Tietopankki

Työraportti 2015-39

Takaisin

Nimi:

Determination of In Situ Thermal Properties of Rocks in Drillholes OL-KR6, OL-KR14, OL-KR43, OL-KR45, OL-KR47, OL-KR49, OL-KR51, OL-KR54 and OL-KR55 at Olkiluoto 2014–2015

Raportin kirjoittaja:

Korpisalo, A., Suppala, I., Kukkonen, I., Koskinen, T.

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

74

Tiivistelmä:

Tässä työssä mitattiin kairarei’issä kallion lämmönjohtavuutta in situ TERO76-laitteistolla. Mittausmenetelmä perustuu kairareikään asetetun sylinterimäisten lämpö­lähteen lämpötila­vasteeseen ja siitä analyyttisellä ja numeerisella mallilla laskettuihin lämmönjohtavuuden arvoihin. Mittausgeometrian takia vain lämmönjohtavuus voidaan arvioida (±2 %) suoraan. Terminen diffusiviteetti arvioidaan kivien laboratorio­mittauk­siin perustuvan johtavuus-diffu­siviteetti-relaation avulla. TERO -mittaukset tehtiin ja kallion lämpöominaisuudet las­ket­tiin yhdeksässä syvässä kairanreiässä (OL-KR6, OL-KR14, OL-KR43, OL-KR45, OL-KR47, OL-KR49, OL-KR51, OL-KR54 ja OL-KR55). Suonigneissin (n = 104 mittaus­ta) keskimääräinen numeerinen lämmönjohtavuus on 3,55 (2,74) Wm-1K-1 ja diffu­siviteetti 1,89×10-6 (1,31×10-6) m2s-1. Vastaavasti analyyttisellä mallilla määritetyt arvot ovat 3,37 Wm-1K-1 ja 1,78×10-6 m2s-1. Olkiluodon kivien laboratoriomittausten keskimääräiset johta­vuudet ja diffusiviteetit on esitetty suluissa. Pegmatiittisen graniitin (n = 28) keskimää­räinen numeerinen lämmönjohtavuus on 3,57 (3,00) Wm-1K-1 ja terminen diffusi­viteetti 1,91×10-6 (1,57×10-6) m2s-1 sekä analyyttinen lämmönjohtavuus 3,41 Wm-1K-1 ja diffusivi­teetti 1,80×10-6 m2s-1. Diateksitiittisen gneissin (n = 55) keskimääräinen numeeri­nen läm­mön­johtavuus on 3,48 (2,73) Wm-1K-1 ja diffusiviteetti 1,85×10-6 (1,35×10-6) m2s-1 sekä ana­lyyttinen lämmön­johtavuus 3,31 Wm-1K-1 ja diffusiviteetti 1,75×10-6 m2s-1. Nämä olivat pääkivilajit tässä työs­sä. Muutama satunnainen mittaus tehtiin myös tonaliittisessä gneis­sissä (TGG) ja kiille­gneississä (MGN). Tonaliittisessä gneississä (n = 10) keskimää­räi­nen numeerinen lämmön­johtavuus on 3,28 (2,78) Wm-1K-1 ja diffusiviteetti 1,85×10-6 (1,35×10-6) m2s-1 sekä analyyt­tinen johtavuus 3,23 Wm-1K-1 ja diffusiviteetti 1,70×10-6 m2s-1. Kiille­gneississä (n = 3) nu­mee­rinen keskimääräinen lämmönjohtavuus on 3,05 (2,66) Wm-1K-1 ja terminen diffusi­vi­teetti 1,60×10-6 (1,34×10-6) m2s-1 sekä analyyttinen lämmön­johtavuus 2,95 Wm-1K-1 ja diffusi­viteetti 1,54×10-6 m2s-1.

Tulokset sopivat hyvin yhteen aiempien TERO-tulosten kanssa. Analyyttiset tulokset ovat keskimäärin <5 % pienemmät kuin numeeriset ja aina <10 % pienemmät. Tähän pie­neen eroon vaikuttavat numeerisen mallin ominaisuudet, anturin termisten ominai­suuk­sien epätarkkuus ja anturin kalibrointi sekä tulkinnassa käytetty mittauksen aika-alue. Toisaalta, in situ mittaukset (esim. analyyttiset) johtavuusarvot ovat ~10 % suurem­mat kuin laboratorioarvot. Se johtuu lämmönjohtavuuden anisotropiasta, kivi­lajien geolo­gisesta heterogeenisyydestä ja mittausgeometriasta. Kaksidimensionaalisen anisotro­pian tapauksessa mittaustulosta kontrolloivat vaikuttavat johtavuusanisotropian pääkompo­nentit sekä foliaatiotason kulma kairareiän suhteen. Mitatut (efektiiviset) in situ lämmönjohtavuudet ovat pienempiä kuin vastaavat laboratoriomittaukset. Toisaalta jae­tun pylvään menetelmällä laboratoriossa mitattuun lämmönjohtavuuteen vaikuttaa vain näytteen suunnassa vaikuttava (oikea) lämmönjohtavuus. Kairareikämittauksissa ilmiötä vahvistaa edelleen anistropiakertoimen vaihtelu cm- ja metrimittakaavoissa.

Avainsanat:

Anisotropia, kairanreikä, kallio, lämmönjohtavuus, ominaislämpökapasiteetti, terminen diffusiviteetti, TERO–laite, Olkiluoto, ydinjätteiden loppusijoitus.

Tiedosto(t):

Determination of In Situ Thermal Properties of Rocks in Drillholes OL-KR6, OL-KR14, OL-KR43, OL-KR45, OL-KR47, OL-KR49, OL-KR51, OL-KR54 and OL-KR55 at Olkiluoto 2014–2015 (pdf) (9.7 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli: