KYT2010 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma

Transkriptio

1 KYT2010 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma Osavuosikatsaus 1-8 / 2006

2 1. DECOVALEX THMC projektin jäsenmaksu Säteilyturvakeskus,Esko Eloranta 2. Ydinjätehuollon teknistieteelliset perusteet (TEPE) VTT, Jarmo Lehikoinen 3. Suomalainen erotus- ja transmutaatiotekniikan tutkimus VTT, Markku Anttila 4. Voimalaitosten biologisen suojan betonin aktivoituminen (BETAKT) VTT, Petri Kotiluoto 5. Kuparikapselin jännityskorroosioanalyysi Vtt, Timo Saario 6. Kapselikuparin pitkäaikaiskestävyys VTT, Pertti Auerkari 7. Kallion rikkonaisuusrakenteet ja hydrogeologia GTK, Maankäyttö ja ympäristö, Lasse Ahonen 8. Kallioperän redox-häiriöiden osoittaminen kivi-vesi-vuorovaikutusten avulla (KIVES-REDOX) Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Juhani Suksi 9. Akustiseen emissioon perustuva kallion jännitystilan mittausmenetelmä TKK, Rakennus- ja Ympäristötekniikan osasto, Kalliorakentaminen, Aleksis Lehtonen 10. Rakoilun aikariippuvuus ja ydinjätteen loppusijoitustilaa ympäröivän kallion rikkoutumisvyöhykkeen mallintaminen (CREEP) TKK, Kalliorakentaminen, Pekka Särkkä 11. Uraanin käyttäytyminen kiteisissä kivissä: tulosten hyödyntäminen turvallisuusanalyysissä (GEOCHEM) TKK, Rakennus- ja ympäristötekniikka, Geoympäristötekniikan laboratorio Kirsti Loukola-Ruskeeniemi 12. Uraanin käyttäytyminen kiteisissä kivissä: tulosten hyödyntäminen turvallisuusanalyysissä (GEOCHEM) Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Marja Siitari-Kauppi 13. Reaktiivinen kulkeutumismallinnus loppusijoitusolosuhteissa (REKU) VTT, Jarmo Lehikoinen

3 14. Syvien biosfäärien geomikrobiologia - molekyylibiologiset monitorointimenetelmät (GEOMOL) VTT, Merja Itävaara 15. Sorption mekanistinen mallinnus ja reaktiivinen kulkeutuminen tunnelitäytteessä ja kallioraossa Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Jarkko Kyllönen 16. Rakovirtaus, radionuklidien kulkeutuminen ja kemialliset vuorovaikutukset heterogeenisessä kallioperässä Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Pirkko Hölttä 17. Kallion in situ tutkimukset Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Marja Siitari-Kauppi 18. Kiven huokostilavuuden ja heterogeenisuuden kuvaus tomografiamenetelmällä Jyväskylän Yliopisto, Fysiikan laitos Jussi Timonen 19. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen ekologinen riskinarviointi metsäekosysteemissä. Kuopion yliopisto, Ympäristötieteen laitos

4 DECOVALEX THMC -projektin jäsenmaksu vuonna 2006 Säteilyturvakeskus, Esko Eloranta Huolehtia jäsenmaksun maksamisesta SKI:lle Tammi-elokuun aikana ei tullut laskua SKI:ltä

5 Ydinjätehuollon teknistieteelliset perusteet (TEPE) VTT, Ydinenergia, Jarmo Lehikoinen Tavoitteet Turvallisuusanalyysimetodologia. Osallistutaan aktiivisesti käytetyn polttoaineen loppusijoituksen turvallisuusanalyysimetodiikan kehittämistä tukeviin kansainvälisiin ja kansallisiin yhteistyöhankkeisiin. 2. Paleohydrogeologiset tutkimukset safety casessa. Osallistutaan aktiivisesti paleohydrogeologisten tutkimusten hyödyntämistä safety casessa edistävään kotimaiseen yhteistyöhön. 3. Ydinpolttoainekierron yleiset säteilyturvallisuustarkastelut. Osallistutaan aktiivisesti strategisiin, erilaisten ydinpolttoainekiertojen radiologisiin vaikutuksiin keskittyviin kansainvälisiin ja niitä tukeviin kansallisiin hankkeisiin. 4. Monte Carlo-simuloinnin soveltaminen ydinjätehuollon kustannusriskien tarkasteluissa. Laaditaan laskentamalli ydinjätehuollon kustannuksista ja tehdään alustavia simulointilaskelmia. Tulokset 1 8/2006 Osallistuttu OECD/NEA:n jätekomitean kokoukseen, jossa luodaan kattava yleiskuva RWMC:n piirissä tapahtuvasta turvallisuusanalyysimetodiikan kehitysyhteistyöstä. Käynnistetty prosessi TEPE:n edustajan saamiseksi mukaan OECD/NEA:n IGSC-ryhmään (Integration Group for Safety Case). Yhteistyössä HYRL:n kanssa on valmisteltu laboratoriokoetta, jolla matkitaan hapellisen sulaveden synnyttämän redox-muutoksen aiheuttamaa uraanin mobilisaatiota. VTT:n mallinnusosuus yhteistyössä on lykkääntynyt kokeellisen osuuden viivästymisen vuoksi. Kokeellinen kivi-vesi-vuorovaikutus simulaattori on rakennettu HYRL:ssa ja sen fysikaalis-kemiallisia piirteitä on hienosäädetty. Osaprojektin työt on siirretty käynnistyviksi myöhemmin syksyllä. Alustava riskianalyysin laskentamalli on laadittu jätehuoltokaavioiden pohjalle. Epävarmuuksien keskinäinen vuorovaikutus identifioitiin mallin keskeiseksi jatkokehityskohteeksi. Lähtötietoaineisto todellista riskianalyysiä varten tulee laatia yhdessä voimayhtiöiden ja Posivan kanssa. Raporttiluonnos on valmis.

6 Suomalainen erotus- ja transmutaatiotekniikan tutkimus VTT, Markku Anttila Transmutaatiolaitosten reaktorifysikaalisen laskentakyvyn kehittäminen (koordinoidusti SAFIR-ohjelman EMERALD-projektin kanssa) -ohjelmiston päivittäminen/täydentäminen - sivuaktinidien poltto LWR:ssä -ADS-reaktorifysiikka (alikriittinen sydän) Pyrokemiallinen erotustekniikka - tilannekatsaus - sekundaarijatteiden kasittely (HYRL) Tiedonvälitys - vuotuinen tilannekatsaus - erillisselvityksiä - mahdollisesti P&T-seminaari Työ käynnistetty kesälomien jälkeen, osallistutaan NEA:n tiedekomitean organisoimaan projektiin, jossa kirjoitetaan ajantasaraportti sivuaktinidien polttamisesta kevytvesireaktoreissa; hankitaan uusimmat ohjelmaversiot (MCNP5, MCNPX), kun NEA:n tietopankin ja yhdysvaltalaisen RSICC:n ohjelmistojen vaihto käynnistyy; alikriittisen sydämen laskennasta kerätty aineistoa Työ käynnistynyt kesällä 2006 (VTT-HYRLpalaveri ), sekä hydrometallurgisen että pyrokemiallisen erotustekniikan t&k-työn nykytilanteesta kerätty aineistoa Esitys KYT-loppuseminaarissa ; P&T-tutkimustilannetta seurattu, osallistutaan alan yhdeksänteen tiedonvaihtokokoukseen Nimesissä ;

7 Voimalaitosten biologisen suojan betonin aktivoituminen (BETAKT) VTT, Petri Kotiluoto Kerätään Barsebäckistä saatavat biologisen suojan betoniin liittyvät mittaustiedot yhteen Kerätään Barsebäckin laitosyksikön 3Dmallintamiseen tarvittavat tiedot Laaditaan alustava TORT-malli käyttäen BOT3P-ohjelmaa ja ruotsalaisten toimittamia tietoja Laaditaan aiheesta esiselvitys Barsebäck 1:n johtajaan Bertil Hanssoniin on oltu yhteydessä. Hänen kanssaan on yritetty järjestää yhteinen palaveri Barsebäckissä jossa voitaisiin sopia tiedon vaihdon yksityiskohdista. Hansson on kuitenkin sairastellut (ollut mm. sairaslomalla yhtäjaksoisesti liki 9 viikkoa) ja tiedonvaihto ja kokouspäivästä sopiminen on siksi kangerrellut. Lisäksi Barsebäckissä on parhaillaan tekeillä laaja organisaatiomuutos, joka tällä hetkellä vie ruotsalaisten aikaa ja vähentää mielenkiintoa ylimääräiseen yhteistyöhankkeeseen. Periaatteellinen ilmaus ruotsalaisten kiinnostuksesta yhteistyöhön on edelleen olemassa. Koska tiedon hankinta Barsebäckistä on hankaloitunut siellä käynnissä olevan organisaatiomuutoksen myötä (kts. yllä), on (Jari Tuunasen ehdotuksesta) otettu sähköpostitse yhteyttä myös Clas Lundgreniin. Lundgrenilla voisi olla alkuperäistä suunnitelmaa vastaava laskentatehtävä Oskarshamnin yksikölle. Lundgrenilta ei toistaiseksi kuitenkaan ole tullut vastausta kyselyyn. BOT3P/TORT-mallia on laadittu alustavasti TVO:n yksiköille. Nämä ovat kuitenkin 3. sukupolven ABB BWR tyyppiä, kun mallinnettava Barsebäckin yksikkö on 2. sukupolvea (kuten Oskarshamn 2, Oskarshamn 1 puolestaan on 1. sukupolvea). Mallin päivittämiseksi olisi tarpeen saada yksityiskohtaisempia laitostietoja. Esiselvityksen laatimista ei vielä ole aloitettu tiedon hankinnan viiveistä johtuen.

8 Kuparin jännityskorroosioanalyysi VTT Materiaalit ja rakentaminen, Timo Saario Jännityskorroosion mekanismimallien kriittinen kirjallisuusselvitys - Käydä läpi kirjallisuudessa kuparin jännityskorroosiolle esitetyt mekanismit ja verrata niitä kokeellisesti havaittuun nitriitti- (NO - 2 ), asetaatti- (CH 3 COO - ) ja ammonium- (NH - 4 ) ionien aiheuttamaan jännityskorroosioon. Tavoitteena on kyetä yksilöimään mekanismien kriittisiä parametreja ja niiden evaluoimiseksi tarvittavia kokeellisia mittauksia. Kansainvälinen asiantuntijaseminaari - Järjestää kansainvälinen asiantuntijaseminaari, jonka keskeisenä tavoitteena on koota yhteen alan paras kuparin jännityskorroosiota koskeva asiantuntemus ja käydä läpi asiaa koskeva teoreettinen sekä kokeellinen tieto. Seminaari järjestetään joko kaksipäiväisenä kokouksena tai pidempiaikaisena Internetissä tapahtuvana keskustelufoorumina. Alustavan suunnitelman mukaan asiantuntijoita pyydetään Kanadasta, Ruotsista, Suomesta ja Argentiinasta. Selvitetty Surface diffusion ja Anodic oxidation jännityskorroosiomallien perusteet ja tehty niistä alustavat yhteenvedot. Aloitettu Brittle cleavage mallin selvitys. Selvitetty Internet-pohjaisen keskustelufoorumin vaatimat laite- ja ohjelmistovalmiudet. Hankittu palvelin, asennettu se VTT:n konesaliin, koneelle käyttöjärjestelmä ja aloitettu ATutor-ohjelman asennus.

9 Kapselikuparin pitkäaikaiskestävyys (Long term integrity of copper overpack) VTT Materiaalit ja rakentaminen, Pertti Auerkari 1. Kapselikuparin ja sen hitsien pitkäaikaiskäyttäytymisen mallintaminen ja kokeellinen määrittäminen - määrittää kokeellisesti ja mallintaa kapselikuparin ja sen hitsien pitkäaikaiskäyttäytyminen, mukaan lukien pitkäaikainen primaariviruminen, mikrorakennemuutokset ja mahdollisten vikojen vaikutus 2. Yhdistetyn virumisen ja korroosion elinikävaikutus kapselikuparissa - määrittää kokeellisesti ja mallintaa loppusijoitusolosuhteissa odotetun hapetusastetransition vaikutus yhdistetyn virumisen ja korroosion elinikävaikutuksiin a) määritetty matalan jännityksen (< 40 MPa) virumiskäyttäytymistä perusaineelle (> h) ja hitsille (FSB, > 5000 h) mallinnusta varten (VTT) b) kehitetty uusi robusti virumisvenymämalli (VTT) c) sovellettu uutta analyysitekniikkaa viruvan kuparin ja hitsien mikrorakennemäärityksiiin (TKK) a) testattu vikojen vaikutusta simuloidussa loppusijoitusympäristössä kuormitettuun hitsin sisältävään mallikoekappaleeseen (putkikappaleen rajakuorma ja sen vertailu laskennallisesti arvioituun tulokseen) b) käynnistetty vastaava koeohjelma CTkoekappaleilla (viruminen simuloidussa pohjavedessä, )

10 Kallion rikkonaisuusrakenteet ja hydrogeologia Geologian tutkimuskeskus, Lasse Ahonen Tavoitteet 2006 Tulokset Kopparnäsin tutkimus -hydrogeologiset tutkimukset -erovirtausmittaus -hydr. yksireikämittaukset/vesinäytteenotto 2. Klaukkalan ruhjetutkimus -kairaus kairasydäntutkimus -reikävideointi -reikägeofysiikan mittaukset -erovirtausmittaus Kopparnäs R-307 sijasta on kenttätyöt tehty Palmotussa R-387, koska siellä on erovirtausmittaus tehty ja R307:llä teknisesti ja taloudellisesti mahdoton toteuttaa. R-387:llä tehty reikägeofysiikka kahdesti, tehty pumppausta ja vesinäytteenottoa mm. geomolhankkeelle. Kairausnäytetutkimus tehty (mm. valokuvaus). Reikävideointi toteutettiin niin syvälle kuin päästiin. Ilmeisesti kallion yläosan voimakkaan rikkonaisuuden takia kamera takertui kiinni eikä saatu kuva ole laadultaan hyvä. 3. Mallinnus ja tuloskäsittely -aineistojen integroitu mallinnus ja -3Dvisualisointi 4. Seminaari -järjestelyt -julkaisu 5. Yhteenveto ja raportointi -Loppuraportti Kopparnäsin tutkimusalueen rakenteista on tehty 3D malli SURPAC-ohjelmalla Seminaarin ajankohdaksi on suunniteltu aamupäivä Sederholm-sali GTK:ssa. Mahdollisista GTK:n ulkopuolisista kontribuutiosta neuvoteltu. Hard Rock Hydrogeology symposio Puolassa kesäkuussa. Abstract-volyymi julkaistu (on GTK:n kirjastossa), kokousjulkaisu viimeistelyvaiheessa. Kopparnäs-raportti "Comparison of video image and drill core log", sekä "Geophysical borehole measurements in R-307, Kopparnäs" valmiit. Iberian Hard Rock symposion artikkeli "State-of-theart in Fennoscandian hardrock hydrogeological research" painossa. Osittain KYT-hankkeen puitteissa tehty "Preliminary hydrogeological studies of the Outokumpu deep borehole" (Ahonen et al., GTK Special Papers, submitted). Työraportti Klaukkalan tutkimusreiän videokuvauksesta valmistunut.

11 TUTKIMUSOHJELMA (KYT) Kallioperän redox-häiriöiden osoittaminen kivi-vesi-vuorovaikutusten avulla (KIVES- REDOX) Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Juhani Suksi Tavoitteet 2006 Tutkimuksen tavoitteena on selvittää uraanin isotooppien 234 U ja 238 U massavirtojen ja pohjavesiolosuhteiden välistä riippuvuutta. Tutkimuksen lähtökohtana ovat (i) aiemmissa tutkimuksissa saadut havainnot uraanin isotooppien fraktioitumisesta kivessä ja (ii) johtopäätökset pohjavesiolosuhteiden roolista uraanin isotooppien suhteelliseen esiintymiseen pohjavedessä. Tutkimus toteutetaan laboratoriokokeilla ja analysoimalla uraanin isotooppien mittaustuloksia, jotka on saatu Äspön kairansydännäytteiden tutkimuksissa. Vuoden 2006 tavoitteita ovat 1. Kivi-vesivuorovaikutussimulaatiosysteemin rakentaminen ja testaus vuoden 2005 esikokeissa saatujen tulosten pohjalta 2. Uraanin isotooppien massavirta-analyysi koskien Äspön in-situkolonnimigraatiokoetta 3. Ensimmäinen 234 U:n ja 238 U:n massavirtojen tutkimus Palmotun kivimateriaalilla Tulokset 1 8/2006 1) Paranneltiin Ar- glove-boxin teknisiä ominaisuuksia vuoden 2005 esikokeissa saatujen kokemusten perusteella. Glove-boxin testaus toukokuussa. Gloveboxin käytöstä luovuttiin, koska suunniteltu kivi-vesivuoro-vaikutus simulaattori saatiin rakennettua riittävän tiiviiksi (ks. alla). 2) Rakennettiin systeemi (kivi-vesi-vuorovaikutussimulaattori), jonka avulla tutkitaan kivi/vesivuorovaikutukssa vapautuvan uraanin isotooppisuhdetta erilaisissa kemiallisissa ja virtausolosuhteissa. Laitteisto koostuu sarjaan kytketyistä muovisista sylintereistä, joissa on murskattua pienirakeista kiveä. Systeemin läpi kierrätetään vettä, jonka kemiallisia olosuhteita muutetaan ja seurataan. Uraanin isotoopit analysoidaan ajan ja olosuhteiden funktiona. Systeemin tekninen testaus on käynnistynyt. Testeissä (1) tutkitaan virtausnopeutta, (2) miten hyvin systeemi pysyy suljettuna hapen suhteen ja (3) miten aiheutettu kemiallinen häiriö käyttäytyy systeemissä, jota varten systeemiin injektoitiin laimeaa suolahappoa (ph-pulssi). Systeemiä testattiin aluksi hiekoitussoralla ( ~3 mm). Kemiallisten parametrien mittausta varten rakennettiin erillinen läpivirtauskenno. Veden virtausta tutkittiin phpulssin avulla seuraamalla pulssin vaimenemista eri virtausnopeuksilla (0.1 l/min 0.5 l/min). Pulssin havaittiin oskilloivan ennen tasoittumistaan. Happitasoa seurattiin useita päiviä pitoisuuden vakiintuessa arvoon 0.4 ppm, joka ei ollut tyydyttävä. Systeemiä parannettiin vaihtamalla kumiletku hitsausletkuun, jolloin päästiin happimittarin resoluution tasolle: 0.04 ppm. Kun systeemin toiminnan seuraaminen oli saatu tyydyttävälle tasolle, hiekoitussora vaihdettiin tutkimuskiveen, joka haettiin kivi-louhoksesta. Tutkimusta jatkettiin lisäämällä läpivirtauskennoon Eh-mittaus. Testit jatkuvat syyskuun puolelle. 3) Tutkittiin uraanin isotooppien vapautumista Äspön kalliolaboratorion aktinidien migraatiokokeen aikana (Core #7, Kienzler et al. 2006, FZKA 7196). Tutkimusaineisto koostuu Karlsruhessa mitattuista 234 U-, 235 U- ja 238 U-pitoisuuksista. Tulosten raportointi käynnissä. Pidetyt esitelmät: 1) KYT 2005-seminaari: Jääkausien geokemialliset merkit kallioperässä 2) Ympäristön radioaktiivisuus Suomessa 20 vuotta Tshernobylista: Mitä uraani voi kertoa pohjaveden historiasta? STUK-A217,

12 TUTKIMUSOHJELMA (KYT)

13 Akustiseen emissioon perustuva kallion jännitystilan mittausmenetelmä TKK, Aleksis Lehtonen Akustisen emission käyttö Testata erilaisia mittauslaitteiston asetuksia ja mittausparametreja mahdollisimman tasalaatuisen kivimateriaalin avulla. Hankkia mahdollisimman paljon materiaalia asiasta jo tehtyjä tutkimuksia koskien Jännitystilamittaukset Suorittaa loppuun Posivan tilaama jatkotutkimusprojekti, joka sisältää neljä mittausta. Aloittaa uusi jännitystilamittausten sarja Olkiluodosta saatavilla kivinäytteillä Kivimateriaalin valinta käynnissä, lisäksi tutkittu Viron öljyliuskeen soveltuvuutta akustiseen emissioon. Seurattu alan julkaisuja aihetta koskevien artikkelien varalta, tilattu kaksi väitöskirjaa sekä osallistuttu kesäkuussa Norjan Trondheimissa järjestettyyn kallion jännitystilakonferenssiin. Konferenssissa pidetty esitelmä yllämain. aiheesta. Mittaukset 1 ja 2 suoritettu toukokuuhun mennessä, mittaukset 3 ja 4 valmistuneet heinäkuun lopulla. Projektin raportointi käynnissä. Posiva Oy valitsee uusia näytteitä jatkomittauksia varten.

14 Hankkeen nimi: Rakoilun aikariippuvuus ja ydinjätteen loppusijoitustilaa ympäröivän kallion rikkoutumisvyöhykkeen mallintaminen (CREEP II) Laboratoriotyöt TKK:lla: Tavoitteena selvittää kuormitusnopeuden vaikutus kiven murtumiskäyttäytymisen. Kokeiden suoritus, tuloskäsittely ja raportointi. Laboratoriotyöt GeoFrames:lla: Kiven alikriittisen raonkasvun tutkiminen. Kokeiden suoritus, tuloskäsittely ja raportointi. Decovalex (D-THMC) mallinnus: - Task B/2: Puristusmurtokokeen mallinnus - Task B/3: Louhinnan häiriövyöhykkeen mallinnus. Task B.n tavoitteet on esitetty mm. J. Hudson: Task B - First Year Progress Report 8/2005. Ajasta riippuvan numeerisen rikkoutumismallin kehittäminen, testaus ja verifiointi. Laboratoriokokeiden simulointi. Kokeellinen tutkimus suolaisen veden vaikutuksesta alikriittiseen raonkasvuun. Osallistuminen Decovalex Workshoppeihin (WS) ja Task Force Meeting:eihin (TF) sekä kansallisen Decovalex ryhmän kokouksiin. Alustavat tutkimustulokset on nähtävillä Decovalex:n kotisivuilla. Decovalex tutkimukset raportoidaan SKI julkaisusarjassa. Nk. Stain-stepping kokeet Äspö diortiitilla on raportointijaksolla saatettu päätökseen. Myös laboratorio-datan käsittely on valmis. Tulosten analysointi ja raportointi on käynnissä. Kiven (Äspö dioriitti) veto- ja leikkausrakojen alikriittinen raonkasvunopeus on määritetty ja tulokset on raportoitu. Task B/2. Hauraalle kivelle tyypillinen nk. Class II tyypin käyttäytyminen on onnistuneesti mallinnettu. TaskB/3. Edellisen vaiheen Wall Block-mallia (0.1m x 0.1m) on päivitetty. Suuremman mittakaavaan (3.4m x 3.4m), nk. Near-Field mittakaavan mallinnus on käynnissä. Strain-stepping kokeista 70% on mallinnettu. Mallinnustulokset vastaavat hyvin laboratoriossa todettua kiven kuormitusmuodonmuutos- murtuma käyttäytymistä. Alustava laboratoriotutkimusohjelma on valmis ja näytekappaleiden kyllästäminen suolaliuoksella on käynnissä. Raportointikaudella pidettiin Kansallisen Decovalex ryhmän kokous TKK:lla Aiheina mm Nanjing Work Shop ja samaan aikaan pidetyn GeoProc 2006 konferenssin esitelmät. CREEP II ryhmä mukana neljässä GeoProc esityksessä. Artikkelit on julkaistu konferenssijulkaisussa.

15 GeoChem-2006: Uraanin käyttäytyminen kiteisissä kivissä: Tulosten hyödyntäminen turvallisuusanalyysissä Teknillinen korkeakoulu, Rakennus- ja ympäristötekniikan osasto, Geoympäristötekniikan laboratorio (TKK/GT), Kirsti Loukola-Ruskeeniemi Radiokemian laboratorio, Kemian laitos (HYRL), Marja Siitari-Kauppi Geologian tutkimuskeskus (GTK) GeoChem projekti alkoi Luonnon havainnot -tutkia mekanismeja, joilla liuennut uraani kulkeutuu pitkin kiteisen kiven mikrorakoja 2. Laboratoriokokeet -määrittää uraanin kulkeutumisnopeus kivimatriisissa -simuloida käytetyn polttoaineen (köyhdytettyjä uraanipellettejä käytetään kokeissa uranyyli-ionien lähteenä) hapettumista ja kulkeutumista kivimatriisiin (viallinen polttoainekanisteri-skenaario) laboratoriokokein normaaliilmanpaineessa blokkikokein (operatiivinen tilanne) ja ylipaineessa triaksiaalikokein (sulkemisen jälkeen). 3. Mallinnus -mallien kalibrointi ja varmentaminen Raportti Release of U, Th, and REE from granitic rock: A mineralogical approach. on julkaistu TKK/ GT:n raporttisarjassa elokuussa 2006 (A). Sekundääriuraanifaasit, joiden käyttäytymistä tutkittiin, olivat uranofaania ja boltwoodiittia. Näytteet olivat Palmotusta ja uraanirikkaita. Primääriuraanista liuennut aines on tutkituissa näytteissä saostunut lähelle lähdettään (muutama sata mikrometriä). Askolan graniitti näytteiden mineraalianalyysit on tehty ja näytteiden rakenteen tarkastelu tehty PMMA autoradiografiamenetelmällä.elektronimikroskopiatyöt on aloitettu uraanifaasien selvittämiseksi. Laboratoriokokeissa käytettävän Sievin kiven (SY 7 muuntunut tonaliitti) ja Askolan kiven (A m, A m ja A m) alustava geologinen taustaselvitys on tehty GTK:n raporttien pohjalta. Blokkikokeessa (Kurun harmaa graniitti) ja senttimetriskaalan kulkeutumiskokeessa (SY 7, muuntunut tonaliitti) käytettävät näytteet on tasapainotettu. Bentoniitin vaikutusta uraanin kemiaan tullaan simuloimaan lisäämällä uraanilevyn kanssa bentoniittia. Kokeessa seurataan köyhdytetystä uraanista liukenevien ainesten diffundoitumista ja niiden kemiaa kivi-vesivuorovaikutuksessa. Kulkeutumiskokeissa käytetään kivimurskeilla tasapainotettua pohjavettä. Tasapainotettujen vesien alkuaineanalyysit on tehty (ICM-MS ja AAS). Triaksiaalikokeessa käytettävä kivimateriaali on toimitettu yhteistyökumppanille. Näytteiden tasapainotus on aloitettu. On suunniteltu projektissa tarvittavia mallinnustöitä. Laboratoriokokeiden mallinnusta tehdään PHREEQCillä. Projektissa tutkitaan mahdollisuutta hyödyntää uraanin

16 kulkeutumisen tarkastelussa modifioitua SONE-mallia (kytkentä mahdollisesti tulevaan STUK projektiin). 4. Muuta Askolan näytteiden rakopinnoilta otettujen uraanimineraalien iänmääritys osittain tehty. GTK on toimittanut laboratoriokokeisiin tarvittavat näytteet. Myös hieet ja kiillotetut kivinäytteet mineraalianalyyseihin ja elektronimikroskooppisiin tarkasteluihin on tehty. 5. Kokoukset KYT seminaarissa esiteltiin laajasti GeoChem projektin taustaa: Luonnolliset turvallisuusindikaattorit ja Reaktiivinen kulkeutumismallinnus turvallisuusanalyysissa, Karl-Heinz Hellmuth. -Työkokous HYRL:ssä, osallistujat Mira Markovaara, Laura Penttinen, Jarkko Kyllönen ja Marja Siitari-Kauppi. -Workshop TKK/GT ja HYRL David Read, Mira Markovaara-Koivisto, Laura Penttinen, Jarkko Kyllönen, Marja Siitari- Kauppi, Kirsti Loukola-Ruskeeniemi, Juhani Suksi, Karl-Heinz Hellmuth -Diplomityöesitys Mira Markovaara- Koivisto: Mineralogical approach to the study of the release of U, Th, and REE in granitic rocks Työkokoukset viikolla 36: HYRL David Read, Laura Togneri, Marja Siitari-Kauppi, Karl-Heinz Hellmuth TKK/GT David Read, Mira Markovaara-Koivisto, Nuria Marcos, Laura Togneri, Marja Siitari-Kauppi, Kirsti Loukola- Ruskeeniemi, Karl-Heinz Hellmuth HYRL David Read, Jarkko Kyllönen, Laura Togneri, Marja Siitari-Kauppi 6. Raportointi Mira Markovaara-Koivisto: Release of U, Th, and REE from granitic rock: A mineralogical approach. TKK-GT-A-3

17 Reaktiivinen kulkeutumismallinnus loppusijoitusolosuhteissa (REKU) VTT, Ydinenergia, Jarmo Lehikoinen Tavoitteet 2006 Opinnäytetyönä luodaan aiempaa selkeämpi käsitys rakokulkeutumiseen vaikuttavista tekijöistä reaktiivisen kulkeutumismallinnuksen avulla. Selvitetään merkkiaineiden mekanistista vesikivivuorovaikutusta sekä matriisidiffuusion roolia pidätysmekanismina erilaisissa virtausolosuhteissa sekä parannetaan laskentamallien virtaus-, kulkeutumis- ja pidätysparametrien keskinäistä johdonmukaisuutta. Tulokset 1 8/2006 Osallistuttu SCK CEN:n järjestämälle HP1- kurssille ja workshopiin Belgiassa. Tehty aktiivista yhteistyötä HYRL:n rinnakkaisten hankkeiden kanssa. PetraSim-malli on otettu käyttöön, perehdytty mallinnettavien asioiden aihepiiriin ja arvioitu sekä mallinnukseen että mittauksiin liittyviä epävarmuuksia. Luotu optimoitu kolonnimalli, jolla on tehty herkkyysanalyysejä ja estimoitu parametrejä. Saatuja tuloksia on käsitelty ja sovitettu mittaustuloksiin.

18 GEOMOL, Syvien biosfäärien geomikrobiologia molekyylibiologiset monitorointimenetelmät *Merja Itävaara,*Anu Kapanen, **Lasse Ahonen * VTT Tietotie 2, VTT ** GTK 1. The State of the Art katsaus Kirjallisuuteen perustuen arvioitu erilaisia menetelmiä, joita voidaan tulevaisuudessa hyödyntää monitorointimenetelminä, kuten mikrosirua, DNA-SIP jne. Myös näytteenottoon liittyviä rajoituksia ja haasteita on kartoitettu kirjallisuudesta. 2. Geenipankkitiedon selvittäminen Kartoitettu tiedonkeruuvalmiuksia ja ohjelmia suurten datamäärien käsittelyyn ja säilytykseen. Yhteistyöstä on alustavasti sovittu CSC, Tieteen tietotekniikan keskuksen kanssa. 3. Tutkimusmenetelmien valinta Ensimmäisessä vaiheessa kehitetään menetelmä, joilla voidaan tutkia sulfaatinpelkistäjien toimintaa sekä näiden toiminnallisten geenien diversiteettiä. 4. Tutkimuskohde, näytteiden otto ja menetelmäkehitys 5. Mikrobitiheysmääritykset, näytteenoton tehokkuus Live ja dead värjäys ja DAPI värjäys mikrobitiheyden määrittämisessä todettu hyviksi. Kehitetty paineistettua näytteenotinta sekä anaerobisten näytteiden ottoa kenttäolosuhteissa. Kenttätutkimuksia ja näytteenottoja on tehty 2 kertaa Palmottussa, Nummi-Pusulassa. Näytteiden konsentroinnin tarvetta on tutkittu suodatuttamalla kenttänäytteitä DAPI värjäyksiin perustuviin mikrobitiheysmäärityksiin,. Kuolleiden ja elävien mikrobien suhteellisia osuuksia on tutkittu Live and dead värjäyksellä. 6. Mol. biol. menetelmien sisäänajo DsrAB eli sulfaatinpelkistykseen liittyvän funktionaalisen geenin tunnistamiseen liittyvä kehitystyö on käynnissä. 7. Mikrobipopulaation päälajiston karakterisointi Palmottun vesinäytteiden mikrobidiversiteettiä on tutkittu tekemällä PCR-DGGE analyysejä ja geenipankin avulla on tunnistettu sekvenssejä ja mikrobeja.

19 TUTKIMUSOHJELMA (KYT) Sorption mekanistinen mallitus ja reaktiivinen kulkeutuminen tunnelitäytteessä ja kallioraossa Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Jarkko Kyllönen Cs:n sorption mallintaminen eräkokeissa Biotiiteilla vuonna 2005 tehtyjä sorptioisotermejä on mallinnettu Phreeqc:lla, tuloksena on saatu sorptioreaktioiden selektiivisyyskertoimia. Selektiivisyyskertoimien käyttämistä on testattu kivimurskekokeiden mallintamisessa, alustavat tulokset ovat lupaavia. Cs:n sorption mallintaminen virtausolosuhteissa Virtausolosuhdekokeiden täydentäminen Mallintamisen perusteella eräkoesarjoja on osin jouduttu täydentämään. Kaliumin ja kalsiumin sorptioisotermit määritettiin Na-muotoiseen biotiittiin ICP-MS-kokeella, jolloin saatiin selektiivisyyskertoimet K/Na- ja Ca/Nakationinvaihtoreaktioille. Eräkokeiden mallintamisesta saatuja selektiivisyyskertoimia testataan virtausolosuhteissa aiemmissa projekteissa tehtyjen kolonnikokeiden mallintamiseen. Virtausmallin työstäminen on käynnissä. Biotiitista on rakennettu murskekolonneja. On suoritettu kahdentyyppisiä kolonnikokeita: cesiumin läpimurtokäyrä on määritetty suolaisessa pohjavesisimulantissa, ja on suoritettu Cs:n pulssiinjektiokokeita kahdella erilaisella pohjavesisimulantilla. Ensin tehtiin koe suolaisella pohjavesisimulantilla OL-SO:lla, ja sitten Cslisätyllä OL-SO:lla, jossa Cs:n konsentraatio oli 1*10-6 M.

20 Rakovirtaus, radionuklidien kulkeutuminen ja kemialliset vuorovaikutukset heterogeenisessa kallioperässä Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio, Pirkko Hölttä Rakovirtaus ja radionuklidien kulkeutuminen Selvittää blokkikokein rakokulkeutumisessa pidättymistä aiheuttavia prosesseja, erityisesti matriisidiffuusion kontrolloimaa rakovirtausta ja radionuklidien kulkeutumista ja pidättymistä luonnonraossa. - Koota yhteen tähän mennessä tehdyt kokeet ja tarkastella koetulosten tulkintoihin liittyviä epävarmuuksia. - Tehdä tulkintaa täydentäviä merkkiainekoesarjoja Kurun harmaa graniitti blokilla usealla eri virtauskentällä pidättymättömillä ja eri voimakkuudella pidättyvillä merkkiaineilla. Koottu yhteen ja mallitettu viime vuoden aikana blokilla ja kolonneilla tehtyjen merkkiainekokeiden tulokset sekä arvioitu tulkintojen epävarmuuksia. Tulokset ja johtopäätökset esitetty VTT Research Report sarjassa julkaistavassa työraportissa. Suunniteltu täydentävät merkkiainekokeet. Jatkettu merkkiainekokeita pidättymättömällä 131 I:lla hitailla veden virtausnopeuksilla (1, 2, 4 ja 6 μl/min). Reaktiivinen kulkeutuminen Tutkia kairansydänputkikolonneilla tehtävillä kokeilla virtausmallinnuksen ja reaktiivisten geokemiallisten mallien keskinäistä kytkentää. - Luoda aiempaa selkeämpi käsitys radionuklidien kulkeutumiseen vaikuttavista tekijöistä testaamalla ja soveltamalla yksinkertaisissa koeolosuhteissa VTT Prosesseissa käyttöön otettavia reaktiivisia malleja. - Selvittää kolonnikokeissa käytettyjen merkkiaineiden mekanistista vesi kivivuorovaikutusta sekä matriisidiffuusion roolia pidätysmekanismina reaktiivisen kulkeutumismallinnuksen avulla. KYT-ohjelma Osallistua tutkimusohjelman suunnitelmien laatimiseen ja laatia selvitykset tutkimushankkeen toteutumisesta. Osallistua järjestettäviin seminaareihin ja temaattisiin workshoppeihin. Koottu yhteen kaikki kairansydänputkikolonneilla tehdyt merkkiainekokeiden tulokset ja toimitettu ne VTT Prosesseihin reaktiivisten mallien testaamista varten. Konsultoitu mallittajan kanssa. Jatkettu merkkiainekokeita pidättymättömillä tritiumilla (HTO) ja jodilla ( 131 I) hitailla veden virtausnopeuksilla (1 5 μl/min). Esitetty projektin tulokset KYT ohjelman loppuseminaarissa. Osallistuttu KYT ( ) loppuraportin tekoon.

21 TUTKIMUSOHJELMA (KYT) Kallion in situ tutkimukset Osa kansainvälistä Grimsel Test Site Phase VI LTD (Long Term Diffusion) projektikokonaisuutta. HYRL Maarit Kelokaski & Maikki Siitari-Kauppi Tavoitteet 2006 Tulokset 1-8/ In situ kulkeutumiskoe Kulkeutumiskokeesssa käytettävät reiät on kairattu GTS:ssa. Keskireiän kairansydämen analyysit laboratoriossa ovat käynnissä (diffuusiokokeet) ja kiven rakenteen analyysit on tehty (PMMA autoradiografia). Injektointilaitteisto on asennettu paikoilleen ja tasapainotettu pohjavedellä /AN06-307/. Diffuusiokoe on mallinnettu etukäteen neljän eri osapuolen toimesta käyttäen yhdessä sovittuja alku-ja reunaehtoja sekä arvioituja huokoisuusarvoja ja dissuusiokertoimia /AN06-316/. Multielementti-merkkiainekoktailin injektointi odottaa lisenssiä Sveitsin säteilyturvallisuusviranomaisilta /AN06-290/. 2. In situ impregnointikokeet rakoavaumien ja kivimatriisin huokoisuuden määrittämiseksi ja visualisoimiseksi 3. Kiven huokosveden koostumuksen tutkimus NHC-9 in situ impregnointikokeen akryylihartsi on valmistettu /AN06-222/, injektointilaitteisto asennettu /AN06-201, AN06-202/ ja injektointi alkoi toukokuussa. Injektointi lopetetiin syyskuun alussa ja koealueen polymerointi kuumentamalla käynnissä. PMMA-koealueen kuivaus alkoi kesäkuussa /TN06-005/ ja 14 C-PMMA injektointi odottaa lisenssiä Sveitsin säteilyturvallisuusviranomaisilta /AN06-290/. Akryylihartsien pot life -testaus käynnissä GTS:ssä. Autopolymerointia ei ole havaittu kummassakaan hartsissa. HYRL:ssä on tehty pohjavesitutkimuksen kairansydännäytteelle (05.001) huokoisuusmääritykset PMMA- ja vesi-impregnointitekniikoilla. Näytteiden diffuusio-ominaisuuksia on tutkittu heliumkaasudiffuusiomenetelmällä Jyväskylän yliopistossa. Bernin yliopistossa tehtiin alustavat huokosvesianalyysit, laajemmat tutkimukset on tilattu Englannista (British Geological Survey). Radionuklidien diffuusiokertoimia on määritetty po-näytteille Prahassa (NRI). 4. Kesiumin kulkeutumisreittitutkimus Kesiumin diffuusioprofiilit on määritetty Sveitsissä. PMMA-määrityksiä on tehty Grimselin kivinäytteille, joissa on vettäjohtava rako, ja tulokset rapotoitu /TN06-004/. 5. Kokoukset LTD projektikokous Meiringen, Sveitsi, Maarit Kelokaski & Maikki Siitari-Kauppi (AN ) ISCO-kokous Solothurn, Sveitsi, Maikki Siitari-Kauppi 6. Raportointi AN06-307: WP1 Drilling, sampling and hydrotesting of the LTD monopole borehole AN06-316: WP1 Guidelines for predictive modelling AN06-290: License request for a Radiation Controlled Zone (Level C) in the AU gallery of the GTS for the LTD project AN06-201: WP2 In situ porosity Mini-modular-packer system installation AN06-202: WP2 In situ porosity compliance test report AN06-222: WP2 Production of NHC-9 resin and in situ testing at the GTS AN Meeting of minutes TN06-005: Current status of second PMMA in situ impregnation experiment TN06-004: PMMA porosity profile measurement of LTD DPS A4-6 AN = Aktennotiz (Nagra), TN = Technical note (HYRL)

22 Kiven huokostilavuuden kuvaus tomografiamenetelmillä Jyväskylän yliopisto, fysiikan laitos, Jussi Timonen Yhteistyö: Helsingin yliopisto, kemian laitos, radiokemian laboratorio Mikrotomografialaitteistolla tehtävät mittaukset JYFL Kohinanpoistomenetelmien tuottaminen JYFL Impregnoinnilla täydennetyllä konfokaalimikroskopialla ja PMMAmenetelmällä tehtävät mittaukset HYRL Tonaliitttikallion louhinnassa syntyvän häiriövyöhykkeen rakennetta tutkittiin tomografialla. Kolmesta isosta näytteestä 3D-kuvat huonolla resoluutiolla. Neljä pienempää aluetta kuvattu 1 µm resoluutiolla. Tarkoista kuvista on poistettu kohina, kairauspinnan karheus on määritetty ja rakojen tunnistus uudella algoritmilla menossa. Kohinan poistamiseksi kehitettiin uusi menetelmä ja rajapintojen tunnistamiseksi uusi QEWalgoritmi. Rakojen määritystä varten otettiin käyttöön ns. region growth menetelmä. 14 C-metyylimetakrylaatilla on impregnoitu näyt-teitä kallioporauksen aiheuttamasta häiriövyö-hykkeestä (Olkiluodon tonaliittia). Kallion lou-hinta oli tehty räjäytystekniikalla. Elektronimik-roskopialla häiriön on todettu koostuvan pai-koin μm avaumaisista raoista. PMMA- huokoisuudet häiriövyöhykkeessä ovat muuta-mia prosentteja. Häiriön ulkopuolella tonaliitin huokoisuus on % ja huokosavaumat korkeintaan mikrometriluokkaa. Konfokaalimikroskopia tehdään loppuvuodesta. Kokoukset KYT loppuseminaarissa esitettiin projektin tuloksia. Työkokous Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella. Raportointi Tekeillä on artikkeli Characterising lowpermeability granitic rock from micrometer to centimeter scale: X-ray µct, confocal microscopy and PMMA method esitettäväksi MRS-kokouksessa joulukuussa 2006.

23 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen ekologinen riskinarviointi metsäekosysteemissä Kuopion yliopisto, ympäristötieteiden laitos, Jukka Juutilainen Ekologinen riskinarviointi Selvittää menetelmiä, joilla voidaan tutkia pohjaveden sisältämien radionuklidien kulkeutumista metsäekosysteemeihin. Projekti alkoi maaliskuussa hankkia kirjallisuudesta tietoa soveltuvista menetelmistä, loppusijoituksen kannalta tärkeistä alkuaineista ja niiden käyttäytymisestä luonnossa sekä olemassa olevista radioekologisista malleista - olemassa olevien mittaustulosten hyödynnettävyyden selvittäminen - empiirisen tiedon tuottaminen loppusijoituksen kannalta tärkeiden alkuaineiden liikkumisesta biosfäärin eri osien välillä nykyisessä tilanteessa - empiirisen tiedon hyödyntäminen radioekologisten mallien kehittämisessä - tarkemman tutkimussuunnitelman laatiminen tulevia vuosia varten tehtyjen analyysien ja kirjallisuusselvitysten avulla KYT-ohjelma Osallistua tutkimusohjelman suunnitelmien laatimiseen ja laatia selvitykset tutkimushankkeen toteutumisesta. Osallistua järjestettäviin seminaareihin Tarkasteltu Säteilyturvakeskuksen, Metsäntutkimuslaitoksen ja Posiva Oy:n aiemmin tekemiä mittauksia ja todettu niiden hyödyntämisen tässä tutkimuksessa olevan rajallista. Suoritettu kesäkuussa pienimuotoinen näytteenotto Olkiluodossa. Kerätyistä vesi-, maaperä- mustikka- ja sammalnäytteistä määritetty alkuainepitoisuudet ICP-MS menetelmällä ja tulosten analysointi aloitettu. Käytetyt näytteenkeräys- ja analyysimenetelmät vaikuttavat sopivilta myös laajempiin tutkimuksiin. Hankittu tieteellisen kirjallisuuden avulla tietoa ydinjätteessä esiintyvistä radionuklideista sekä niiden kulkeutumisesta ja käyttäytymisestä luonnossa. Erityisesti on kerätty uraaniin liittyvää tietoa, jota on löytynyt varsinkin Etelä-Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa tehdyistä tutkimuksista. Tutustuttu GTK:n Itä-Suomen yksikön avustuksella Pohjois-Savon uraaniesiintymiin sekä kerätty ja analysoitu testinäytteitä niiltä. Todettu alueet tutkimuskäyttöön soveltuviksi. Suunniteltu tutkimusta, joka keskittyy uraanin käyttäytymiseen ja biosaatavuuteen erilaisissa suomalaisissa metsissä. Pohdittu mahdollisuutta erottaa laskeuman osuus maaperästä tulleiden alkuaineiden osuudesta sammalten avulla. Osallistuttu GTK:n Etelä-Suomen yksikön järjestämään geomikrobiologian seminaariin 24.5., jossa esillä mm. GTK:n käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitukseen liittyviä hankkeita.