Kallioperätutkimukset:

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Kallioperätutkimukset:"

Anja Salo
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Kallioperätutkimukset: Loppusijoituksen geotieteellinen perusta Ilmo Kukkonen GTK KYT2010 seminaari Helsinki

2 Aiheina tänään Loppusijoituksen periaate Pidätysesteet: teknilliset esteet ja kallioperä Kallioperän tavoitellut ominaisuudet: Kriteerit Ehjän kalliolohkon periaate Deformaatiovyöhykkeiden/hydraulisten rakenteiden turvaetäisyys Si Seisminen i aktiivisuus ktiii Kallioperätutkimuksia tutkimukset KYT2010 ja KYT2014 ohjelmissa Julkisrahoitteisen loppusijoitustutkimuksen roolista Tarjottu näkökulma on esitelmöitsijän eikä välttämättä edusta GTK:n näkemystä

3 Loppusijoituksen turvallisuusperiaate Lähialue Tekninen ratkaisu Kallioperä Kuva: Posiva

4 Loppusijoitusjärjestelmän komponentit: Kapseli Puskuri Täyteaine Loppusijoituskallio Kuvassa vertikaalimalli KBS-3V Vaihtoehtona myös horisontaalimalli KBS-3H

5 Loppusijoituskohde: Ehjän kalliolohkon periaate Deformaatiovyöhykkeet Vaikutusmatka/ turvaetäisyys Hellä et al. 2009

6 Loppusijoitusmuodostuman haluttuja ominaisuuksia Pohjaveden suolaisuus alle 70 g/l (TDS) Pohjaveden virtaus loppusijoitusreikiin alle 0.1 L/min (Transmissiviteetti alle ~ m 2 /s yksittäisellä raolla) Virtaus loppusijoitusreikien lähistöllä alle 1 L/vuosi (1 m poikkileikkaus) Virtausvastus loppusijoitusreikien lähistöllä yli ~muutama tuhat vuotta/m Kiven deformaatioliikunnot alle 10 cm Riittävä lämmönjohtokyky

7 Satakunnan alue: Morfologiasta tulkitut lineamentit Olkiluodon kalliolohko

8 Satakunnan alueen magneettinen kartta

9 Olkiluodon lohkoa rajaavat lineamentit Hellä et al. 2009

10 Olkiluodon lohko ja hauraat deformaatiovyöhykkeet Hellä et al. 2009

11 Olkiluodossa kriteerit täyttävä oleva alue -420 m tasolla Hellä et al. 2009

12 Olkiluoto: HIRE seisminen heijastusluotaus 0 km 5 km BFZ = brittle fracture zone Kukkonen et al. 2010

13 Seisminen aktiivisuus: Postglasiaalisiirrokset Nykyinen seismisyys on Fennoskandiassa vähäistä Jääkauden loppuvaiheessa syntyneet postglasiaalisiirrokset Vastaavia maanjäristyksiä odotetaan tapahtuvan uusien jääkausien yhteydessä 14 tunnettua siirrosta Pärvien PG-siirros, P-Ruotsi Pituus160 km Rampin korkeus 13 m

14 Pohjavesikemian merkitys loppusijoituksessa Pohjavesikemia vaikuttaa mm. Kapselikorroosioon Puskuri- ja täyteaineen toimintaan Käytetyn t polttoaineen liukoisuuteen i ja kulkeutumiseen Kallioperän syvän biosfäärin vaikutus pohjavesikemiaan ja v.v. Sovellettavia kriteereitä Veden suolapitoisuus < 60 g/l TDS Hapetus-pelkistys olosuhteet: pelkistävät olot ph neutraali Olosuhteiden stabiilisuus tärkeää Pohjavesikemian vertikaalivyöhykkeisyys vs. loppusijoitussyvyys

15 Olkiluodon kalliopohjavesien yleistetty koostumus ja ominaisuudet Pitkänen ja Partamies 2007

16 Kaasut ja biogeokemian prosessit kallioperässä Kallioperän suolaisissa pohjavesissä tavataan aina kaasuja Kallioperässä esiintyy mikrobeja Mikä on kaasujen alkuperä? Mikä on kaasujen rooli kallioperän mikrobien elämässä? Miten mikrobit ja kaasut vaikuttavat kallioperän kemiallisiin olosuhteisiin? Implikaatioita loppusijoituksen kysymyksiin? (Vaikutus kapselikorroosioon; luonnon prosessien lisäksi puskurimateriaalin ja tunnelitäytteen mukana mahdollisesti tuleva lajisto)

17 Outokummun syväreikä GTK:n tutkimushanke ja tutkimusohjelma International Continental Scientific Drilling ohjelman (ICDP) hanke 2516 m syvä tutkimusreikä, kairattiin Sijainti i i Outokummun malmijaksolla ll Reikä on jätetty avoimeksi jatkotutkimuksia varten (ei putkitusta > 39 m) Tavoitteita: (1) Outokummun malmijakson syvärakenteen selvittäminen (2) Kallioperän eri ominaisuuksien vertikaalivaihtelu (3) Syvän biosfäärin tutkimus

18 KABIO-hanke Tutkimuksellisia kytkentöjä Kivi-vesi-mikrobit vuorovaikutus Biogeokemiallisten reaktioiden mallinnustarkastelut Paleoympäristön muutos ja ikiroudan vaikutus syvään biosfääriin Syvän biosfäärin diversiteetti Kiinteä yhteistyö t VTT:n KYT/GEOMOL-hankkeen kanssa Tekniset tavoitteet Laitekehitys näytteenottoon Kaasututkimus (koostumus, isotoopit) Mineralogia ja kivi-vesi-vuorovaikutus Biogeokemian mallinnus

19 Hiilen isotoopit: it CH 4, DIC, DOC, grafiitti epth (m) D CH 4 N 2 ja He runsaus Vol-% in gas phase N2 CH4 He

20 Metanogeenisten ja sulfaattia pelkistävien mikrobien runsaudet letkunäytteenotossa Metanogeeniset arkit Sulfaattia pelkistävät bakteerit Itävaara et al. (2010b)

21 Kallioperätutkimuksiin liittyviä hankkeita KYT-ohjelmissa KYT ohjelma KABIO Kallioperän kaasut ja biogeokemian prosessit kallioperässä (GTK) GEOMOL (VTT) Kallion rikkonaisuusrakenteet ja hydrogeologia 2006 (GTK) KYT-2014 ohjelma (haettu rahoitusta!) Kolmen hankkeen konsortio: SALAMI (GTK) GEOMIKRO (VTT) GEOBIOINFO (HY)

22 Julkisrahoitteisen loppusijoitustutkimuksen roolista Tutkimukselle voidaan asettaa esim. seuraavia tavoitteita ja teemoja: Kallioperän lohkomallin testaaminen Lohkomallikonseptin testaus (lohkon horisontaali- ja vertikaalirajat) Kallioperän prosessien hallinta Kallioperän rikkonaisuusrakenteiden synty, kehitys ja ominaisuudet Kallioperän seismisyys i ja liikunnot ennen, nyt ja tulevaisuudessa Kalliopohjaveden koostumus ja ominaisuudet Kallioperän syvä biosfääri: Mikrobiologiset ja biogeokemialliset prosessit Ilmastomuutosten aiheuttamat ilmiöt Käynnissä oleva ja tuleva ilmastomuutos Onko menneisyyden ilmastomuutos hyvä malli tulevalle? Ikirouta ja sen vaikutus loppusijoitukselle

23 Julkisrahoitteisen loppusijoitustutkimuksen roolista (jatk.) Tutkimukselle voidaan asettaa esim. seuraavia tavoitteita ja teemoja: Luonnon prosessien ja loppusijoituksesta johtuvien ilmiöiden yhteisvaikutus Luonnontilan häiriintyminen loppusijoitustilassa Mikrobit, pohjavesi, puskuri, tunnelitäyte Geologisesti analogisten kohteiden ja prosessien tutkimus Samantyyppiset kallioperäkohteet Nykyiset jäätiköt Fennoskandian postglasiaalisiirrokset li ii

24 Kiitos!

Samankaltaiset tiedostot

Kaasut ja biogeokemian prosessit kallioperässä (KABIO)

Kaasut ja biogeokemian prosessit kallioperässä (KABIO) Ilmo Kukkonen & Lasse Ahonen Geologian tutkimuskeskus, Espoo KYT2010 Seminaari 26.9.2008 Helsinki 1 Kaasut ja biogeokemian prosessit kallioperässä