Puhdistavat rakeet

CsTreat ®-, SrTreat ®- ja CoTreat®-purkit nököttävät Fortumin neuvotteluhuoneen pöydällä. Ruskea muruseos näyttää jauhetulta kahvilta, valkoiset pesupulvereilta. 

Seokset ovat pitkän kehitystyön tuloksena syntyneitä ioninvaihtimissa käytettäviä materiaaleja, jotka sitovat itseensä radionuklideja: CsTreat käy cesiumin kimppuun, SrTreat nappaa strontiumin ja CoTreat koboltin. 

Nämä Nures®-materiaalit ovat siis tehopuhdistajia, jotka keräävät säteilevästä vedestä pahat aineet, sitovat ne lujasti itseensä ja vaihtavat tilalle vaarattomat suola- ja vetyionit. 

Nures-prosessin läpi kulkeneessa vedessä ei ole enää mitään haitallisia aineita, näin pesty vesi voidaan haluttaessa laskea takaisin vesistöön. 

Ja kun puhdistusmateriaalia tarvitaan vain pieni määrä, myös loppusijoitusta vaativaa säteilevää jätettä syntyy vähän. Esimerkiksi cesiumin puhdistuksessa kilpailevaa tuotetta, zeoliittia, tarvitaan saman vesimassan puhdistuksessa tuhat kertaa enemmän kuin CsTreat-ioninvaihtajaa. 

Nures-menetelmän kehittäjä DI Esko Tusa pyörittelee purkkia käsissään ja myhäilee. Resepti on salainen.

– Purkissa on seitsemää alkuainetta, muun muassa hiiltä, Tusa paljastaa. 

Mahdottomasta mahdollista

Nures-menetelmää ei luotu yhdessä yössä. 

Sen suunnittelu- ja tutkimustyö aloitettiin
jo 1980-luvun alussa. Tuolloin Loviisan ydin-voima-laitoksella valmisteltiin radioaktiivisten vesien kiinteytyslaitoksen rakentamista. 

 –  Lähtökohtana oli jätteen betonointi, mutta minä esitin vaihtoehdoksi nuklidien erottamista, Tusa kertoo.  

Ajatukseen, että radioaktiivisuus poistettaisiin jo vedestä, suhtauduttiin skeptisesti: heh-heh, jos se olisi mahdollista, joku olisi sen jo tehnyt -tyyliin. 

Saman vuoden syksynä IVOssa ydinjätehuollon tutkimusohjelman koordinaattorina aloittanut Tusa uskalsi kuitenkin ajatella asiaa ”laatikon ulkopuolella”.

– Tiesin, että maailmalla tutkittiin radioaktiivisten vesien puhdistukseen sopivaa selektiivistä ioninvaihtoa, mutta tehokasta menetelmää ei ollut vielä keksitty. 

Tusan idean kustannustehokkuus oli sitä luokkaa, että kehitystyö päätettiin aloittaa. 

– Suunnittelutyö pystyttiin tekemään itse, mutta selektiivisten ioininvaihtimien kehittämiseen tarvittiin erikoisosaamista. Tutkimuskumppaniksi valikoitui Helsingin yliopiston radiokemian laboratorio, jossa oli jo kansain-välisestikin tunnettua alan osaamista.

Tusa asetti projektille kaksi vaatimusta: hiekkapedin tapaan toimivan ioninvaihdin-seoksen piti olla erittäin selektiivinen ja olomuodoltaan raemainen. 

Tusa uskoi melkein mahdottomaan – umpikuja tuli vastaan kerta toisensa jälkeen – ja puhui tutkimusohjelmalle rahaa vuosi kerrallaan. 

– Vakuutin esimiehille ja tutkimustoiminnan rahoittajille, että satsaukset menetelmän kehittämiseen ovat oikeassa suhteessa potentiaalisin hyötyihin. 

Vihdoin, vuonna 1985, tutkijat onnistuivat kehittämään ioninvaihtimen, joka täytti IVOn vaatimukset. 

– Ensimmäiseksi ratkaistiin cesiumselektiivisen ioininvaihtimen resepti. Sen jälkeen selätettiin strontium ja lopuksi iskettiin kobolttiin, Tusa kertoo. 

– Yhteen tällaiseen ioininvaihdinkoloniin saadaan sidottua haihdutusjätteisiin vuoden aikana kertyvä cesium, Esko Tusa kertoo Loviisan Nures-laitoksella. 

Selionin keulakuvaksi

Sitten ei aikailtu. Ioninvaihtimiin perustuvan puhdistusjärjestelmän suunnittelu ja rakennustyö käynnistyi Loviisassa heti seuraavana vuonna. 

Ioninvaihtimien ympärille, noin kymmenen neliömetrin tilaan, rakentui koko puhdistuslaitos: nesteensiirron annostelusäiliö, mekaanisen suodatuksen yksikkö ja ioninvaihtoyksikkö – ja tietysti säteilymittarit, jotka värähtelivät vaihe vaiheelta vähemmän.

Syyskuussa 1991 oli valmista: ensimmäinen Nures-järjestelmäksi nimetty ja rekisteröity menetelmä aloitti Loviisassa toimintansa. 

Tusasta tuli tuotepäällikkö ja muutamaksi vuodeksi myös Nuresta markkinoivan IVOn tytäryhtiön Selionin toimitusjohtaja. 

– Ne vuodet olivat täysipäiväistä Nures-tuotteiden markkinointia. Työ tuotti tulosta,  kaksi suurta projektia käynnistyi.

Koko hoito konttiin

Ulkomaille Nures myytiin ensimmäisen kerran vuonna 1993. 

– Kyseinen asiakas oli seurannut meitä jo pilottivaiheessa sekä menetelmän käynnistystä Loviisassa. Asiakas tiesi, mitä tarvitsi ja mitä pystyimme tarjoamaan.

Sen jälkeen maailmalle on myyty noin 60 räätälöityä Nures-pakettia. 

Avainsana järjestelmän tuotteistamisessa on ollut asiakaslähtöisyys. Testaukset asiakkaiden vesistä tehdään nopeasti – tiedusteluihin pystytään vastaamaan jopa samana päivänä –  ja järjestelmä räätälöidään tilanteen mukaan. Nures-laitteisto voidaan asentaa esimerkiksi ydinvoimalaitosalueelle tai pakata konttiin ja siirtää koko kontti haluttuun paikkaan. Fortum tarjoaa myös konsultointia ja koulutusta. 

Fukushiman jättiurakka

Palkinnon myöntämisperusteissa TEKin teknologiavaliokunta kiitti Tusaa visionäärisestä otteesta ja kyvystä viedä haastavaa kehitysprojektia eteenpäin suuryrityksen sisällä. 

– Kyllä siinä oli omakin usko välillä kovilla, mies myöntää. 

– Tutkimuskumppanimme aikaisempi työ kuitenkin vakuutti minut ja muut, kyllä se ratkaisu vielä löytyy…

Nyt Nuresta voi luonnehtia merkittäväksi suomalaiseksi cleantech-keksinnöksi. Liike-toimintamahdollisuudet ovat lupaavat. Lähivuosikymmeninä käytöstä poistettaneen lukuisia ydinvoimalaitoksia ja niiden laitteistoa, mikä merkitsee myös laitosvesien puhdistustarvetta. 

Uusin sovellus on käynnistynyt tänä vuonna Englannissa, jossa Magnox-reaktorit poistetaan käytöstä.

– Vaativin sovellus Nureksesta on toimitettu Fukushiman ydinvoimaonnettomuudessa vaurioituneelle Dai-ichi-voimalaitokselle. 

Fortum toimitti sinne jo onnettomuuden alkuvaiheessa Nures-tuotteita radioaktiivisten vesien puhdistukseen. 

– Fortumin järjestelmä oli ainoa, joka heti onnettomuuden jälkeen pystyi puhdistamaan radio-aktiivista vettä siten, että cesiumin ja strontiumin pitoisuudet saatiin mittausrajojen alapuolelle. 

Nures puhdistaa Fukushimassa vettä parhaillaankin.

– Tähän mennessä Nures-tuotteilla on puhdistettu Dai-ichissa jo yli 400 000 kuutiometriä vettä. Pohjavettä valuu kuitenkin vaurioituneeseen voimalaan kaiken aikaa lisää, noin 300–400 kuutiota vuorokaudessa, joten puhdistuskapasiteettia tarvitaan vielä pitkään, Tusa kertoo.  

Maine on kiirinyt

Ydinjäteteknologiaan perehtyneen Tusan 30 vuoden kokemus tunnetaan meillä ja maailmalla. Hän kiertää alan konferensseja ja tekee Nures-menetelmää tunnetuksi. Hän on myös julkaissut yli viisikymmentä aiheeseen liittyvää tieteellisteknistä artikkelia. Into ja asiantuntemus näkyvät jo luottamusta herättävästä olemuksesta.

– Ja kun jollakulla on ydinjätehuoltoon liittyvä kysymys, askeleet suuntaavat kohti Tusan huonetta, Heli Kurki Fortumin viestinnästä sanoo. 

Esko Tusa ja pienoismalli konttiin rakennetusta Nures-puhdistusjärjestelmästä.