design of the fuel handling cell’s remote observation systems and can potentially effect on the overall design of the facility by providing unique and case specific information. In addition, this thesis could provide resources for other remote observation cases.

Posiva Oy:n loppusijoituslaitoksen kapselointilaitos tulee aloittamaan toimintansa 2020-luvulla. Laitoksen toiminnan on suunniteltu jatkuvan yli sata vuotta. Kapselointilaitos tulee olemaan ensimmäinen laatuaan maailmassa. Se tulee olemaan osana globaalin ongelman ratkaisussa, jolla pyritään ratkaisemaan ydinjätteen loppusijoittamista. Kapselointilaitoksen käsittelykammiossa käytetty polttoaine käsitellään loppusijoitettavaksi Suomen peruskallioon, ONKALOon. Käsittelykammiossa korkeasti radioaktiivinen ympäristö muodostaa luvan vaativan suljetun tilan. Etäseurantaa tarvitaan polttoaineen käsittelyprosessin tarkkailuun. Tämän diplomityön tarkoitus on kartoittaa (Osa I) ja vertailla (Osa II) eri etäseurantamenetelmiä mahdollistamaan tarkkailun Posiva Oy:n käsittelykammion prosessiin, sekä tarjota mahdollinen teoreettinen ratkaisu tähän case-pohjaiseen tutkimukseen. Sekundäärinen tarkoitus on tarjota resursseja muille case-pohjaisille etäseurantatutkimuksille, sekä tiedottaa mahdollisista tulevaisuuden teknologioista mahdollistaen valmiuksia kapselointilaitoksen suunnitelmaan. Lähestymistapana oli teoreettisesti analysoida kartoitetut etäseurantamenetelmät. Ensin, menetelmät siivilöitiin kolmen ympäristöhaasteen avulla. Näitä ovat korkea radioaktiivisuus, luvan vaativa suljettu tila sekä sadan vuoden ajanjakso. Toiseksi, lupaavimmat menetelmät valittiin laitosta suunnittelevien asiantuntijoiden avulla. Kolmanneksi, valitut menetelmät pisteytettiin ja asetettiin järjestykseen tätä case-pohjaista tutkimusta varten räätälöidyn käyttökelpoisuusanalyysin avulla. Työn tuloksia ovat kartoitetut menetelmät sekä käyttökelpoisuusanalyysin lopputulokset. Kolme eniten pisteitä saanutta menetelmää olivat säteilyn kestävät kamerat, kuituskooppi ja äänisyöte. Näiden kolmen menetelmän yhdistelmä esitettiin mahdolliseksi teoreettiseksi ratkaisuksi tälle case-pohjaiselle tutkimukselle. Koska case on ensimmäinen maailmassa, etäseurantaa tällaisessa ympäristössä ei ollut perusteellisesti tutkittu. Tässä työssä tehdyt löydöt tulevat toimimaan lähtötietoina käsittelykammion etäseurantajärjestelmän suunnittelussa. Löydöt voivat siten potentiaalisesti muuttaa laitoksen kokonaissuunnitelmaa tarjoamiensa uniikkien case-kohtaisten tietojensa avulla. Lisäksi tämä työ saattaa tarjota resursseja muille case-pohjaisille etäseurantatutkimuksille.