Uraanikaivos

Wikipedia

Rangerin uraanikaivos Australiassa.

Uraanikaivos on alue, jossa kallioperästä poistetaan uraanipitoisia mineraaleja niiden hyödyntämistä varten, pääasiassa ydinpolttoaineen ja viime kädessä ydinenergian tuotannossa.

[muokkaa] Historia

Pikivälke - mineraali josta uraani löydettiin.

Radium-villityksessä Jáchymoviin rakennettiin terveyskylpylä houkuttelemaan vieraita ympäri maailman.

Uraania on käytetty jo hyvin kauan sitten väriaineena lasin valmistuksessa. Vanhin uraanilla värjätty lasiesine on löydetty Italiasta Napolin läheltä, ja sen arvioidaan olevan peräisin noin vuodelta 79^[1]. Uraanin käyttö esiteollisella ajalla on kuitenkin ollut varsin vähäistä eikä vain uraaniin erikoistuneita kaivoksia tunneta ennen 1800-lukua.

Ensimmäinen varsinainen uraanikaivos toimi Jáchymovin, saksalaiselta nimeltään Joachimsthal, kaupungissa Böömin ja Saksin rajaseudulla, nykyisessä Tšekin tasavallassa. Jáchymov on vanha kaivoskaupunki, jossa on toiminut hopeakaivos jo 1500-luvulla. Seudun malmit olivat niin rikkaita, että siitä tuli Euroopan suurin kaivosalue. Jáchymov kasvoi Böömin toisiksi suurimmaksi kaupungiksi muutaman vuosikymmenen kuluessa jääden jälkeen vain Prahasta.

Yksi Jáchymovin alueen geologisista erikoisuuksista oli pikivälke, joka on nimensä mukaisesti mustaa ja kimaltelevaa. Pikivälkkeen ensimmäisen perusteellisen kemiallisen analyysin suoritti saksalainen itseoppinut apteekkari Martin Klaproth vuonna 1789. Pikivälkkeen tiedettiin sisältävän rautaa, sinkkiä ja wolframia, mutta Klaproth löysi myös uuden, aiemmin tuntemattoman metallin. Hän harkitsi sille nimeä klaprothium, mutta päätyi ehdottamaan "väliaikaista" nimeä uraani vasta löydetyn Uranus-planeetan mukaan.

Uraania mainitaan kaivetun tarkoituksella ensimmäistä kertaa Jáchymovin metallikaivoksissa 1843. Kuten usein nykyisinkin, historian ensimmäisessä uraanikaivoksessa uraani oli siis muiden kaivannaisten sivutuote. Myös muita pikivälke-esiintymiä oli löydetty eri puolilta maailmaa siihen mennessä, mutta yksikään niistä ei ollut yhtä rikas kuin Böömissä. Uraanin pääasiallinen käyttötarkoitus oli väriaineena lasi- ja posliinituotteissa.^[2][3]

Vuonna 1896 Henri Becquerel havaitsi ensi kertaa radioaktiivisuuden nimenomaan uraanissa ja vuonna 1898 Marie Curie eristi Jáchymovin pikivälkkeestä uraanin hajoamistuotteen, selvästi sitä radioaktiivisemman radiumin. Samalla radioaktiivisuuteen liittyvä innostus valtasi Euroopan ja uraanimalmialueille perustettiin terveyskylpylöitä, niin myös Jáchymoviin.

Radioaktiivisuutensa vuoksi radiumista tuli varsin kysytty alkuaine, jota käytettiin mm. tutkimuksessa, itsevalaisevissa pinnoissa ja maaleissa sekä jopa erilaisissa terveydenhoitotuotteissa. Viimeisimmässä käyttötarkoituksessa se usein oli hyödytöntä tai pahimmillaan vaarallista, mutta radioaktiivisuuden käyttöä kulutustavaroissa ei vielä säädelty lailla.

Uraanimalmeja alettiin kaivaa ympäri maailman radiumin eristämiseksi siitä. Aluksi Itävalta-Unkari toivoi saavansa monopolin Jáchymovin esiintymillä, mutta pian Englannissa, Portugalissa ja Amerikassa oli omaa tuotantoa. 1915 uraania löydettiin Belgian Kongosta, ja pian Belgiassa oli merkittävää radiumteollisuutta. 30-luvulla markkinoille tulivat Kanadan uraaniesiintymät, jotka edelleen tuottavat huomattavan osan maailman uraanista. ^[2]

Toisen maailmansodan aikana Yhdysvallat alkoi hankkia suuria määriä uraania atomipommin rakentamiseen tähtäävän Manhattan-projektin tarpeisiin. Belgian Kongon, Kanadan ja Yhdysvaltain omat uraaniesiintymät olivat merkittävässä asemassa sodan aikaisessa uraanituotannossa. Toisen maailmansodan jälkeen uraanintuotanto kasvoi kilpavarustelun myötä ja merkittävää kaivostoimintaa syntyi Neuvostoliittoon, Saksaan ja Australiaan.

Uraanin kehittyminen normaaliksi, kansainvälisesti kaupattavaksi raaka-aineeksi sijoittuu 70- ja 80-luvuille kun ydinenergian kasvava rauhanomainen käyttö alkoi kuluttaa sotavoimia enemmän uraania. Toisaalta ydinaseriisunnassa saavutetut edistysaskeleet pienensivät osaltaan sotilaallista kysyntää. Suuret määrät asekäyttöä varten varastoitua uraania alkoi tulvia markkinoille ja uusien uraanikaivosten perustaminen sekä uraanin etsintä jäivät vähemmälle. Nykyisin maapallon ydinaseinventaarin kokonaismäärä on supistuva, joten asekäyttö ei enää synnytä uraanin nettokysyntää. ^[4]

Ydinvoiman käyttö näyttää jälleen kasvun merkkejä - pelkästään Kiinassa otetaan käyttöön vähintään yksi uusi ydinvoimalaitos joka vuosi^[5]. Samalla kylmän sodan aikana kertyneet uraanivarastot ovat alkaneet ehtyä. Seurauksena kiinnostus uraanin etsintään ja uusien uraanikaivosten perustamiseen on kasvanut huomattavasti viime vuosina.

[muokkaa] Uraanin etsintä

Yksi nykyaikaisen malminetsinnän työkaluista on lentokoneella tehtävät magnetometriset ja spektrometriset havainnot. Kuvan lentokoneessa magnetometri näkyy peräsimen takana valkoisena puomina. 60-luvulta lähtien ilmamittaukset ovat suuresti helpottaneet ja nopeuttaneet geologien töitä.

Katso myös: Uraanin esiintyminen

Uraanin etsintä muistuttaa pääosin menetelmällisesti muiden malmien etsintää, joskin uraanimalmien tavallisesti hieman korkeampi radioaktiivisuus sallii eräiden säteilymittauksille perustuvien menetelmien käytön. Toisaalta nämä menetelmät ovat tavallisia myös muiden keskimääräistä radioaktiivisempien malmien, esimerkiksi monien kultamalmien etsinnässä.^[6]

Malminetsinnän perustana toimii uraanin geologia, jonka perusteella sen tiedetään muodostavan esiintymiä suuremmalla todennäköisyydellä eräissä kivilajeissa ja tietynlaisten olosuhteiden vallitessa. Uraaniesiintymille otollisia ympäristöjä ovat mm. vanhat magmakivet kuten vanhat graniitit, hiekkakivet joihin pohjaveden kemialliset muutokset ovat saattaneet rikastaa uraania, eräät savikivet ja fosfaattikivet sekä inkonformiteettialueet ja alluviumit.

Fysikaalisten mittalaitteiden avulla on mahdollista selvittää kallioperän ominaisuuksia paksunkin maannoksen alta. Pääasiassa käytetään viittä menetelmää:

1. Magneettiset menetelmät
2. Sähköiset menetelmät
3. Gravimetriset menetelmät
4. Seismiset menetelmät
5. Radioaktiivisuudelle perustuvat menetelmät

Näitä kaikkia sovelletaan nykyisin pääosin lentomittauksina, lukuun ottamatta gravimetrisiä menetelmiä. Yksityiskohtaisemmat mittaukset on tehtävä maanpinnalla. Kenttätutkimuksissa tyypillisiä uraanin etsinnän työkaluja ovat näytteenottovälineet ja radioaktiivisuuden mittauslaitteet kuten skintillometri ja geigermittari. Näytteiden avulla maastosta voidaan muodostaa karttoja, joista alkuaineiden pitoisuuksien avulla on etsittävissä suunnat joissa uraanin pitoisuudet ovat kasvavia. ^[7]

Lupaavilla paikoilla tehdään kairauksia mineraalinäytteiden saamiseksi syvältä kallioperästä. Jos on syytä epäillä huomattavaa uraaniesiintymää, saatetaan edetä koelouhintaan asti alueen kaivospotentiaalin selvittämiseksi. Kaikkiaan aikaa tarpeeksi rikkaan esiintymän löytämisestä kaivostoiminnan alkuun kuluu tavallisesti noin 20 vuotta.^[8][9]

[muokkaa] Uraanikaivostoiminta

Uraanikaivoksen lopputuote on ns. yellowcake, "keltainen kakku", uraanioksidien sekoitus joka on saanut nimensä värinsä takia.

Yleisesti ottaen uraanikaivostoiminta ei juurikaan eroa muusta kaivostoiminnasta. Kuten kaikkien malmien tapauksessa, lähellä pintaa sijaitsevat uraaniesiintymät hyödynnetään yleensä avolouhosten avulla, kun taas syvemmällä sijaitseviin malmeihin päästään käsiksi tunnelikaivoksissa. Huomattavia avolouhoksia ovat Ranger Australiassa, Rossing Namibiassa ja Saskatchewanin alueen uraanikaivosten pääosa. Maailman suurin tunnettu uraaniesiintymä Olympic Damissa Australiassa on tunnelikaivos, samoin kuin maailman eniten tuottava uraanikaivos Mac Arthur River Kanadassa. Huomattavat uraanikaivokset ovat varsin suuria kaivoksia, kymmenen suurinta kaivosta tuottaa kolme neljännestä maailman uraanista. Suurimat tuottajamaat ovat Kanada ja Australia.

Uraani esiintyy monesti yhdessä muiden metallien kanssa. Uraanikaivoksille on varsin tavallista, että ne paitsi muistuttavat muita metallikaivoksia, itse asiassa saattavat olla sellaisia. Monet uraanikaivokset tuottavat myös muita metalleja sivutuotteenaan, ja uraani itse on myös tavallinen sivutuote etenkin fosfaatti- ja metallikaivoksissa. Maailman kymmenestä suurimmasta uraanikaivoksesta Olympic Dam tuottaa päätuotteenaan kuparia, Witwatersrand kultaa.

Uraanin kemialliset ominaisuudet sallivat kolmannenkin kaivosmenetelmän käyttämisen: paikallaan liuottamisen eli in-situ leachingin (ISL). Tällä hetkellä suurin osa maailman uraanista tuotetaan tunnelikaivoksissa. Noin 30 % saadaan avolouhoksista ja 16 % ISL-menetelmällä. Tavanomaisissa kaivoksissa uraanimalmi murskataan. Murskasta varsinainen uraani erotellaan liuottamalla ja saostamalla se kemiallisesti ns. "Yellowcakeksi" (engl. keltainen kakku), joka on koostumukseltaan uraanioksideja (pääasiassa U₃O₈ ja UO₂). ISL-menetelmä luonnollisesti välttää murskaamisvaiheen. Yellowcake toimitetaan ydinpolttoainekiertoon väkevöintilaitokselle, jossa uraanin fissiilin isotopiin osuutta lisätään ydinpolttoaineelle riittävään määrään.

Rikastuksessa yli jäävästä lietteestä sakeutetaan jauhettu kiviaines altaissa. Saadut rikastushiekat kootaan kaivosalueelle tehtyihin altaisiin. Lisäaineiden avulla jäte työstetään liukenemattomaksi ja vettä läpäisemättömäksi. Läjitysalueen täytyttyä sen peitetään maa-aineksella.^[9]

[muokkaa] Kaivuumenetelmät

Katso myös: Kaivos

Uraanikaivosten kaivuumenetelmät, ISL-kaivoksia lukuun ottamatta, ovat samanlaisia kuin muissakin kaivoksissa. Tunnelikaivoksissa tunnelit rakennetaan poraa ja räjäytä -menetelmällä. Tavoitteena on mahdollisimman pieni kaivosjätteen määrä, joten kallion geologista analyysiä käytetään pitkin tunneloimista apuna tunneleiden ohjaamiseksi kohti rikkaimpia malmeja. Uusia kaivuumenetelmiä ovat vesisuihkukaivuu yhdistettynä jäädyttämiseen sekä ISL-menetelmän yhdistäminen perinteisiin tunnelikaivoksiin.^[10][9]

Sunsetin uraanikaivos Wyomingissa on avolouhos.

Avolouhoksissa kalliota jyrsitään työkoneilla ja kivimurska kuljetetaan kuorma-autoilla pois. Malmi prosessoidaan ja rikastetaan, sivukivi säilötään väliaikaisesti käytettäväksi kaivoskuopan udelleen täyttämisessä kun malmi on poistettu. Avolouhoksen reunat tehdään porrastetuiksi tasanteiksi, jotta työkoneet pääsevät käsiksi kuopan reunoihin ja autot voivat kulkea luiskia pitkin louhoksen pohjalle asti. Joissain tapauksissa, varsinkin suonimaisissa esiintymissä, louhoksen seinämistä voidaan tehdä pistotunneleita malmin noutamiseksi.^[11]

60-luvulla itsenäisesti Neuvostoliitossa ja USA:ssa keksitty ISL perustuu uraanin liuottamiseen kemiallisesti suoraan kalliosta. Heikosti happamalla tai emäksisellä liuoksella, joka johdetaan huokoisen kallion läpi, saadaan uraani eroteltua suoraan mineraaleista. Alipaineella varmistetaan, että irtain liuos saadaan kalliosta hyötykäyttöön. ISL-menetelmällä vältetään paitsi perinteisen kaivostoiminnan vaikeudet niin myös suuresti yksinkertaistetaan malmin rikastamista. ISL onkin nopeasti yleistymässä maailman uraanikaivoksissa ja sen avulla uraania voidaan hyödyntää esiintymistä jotka aikaisemmin olisivat olleet epätaloudellisia. Näin ollen myös taloudellisesti käytettävissä olevien uraanivarojen määrä on kasvussa. ISL sopii myös eräissä muissa metallikaivoksissa käytettäväksi, näistä mainittakoon kulta ja kupari.^[12]

[muokkaa] Työturvallisuus

Suurin osa maailman uraanista tuotetaan Kanadassa ja Australiassa, joten tässä keskitytään työturvallisuuskäytäntöihin näissä kahdessa maassa. Muita yli 1000 tonnia uraania vuodessa tuottavia maita on Kazakstan, Niger, Venäjä, Namibia, Uzbekistan ja Yhdysvallat. Yhdessä ne tuottavat yli 90 % maailman uraanista. Näistä USA:ssa on voimassa Kanadaa ja Australiaa vastaava työturvallisuusmääräykset. Kazakstanin ja Uzbekistanin tuotanto tapahtuu ISL-menetelmällä, jossa vältetään useimmat kaivostyön riskit kokonaan. Namibiassa työturvallisuus on parantunut viime vuosina huomattavasti. Verrattuna 80-lukuun työtapaturmien määrä on vähentynyt miltei joka vuosi. Nykyisin niiden määrä on vakiintunut noin 80 % aiempaa alhaisemmalle tasolle^[13]. Nigerin ja Venäjän alueelta tietoja on vaikea saada, mutta on syytä epäillä, etteivät menettelyt kaikilta osin vastaa länsimaista työsuojelun tasoa. Samoin historiallisesti myös länsimaissa on esiintynyt työturvallisuudessa puutteita, mutta nykyisin ne ovat tarpeeksi harvinaisia, jotta uraanikaivokset ovat keskimäärin yhtä turvallisia työpaikkoja kuin muukin kaivosteollisuus.^[14][9]

Kaikkien kaivosten, uraanikaivokset mukaanlukien, työturvallisuus on menneinä vuosikymmeninä parantunut huomattavasti, eivätkä ne enää ole tavallista vaarallisempia työpaikkoja keskimäärin, kuten oheinen taulukko osoittaa. Kaivosteollisuus yleisesti ottaen on erityisen työturvallisuuteen kohdistuneen panostuksen ansiosta noussut yhdestä vaarallisimmista tuotannon aloista suhteellisen turvalliseksi alaksi työskennellä.^[17][18]

Uraanikaivokset ovat suuren yleisen mielenkiinnon ja tiukan valvonnan kohteena, mistä syystä niissä vallitsee tavallisesti verrattaen korkea työturvallisuus^[19]. Australiassa kaikki uraanikaivokset noudattavat työturvallisuusohjesääntöä Code of Practice on Radiation Protection in the Mining and Milling of Radioactive Ores, jonka määräykset noudattavat ICRP:n suosituksia. Kanadassa työturvallisuusmääräyksistä huolehtii Ydinturvallisuuskomissio (Nuclear Safety Commission), lisäksi tulevat Saskatchewanin provinssin paikallissäädökset, jotka joiltain osin tiukentavat työturvallisuusmääräyksiä.^[9]

Varsin usein uraanikaivokset ovat saaneet tunnustusta kaivosalan turvallisimpina työpaikkoina ja työturvallisuuden edelläkävijöinä^[19]. Australiassa Rangerin uraanikaivos oli ensimmäinen kaivos maassa joka saavutti National Safety Council of Australian viiden tähden turvallisuusluokituksen, tämä tarkoittaa turvallisimpaan viiteen prosenttiin kaivoksista sijoittumista^[20]. Kanadassa Arevan uraanikaivokset ovat olleet maan turvallisimpien kaivosten joukossa ja saaneet siitä neljä kansallista ja kaksi alueellista palkintoa^[21]. Kanadan toisen merkittävän uraanintuottajan Camecon kaivokset ovat myös saaneet korkeasta turvallisuudestaan Kanadan kaivosyhdistyksen sekä työturvallisuusseuran palkinnot^[22].

Nykyaikaisessa uraanikaivoksessa merkittävimmät riskit ovat samankaltaisia muiden kaivosten kanssa ja liittyvät tavanomaisiin työtapaturmiin. Uraani itsessään on vain lievästi radioaktiivista ja sitä voi huoletta käsitellä ilman säteilysuojelutoimia. Erittäin rikkaissa malmeissa voi esiintyä suuria määriä radiumia, jolloin suoralla säteilylläkin voi olla merkitystä. Tällöin normaalein säteilysuojelutoimin huolehditaan työturvallisuudesta. Näin rikkaat malmit ovat kuitenkin hyvin harvinaisia.

Ilmavirran mittausta maanalaisen uraanikaivoksen ilmanvaihtohormin suulla. Tehokas ilmanvaihto varmistaa alhaisen radonpitoisuuden kaivoksen ilmassa.

Monista kivilajeista tihkuu ilmaan radioaktiivista kaasua, radonia. Tämä saattaa olla ongelma jopa maanpäällä olevissa rakennuksissa, mikä onkin varsin yleistä Suomessa. Erityisesti radonin poistamisesta riittävällä ilmanvaihdolla täytyy kuitenkin huolehtia uraanikaivoksissa, sillä radon on uraanin hajoamissarjan tuote. Nykyaikaisessa uraanikaivoksessa radon ei kuitenkaan ole terveyshaitta koska riittävä ilmanvaihto on teknisesti varsin helppoa järjestää. Radon aiheuttaa nykyisin huomattavasti suuremmat kollektiiviset säteilyannokset hiilikaivoksissa ja radon-ongelmaisissa maanpäälisissä rakennuksissa sijaitsevilla työpaikoilla kuin uraanikaivoksissa.^[9][23]

Uraanin tuotannon ja käytön työturvallisuutta voidaan verrata myös kokonaisuutena siitä saatavaan hyötyyn ja sen vaihtoehtoihin. Huolimatta viime vuosikymmeninä huomattavasti parantuneesta työturvallisuudesta uraanikaivokset ovat edelleen ydinpolttoainekierron eniten tapaturmia aiheuttava osa. IAEA on arvioinut, että gigawattivuotta kohden koko ydinpolttoainekierrossa aiheutuu 0,07-0,50 kuolemaan johtavaa työtapaturmaa ja lisäksi 0,07-0,37 työperäisen sairauden aiheuttamaa kuolemantapausta. Näistä suurin osa aiheutuu nimenomaan uraanikaivostoiminnasta. Hiilellä tuotetulle energialle vastaavat luvut ovat 0,16-3,20 ja 0,02-1,10, jälleen pääosin hiilikaivosten aiheuttamina. Kokonaisuutena tarkasteltuna ydinenergian tuotanto aiheuttaa suhteessa tuotettuun energiaan vähemmän kuolemaan johtavia työtapaturmia kuin hiili, öljy, kaasu tai uusiutuvat energianlähteet, lukuun ottamatta aurinko- ja tuulivoimaa jotka aiheuttavat yhtä paljon.^[24]

[muokkaa] Ympäristönsuojelu

Uraanikaivosten ympäristövaikutukset ja ympäristöstä huolehtimiseen käytetyt keinot ovat pääasiassa samoja kuin muissakin kaivoksissa. Niiden kaivosten osalta, joissa uraani on sivutuotteena, vaikutukset ja keinot ovat luonnollisesti täsmälleen samoja. Merkittäviä kaivostoiminnassa huolehdittavia seikkoja ovat:

• Sivukiven ja rikastushiekan läjittäminen ja loppusijoittaminen. Jälkimmäinen tehdään mahdollisuuksien mukaan kaivokseen sen sulkemisen jälkeen.
• Malmin rikastamisessa käytettyjen haitallisten kemikaalien kierrättäminen, puhdistaminen ja eristäminen ympäristöstä.
• Pöllyämisen estäminen kiven oikealla käsittelyllä.
• Suurissa kaivoksissa ekosysteemin elinvoimaisuudesta huolehtiminen maankäytön suunnittelulla.
• Ääni- ja visuaalisten haittojen minimoiminen, kun kaivos toimii lähellä asutusta.

Nämä kaikille kaivoksille tavalliset piirteet muodostavat myös uraanikaivosten ympäristövaikutusten pääosan. Tässä artikkelissa kuitenkin keskitytään nimenomaan uraanikaivoksille tyypillisiin ympäristövaikutuksiin ja ympäristönsuojeluun. Kaivostoiminnan ympäristövaikutuksista yleisesti kerrotaan tarkemmin artikkelissa kaivos.^{[25][9][23][19]}

Uraanikaivoksia koskevat kaikki kaivostoiminnan turvallisuutta ja ympäristönsuojelua koskevat säädökset. Uraanikaivokset ovat kuitenkin yleisön erityisen kiinnostuksen kohteena, mistä syystä niiden sääntely ja valvonta ovat yleensä muita kaivoksia korkeammalla tasolla. Uraanikaivoksia koskevat kaivos- ja ympäristölakien lisäksi ydinenergiaa ja ydinaineita koskevat lait, määräykset ja suositukset, jotka asettavat niille erityisiä lisävaatimuksia. Täsmälleen samanlaisessa ympäristössä samanlaisia kivilajeja käsittelevät kaivokset pääsevät selvästi vähemmällä valvonnalla ja julkisella huomiolla jos lopputuote sattuu olemaan jotain muuta kuin uraania. Tällaisia kaivoksia ovat monesti esimerkiksi fosfaatti- kulta- ja kuparikaivokset.^[19]

Uraanin pääasialliselle käyttötarkoitukselle ydinpolttoaineena on ominaista, että hyvin pienet määrät polttoainetta riittävät tuottamaan hyvin suuria määriä energiaa. Tavanomainen ydinvoimalaitos kuluttaa noin 25 tonnia ydinpolttoainetta vuodessa, siis yhden rekkakuormallisen. Polttoaineen valmistamiseksi tarvitaan 125 tonnia luonnonuraania, jollei ydinpolttoainetta kierrätetä. Vertailun vuoksi jos sama energiamäärä tuotettaisiin hiilellä, pitäisi kaivaa nejä miljoonaa tonnia kivihiiltä. Uraanin tuotannon ympäristövaikutuksia siis rajoittaa osaltaan myös yksinkertaisesti tarvittavan kaivostoiminnan vähäinen määrä.^[26][27]

Kuten työturvallisuudenkin laita oli, vaihtelevat kaivosten ympäristönsuojelukäytännöt maasta toiseen. Menneinä vuosikymmeninä, ja maissa joissa ympäristönsuojelun taso ei vastaa nykyaikaisia vaatimuksia, on uraanikaivosjätteistä huolehtiminen ollut joskus heikkoa ja näistä tapauksista liikkuu runsaasti kertomuksia: milloin on tuuli levittänyt radioaktiivisia aineita ympäristöön, milloin on pohjavesi saastunut niiden takia. Joskus jäteaineita on käytetty rakennusmateriaaleina. Monet kertomukset pitänevät paikkansa, joskin säteilyvaikutuksia usein liioitellaan.^[28]

Nykyisin suurin osa uraanista tuotetaan kuitenkin maissa joissa ympäristön suojelua on kehitetty määrätietoisesti korkealle tasolle. Samat maat, joissa työturvallisuussäädökset ja niiden valvonta ovat korkeatasoisia ovat tyypillisesti myös asettaneet korkean tason ympäristösäädöksiin ja -valvontaan. NEA:n ja IAEA:n tekemä selvitys osoittaa että nykyaikaisen ympäristölupakäytännön piirissä olevat kaivokset OECD-maissa tuottavat uraanin vähäisin terveys- ja ympäristövaikutuksin. Selvitys kuitenkin toteaa historiallisesti esiintyneen heikompiakin käytäntöjä ja arvioi huomattavien parannusten edelleen olevan tarpeen eräissä uraania tuottavissa maissa. ^[29]

[muokkaa] Kaivoshankkeen valmistelu

Nykyaikaisen uraanikaivoksen valmistelu alkaa esityöllä ympäristövaikutusten arviointi -raporttia (YVA) varten. YVA on välttämätön edellytys luvan saamiseksi uraanikaivokselle kaikissa OECD-maissa ja ne ovat yleistymässä muuallakin. Ympäristöviranomainen läpikäy ja tarkastaa YVA:n ennen luvan myöntämistä tai epäämistä. Joissain maissa laki edellyttää lisäksi poliittista päätöstä kaivoksen sallimiseksi. Suomessa luvasta päättää Valtioneuvosto ja kaivoksen lupaehtojen täyttämistä valvoo Säteilyturvakeskus. Monet maat, Suomi mukaan lukien, ovat ottaneet käytännöksi myös paikallisen väestön kuulemisen ennen luvasta päättämistä. Eräissä muissa maissa, kuten Australiassa, alkuperäisväestöön kuuluvilla maanomistajilla on valta kieltää omistamiltaan mailta malminetsintä.^[29][30][31]

Arkeologeja kaivauksella. Jos YVA:n valmistelussa tehdään arkeologinen löytö, se tutkitaan ja siirretään ennen kaivostoiminnan aloittamista.

YVA:ssa kaivospaikkaa arvioidaan lukuisilla eri tavoilla. Ensiksi käydään läpi alueella mahdollisesti aiemmin tehdyt tutkimukset. Alueen ekologiaan, historiaan, ilmastoon ja muihin ominaispiirteisiin erikoistuneita henkilöitä kuullaan. Myös kaivospaikan luonnonvarat arvioidaan jotta metsien, maa-aineksen tai mahdollisesti muiden malmien hyödyntäminen voidaan järjestää myös kaivoksen perustamisen jälkeen.

Ympäristön kasvit ja eläimistö kartoitetaan perusteellisesti. Erityisesti selvitetään uhanalaisten lajien esiintyminen. Kaivoksen suunnittelu tehdään tavalla, jolla voidaan varmistaa ekosysteemin säilyminen elinvoimaisena ja taata edellytykset uhanalaisten lajien olemassaololle alueella.

Ilmasto ja sää kaivospaikalla selvitetään vuoden tai vuosia kestävän seurannan aikana. Kun ilmaston toiminta alueella tunnetaan, voidaan esimerkiksi sivukivi sijoittaa alueelle, jossa sen suojaaminen pöllyämiseltä on helpointa. Myös ilmanlaatu tutkitaan, jotta kaivoksen toiminnan aikana ilmassa mahdollisesti havaittavat epäpuhtaudet voidaan erottaa alueella jo aiemmin esiintyneistä.

Alueella tehdään arkeologinen ja paleontologinen kartoitus. Niiden tarkoituksena on löytää mahdolliset muinaislöydöt, jotka saattaisivat häiriintyä kaivostoiminnasta. Mahdollisen löydön sattuessa ne pitäisi tutkia ja kuljettaa pois ennen kuin kaivostoiminta voidaan alkaa.

Kaikkiaan mahdollisen kaivospaikan tutkimiseen käytetään vuosia ja kymmeniä eri alojen asiantuntijoita. Jos tutkimusten tulokset kaikilta osin osoittavat kaivostoiminnan olevan turvallisesti mahdollista, viranomaiset voivat myöntää luvan. Kaivoksen toiminnan aikana ympäristön seuranta ja kaivostoiminnan valvonta jatkuvat. Tällöin YVA:ta varten tehdyt selvitykset tarjoavat vertailukohdan, jotta mahdolliset ympäristövaikutukset voidaan tunnistaa ja niihin voidaan puuttua.^[32]

[muokkaa] Kaivoksen toiminta

Kaivostoiminnan aloittaessaan kaivosyhtiö sitoutuu noudattamaan paikallisia lakeja, määryksiä ja kaivosluvan ehtoja. Ympäristöluvan säilyttäminen kaivoksella edellyttää että toiminta täyttää turvallisuutta ja ympäristöä koskevat lupaehdot, jotka on määritetty ennen kaivoksen avaamista tehdyn YVA:n perusteella.

Uraanikaivoksen toiminnan aikana sen merkittävimmät ympäristövaikutukset ovat yhteisiä muiden kaivosten kanssa ja niitä käsitellään artikkelissa kaivos. Uraanikaivosten tapauksessa ydinenergiaa ja ydinaineita koskeva lainsäädäntö ja muut säädökset edellyttävät kuitenkin myös uraanin ja uraanimalmin radioaktiivisuuden huomioimisen.^[9][23][19]

Kaivostoimintaan ei liity ydinreaktioita, joten se ei voi synnyttää radioaktiivisuutta. Sen sijaan sen kuluessa voidaan siirtää luonnossa jo olevaa radioaktiivisuutta paikasta toiseen. Uraanikaivoksissa malmista poistetaan uraani, joka vähentää kallion alkuperäisen aktiivisuuden määrää. Sivukiveen ja rikastusjätteeseen jää kuitenkin luonnollisia radioaktiivisia aineita kuten radiumia, uraani- ja aktiniumsarjan nuklideja ja myös jonkin verran uraania. Sama pätee toki kaikkiin luonnollista radioaktiivisuutta sisältävissä kivilajeissa toimiviin kaivoksiin, esimerkiksi tyypillisesti fosfaattikaivoksiin, eikä pelkästään uraanikaivoksiin. Kaivos- ja rikastusjätteet sisältävät vain alhaisia pitoisuuksia radioaktiivisuutta, mutta toisaalta kertyvät kivi- ja rikastushiekkamassat saattavat etenkin avolouhosten tapauksessa olla suuria. Radioaktiivisuutta ei voida sinänsä hävittää. Kuten kaikki radioaktiivisuus luonnossa, on rikastusjätteiden ja sivukiven radioaktiivisuus hyvin pitkäkestoista. Sen aktiivisuus laskee oleellisesti vasta muutaman sadan tuhannen vuoden aikana.

Kaivosaluella esiintyvät luonnolliset radioaktiiviset aineet eivät aiheuta haittaa ympäristölle tai ihmisille sen enempää kuin kalliossa ollessaan, ellei aktiivisuutta kulkeudu ympäristöön. Uraanikaivosalueilla radioaktiivisuuden pääväylä ympäristöön on radonin muodossa. Ilman radonpitoisuuden nousu onkin uraanikaivokselle ympäristövaikutuksista selvästi merkittävin, sillä se aiheuttaa kaikkein suurimmat säteilyannokset ympäristön asukkaille.^{[33][34][23][28]}

Malmin rikastamisesta kertyvä sivukivi ja rikastushiekka läjitetään kaivosalueelle. Joissain tapauksissa, etenkin tunnelikaivosten ollessa kyseessä, voidaan kaivosjätteet palauttaa kaivokseen sen sulkemisen jälkeen. Tällöin läjittäminen on väliaikainen ratkaisu. Koska uraanikaivoksissa louhitaan radonia muodostavia kivilajeja, jatkuu radonin muodostus myös kaivosjätteessä. Sivukivi ja rikastushiekkaläjät voivat kasvattaa kaivoksen ympäristössä ilman radonpitoisuutta. Oikeilla toimenpiteillä radonin pääsyä ympäristöön on mahdollista vähentää. Näitä toimenpiteitä on syytä soveltaa kaikissa kaivoksissa jotka toimivat radonia muodostavassa kallioperässä, ei pelkästään uraanikaivoksissa.

Todelliset radonpitoisuudet uraanikaivosten ympäristössä jäävät useimmissa tapauksissa UNSCEARin konservatiivista mallia vähäisemmiksi. Kuvassa on esitetty arvio kanadalaisen kaivoksen ympäristön radonpitoisuudesta etäisyyden funktiona verrattuna UNSCEARin malliin.^[35]

Radon on jalokaasu, joten se ei reagoi ympäristön aineiden kanssa. Se ei ole kemiallisesti myrkyllinen, eikä se muodosta myrkyllisiä yhdisteitä. Radon ei kerry elimistöön tai ympäristöön, vaan se esiintyy ainoastaan kaasuna. Radonin haitallisuus perustuu yksinomaan sen ja sen hajoamistuotteiden radioaktiivisuuden aiheuttamaan säteilyvaikutukseen.

Paikallinen radonlähde, esimerkiksi rikastushiekkaläjä, voi kohottaa radonpitoisuutta vain läjän läheisyydessä. Etäisyyden kasvaessa pitoisuus laimenee nopeasti saavuttaen lopulta ilmakehän keskimääräisen pitoisuuden. Radonin kokonaismäärään kaivostoiminta ei vaikuta, koska sen syntyminen on täysin luonnollinen prosessi. Kaivostoiminta voi ainoastaan keskittää radonin lähteitä ja siis muuttaa sen pitoisuuksia ilmassa paikallisesti.

Missään tapauksessa radonpitoisuudet eivät kasva niin korkeiksi, että ne aiheuttaisivat vaikutuksia ympäristössä tai aiheuttaisivat ihmisille akuutteja oireita. Radonin vaikutusten torjunta tähtää ihmisten saaman säteilyannoksen minimoimiseen myöhäisvaikutusten estämiseksi. Pitkäaikainen altistuminen korkeille radonpitoisuuksille kasvattaa syöpään sairastumisen riskiä.

Radonin pääsyä ilmakehään voidaan rajoittaa peittämällä kaivosjäte maalla. Pitkäikäisimmänkin radonin isotoopeista puoliintumisaika on neljä päivää. Maakerros radonlähteen ja ulkoilman väillä hidastaa radonin pääsyä ympäristöön tarpeeksi, että suurin osa siitä ehtii hävitä radioaktiivisen hajoamisen kautta. Samalla estetään kaivosjätteiden leviäminen esimerkiksi pöllyämisen kautta. Nykyisin ympäristösäädökset edellyttävät kaivosjätteiden peittämistä.^[24][23]

Australiassa, Kanadassa, Namibiassa ja Nigerissä tehtyjen mittausten perusteella uraanikaivosten peittämättömien kaivosjäteläjien radonpäästöt vaihtelevat taustasäteilystä erottumattomalta tasolta 35 becquerelliin sekunnissa neliömetriä kohti. Maakerroksella tehokkaasti peitettynä päästöt pienenevät tasolle 0-0,2 Bq/m²s, joka on käytännössä merkityksetön, eikä eroa kaivosalueen maaperän luonnollisista radonpäästöistä.

UNSCEARin tekemän arvion mukaan tyypillinen uraanikaivos aiheuttaa lähialueelleen 80 TBq:n radonpäästöt yhtä gigawattia tuotettua ydinsähköä kohti. Tästä aiheutuu alueen lähialueen asukkaille 0,2 manSv:n kollektiivinen säteilyannos. Jakamalla tämä uraanin tuotannon lähialueilla (alle 100km) todellisuudessa asuvalle väestölle saadaan laskennallinen henkilökohtainen säteilyannos 40 µSv. Näin pienet muutokset säteilyn määrässä paitsi alittavat selvästi viranomaisten asettamat turvarajat niin myös hukkuvat täysin luonnolliseen taustasäteilyyn ja esimerkiksi sen vuodenaikavaihteluun.^[36][23]

[muokkaa] Uraanikaivoksen sulkeminen

Kun malmi on käytetty loppuun, kaivos suljetaan. Kaivoksen toiminnan aiheuttamat ympäristöhaitat kuten ilmansaasteet, pöly, ääni, maankäyttö ja kemikaalien käsittely tulevat päätökseen. Jäljelle jäävät kaivosjätteet, joiden väliaikainen säilöminen läjitettynä voi päättyä loppusijoitukseen.

Kaivosjätteiden loppusijoituksella on kaksi pääasiallista tavoitetta: entisestään pienentää ympäristöön kulkeutuvia radonpäästöjä sekä palauttaa kaivos- ja läjitysalueet luonnontilaan. Maailmalla yleisimmässä uraanikaivostyypissä eli tunnelikaivoksessa kaivosjätteiden loppusijoitus on suhteellisen helppoa ja halpaa toteuttaa kaivostunneleihin. Tunnelien yläpuolella oleva kallio ja maa tarjoaa luonnollisen esteen radonpäästöille. Avolouhosten tapauksessa kaivoskuoppa täytetään kaivosjätteillä ja peitetään paksulla maakerroksella, joka vähentää radonpäästöjä aivan kuten läjien peittäminen maalla.^[9][34][33]

Kaivosjätteiden loppusijoittaminen läjityspaikkoja huomattavasti paksumpien maakerrosten alle vähentää merkittävästi radonpäästöjä ympäristöön. UNSCEAR arvioi tyypillisestä uraanikaivoksesta aiheutuvan sulkemisen jälkeen 0,00075 manSv/a:n kollektiivisen säteilyannoksen tuotettua gigawattivuotta sähköä kohti. Näin pieniä muutoksia säteilytasossa on mahdoton erottaa luonnon taustasäteilystä.^[36]

Kaivospaikan ympäristövalvontaa jatketaan kaivoksen sulkemisen jälkeen. Valvonnan tarkoituksena on varmistaa loppusijoituksen ja peittämistöiden tarkoituksenmukainen toimiminen. Viranomainen voi edellyttää kaivoksen käyttäjältä valvontaa minkä tahansa sopivaksi katsomansa ajanjakson verran. Valvonnan merkitys on tällä hetkellä suuri koska kokemusta pitkäkestoisesta loppusijoittamisesta on toistaiseksi rajallisesti. Suomessa STUK:n periaatteellinen kanta on, että valvontaa jatketaan tarvittaessa seuraavaan jääkauteen asti. Kaivospaikan sulkemistöiden ja jälkivalvonnan kustannukset täytyy nykyisin sisällyttää uraanin ja siten viimekädessä ydinsähkön hintaan. ^[37][28]

Nykyisen tapaista uraanikaivostoimintaa on harjoitettu tähän mennessä niin pitkään, että uraanikaivosten koko elinkaaren vaikutukset, mukaan lukien sulkemisen, alkavat olla kokemusperäisestikin hyvin tunnettuja. Asianmukaisesti suljettuja uraanikaivoksia on maailmalla parikymmentä. Niissä sulkemistöiden kustannukset ovat pääosin liikkuneet välillä 0,1-5 USD tuotettua uraanipaunaa kohti. Sähkön hinnassa tämä merkitsee noin 0,0005-0,03 c/kWh lisähintaa. Suhteessa sähköntuotannon kokonaiskustannuksiin uraanikaivosten asianmukaisen sulkemisen kustannukset ovat vähäpätöiset.^[33]

[muokkaa] ISL-menetelmä ja ympäristönsuojelu

Paikallaan liuottaminen eli ISL-menetelmä poikkeaa merkittävästi perinteisestä kaivostoiminnasta, joten sen ympäristövaikutuksetkin ovat suurelta osin erilaiset. ISL-menetelmä välttää kokonaan monia merkittäviä perinteisen kaivostoiminnan työvaiheita ja näin ollen se aiheuttaa yleisesti ottaen vähemmän haittoja. ISL:n etuja ovat

• Huomattavasti pienempi työvoiman tarve.
• Turvallisempi työskentely-ympäristö.
• Ei sivukiveä.
• Ei rikastusjätettä.
• Ei pölynhallinnan tarvetta.
• Selvästi pienempi radon-altistus.
• Vähempi vedenkulutus.

Haittapuolena ISL-menetelmään liittyy kohonnut pohjaveden pilaantumisen riski. Kokonaisuutena tarkasteltuna ISL-menetelmän edut ovat kuitenkin suuremmat kuin sen heikkoudet myös ympäristön ja työturvallisuuden kannalta.

Ympäristönsuojelu ISL-menetelmää käytettäessä noudattelee samoja YVA:lla määriteltäviä suuntaviivoja kuin muukin uraanikaivostoiminta, joskin menetelmän luonteen takia vaikutukset ympäristöön ovat pääsääntöisesti selvästi vähäisempiä ja eräät, esimerkiksi sivukiven hallintaan liittyvät, asiat voidaan sivuttaa kokonaan. Säteilysuojelun kannalta suurin merkitys on edelleen radonilla, joskin altistustasot ovat tavallisesti huomattavasti pienempiä.

Erityistä huomiota ISL-menetelmää käytettäessä on kiinnitettävä pohjaveden suojeluun. Käytettävät suojelumenetelmät riippuvat suuresti paikallisesta hydrogeologiasta ja voivat olla myös eri menetelmien yhdistelmiä. Kaikille niille on kuitenkin yhteistä toiminnan suunnittelu turvalliseksi paikallisen ympäristön huomioiden, tarkka ympäristön seuranta järjestelmällisellä näytteenotolla, varautuminen mahdollisiin poikkeamiin etukäteen sekä suunnitelman mukainen puuttuminen jos ongelmia ilmenee.^[38]

[muokkaa] Katso myös

Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Uraanikaivos.

• Uraani
• Uraanin esiintyminen
• Ydinpolttoainekierto
• Ydinvoima

[muokkaa] Lähteet