Tietopankki

POSIVA-raportti 2016-12

Takaisin

Nimi:

Chemical Erosion and Mass Redistribution of Bentonite in a KBS-3H Repository

Raportin kirjoittaja:

Smith, P., Schatz, T., Reijonen, H., Hellä, P.

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

168

ISBN:

978-951-652-259-6

Tiivistelmä:

BENTONIITIN KEMIALLINEN EROOSI JA UUDELLEEN JAKAUTUMINEN KBS-3H LOPPUSIJOITUSTUNNELEISSA

Tässä raportissa esitetään tutkimustulokset loppusijoitusyvyydellä esiintyvien laimeiden pohjavesien KBS-3H vaakarei’issä aiheuttaman bentoniittisaven massahäviön vaikutuksista. Tätä prosessia kutsutaan kemialliseksi eroosioksi. Tutkimuksen viisi pääelementtiä ovat:

Keinotekoisia rakokokeita on tehty kemiallisen eroosion esiintymiseen ja nopeuteen KBS-3H-vaakarei’issä vaikuttavien tekijöiden selvittämiseksi.

Pohjavesiolosuhteiden (sekä hydrogeologia että geokemia huomioon ottaen) kehitystä seuraavan miljoonan vuoden aikana on mallinnettu, jotta kemialliseen eroosioon mahdollisesti johtavien olosuhteiden esiintymistä voidaan arvioida.

Eroosiota on mallinnettu (suuruusluokkaa arvioivien laskelmien avulla) perustuen yllä mainittuihin kahteen elementtiin, jotta puskurin eroosionopeutta asennuspakkausten kohdalla ja puskurin massahäviötä voidaan arvioida ajan funktiona. 

Puskurin uudelleen jakautumista eroosion johdosta on tutkittu, jotta voidaan arvioida puskurin massahäviön vaikutuksia vaakareikiin jäljelle jäävän puskurin tiheyteen.

Lisäksi on esitetty täydentäviä näkökohtia, jotta voidaan mahdollisimman hyvin arvioida kemiallisen eroosion esiintymistä ja laajuutta loppusijoituspaikan olosuhteissa.

Kokeellisesti on huomattu, että puskurimateriaalin eroosio ja tunkeutuminen rakoihin riippuvat materiaalin koostumuksesta, virtausnopeudesta, rakoavaumasta, liuoksen koostumuksesta ja raon kaateesta. Etenkin eroosionopeuden on havaittu olevan suurempi kaltevissa kuin vaaka-asentoisissa raoissa ja eroosioprosessin on todettu olevan niissä erityyppinen. Tätä ilmiötä ei ole otettu huomioon nykyisissä eroosiomalleissa, ei myöskään edellisissä turvallisuusperusteluissa käytetyissä malleissa. Sen vuoksi tässä raportissa on käytetty eroosiokokeiden tuloksista skaalattuja eroosionopeuksia massahäviöiden suuruuden arvioimiseksi, kun KBS-3H vaakareikiä leikkaavat kaltevat raot.  Huolimatta menetelmään liittyvistä rajoituksista, se on tällä hetkellä ainoa käytettävissä oleva menetelmä kalteville raoille. Näin saadut arviot eroosion nopeudesta ylittävät aiemmissa turvallisuusperusteluissa käytettyihin malleihin perustuvat tulokset jopa satakertaisesti.   

Kokeellisesti on myös huomattu, että käsittelemättömät bentoniitit ovat vakaita, eivätkä erodoidu mikäli ympäröivän nesteen kationivaraus ei ylitä noin arvoa 4 meq/l riippuen kationin valenssitilasta. Tämä raja-arvo ei ylity Olkiluodon kallioperään suotautuvassa meteorisessa vedessä glasiaalikausien välisinä aikoina, ja siten eroosion esiintyminen ei ole todennäköistä ennen kuin myöhemmin tulevaisuudessa, jos ja kun merkittävän ilmastonmuutoksen seurauksena jäätikön reuna on Olkiluodon alueella. Tällöin laimea jäätikön sulamisvesi voi mahdollisesti yltää loppusijoitussyvyydelle paikallisesti. Mallinnusten mukaan, mikäli jäätikön reuna pysyy paikallaan 1000 vuotta (ylä-arvio yhden glasiaalisyklin aikana) loppusijoitustilojen lähialueella Olkiluodossa, noin 4 %:ssa asennuspakkausten paikoista KBS-3H-vaakarei’issä voisi esiintyä laimeita pohjavesiä. Kokeellisten tulosten ekstrapoloinnin perusteella suurimmassa osassa näistä paikoista eroosionopeus olisi noin 1 kg/vuosi tai enemmän. 

Mahdolliset kemiallisen eroosion haittavaikutukset puskuriin ja kapseliin miljoonan vuoden aikana on arvioitu käyttämällä elostoplastista elementtimallinnusta, jonka avulla on arvioitu ”dominoefektin” esiintymisen mahdollisuutta vaakarei’issä. Dominoefekti tarkoittaa, että eroosion aiheuttama puskurin massan uudelleen jakautuminen vaakarei’issä johtaa puskurin heikentyneeseen toimintaan ajan myötä myös kauempana varsinaisesta eroosiokohdasta. Yleisesti ottaen asennuspakkaus- ja täyttömateriaalilohko-osuuksien määrä, joissa laskujen mukaan voi esiintyä advektiivisia olosuhteita seuraavan miljoonan vuoden aikana, vaihtelee suuresti mallinnuksessa käytettyjen oletusten mukaan. Kuitenkin niissä tapauksissa joissa realistisesti oletetaan, ettei kemiallista eroosiota tapahdu glasiaalikausien välisinä aikoina, advektiivisten olosuhteiden on laskettu olevan mahdollisia seuraavan miljoonan vuoden aikana 0−0,3 %:ssa asennuspakkaus- ja täyttömateriaalilohko-osuuksista. Tällöin kapselin rikkoutumisen todennäköisyys korroosion takia on melko alhainen (korkeintaan 5 tai 6 kapselia).

Täydentäviä tarkasteluja mm. luonnonanalogioiden perusteella on myös esitetty. Nämä tarkastelut tuovat esiin merkittävimmät epävarmuudet arvioissa KBS-3H loppusijoitusreiän osuuksista, joissa puskurissa voi esiintyä advektiivisia olosuhteita ja edelleen kapselit voivat rikkoutua korroosion johdosta. Täydentävät tarkastelut viittaavat siihen, että lukumääriä on huomattavasti yli-arvioitu. Raportissa on myös tehty ehdotuksia jatkotutkimuksista.

Avainsanat:

Kemiallinen eroosio, bentoniitti, puskuri, KBS-3H, massahäviö, massan uudelleen jakautuminen

Tiedosto(t):

Posiva 2016-12_web (pdf) (7.5 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