Tietopankki

Tietopankki

Posiva julkaisee työraportteja sekä Posiva-raportteja. Vuodesta 2006 lähtien lähestulkoon kaikki raportit on julkaistu verkkosivuilla, ja ne löytyvät tietopankista. Tietopankista löydät myös Posivan julkaiseman Posiva tutkii -tiedotuslehden, vuosikertomukset sekä yhteenvedot Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuollon toiminnasta. Lisäksi tietopankista löytyy hyödyllistä opetusmateriaalia.

Posivan kuvapankkiin pääset tästä.

Uusimmat julkaisut


Työraportti 2018-31

Takaisin

Nimi:

3D and 1D Dual-Porosity Reactive Transport Simulations - Model Improvements, Sensitivity Analyses, and Results from the Integrated Sulfide Project Inter-Model Comparison Exercise

Raportin kirjoittaja:

Pękala, M., Alt-Epping, P., Wersin, P.

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

172

Tiivistelmä:

KOLMIULOTTEISIA SEKÄ YKSIULOTTEISIA KAKSOISHUOKOISUUDEN KÄSITTÄVIÄ REAKTIIVISIA KULKEUTUMISSIMULOINTEJA – MALLIN KEHITYSTÄ, HERKKYYSTARKASTELUJA SEKÄ TULOKSIA POSIVAN JA SKB:N SULFIDIPROJEKTIN (THE INTEGRATED SULFIDE PROJECT) MALLIEN VÄLISESTÄ VERTAILUSTA

Posivan ja SKB:n yhteisen ISP-projektin (Integrated Sulfide Project) tarkoituksena on arvioida prosesseja, joilla on vaikutusta liuenneen sulfidin kulkeutumiseen käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilan lähialueella. Tässä raportissa kuvataan Bernin yliopiston tekemää työtä ISP-projektin työpaketti 3:ssa (WP3). WP3:n tavoitteena on kehittää konseptuaalisia malleja ja reaktiiviseen kulkeutumiseen perustuvia mallinnustyökaluja, joilla voidaan arvioida mahdollisia sulfidipitoisuuksia loppusijoitustilan eri osissa sekä sulfidista johtuvaa kapselin korroosiota.

Perustapauksen konseptuaalinen malli huomioi sulfaatin pelkistäjäbakteerien (SRB) potentiaalin toimia rajapinnoilla, jossa isäntäkivi on kosketuksessa bentoniittipuskuriin ja täyttöön (kivi–savi-rajapinta, RCI). Bentoniitti vapauttaa sulfaattia ja liukoista orgaanista ainetta (DOM), jotka voivat levitä kivi-savi-rajapinnalle. SRB:t voivat rajapinnalla hyödyntää orgaanista ainetta ja sulfaattia muodostaakseen sulfidia. Päästessään kapselin pinnalle sulfidi reagoi välittömästi metallisen kuparin kanssa tuottaen kuparihohdetta (Cu2S). Tämä reaktio synnyttää vetyä, jota SRB käyttävät sekundäärisenä elektronien luovuttajana. Parametrisia ja käsitteellisiä epävarmuustekijöitä arvioidaan herkkyysanalyysitapauksilla, joilla testataan diffusiviteetin vaikutusta puskurissa, täytössä ja RCI:ssä, DOM konsentraation, kiinteän orgaanisen aineen (SOM) uuttumiskyvyn ja liukenemisnopeuden sekä sideriitin (FeCO3) merkitystä puskurissa. Varianttitapauksissa arvioidaan lisäksi seuraavien tekijöiden vaikutusta: SRB-aktiivisuus täytössä, rajallinen määrä reaktiivista rautaa (sideriitti) täytössä, paikallinen puskurin menetys, teräselementtien anaerobinen korroosio ja loppusijoitusreikää leikkaava rako.

Mallit toteutetaan PFLOTRAN-koodilla käyttäen kontrollitilavuusmenetelmää ja epäsäännöllistä verkkoa. Tämä mahdollistaa loppusijoitustilan 3D geometrian mallinnuksen sekä loppusijoitusjärjestelmän merkityksellisten yksityiskohtien realistisen kuvauksen. Verkon resoluution vaikutuksia tuloksiin tarkastellaan testilaskelmien avulla. Liuenneen aineen kulkeutumiseen liittyviä elektrostaattisia vaikutuksia kompaktoidussa bentoniitissa tarkastellaan käyttäen yksinkertaistettua 1D-geometriaa, jossa toteutetaan elektrokemiallinen kulkeutuminen (Nernst–Planckin yhtälö) kaksoishuokoisuus jatkumossa.

Tulokset korostavat mackinaviitin liukoisuuden merkitystä kontrolloida liuenneita sulfidipitoisuuksia. Reaktiivisen raudan vaikutus ilmenee tapauksessa, jossa sideriittiä on puskurissa, mikä johtaa huomattavasti pienempään sulfidivuohon ja kapselin korroosiosyvyyteen verrattuna tapaukseen, jossa mineraali puuttuu puskurista. Lisäksi tapaus, jossa huomioidaan sideriitin puuttuminen täytöstä, johtaa merkittävästi korkeampiin sulfidivirtauksiin ja korroosiosyvyyksiin verrattuna tapaukseen, jossa sideriittiä on täytössä. Toinen keskeinen mallin näkökulma on orgaanisten aineiden saatavuus elektronien luovuttajina SRB:lle ja SRB-aktiivisuuden enimmäisnopeus. Yksöis- ja kaksoishuokoisuusmallien vertailu, joka toteutettiin käyttäen yksinkertaistettua 1D-mallin geometriaa tiettyjen oletusten vallitessa (mm. varauksettomat DOM-muodot), viittaa siihen että elektrostaattisten vaikutuksien merkitys liuenneen aineen kulkeutumiseen tiivistetyn bentoniitin läpi ovat suhteellisen vähäisiä.

Malli ennustaa, että teräksen anaerobisen korroosion synnyttämän vedyn vaikutus on pieni ja rajoittuu alkuvaiheen ensimmäisiin tuhansiin vuosiin. Samoin laskelmat, joissa huomioidaan paikallinen puskurin menetys, viittaavat siihen, että vaikutus olisi merkityksetön kymmenien tuhansien vuosien aikajänteellä. Mallinnuksen mukaan loppusijoitusreikää leikkaavalla yksittäisellä raolla olisi todennäköisesti vain pieni tai merkityksetön vaikutus kapseliin kohdistuviin laskettuihin sulfidivirtauksiin. Suurin vaikutus havaittiin olevan teoreettisessa tapauksessa, jossa SRB on aktiivinen täytössä, jossa ei ole sideriittiä (rautalähdettä).

Tehty työ osoittaa, että reaktiivinen kulkeutumismallinnus on hyödyllinen työkalu arvioitaessa sulfidivuota loppusijoitustilan lähialueella ja sen aiheuttamaa kapselikorroosiota. Keskeiset haasteet liittyvät arvioihin, jotka koskevat mikrobireaktioiden nopeutta, kiinteän ja liuenneen orgaanisen aineen kinetiikkaa, liukoisuutta ja biokäytettävyyttä, Fe-pitoisten mineraalien reaktiivisuutta (kuten kiven aluminiumsilikaatit ja bentoniitin ferrihydroksidit, joita malliin ei ole sisällytetty), pH-puskuriprosesseja sekä RCI:n kulkeutumisominaisuuksia. Vaikeuksista huolimatta mallit tuottavat kvantitatiivisen näkemyksen monimutkaisesta kytketystä systeemistä ja mallinnus tarjoaa myös mahdollisuuden hypoteesien testaamiseen. Sellaisinaan tulokset ovat suuntaa-antavia ja voidaan käyttää suunniteltaessa ja tehtäessä päätöksiä loppusijoitustilan teknisten vapautumisesteiden vaatimuksista ja ominaisuuksista.

Avainsanat:

Sulfaatin mikrobiologinen pelkistys, kuparikapselin sulfidikorroosio, reaktiivinen kulkeutumismallinnus, epäsäännöllisten verkkojen soveltaminen 3D malligeometriaan, bentoniitin kaksoishuokoisuusmalli

Tiedosto(t):

WR 2018-31_web (pdf) (70.8 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli:
Tämä sivusto käyttää evästeitä sivuston käyttöä koskevien tietojen keräämiseksi. Kun käytät tätä sivustoa, hyväksyt evästeiden käytön.
Sulje

Evästekäytännöt

Tätä sivustoa käyttämällä hyväksyt, että voimme asettaa evästeitä tietokoneellesi tai mobiililaitteeseesi.

1. Mitä evästeet ovat?

Evästeet ovat pieniä datatiedostoja, jotka siirtyvät tietokoneellesi, kun otat yhteyden johonkin verkkosivustoon. Evästeet tallentuvat selaimen käyttämien tiedostojen yhteyteen.

Lisätietoa evästeistä saat sivulta www.aboutcookies.org.

2. Miksi evästeitä käytetään?

Evästeet tunnistavat tietokoneesi, kun tulet sivustolle uudelleen. Ne muistavat myös sivustolla aikaisemmin tekemäsi valinnat ja parantavat siten sivuston käyttökokemusta. Evästeiden avulla pystyy esimerkiksi tunnistamaan käyttäjän laitteet sekä mukauttamaan mahdollisia mainoksia sivuilla sekä mahdollisissa muissa palveluissa.

3. Mitä evästeitä käytetään?

Jotkin evästeet ovat sivustomme teknisen toiminnan ja käytön vuoksi välttämättömiä. Nämä evästeet eivät kerää käyttäjästä tietoa, jota voitaisiin hyödyntää markkinoinnissa tai muistamaan käyttäjän valitsemia sivustoja.

Suorituskykyä mittaavat evästeemme keräävät tietoa siitä, miten käyttäjät käyttävät verkkosivujamme (esim. eniten käytetyt sivut, mahdolliset virheviestit). Nämä evästeet eivät kerää käyttäjistä tunnistettavia tietoja, vaan ne ovat anonyymejä ja niitä käytetään ainoastaan parantamaan nettisivujen toimivuutta.

Sivuilla olevat kolmansien osapuolten liitännäispalvelut (esim. mainokset, YouTube-videot, Google-tilastointi tai Facebook-liitännäiset) saattavat tallentaa käyttäjän tunnistamiseen käytettävää tietoa, mihin emme valitettavasti voi vaikuttaa. Jos haluat estää niitä seuraamasta liikkumistasi verkossa, voit kytkeä ns. kolmannen osapuolen evästeet pois käytöstä selaimesi asetuksista. Ohjeet löydät selaimesi ohjesivuilta.

Sivuillamme saattaa olla myös painikkeita, jotka helpottavat sisällön jakamista eri verkkoviestintäympäristöihin ja sosiaaliseen mediaan. Jos käytät näitä painikkeita, valitsemaltasi palvelulta voidaan asettaa eväste päätelaitteellesi. Nämä evästeet eivät ole hallinnassamme. Lisätietoja kolmannen osapuolen evästeiden käytöstä saat kyseisen osapuolen verkkosivulta.

4. Evästeiden hallinta ja estäminen

Jos et halua vastaanottaa evästeitä, voit muuttaa Internet-selaimesi asetuksia niin, että saat ilmoituksen aina kun evästeitä ollaan lähettämässä tietokoneellesi. Vaihtoehtoisesti voit estää evästeiden käytön kokonaan. Evästeiden käyttöä voi rajoittaa tai sen voi estää Internet-selaimen kautta (katso tarkemmat tiedot selaimen ohjeista).

Jos estät evästeiden tallennuksen tai poistat ne käytöstä, jotkin verkkosivujemme toiminnoista eivät välttämättä toimi oikein.

Sulje