KYT2010 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma

Transkriptio

1 KYT2010 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma Osavuosikatsaus 1-8 / 2007

2 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma (KYT2010) Tutkimushankkeet 2007 Hanke Vastuuhenkilö Hankkeen tyyppi Tutkimuspainopiste 1 Kiven huokostilavuuden ja Jussi Timonen kokeellinen Radionuklidien heterogeenisuuden kuvaus JYFL vapautuminen ja kulkeutuminen tomografiamenetelmällä 2 Käytetyn ydinpolttoaineen Jukka Juutilainen selvitys Radionuklidien loppusijoittamisen ekologinen Kuopion YO vapautuminen ja kulkeutuminen riskiarvio metsäekosysteemissä 3 Lähialueen termo-hydro-kemiallinen Markus Olin mallinnus Radionuklidien mallinnus (LÄHITHC) VTT/ T&K vapautuminen ja kulkeutuminen 4 Syvien biosfäärien geomikrobiologia - Merja Itävaara kokeellinen Radionuklidien molekyylibiologiset VTT/BIO vapautuminen ja kulkeutuminen monitorointimenetelmät (GEOMOL) 5 Kallion in situ tutkimukset Marja Siitari-Kauppi kokeellinen Radionuklidien HYRL vapautuminen ja kulkeutuminen 6 Kemiallisten olosuhteiden vaikutus Pirkko Hölttä mallinnus/ Radionuklidien radionuklidien HYRL kokeellinen vapautuminen ja kulkeutuminen kallioperäkulkeutumisessa (KERA) 7 Bentoniitti ja tunnelin Jouko Törnqvist selvitys tekniset vapautumisesteet täyteainetutkimuksen VTT osaamistason kartoitus 8 Kapselikuparin pitkäaikaiskestävyys Pertti Auerkari kokeellinen tekniset vapautumisesteet (Long-term integrity of VTT/TUO copper overpack-leia) 9 Bentoniittipuskurin toimintakyvyn Markku Kataja mallinnus tekniset vapautumisesteet mallinnus ja simulointi JYFL 10 Ydinjätekapselin Hannu Hänninen kokeellinen tekniset vapautumisesteet deformaatiomekanismit TKK 11 Kuparin korroosionopeuden Olof Forsén kokeellinen tekniset vapautumisesteet mittaaminen kaasufaasissa Jari Aromaa loppusijoituksen alkuvaiheessa TKK 12 Kivi-vesi-vuorovaikutus Juhani Suksi kokeellinen Kallioperä ja pohjavesi vesien kulkeutumisen ilmentäjänä HYRL (KIVES-VEKU) 13 Akustiseen emissioon perustuva Aleksis Lehtonen kokeellinen Kallioperä ja pohjavesi kallion jännitystilan mittausmenetelmä TKK/KAL 14 Rakoilun aikariippuvuus ja ydinjätteen Pekka Särkkä mallinnus loppusijoitustilaa ympäröivän kallion TKK/KAL Kallioperä ja pohjavesi rikkoutumisvyöhykkeen mallintaminen (CREEP II) 15 Uraanin käyttäytyminen kiteisissä Kirsti Loukola- kokeellinen Kallioperä ja pohjavesi kivissä: tulosten hyödyntäminen Ruskeeniemi turvallisuusanalyysissä TKK/GET (GEOCHEM) 16 Suomalainen erotus- ja Markku Anttila selvitys Strategiset selvitykset transmutaatiotekniikan tutkimus VTT/PRO 17 Ydinjätehuollon teknistieteelliset Kari Rasilainen selvitys Strategiset selvitykset perusteet (TEPE) VTT/ T&K 18 Tilannekatsaus Vesa Suolanen selvitys Strategiset selvitykset uraanikaivosjätteiden VTT kehittyneistä huoltomenetelmistä

3 Kiven huokostilavuuden kuvaus tomografiamenetelmillä Jyväskylän yliopisto, fysiikan laitos Yhteistyö: Helsingin yliopisto, kemian laitos, radiokemian laboratorio Mikrotomografialaitteistolla tehtävät mittaukset JYFL Kohinanpoisto- ja analysointimenetelmien kehittäminen JYFL Yhden Sievin näytteen huokoisuus mitattiin pyknometrillä (n. 10%) ja sen pienempiä osia on kuvattu tomografialla. Suuriavaumainen huokoisuus keskittyy yhteen näytteen mineraaleista. Kolme eri mineraalia erottuu selvästi. Kuvaus tarkemmalla resoluutiolla on aloitettu. Grimselin granodioriittinäytteen tomografiakuvan tiheydet tullaan muuntamaan huokoisuuksiksi käyttäen PMMA-tuloksia (katso alla). Pieniä parannuksia on edelleen tehty sekä kohinanpoisto- että segmentointialgoritmeihin. Erityisesti rakojen segmentointiin on testattu entistä tehokkaampia algoritmeja. EW-menetelmä laajennettiin sylinterisymmetriseen tilanteeseen. PMMA-menetelmällä tehtävät huokoisuusmääritykset ja mineraalispesifiset rakennetarkastelut HYRL 14 C-metyylimetakrylaatilla on impregnoitu suuren huokoisuuden omaavia muuntuneita tonaliittinäytteitä. Näyte on Sievin Syyryn porauksesta 7. Huokoisuus on määritetty PMMA menetelmällä neljälle eri syvyyksistä otetulle näytteelle ja se vaihteli välillä 7-11%; mineraalikohtaisen huokoisuuden vaihdellessa välillä %. Rinnalla on tehty huokoisuusmäärityksiä vesi-impregnoinnilla. Näytteiden mineraalitarkastelut on tehty ja osasta PMMA-impregnoituja näytteitä tehdään rakennetarkastelu-ja elektronimikroskooppisesti. Tätä kautta päästään arvioimaan rakennetta eri mineraaleissa. Grimselin granodioriittinäytteen mineraalispesifinen huokoisuus: plagioklaasi 0.66%, kalimaasälpä 0.7%, kvartsi 0.68% ja tummat mineraalit 0.88%. Kokoukset Raportointi työkokous HYRL:ssa, läsnä Jussi Timonen, Mikko Voutilainen, Laura Togneri, Maarit Kelokaski ja Marja Siitari-Kauppi T. Lähdemäki, M. Kelokaski. M. Siitari-Kauppi, M. Voutilainen, M. Myllys, A. Jäsberg, J. Timonen, F. Mateos and M. Montoto, Characterising low-permeability granitic rock from micrometer to centimeter scale: X-ray µct, confocal microscopy and PMMA method, MRS proceedings, in print

4 Tutkimushankkeen nimi: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen ekologinen riskinarviointi metsäekosysteemissä Tutkimuslaitos: Kuopion yliopisto, Ympäristötieteen laitos Kokeellisen aineiston kerääminen luonnonuraanin käyttäytymisestä metsäekosysteemissä. Selvitetään luonnonuraanin biosaatavuus sekä jakautuminen eri kasvinosien välillä. Lisäksi selvitetään muiden alkuaineiden vaikutusta uraanin käyttäytymiseen. Eliöiden, joille riski uraanialtistuksen haittavaikutuksille on suurin, tunnistaminen. Menetelmiä näiden eliöiden uraanialtistuksen määrittämiseen selvitetään esikokein. Parametrien määrittäminen mallinnusta varten. Lasketaan mallinnuksessa tarvittavia siirtokertoimia sekä uraanille että muille alkuaineille. Tarkastellaan siirtokertoimiin liittyvää lineaarisuusoletusta sekä eri alkuaineiden vaikutusta toistensa siirtokertoimiin. Tuloksista tiedottaminen Tutkijakoulutus sekä opinnäytetöiden valmistuminen Osallistuminen kokouksiin, seminaareihin yms. Jatkettu kirjallisuusselvityksen tekemistä uraanin kulkeutumisesta metsässä. Tehty gammasäteilymittaukset ja kasvillisuusselvitykset tutkimusaloilla ja luotu niiden avulla näytteenottoverkostot. Kerätty n. 550 maaperä- ja kasvillisuusnäytettä ja lähetetty niistä n. 400 kpl ICP-analyysiin GTK:n Espoon laboratorioon. Ensimmäiset analyysitulokset valmistuneet ja niiden tarkastelu aloitettu. Selvitetty kirjallisuudesta lähinnä maaperäeliöiden altistumista uraanille ja muille altisteille. Maakiitäjäisten ja lierojen uraanipitoisuuksista tutkimusalueilla tekeillä pro gradu-työ. Näytteet on kerätty ja niiden esikäsittely ICP-analyysejä varten aloitettu. Posteriesitys SETAC Europen vuosikokouksessa Portossa. Lähetetty abstrakti Radioecology kokoukseen. Aloitettu ensimmäisen tieteellisen artikkelin kirjoittaminen. Yksi pro gradu-tutkielma (aihe: maaperäeläinten altistuminen) sekä yksi LuKtutkielma (aihe: mallinnus) tekeillä. Päivi Roivainen suorittanut jatko-opintoja 31 op. Päivi Roivainen osallistunut seuraaviin kokouksiin: probiota: Key Issues in Biosphere Aspects of Assessment of the Long-Term Impact of Contaminant Release Associated with Radioactive Waste. Lappeenranta

5 The ERICA Open Event. Pariisi SETAC Europe 17th Annual Meeting. Porto Eliökunnan säteilysuojelu- kansainvälinen kehitys ja ERICAn lopputulokset. Helsinki

6 Lähialueen termo-hydro-kemiallinen mallinnus (LÄHITHC) VTT, Ydinenergia Perehdytään loppusijoitustilan lähialueen integroituun osakuvaukseen, jossa mallinnetaan kytketysti loppusijoituskapselin lämmöntuottoa, puskuribentoniitin saturoitumista ja pohjaveden geokemiallista käyttäytymistä. Ensi vaiheessa bentoniitin saturoitumiseen ja kemialliseen käyttäytymiseen liittyvät malliparametrit pyritään asettamaan käyttäen hyväksi julkaistuja tutkimuksia. Seuraavaksi asetettuja malliparametrejä käyttäen pyritään loppusijoitustilan bentoniittipuskurin termohydro-kemiallinen (THC) käyttäytyminen mallintamaan koko termisen vaiheen keston yli. Hankkeessa on perehdytty aihepiirin haasteelliseen problematiikkaan kirjallisuuden ja haastattelujen avulla. Mallinkehityksen ensimmäisen vaihe on viivästynyt hankkeen henkilöresursseissa tapahtuneiden muutosten vuoksi. Muutoksen takia tulokset tulemaan jäämään aiottua pienemmiksi, mutta myös projektin kokonaiskustannusten arvioidaan alenevan n. 20 %.

7 GEOMOL *Merja Itävaara, *Anu Kapanen, **Lasse Ahonen * VTT Tietotie 2, VTT, ** GTK 1. Tutkimuskohde, näytteenoton jatkokehittäminen Kesän aikana on tutkittu Posivan tutkimustunnelin näytteitä. Outokumpu syväkairareiän näytteenotto siirtyi teknisistä syistä johtuen syyskuulle. Outokummusta tullaan ottamaan syyskuussa 1500 metriin asti näytteitä, yhteensä 15 näytettä eli näyte/100 m. Ennen mikrobiologista näytteenottoa tehdään geofysikaalisia mittauksia. 2. Mikrobien elävyysvärjäykset Live/dead ja DAPI värjäykset tehty ONKALO näytteistä. Kuolleiden mikrobien määrä on ollut n % 3. Sulfaatinpelkistäjien tunnistaminen dsrab geenin (sulfiitti reduktaasigeenin) avulla Sulfaatinpelkistäjien tutkimiseksi on kehitetty menetelmää, jolla voidaan tutkia sulfaatinpelkistäjien lajistodiversiteettiä sulfiittireduktaasi geenin dsrab:n avulla, joka esiintyy kaikilla sulfaatin pelkistäjillä. Menetelmää on sisäänajettu kantakokoelmasta otetuilla tunnetuilla sulfaatinpelkistäjälajeilla. Sulfaatinpelkistäjien esiintymistä on myös tutkittu ONKALO ja Palmottu vesinäytteillä. ONKALOsta tunnistettiin kolme eri sulfaatinpelkistäjä lajia, joiden sijoittuminen eri fylogeneettisiin sulfaatinpelkistäjäryhmiin tutkitaan. Yheistyötä tehdään CSC Tieteellisen laskenta Oyn kanssa.. 4. Mikrobipäälajiston tunnistaminen Yleisalukkeet, PCR-DGGE Yleisalukkeilla PCR-DGGE menetelmällä on tutkittu päämikrobiryhmiä, jotka esiintyvät ONKALO näytteissä. Blast tietokannasta tehtävät sekvenssianalyysit ovat vielä osittain kesken. 5. Verkottuminen ja tieteellinen yhteistyö 1. Outokumpu Deep Drill seminar , Järjestäjänä GTK. Prof. Ilmo Kukkonen koordinoi tapahtumaa. Lasse Ahonen ja Merja Itävaara pitivät esitelmät aiheesta. 2.Mikrobiekologia ja Syvä biosfääritutkimus seminaari VTT:llä, M. Itävaara toimi emäntänä. Kutsuesitelmät: Prof. Gerard Muyzer, Delft University of Technology: Biodiversity and biotechnology. Prof. Ilmo Kukkonen piti esitelmän Outokumpu syväreikä hankkeesta Tilaisuuksien tavoitteena on ollut myös aktivoida Yliopistojen tutkijoita verkottumaan hankkeisiin. Merja Itävaara osallistuu konferenssiin Frankfurtissa 17th International Biohydrometallurgy Symposiumiin

8 Kallion in situ tutkimukset Osa kansainvälistä Grimsel Test Site Phase VI LTD (Long Term Diffusion) projektikokonaisuutta. HYRL Maarit Kelokaski & Maikki Siitari-Kauppi II osavuosikatsaus In situ kulkeutumiskoe Kulkeutumiskokeessa käytettävää kairanreikää GTS:ssa on pidennetty ja uudet hydrauliset tarkistusmittaukset suoritettu. In situ diffuusiokoe on aloitettu kesäkuussa. Injektointiliuoksen radioaktiivisuusmittaukset tehdään Paul Scherrer instituutissa. Testireiän kairansydämen analyysit eri laboratoriossa tehty, HYRL:n analyysit raportoitu (TN07-003). 2. In situ impregnointikokeet rakoavaumien ja kivimatriisin huokoisuuden määrittämiseksi ja visualisoimiseksi 3. Kiven huokosveden koostumuksen tutkimus NHC-9 injektointikokeen (AN07-353) näytteet tutkittavina Sveitsissä, Japanissa sekä Tsekeissä. Injektointireiän kairansydämen rakenne analysoitu HYRL:ssa ja raportoitu (TN07-002). 14 C-PMMA-koealue GTS:ssa kairattiin helmikuussa (AN07-155) ja kivinäyte lähettiin HYRL:oon kesäkuussa. 14 C-PMMA-injektointireiän kairansydämen rakenteen analyysit raportoitu HYRL:ssa (TN07-002). In situ -näytteiden analysointi laboratoriossa on käynnissä. British Geological Surveyssä on aloitettu Grimselin kiven kattavat huokosvesianalyysit, rinnalle suunnitteilla uusia laboratorioskaalan diffuusiokokeita. Uuden kokeen testireikä kairattu GTS:ssa. 4. Kesiumin kulkeutumisreittitutkimus Kesiumin tunkeutuminen Grimselin granodioriitissa tehtiin in situ -kokeena 1990-luvulla. Diffuusioprofiilit on määritetty ICP-MS:llä ja digitaalisen autoradiografian avulla (Möri et. al.). Kokeen mallinnuslaskenta käynnissä Bernin yliopistossa. Tuloksista oli esitys Migraatio 07 - kokouksessa (Max Hu & Andreas Möri: Radionuclide transport in fracture-granite interface zones.) 5. Kokoukset + matkat LTD projektikokous Meiringen, Sveitsi, Maarit Kelokaski (AN07-361). Migraatio 07 -kokous München, Saksa, Maarit Kelokaski, Marja Siitari-Kauppi. LTD projektikokous München, Saksa, Maarit Kelokaski, Marja Siitari-Kauppi.

9 6. Raportointi AN07-009: Boreholes, samples and instrumentation of boreholes in the LTD project AN07-155: 14 C-PMMA over-coring field report AN07-353: NHC-9 resin injection field report AN07-361: Minutes of the 3 rd LTD Experiment Team Meeting TN07-001: Porosity results of core LTD TN07-002: Porosity results of core LTD TN07-003: Porosity results of core LTD Möri et. al., Phys. Chem. Earth 31 (2006)

10 Kemiallisten olosuhteiden vaikutus radionuklidien kallioperäkulkeutumisessa (KERA) Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio Sorption mekanistinen mallinnus Kuvata ioninvaihdon mekanismeilla tapahtuvaa sorptiota yksinkertaistetuissa liuosolosuhteissa. Puretaan aiemmin kokeissa käytetyt rakokolonnit ja määritetään kesiumin tunkeutuminen raosta kiveen sekä jatketaan Cs:n sorption geokemiallista mallintamista eräkoe- ja virtausolosuhteissa. Tehdä kirjallisuustutkimus savien pintakompleksaatio-ominaisuuksista. Tehdä sarja eräkokeita neptuniumin sorptiosta kaoliniittiin yksinkertaistetuissa kemiallisissa olosuhteissa ja määritetään neptuniumin pintakompleksaatiovakiot hapellisissa olosuhteissa. Kytketty reaktiivinen kemiallinen kulkeutumismallinnus Simuloida pintaveden puskurikapasiteettia kallioperässä ja uraanin liikkumista: kulkeutuminen ja sorptio/mineralisaatio luonnon olosuhteissa pitkällä aikavälillä yhteistyössä GeoChem projektin kanssa ottaen huomioon vuorovaikutukset kallion mineraalien kanssa, ph-, redox-olosuhteet, avainionit. (GeoChem projektiin liittyvät työt) Rakokolonnien purkaminen: Rakokolonnit avattu ja valmistettu analysoimista varten. Cesiumin jakautuman määrittäminen virtauskokeissa olleiden kivin matriisissa on aloitettu. Cesiumin reaktiivinen kulkeutumismalli on alustavasti valmis. Suunnitteluvaiheessa Suunnitteluvaiheessa J. Kyllönen on mallintanut PhreeqC ohjelmalla laboratoriokokeissa määritetyin kiven ja veden alkuainepitoisuuksin uraanin spesiaatiota laboratorio kokeissa. Hän on tutustunut myös GRUNCH ohjelman mahdollisuuksiin hallita kulkeutumisprosessit 2D:ssä. Yhteistyö JRC Institute of Energy (Petten) kanssa on aloitettu. J.Kyllönen lopettanut Radionuklidien kulkeutumiskokeet Selvittää aiempien blokkikokeiden tulkintoihin liittyviä epävarmuuksia tehden täydentäviä koesarjoja varioiden veden virtausnopeutta ja virtauskenttää. Jatkaa merkkiainekokeita matriisidiffuusion osoittamiseksi kokeellisesti myös pidättymättömällä merkkiaineella. Tutkia kolonnikokeilla kemiallisten olosuhteiden vaikutusta radionuklidien kulkeutumiseen sekä selvittää kulkeutumismallien ja reaktiivisten geokemiallisten mallien keskinäistä kytkentää. KYT2010-ohjelma Osallistua järjestettäviin seminaareihin ja temaattisiin workshoppeihin. Täydentäviä merkkiainekokeita on tehty 131 I:lla ja 22 Na:lla. Alustavan mallituksen perusteella on osoitettu matriisidiffuusion vaikutukset myös jodin läpitulokäyrissä. Tuloksia on esitetty Migraatio kokouksessa ja lähetetty paperi arvioitavaksi julkaisua varten.

11 Bentoniitti- ja täyteainetutkimuksen tietotaidon kartoitus Bentonite and other backfilling materials - mapping of research done and knowhow Tavoitteet 2007 Tulokset 1 4/2007 Tutkimuksen tavoitteena on kartoittaa bentoniitille sekä loppusijoitustunnelin täyteaineille tehdyt tutkimukset, arvioida tämän perusteella niiden käyttökelpoisuus Suomen olosuhteissa ja laatia bentoniittiaiheinen tietokanta ydinjätetutkimuksen tarpeisiin. Tutkimuksen tuloksena perustetaan laaditaan tietokantapohjainen julkaisurekisteri, johon sisältyy myös tehtyjen tutkimusten luokittelu ja arviointi (vuoden 2008 osio). Kartoituksen, luokittelujen ja arviointien perusteella laaditaan erillinen vuosittainen yhteenvetoraportti, johon kerätään tulokset tutkimusten kattavuudesta, käyttökelpoisuudesta, mahdollisista puutteista ja rajoituksista. Tutkimus on käynnistetty toukokuun alussa Ensimmäisenä tavoitteena on kartoittaa tehdyt tutkimukset. Kartoitus on aloitettu Posivan, SKB ja eräiden tietokantojen hauilla. Tulokset 5 8/2007 Tutkimus käynnistettiin toukokuun alussa Ensimmäisenä tehtävänä oli kartoittaa tehdyt tutkimukset. Kartoitus aloitettiin Posivan ja SKB julkaisusarjoista. Kartoitus on jatkunut tietokantojen hauilla sisältäen esim. Compendix, NTIS viitetietokannat. Kartoituksen tulokset on toistaiseksi koottu Excel-tiedostoon, joka viedään myöhemmin tänä vuonna Access tietokantaan. Tällä hetkellä tutkimuksen budjetista on käytetty noin kolmasosa, koska se käynnistettiin vasta kesän kynnyksellä.

12 Bentoniittipuskurin toimintakyvyn mallinnus ja simulointi Jyväskylän yliopisto, Fysiikan laitos THMC-mallinnuksen ( ) suunnittelu THM-mallin ja sen numeriikan kehittäminen: Suunnittelu on aloitettu tutustumalla aiempaan työhön lähinnä THM -mallinnuksen ja siihen liittyvän koetoiminnan osalta. Keskustelu yhteistyöstä University of British Columbian reologia ja maaperägeologian tutkijoiden kanssa on aloitettu. Yhteyshenkilönä tässä on prof. Mark Martinez, joka vierailee Suomessa syksyn aikana. Numeriikan kehittäminen on aloitettu tutustumalla THM -malliin sekä olemassaolevan numeerisen ratkaisijan stabiilisuusongelmiin aiemmin tehdyn työn pohjalta. Kehitetty ohjelmisto on ladattu Elmer-alustan päälle ja selvitetty sen toimintaa.

13 Ydinjätekapselin deformaatiomekanismit Teknillinen korkeakoulu, Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Alkuvuoden päätavoitteena oli ottaa käyttöön uusi in-situ FE-SEM/EBSDaineenkoetuslaite. Laitetyyppi on aivan uusi maailmassa ja valmistaja on useaan otteeseen siirtänyt laitteen valmistumispäivää myöhemmäksi. Laite asennettiin lopulta ja sen käyttöönotto on aloitettu. Toisena tavoitteena on aloittaa optisen venymämittauksen avulla paikallisen deformaation mittaus makroskooppisella tasolla. Tätä varten on tilattu LaVision mittausjärjestelmä, joka asennetiin ja otetaan parhaillaan käyttöön. Kuparikapselimateriaalien deformaatiomekanismeista on tehty kattava kirjallisuustutkimus. In-situ EBSDtestauksessa näytteenvalmistus on erittäin vaativaa, jotta voidaan varmistaa se, että tutkitaan materiaalin todellisia ominaisuuksia ja että näytteenvalmistuksella ei aiheuteta deformaatiota tutkittavaan materiaaliin. Näytteenvalmistukseen on kehitetty luotettavat menetelmät. Tutkittavat materiaalit on karakterisoitu FE-SEM/EBSD:n avulla lähtötilassa. EBSD-mittausten käyttö deformaation mittaukseen on erittäin herkkä mittausparametreille. Jotta sitä voidaan käyttää, pitää EBSD:llä tutkia ensin tarkkaan tunnetut venymät (vetämällä vetokoneella koesauvaan erilaisia venymiä) ja tehdä tulosten perusteella referenssikäyrä deformaation kvantifioimiseksi. Tämä työ on ollut päätehtävänä elokuun loppuun asti ulottuvalla jaksolla.

14 Kuparin korroosionopeuden mittaaminen kaasufaasissa loppusijoituksen alkuvaiheessa Measurement of corrosion rate of copper in gas phase in the beginning of final disposal. Teknillinen korkeakoulu, Korroosion ja materiaalikemian laboratorio Tavoitteet 2007 Tulokset 1 4/2007 Selvittää kvartsikidemikrovaa an soveltuvuus kuparin kaasufaasissa tapahtuvan korroosion mittaamiseen ja saavutettavissa oleva mittaustarkkuus. Rakentaa koelaitteisto haihtumisen ja tiivistymisen simulointiin. Mitata haihtumisen ja tiivistymisen mahdollisesti aikaansaama kuparin korroosionopeuden muutos. Hankittu projektin ulkopuolisella rahoituksella uusi kvartsikidemikrovaaka. Kokeiltu vaihtoehtoja näytteen pinnoittamiseen. Selvitetty kirjallisuuden perusteella vastaavanlaisissa kohteissa käytettyjä ratkaisuja. Ei vielä aloitettu KYT-ohjelma Projektia esitelty seminaarissa Tavoitteet 2007 Tulokset 5 8/2007 Selvittää kvartsikidemikrovaa an soveltuvuus kuparin kaasufaasissa tapahtuvan korroosion mittaamiseen ja saavutettavissa oleva mittaustarkkuus. Rakentaa koelaitteisto haihtumisen ja tiivistymisen simulointiin. Mitata haihtumisen ja tiivistymisen mahdollisesti aikaansaama kuparin korroosionopeuden muutos. Laitteisto (Stanford Research Systems QCM 200) on otettu käyttöön. Näytteet on valmistettu pinnoittamalla 50 µm kuparia kvartsikiteen päälle. Laite kykenee mittaamaan pienet painonmuutokset. Esimerkiksi puhtaan kuparin hapettuminen kuivassa ilmassa näkyy painonmuutoksena 1,6-1,8 µg/tunti. Laitteiston tarkkuus riittää siihen, että korroosionopeudet voidaan esittää tarkkuudella µm/vuosi. Satunnaisia ongelmia on ollut kun laite hyppää kesken kokeen jollekin toiselle harmoniselle taajuudelle, mikä näkyy 3-4 kertaluokkaa liian suurena painonmuutoksena. Syyksi epäillään kosteuden tiivistymistä mittapään sisälle näytteen kokoamisen yhteydessä ja ongelmaa selvitetään. Koelaitteisto on rakennettu. Koelaitteisto on 1 litran suljettu lämpövaipallinen lasireaktori, jossa pohjalla on höyrystyvä vesi (300 ml) ja veteen kuplitetaan typpeä, happea tai ilmaa. Laitteistolla on ajettu kalibrointiajoja toukoelokuussa. Puhdas, juuri valmistettu kuparipinta hapettuu kosteuden läsnä ollessa muutamassa minuutissa, jonka jälkeen paino pysyy vakiona.

15 Hapettumakerroksen muodostuminen näkyy µg painon nousuna. Kun pinnalla on hapettumakerros niin painonmuutokset 2 24 tuntia pitkissä kokeissa ovat vaihdelleet satunnaisesti. Trendeinä on erotettavissa korroosionopeuden muutoksia, jotka ovat ehkä ennalta arvattavia: Kosteuden lisääminen lisää painon muutosnopeutta, lämpötilan nosto lisää korroosionopeutta, ilma- tai happikuplitus lisää korroosionopeutta. Toisaalta Allard-pohjaveden käyttö tislatun veden sijasta ei ole vaikuttanut korroosio-nopeuteen. Suurimmat korroosionopeudet hapettuneelle pinnalle on toistaiseksi mitattu ilmakuplitetussa Allardvedessä lämpötilassa 80 C. Korroosionopeus on ollut kolmen toistokokeen keskiarvona noin 27 µm/vuosi. KYT-ohjelma Projektia esitelty seminaarissa

16 Kivi-vesi-vuorovaikutus vesien kulkeutumisen ilmentäjänä (KIVES-VEKU) Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Radiokemian laboratorio Kehitetään valmiuksia hyödyntää redoxmuutosten seurauksena syntyviä geokemiallisia jälkiä (U-sarjan epätasapainot) vesien kulkeutumisen ymmärtämiseksi kallioperässä. Työ tapahtuu (1) simuloimalla kivi-vesivuorovaikutusta laboratoriossa ja (2) analysoimalla kivinäytteitä, jotka on otettu virtausreittien varrelta eri syvyyksiltä. 1. Julkaisukäsikirjoitus 234 U:n ja 238 U:n vapautumisesta kivi-vesivuorovaikutuksessa ja hyödyntämisestä reaktiivisen kulkeutumismallinnuksen kehitystyössä. 2. Kivi-vesi-vuorovaikutussimulaattorin hapettomien olosuhteiden määrittely ja arvio simulaation luonnonmukaisuudesta 3. Uraanin isotooppien 234 U ja 238 U vapautumissuhteen vaihteluvälin määrittäminen simulaattorissa parhaillaan olevan kivinäytteen osalta Simulaattorin tekniset parannukset koskien jatkuvatoimista kemian parametrien mittausta (ph, Eh, O 2, johtokyky) on saatu tehtyä. Kivinäytteiden (Äspön kallioluolalaboratorio) tutkiminen on käynnissä. Käsikirjoituksen aihepiiriä on laajennettu koskemaan uraanisarjatutkimusta laajemmin: Uranium series studies for the safety case of deep geological disposal of nuclear wastes. Aihe (abstrakti) hyväksytty esitettäväksi Migration 07-kokoukssa Münchenissä. Aihe esitettiin posterina Migrationkokouksessa Käsikirjoitus lähetetään julkaistavaksi mennessä. Kivi-vesi-vuorovaikutusolosuhteiden (Eh, ph, O 2, johtokyky) kartoitusta jatkettiin kesällä 2006 haetun kivimateriaalin. Eh-mittausten laadunvarmistusta varten hankittiin uusi geelitäytteinen elektrodi, joka mahdollistaa pitkäkestoisen jatkuvatoimisen mittauksen. Haettiin ONKALOsta uusi kivinäyte (~30 kg migmatiittigneissiä), joka murskattiin ja ladottiin kolonneihin. Kokeet uudella näytemateriaalilla aloitetaan syyskuun alussa.

17 KANSALLINEN YDINJÄTEHUOLLON TUTKIMUSOHJELMA(KYT) Hankkeen nimi: Akustiseen emissioon perustuva kallion jännitystilan mittausmenetelmä Teknillinen korkeakoulu, Kalliorakentaminen Akustisen emission käyttö Testata erilaisia mittauslaitteiston asetuksia ja mittausparametreja mahdollisimman tasalaatuisen kivimateriaalin avulla. Kerätä mahdollisimman paljon aiheesta olemassa olevaa tietoa Jännitystilamittaukset Aloittaa uusi jännitysmittausten sarja Olkiluodosta tai Ruotsista (SwedPower Ab) saatavilla kivinäytteillä Kivimateriaali (Kurun harmaa graniitti) valittu ja suunnatut koekappaleet haettu. Laboratorionäytteiden valmistelu käynnissä. Seurattu alan aikakausjulkaisuja. Käyty heinäkuussa Lissabonissa pidetyssä ISRM:n kansainvälisessä kongressissa. Uusien näytteiden valinta käynnissä. Jatko-opinnot Tohtorintutkintoon tarvittavien 70 op suorittaminen Dipl.ins. Aleksis Lehtonen irtisanoutui TKK:lta Hänen seuraajakseen tuli tekn.lis. Taisto Tuokko, ts. tarvittavat 70 op on jo suoritettu.

18 KANSALLINEN YDINJÄTEHUOLLON TUTKIMUSOHJELMA (KYT) Hankkeen nimi: Rakoilun aikariippuvuus ja ydinjätteen loppusijoitustilaa ympäröivän kallion rikkoutumisvyöhykkeen mallintaminen (CREEP II). Time-dependent fracturing of rock mass and modelling of EDZ of a repository for spend nuclear fuel. Kirjallisuus selvitykset liittyen kemiallisen ympäristön vaikutuksista raon alikriittiseen kasvuun. Alikriittisen raonkasvun mallin verifiointi TKK:lla tehtyjen Strain Rate Stepping (SRS) kokeiden avulla. Koska tutkittava materiaali on epähomogeenista, on mm lujuutta kuvaavissa laboratoriotuloksissa huomattavaa hajontaa. Mallinnuksessa hajonta korostuu kun arvioidaan kiven pitkäaikaislujuutta. Laboratoriotulosten perusteella laaditaan edustava malli jolla kuvataan kiven keskimääräistä käyttäytymistä. Numeerisen sovelluksen kehittäminen ja ohjelmointivirheiden seulonta. Laboratorionäytteiden mikroskooppinen ja makroskooppinen tutkimus. Tavoitteena selvittää em. menetelmin kuormitusnopeuden vaikutusta murtumismekanismiin. Suolaisen veden vaikutuksen selvittäminen alikriittiseen raonkasvuun laboratoriokokein (GeoFrames, Saksa) ja mallintamalla. Kirjallisuusselvityksiä mm. veden- ja kemiallisen ympäristön vaikutuksesta alikriittiseen raon kasvuun on tehty. Vesi, paine, lämpötila ja veden ph vaikuttavat raon alikriittiseen etenemiseen. Tutkimuksia suolaisen veden vaikutuksesta kiven pitkäaikaislujuuteen ei kirjallisuudesta löytynyt. Tämän hankkeen yhteydessä 10% NaCl liuoksen vaikutusta kiven lujuuteen on selvitetty laboratoriokokein ja mallintamalla. Kaikki SRS-kokeet on mallinnettu. Materiaalin alkurakojen kokoa ja tiheyttä kalibroimalla yksittäisten kokeiden simulointi on onnistunut hyvin. SRS -kokeiden vähäisen määrän vuoksi (3 onnistunutta testisarjaa 2 MPa sivupaineella ja 2 onnistunutta testisarjaa 7 MPa sivupaineella) ei keskimääräisen Äspödioriittin käyttäytymistä kuvaavan mallin laatiminen osoittautunut mielekästä.. Sen sijaan herkkyysanalyyseillä on arvioitu raja-arvoja mallin käyttämille parametreille. Ohjelmointivirheiden seulonta on tehty ja havaitut ongelmat on korjattu. Mikroskopoinnin ja makroskooppisen tunkeumanestetutkimuksen kaikki näytteet valmiit. Valokuvaus ja analysointi käynnissä. Laboratoriokokeet tehty ja raportoitu. 10% NaCl- liuoksen todettiin lievästi heikentävän kiven pitkäaikaislujuutta verrattuna puhtaaseen veteen. Vaikutus pienenee kuormitusnopeuden kasvaessa. NaCl:n vaikutusta kiven lujuuteen on lisäksi mallinnettu laboratoriokokein määritettyjen parametrien avulla..

19 GeoChem: Uraanin käyttäytyminen kiteisissä kivissä: Tulosten hyödyntäminen turvallisuusanalyysissä Teknillinen korkeakoulu, Rakennus- ja ympäristötekniikan osasto, Geoympäristötekniikan laboratorio (GT) Radiokemian laboratorio, Kemian laitos (HYRL) Geologian Tutkimuskeskus (GTK) Enterpris Ltd, UK GeoChem projekti alkoi Luonnon havainnot - määrittää tutkimuskohteen sekundääriuraanifaasit ja tutkia niiden esiintymistä ja muodostumista 2. Laboratoriokokeet - tutkia uraanin liukenemista ja kulkeutumista kiteisessä kivessä Elektronimikroskopiatyöt on tehty kolmen näytteen uraanifaasien selvittämiseksi tehty ja SEM-EDS:llä ja tarkistettu microprobella. Laboratoriokokeissa käytettävän Sievin kiven (SY 7 muuntunut tonaliitti), Kurun harmaan graniitin ja Askolan kiven (A m, A m ja A m) alustava geologinen taustaselvitys on tehty GTK:n raporttien pohjalta. Sievin ja Kurun näytteiden kokokivianalyysit tilattu GTK:lta ja ne ovat valmiit. Kaikkien näytteiden mineraalikoostumus on selvitetty mikroskopoimalla ja pistelaskumenetelmällä. Johtopäätökset ja yhteenveto ovat tehty. Johtopäätökset tuloksista ja yhteenvetoraportti ovat tekeillä. Köyhdytetystä uraanipelletistä liukenevien aineiden diffuusiokoe Sievin muuntuneessa tonaliitissa (lisättiin myös 3 H ja 36 Cl merkkiaineita diffuusiokertoimen määrittämiseksi) HYRL:ssä on ollut käynnissä noin 3 kuukautta. Tritiumin ja kloorin läpitulo on tasaantunut ja diffusiokertoimet voidaan näille merkkiaineille laskea. Uraanipelletti liukenee hitaasti: metallilevyn päälle on muodostunut mustaa saostumaa indikoiden kemiallisen prosessin käynnistymistä. Blokkikoe Kurun harmaalla graniitilla aloitetaan mahdollisimman pian. Laura Togneri ja Mira Markovaara-Koivisto ovat opetelleet käyttämään ICP-MS-laitetta touko-heinäkuussa. D. Read esitti triaksiaalikokeiden tilannekatsauksen kokouksessa HYRL:ssä. Sievin muuntuneen

20 tonaliittinäytteen läpi oli tuolloin pumpattu paineella 1dm 3 tasapainotettua pohjavettä. HYRL laboratoriokokeista on tehty työraportti Mallinnus J. Kyllönen on aloittanut mallinnus kokeilut käyttäen PhreeqC ohjelmaa. Hän on tutustunut myös GRUNCH ohjelman mahdollisuuksiin. PhreeqC on hyvä ohjelma spesiaatiomallinnukseen, mutta GRUNCH ohjelmalla voidaan hallita kulkeutumisprosessit 2D:ssä. L. Togneri ja M. Markovaara-Koivisto ovat suorittaneet Hydrogeokemiallinen mallinnus (PhreeqC)-kurssin Geologian laitoksella maalis-huhtikuussa. 4. Muuta Askolan näytteiden rakopinnoilta otettujen uraanimineraalien iänmääritys on tehty. GTK:lta tilattu Kurun harmaan graniitin hie ja kiillotetut kivinäytteet mineraalianalyyseihin ja elektronimikroskooppisiin tarkasteluihin ovat valmistuneet. 5. Kokoukset - Työkokous HYRL David Read, Marja Siitari-Kauppi, Jarkko Kyllönen, Antero Lindberg, Laura Togneri, Mira Markovaara- Koivisto - Työkokous GTK Mira Markovaara-Koivisto, Marja Siitari-Kauppi, Antero Lindberg - Työkokous HYRL Mira Markovaara-Koivisto, Nuria Marcos, Laura Togneri, Jarkko Kyllönen, Marja Siitari- Kauppi, Karl-Heinz Hellmuth, Antero Lindberg - Työkokous HYRL Mira Markovaara-Koivisto, Laura Togneri, Jarkko Kyllönen, Marja Siitari-Kauppi, Antero Lindberg 6. Raportointi Geological background for Syyry, Kuru and Askola samples and U mineralogy of Askola samples raportti tekeillä M. Markovaara-Koivisto, N. Marcos, D. Read, A. Lindberg, M. Siitari-Kauppi, K. Loukola- Ruskeeniemi:Release of U, REE and Th from Palmottu granite A mineralogical approach -Proceedings Research Society:n konfferenssiin Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXI Laura Togneri, Marja Siitari-Kauppi Report of the laboratory experiments in the GeoChem project conducted at HYRL

21 Suomalainen erotus- ja transmutaatiotekniikan tutkimus VTT 1. Transmutaatiolaitosten reaktorifysikaalisen laskentakyvyn kehittäminen -saatu uudet versiot MCNP-ohjelmasta (MCNP5/MCNPX); kesäharjoittelija jatkaa osapäiväisenä syksyllä perehdyttyään kesällä aiheeseen kirjallisuuden avulla ja laskemalla Joyo-benchmark-tehtävää; NEA:n tiedekomitean sivuaktinidien polttoa kevytvesireaktoreissa selvittävän asiantuntijaryhmän perustava kokous syksyllä (?), omat laskut tehdään loppuvuodesta 2. Polttoainekiertojen proliferaatioriski - raportin perusaineisto on koottu; kirjoittaminen aloitettu 3. Aktinidien ryhmäerotusmenetelmät ja niiden sekundäärijätteiden käsittelymenetelmät - Työ aloitetty HYRL.ssä heinäkuussa kirjallisuushauilla eri tietolähteistä. Tällä hetkellä on käynnissä aineiston analysointi ja lisähakuja. Myös laboratoriokokeiden valmistelu on käynnistetty. 4. Tiedon välitys ja alan kehityksen seuranta ATS-seminaarissa esitelmä ydinpolttoainekierroista ml. P&T

22 Ydinjätehuollon teknistieteelliset perusteet (TEPE) VTT, Ydinenergia 1. 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. Ydinjätehuollon kustannusriskianalyysi. Laaditaan laskentamalli ydinjätehuollon kustannuksista ja tehdään kustannusriskit huomioivat simulointilaskelmat. OECD/NEA:n RWMC-komitean kokoukseen ei tällä kertaa ehditty osallistua muiden työkiireiden vuoksi. RWMC on päättänyt, että aiemmin vuosittain päivitettävien katsausten sijasta laaditaan uudella yhtenäisellä formaatilla maaraportit ja lyhyemmät yhteenvedot. Syksymmällä projektin on tarkoitus osallistua paitsi uuden maaraportin (country report) laatimiseen, myös maaprofiilin (country profile) päivittämiseen OECD/NEA:n tietokannassa. Laadittu yhteistyössä HYRL:n ja kansainvälisten yhteistyötahojen (Ruotsi, UK) kanssa tiivistelmä USD-tutkimuksista safety casen valmistelussa Migration2007- kokoukseen. Esitys pidettiin posteresityksenä, käsikirjoituksen viimeistely on käynnissä. Työn on määrä jatkua syyskuussa. Tällöin olemassa oleva laskentamallin rakenne viimeistellään ja kustannusten vaihteluväliarviot tarkennetaan Posivan, Fortumin ja heidän alihankkijoidensa avulla. Sen jälkeen lasketaan tulokset ja raportoidaan.

23 Tutkimushanke: Tilannekatsaus uraanikaivosjätteiden kehittyneistä huoltomenetelmistä Tutkimuslaitos: VTT 1) Lähdemateriaalin hankinta ja analysointi 2) Asiantuntijahaastattelut Lähdemateriaalia on hankittu suhteellisen kattavasti (mm. OECD/NEA & IAEA julkaisuja, migraatiokonferenssien proceedinseja sekä useita erillisiä kaivosjätteiden pitkäaikaiseristämistä käsitteleviä artikkeleja). Aineistoon tutustuminen on käynnissä. Asiantuntijakontakteja on ollut tiedeyhteisön sisällä. Viranomaiskontaktit ja haastattelut tehdään viimeistään raportin laatimis- ja kommentointivaiheessa. 3) Tutkimusraportti Tutkimusraportin sisältösuunnitelmaluonnos on tehty. Raportoinnin tehollinen toteutusvaihe painottuu vuoden loppukolmannekselle.