Ydinainevalvonta

Luonnonuraanista tai ydinpolttoaineesta on väkevöintiasteessa noin 90 prosenttiyksikön matka ydinräjähteisiin.

Ydinainevalvonnan tarpeellisuus juontuu fissiilien aineiden fysikaalisista ominaisuuksista. Luonnossa esiintyy merkityksellisiä määriä yhtä fissiiliä ainetta, uraanin isotooppia U-235. Ketjureaktiossa fissiilit aineet luovuttavat suhteessa painoonsa suunnattomia määriä energiaa niin, että kolme kiloa U-235:tä riittää joko tuottamaan sähköt keskisuurelle kaupungille päiväksi tai aiheuttamaan räjähdyksen, joka vastaa 50 000 tonnia TNT:tä. Fissiilien aineiden teknisestä käyttötavasta ja niiden koostumuksesta, etenkin väkevöintiasteesta, riippuu mitkä käyttötarkoitukset ovat mahdollisia. Kansainvälisissä sopimuksissa fissiilien aineiden rauhanomaiset käyttötarkoitukset ja asekäytöstä luopuminen nähdään hyväksyttävinä tavoitteina[2]. Jotta nämä kahtalaiset tavoitteet voivat valvotusti toteutua, täytyy olla teknisesti mahdollista erottaa nämä kaksi käyttötarkoitusta valvontatarkoituksessa. Seuraavassa käsitellään ydinainevalvonnan fysikaalista taustaa.[3]

Luonnonuraani on kallioperässä hyvin laajalle levinnyt, suhteellisen yleinen metalli. Sitä esiintyy merkityksellisinä pitoisuuksina joka puolella maailmaa. Uraania esiintyy siis luonnossa riittäviä määriä, jotta sen fysikaalinen saatavuus ei yksin voi olla esteenä halkeamiskelpoisten materiaalien hankinnalle missään maailman maassa.

Luonnonuraani sellaisenaan ei kuitenkaan ole fissiiliä, eli kykeneväistä ylläpitämään fissioiden ketjureaktiota. Näin on siksi, että luonnonuraanista alle prosentti on uraanin fissiiliä isotooppia U-235 pääosan ollessa huomattavasti yleisempää, mutta halkeamatonta isotooppia U-238. Jotta uraanista saataisiin fissiiliä, se täytyy väkevöidä, joka on suhteellisen vaativa tekninen prosessi. Ydinvoimaloissa käytetään yleensä väkevöityä uraania, jossa U-235-pitoisuus on noin kolme prosenttia. Ydinaseissa sen sijaan käytetään yli 95 prosentin väkevöintiastetta, sillä alhaiset väkevöintiasteet eivät kykene ylläpitämään fissiota muuta kuin kontrolloiduissa olosuhteissa, joita luonnollisesti ei ydinräjähdettä käytettäessä voida ylläpitää.

Myös muita fissiilejä aineita kuin uraanin isotooppia U-235 käytetään ydintekniikassa, etenkin plutoniumia. U-235 on kuitenkin ainoa luonnossa esiintyvä fissiili aine; muiden fissiilien aineiden valmistaminen on vielä huomattavasti hankalampaa kuin uraanin väkevöiminen, ja lähes poikkeuksetta vaativat uraanin käyttämistä valmistusprosessissa.[4]

Edellä sanotulla on eräitä ydinainevalvonnan kannalta merkittäviä seurauksia:

• Ydinainevalvonta ei voi perustua uraanin saannin estämiselle, sillä sen hankinta kallioperästä on mahdollista missä tahansa päin maailmaa.
• Luonnonuraani väkevöimättömänä ei kuitenkaan ole fissiiliä, joten ydinainevalvonta voi perustua väkevöidyn uraanin ja muiden fissiilien aineiden sekä itse väkevöimisen valvomiseen.
• Ydinpolttoaine voidaan erottaa ydinasemateriaaleista valvontatarkoituksissa niiden perustavanlaatuisten fysikaalisten erojen vuoksi, etenkin väkevöintiasteen.

Atomin sisäisiin voimiin sitoutuneet valtavat voimat tunnettiin jo 1800- ja 1900-lukujen vaihteessa. Jo 1904 nuori brittiläinen tutkija Frederick Soddy ennusti Kuninkaallisille pioneerijoukoille pitämässä esitelmässään niistä voitavan kenties valmistaa aseeita, joiden tuhovoima saattaisi riittää maapallon tuhoamiseen. Toisen maailmansodan jälkeen kävi selväksi, että arvailuista oli tullut todellisuutta: ydinaseet muodostavat erittäin merkittävän uhan maailman turvallisuudelle, ellei peräti sivilisaation olemassololle. Ymmärrettiin, että ydinasevarastojen tuhovoima kasvaisi pian niin suureksi, että ydinsota puhjetessaan voisi lähes täydellisesti hävittää ihmiskunnan ja sen saavutukset. Kun tämä käsitettiin, alettiin toimenpiteitä vaaran purkamiseksi suunnitella. Yhdistyneiden kansakuntien yleiskokous päätöslauselmassaan 715 vuodelta 1953 antoi YK:n Aseistariisuntakomission tehtäväksi selvittää ydinaseriisunnan aloittamisen mahdollisuutta. Saman vuoden joulukuussa Yhdysvaltain presidentti Dwight Eisenhower piti YK:n yleiskokoukselle puheen, joka johti YK:n ydinaseriisuunnasta vastaavan järjestön, Kansainvälisen atomienergiajärjestön perustamiseen.[5]

Kansainvälinen atomienergiajärjestö

Pääartikkeli: Kansainvälinen atomienergiajärjestö

IAEA:n lippu kuvaa atomia rauhaa symboloivien oliivinlehvien ympäröimänä.

Eisenhowerin asettamien suuntaviivojen mukaisesti Yhdistyneiden kansakuntien alaisuuteen perustettiin Kansainvälinen atomienergiajärjestö (IAEA) vuonna 1957. Järjestön tehtäväksi asetettiin toisaalta ydintekniikan sotilaallisen käytön estäminen ja vähentäminen, sikäli kuin se järjestölle vain suinkin on mahdollista, ja toisaalta ydintekniikan rauhanomaisen käytön edistäminen. Näitä tehtäviään IAEA toteuttaa edelleen. Olemassaolonsa aikana se on merkittävästi edistänyt ydinenergian käyttöä ja mm. säteilyn käyttöä maanviljelyssä ja lääketieteessä (lisää säteilyn käyttötarkoituksista artikkelissa ionisoiva säteily). Toisaalta IAEA ylläpitää maailmanlaajuista fissiilien aineiden seurantaa ja läpitunkevaa tarkastusohjelmaa, joita ilman ydinmateriaalien käytön nykyisenkaltainen rajoittaminen ja täsmällinen seuranta olisi hyvin vaikeaa ellei peräti mahdotonta. IAEA myös valvoo kansainvälisten sopimusten noudattamista ja toimii aseistariisunta-asioissa neuvonantajana YK:n yleiskokoukselle, turvallisuusneuvostolle ja muille elimille.[5]

IAEA:n työ ydinaseriisunnan ja ydinvoiman rauhanomaisen käytön edistämiseksi palkittiin vuonna 2005 Nobelin rauhanpalkinnolla, joka jaettiin järjestön ja sen pääsihteerin Mohamed ElBaradein kesken. Perusteeksi Nobel-komitea mainitsi palkittujen "ponnistelut ydintekniikan sotilaallisen käytön ehkäisemikseksi sekä ydinvoiman rauhanomaisen käytön parhaan mahdollisen turvallisuuden varmistamiseksi". Lisäksi Nobel-komitea korosti "menneinä vuosikymmeninä keskittäneensä tarmonsa vähentääkseen ydinaseiden merkitystä kansainvälisessä politiikassa, tähdäten niiden kieltämiseen. Se, ettei maailma ole tässä suhteessa kokenut juurikaan edistystä viime aikoina, tekee ydinaseiden vastustamisen entistäkin tärkeämmäksi."[6]

Ydinsulkusopimus

Ydinsulkusopimuksen kattavuus

  Allekirjoittanut ja ratifioinut

  Liittynyt

  Noudattaa liittymättä (Taiwan)

  Vetäytynyt (Pohjois-Korea)

  Ei liittynyt (Intia, Israel, Pakistan)

IAEA:n perustaminen antoi toivoa kehityskulusta, joka johtaisi ydintekniikan hyödyntämiseen rauhan eikä sodan tehtävissä. Silti kylmä sota oli edelleen kylmimmillään, ja ydinsodan uhka oli kaikkea muuta kuin vain teoreettinen mahdollisuus. Yhdistyneiden kansakuntien jäsenet etsivät mahdollista pakotietä umpikujalta vaikuttavasta tilanteesta.

Vuonna 1961 Irlanti esitti YK:n yleiskokoukselle, että kansainvälisellä sopimuksella tehtäisiin laittomaksi ydinaseiden hankkiminen. Rohkealta vaikuttava ehdotus hyväksyttiin YK:n yleiskokouksen päätöslauselmaksi. 1965 Genevessä aseistariisuntakonferenssi aloitti neuvottelut sellaisen sopimuksen luonnostelemiseksi. Koska sopimus kieltäisi ydinaseiden hankkimisen, muttei olemassa olevien ydinasearsenaalien säilyttämistä, eli se sulkisi väylän ydinaseiden leviämiseltä, sopimusta alettiin kutsua ydinsulkusopimukseksi.[5]

Vuonna 1968 neuvottelut saatettiin päätökseen ja kesäkuun 1. päivä samana vuonna ydinsulkusopimus avattiin allekirjoituksille. Irlanti sai sopimusta esittäneenä maana kunnian allekirjoittaa sen ensimmäisenä ja myös Yhdysvallat ja Neuvostoliitto allekirjoittivat sopimuksen ensimmäisten joukossa. 40 muun maan, Suomi mukaan lukien (sopimusteksti Suomen lakikokoelmassa: ), allekirjoitettua sen, sopimus astui voimaan 5. maaliskuuta 1970. Sittemmin lähes kaikki maailman maat ovat liittyneet ydinsulkusopimukseen ja tätänykyä allekirjoittajia on 189. Sopimuksen noudattamista valvoo IAEA pitämällä kirjaa fissiileistä materiaaleista ja tekemällä tarkastuksia ydinlaitoksiin allekirjoittajamaissa[5]. Sitä on noudetettu poikkeuksetta, sillä yksikään osallistujamaa ei ole hankkinut ydinasetta. Ydinsulkusopimuksen poikkeuksellinen laajuus ja pitävyys tekevät siitä maailman noudatetuimman aseistariisuntasopimuksen[7].

IAEA:n Safeguards-tarkastaja tekee mittauksia ydinpolttoainenipun pinnasta Slovakiassa 2005. Kirjanpidon ja automaattisilla laitteilla tehtävän valvonnan lisäksi takastajat käyvät paikan päällä varmentamassa ydinaineiden määrän.

IAEA:n automaattiset valvontalaitteet sinetöidään tarkastuskäyntien välillä. Kuvan sinetti on Västeråsista Ruotsista.

Ydinsulukusopimuksen noudattaminen voidaan varmentaa ydinaineiden valvonnalla, sillä fissiilit aineet ovat korvaamaton osa ydinasetta. Ydinainevalvonnan järjestämisessä on otettava huomioon edellä mainitut fysikaaliset lähtökohdat. Koska ydinainevalvonta ei voi perustua uraanin saannin estämiselle yksinkertaisesti sen yleiseyyden vuoksi, täytyy sen perustan olla toisaalta väkevöinnin ja toisaalta väkevöityjen ydinaineiden valvonnassa. Tällainen valvonta annettiin IAEA:n tehtäväksi ydinsulkusopimuksen 3. artiklassa. Artiklan englanninkielisen tekstin mukaisesti puhutaan IAEA:n Safeguards- eli varmennustoiminnasta kun tarkoitetaan ydinainevalvontaa. IAEA:n valvontaa täydentävät kansalliset ja muut kansainväliset valvontatoimet, joita esimerkiksi Suomen tapauksessa toteuttavat Säteilyturvakeskus ja Euratom. Näin tarkastuksia tekevät useat toisistaan riippumattomat tahot.[2][8]

IAEA:n Safeguards-toiminta alkoi kuitenkin vuonna 1959 Japanissa, jo paljon ennen ydinsulkusopimuksen allekirjoittamista, kun JRR-3 -tutkimusreaktorista tuli ensimmäinen valvonnan piirissä ollut ydinreaktori. Vuoteen 1961 mennessä IAEA:n jäsenmaat pääsivät sopimukseen kaikkien yli 100 MW tehoisten ydinreaktoreiden valvonnasta. Tämä jätti kuitenkin vielä valvonnan ulkopuolelle huomattavan määrän pieniä tutkimusreaktoreita. 1963 jäsenmaat sopivat kaikkien reaktoreiden, myös pienien, ottamisesta mukaan valvontaan. Vuonna 1965 jäsenmaat hyväksyivät yksimielisesti käyttöön ensimmäisen kattavan kansainvälisen Safeguards-valvontaohjelman INFCIRC/66.

Näin ollen ydinsulkusopimuksen tullessa voimaan 1970 IAEA:lla oli jo toimiva valvontaohjelma käynnissä, mikä lisäsi huomattavasti luottamusta sopimuksen pitävyyteen. Safeguards-valvonnalla onkin ollut huomattava merkitys ydinsulkusopimuksen poikkeuksellisen kattavuuden takaajana. Ydinsulkusopimuksen voimaan astumisen jälkeen Safeguards-ohjelmaa laajennettiin ja IAEA:n valtuuksia kasvatettiin INFCIRC/153 -ohjelmassa. Valvonnasta sovittiin, että IAEA:n tarkastajat saavat tarkastuskäynneillään varmentaa ydinaineiden määrän ja laadun itsenäisesti, paikallisista viranomaisista riippumatta, valitsemillaan menetelmillä. Käytännössä Safeguards-valvontaa toteutetaan niin, että maat, joilla ei ole ydinaseita, tarkastetaan niin usein, ettei niiden ole teknisesti mahdollista valmistaa ydinasetta valvontakäyntien välillä niiden hallussa olevista ydinaineista tai niiden lähtöaineista. Nykyisin tarkastuskäyntien välillä tapahtuu myös kaukovalvontaa sinetöidyillä valvontalaitteilla kuten kameroilla.

Safeguards-valvonta kattaa ydinaineiden määrät eri maissa, mutta myös niiden kuljetukset maasta toiseen. 1965 Yhdysvallat alkoi vapaaehtoisesti ilmoittaa IAEA:lle ydinaineiden siirrosta maasta toiseen. Järjestön pääsihteeri määräsi perustettavaksi kuljetuksia koskevan tietokannan. Vähitellen yhä suurempi määrä maita alkoi tehdä ilmoituksia vapaaehtoiselta pohjalta. Ydinsulkusopimuksen tultua voimaan sopimuksen Safeguards-käytännöt velvoittivat kaikkia osallistujamaita ilmoittamaan etukäteen kuljetuksista IAEA:lle. Ydinasemaista ei saa viedä ydinaineita eikä eräitä ydinteknisiä laitteita ilman että ne asetetaan Safeguards-valvonnan alaisuuteen.[5]

Suomi teki vuonna 1971 ensimmäisenä valtiona maailmassa IAEA:n kanssa ydinsulkusopimukseen perustuvan kahdenvälisen valvontasopimuksen, joka oli voimassa vuoteen 1995. Sen jälkeen Suomi on osallistunut ydinainevalvontaan osana EURATOM-järjestelmää vuoden 1973 EURATOMin ja IAEA:n välisen sopimuksen velvoittamana.[9]

1. Säteilyturvakeskus: Sanasto (Arkistoitu – Internet Archive). Helsinki, 2004.
2. Suomen lakikokoelma: Sopimus ydinaseiden leviämisen estämisestä, 1970.
3. Feiveson, H.: Nuclear Proliferation and Diversion, Encyclopedia of Energy, Boston University, Boston, USA, 2004, ISBN 0-12-176480-X.
4. Lamarsh, J.: Introduction to Nuclear Engineering, Reading, MA, USA, 1983, ISBN 0-201-82498-1.
5. Fischer, D.: History of the International Atomic Energy Agency - The First Forty Years. Wien, 1997. ISBN 92-0-102397-9
6. Nobel-palkintosäätiö: The Nobel Peace Prize 2005. Tukholma, 2010.
7. mm. Yhdistyneet kansakunnat: 2010 Review Conference of the Parties to the Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons - Background. New York, 2010.
   US Delegation to the 2010 NPT Conference: Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons. US State Department, Washington DC, 2010.
8. Säteilyturvakeskus: Valvontamenetelmät (Arkistoitu – Internet Archive). Helsinki, 2009.
9. Ahtisaari, M. & Lipponen, P.: Hallituksen esitys Eduskunnalle Euroopan unionin ydinaseettomien jäsenvaltioiden, Euroopan atomienergiayhteisön ja Kansainvälisen atomienergiajärjestön välisen ydinaseiden leviämisen estämistä koskevan sopimuksen III artiklan 1 ja 4 kohdan täytäntöönpanosta tehtyyn sopimukseen liittyvän lisäpöytäkirjan eräiden määräysten hyväksymisestä sekä laiksi ydinenergialain muuttamisesta. Helsinki, 18.2.2000.

Ydinsulku ja Suomi: 50 vuotta ydinsulkusopimuksen kansallista toimeenpanoa. Petri Paju, tutkimus, STUK 2020