KYT2010 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma

Transkriptio

1 KYT2010 Kansallinen ydinjätehuollon tutkimusohjelma Osavuosikatsaus 1-4 / 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 huo-koisuus keskittyy yhteen näytteen mineraaleista. Kolme eri mineraalia erottuu selvästi. Kuvaus tarkemmalla resoluutiolla on alkamassa Pieniä parannuksia on edelleen tehty sekä kohinanpoisto- että segmentointialgoritmeihin. EW-menetelmä laajennettiin sylinterisymmetriseen tilanteeseen. PMMA-menetelmällä tehtävät huokoisuusmääritykset ja mineraalispesifiset rakennetarkastelut HYRL 14 C-metyylimetakrylaatilla on impregnoitu suuren huokoisuuden omaavia muuntuneita tonaliit-tinäytteitä. Näyte on Sievin Syyryn porauksesta 7. Huokoisuus on määritetty PMMA menetel-mällä 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 näyt-teitä tehdään rakennetarkasteluja elektronimikroskooppisesti. Tätä kautta päästään arvioimaan rakennetta eri mineraaleissa. Kokoukset työkokous HYRL:ssa, läsnä Jussi Timonen, Mikko Voutilainen, Laura Togneri, Maarit Kelokaski ja Marja Siitari-Kauppi Raportointi T. Lähdemäki, M. Kelokaski. M. Siitari-Kauppi, M. Voutilainen, M. Myllys, A. Jäsperg, J. Timonen, and F. Mateos, M. Montoto Characterising lowpermeability granitic rock from micrometer to centimeter scale: X-ray µct, confocal microscopy and PMMA method MRS proceedings in print

4 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen ekologinen riskinarviointi metsäekosysteemissä. Kuopion yliopisto, Ympäristötieteen laitos Jukka Juutilainen 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. Laadittu yksityiskohtainen näytteenottosuunnitelma kesälle 2007 ja pyydetty laboratorioista tarjoukset ICP-MS analyyseista. Tehty gammasäteilymittaus tutkimusaloilla. Selvitetty kirjallisuudesta lähinnä maaperäeliöiden altistumista uraanille ja muille altisteille. Suunniteltu kerättäväksi näytteitä lieroista ja kovakuoriaisista sekä laadittu näytteenottosuunnitelma. Valmisteltu posteriesitystä SETAC Europen kokousta varten. Sovittu yhden pro gradu-tutkielman (aihe: maaperäeläinten altistuminen) sekä yhden LuK-tutkielman (aihe: mallinnus) tekemisestä opiskelijoiden kanssa. Päivi Roivainen suorittanut jatko-opintoja lukukaudella 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 The ERICA Open Event. Pariisi

5 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. Perehdytty aihepiirin haasteelliseen problematiikkaan kirjallisuuden avulla. Mallinkehityksen ensimmäisen vaiheen aloitus on viivästynyt hankkeen henkilöresursseissa tapahtuneiden muutosten vuoksi.

6 GEOMOL, Syvien biosfäärien geomikrobiologia Molekyylibiologiset monitorointimenetelmät *Merja Itävaara, *Anu Kapanen, **Lasse Ahonen * VTT Tietotie 2, VTT ** GTK 1. Tutkimuskohde, näytteenoton jatkokehittäminen Näytteenottosuunnitelmaa on tehty ja tässä vaiheessa se sisältää Outokummun syväkairareikään liittyviä näytteenottoja. Tätä varten on profiilinäytteenottolaite rakenteilla. 2. Mikrobien elävyysvärjäykset Tehdään kesällä 2007 heti näytteenoton yhteydessä. 3. Sulfaatinpelkistäjien tunnistaminen dsrab geenin avulla, menetelmän sisäänajo Elävien ja kuolleiden mikrobien suhde. Näytteiden konsentroinnin tarve syväkairareikänäytteistä Sulfaatinpelkistäjiä kuvaamaan valitutuista kontrollikannoista eristetyllä DNA:lla on optimoitu DGGE menetelmän olosuhteita dsrab -geenin diversiteetin tutkimista varten. Kontrollikannoista on valmistettu DGGE ajoon positiivikontrollinäyte joka on mukana vertailunäytteenä kaikissa vesinäytteistä tehdyissä DGGE ajoissa. 4. Geomikrobien lajiston diversiteetti Menetelmiä on kartoitettu kirjallisuudesta 5. Mikrobipäälajiston tunnistaminen Yleisalukkeet, PCR-DGGE Ajoja tehdään uusille näytteille kesällä Raportointi KYT raportointi ja hakemukset 7. Artikkelit 1. Konferenssiabstrakti lähetettiin ISEB 18, Environmental Biogeochemistry at the Extremes Taupo, New Zealand Role of deep biosphere in safety of nuclear waste disposal 2. Seminaari abstrakti: Microbial community studies in deep drilled aquifers Outokumpu Deep Drill seminar , Organized by Geological Survey of Finland 3. Review artikkelia on työstetty eteenpäin tavoitteena 2007 aikana julkaistavaksi

7 Kallion in situ tutkimukset Osa kansainvälistä Grimsel Test Site Phase VI LTD (Long Term Diffusion) projektikokonaisuutta. HYRL Maarit Kelokaski & Maikki Siitari-Kauppi I osavuosikatsaus In situ kulkeutumiskoe Kulkeutumiskokeesssa käytettävää kairanreikää GTS:ssa on pidennetty ja uudet hydrauliset tarkistusmittaukset ovat käynnissä. Injektointi aloitetaan kunnes stabiili tilanne on saavutettu. 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 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 odottaa lähetystä HYRL:oon. 14 C-PMMA-injektointireiän kairansydämen rakenteen analyysit raportoitu HYRL:ssa (TN07-002). 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. 5. Kokoukset + matkat LTD projektikokous Meiringen, Sveitsi, Maarit Kelokaski 6. Raportointi AN07-009: Boreholes, samples and instrumentation of boreholes in the LTD project AN07-155: LTD WP-2 C-14 PMMA over-coring field report 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)

8 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. Radionuklidien kulkeutumiskokeet Selvitettää 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. Rakokolonnien purkaminen: kolonnit avattu ja valmistettu analysoimista varten. Työ on hyväksytty esitettäväksi posterina Migration 2007-kokouksessa Münchenissä. Virtausmallin kehittämistä jatkettu. Suunnitteluvaiheessa Suunnitteluvaiheessa Uraanin kulkeutumiskokeita varten (GeoChemprojekti) on tehty alustavia spesiaatiomallinnuksia, joiden tuloksia on käytetty koejärjestelyjen tarkentamiseen. Asian tiimoilta käytiin M. Siitari-Kaupin kanssa keskustelemassa yhteistyöstä JRC Pettenissä E. Falckin kanssa. Tehty merkkiainekokeita 131 I:lla. Tuloksia esitetään Migraatio kokouksessa.

9 Bentoniitti- ja täyteainetutkimuksen tietotaidon kartoitus 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.

10 Kapselikuparin pitkäaikaiskestävyys / Pertti Auerkari, VTT 1) Kapselikuparin ja sen hitsien pitkäaikaiskokeet (viruminen, hitsausvikojen vaikutus, yhdistetty viruminen ja korroosio) > h, sekä mikrorakennetarkastelut Pisimmät virumiskokeet ovat ylittäneet tuntia (yksiaksiaaliset) ja tuntia (moniaksiaaliset kokeet). Luonnollisia hitsausvikoja (FSW) sisältävien sauvojen koeohjelma on päättynyt (max koepituus tuntia). Vioilla on ajan mukana voimistuva elinikää lyhentävä vaikutus silloinkin, kun viat eivät tavanomaisella NDT:llä erotu. Koesauvojen mikrorakennetarkastelujen perusteella jo aiemmin havaitut ja kokeissa levenevät raerajavyöhykkeet ovat todennäköisesti syntyneet paikallisen toipumisen kautta. Tähän viittaa vyöhykkeen kasvu lämpötilan, paikallisen jännitystason ja kuluneen ajan mukaan. Vyöhykkeen toispuolinen kasvu selittyy raerajan eri puolisten rakeiden kidesuuntaerolla. Suurilla venymillä prosessi etenee raeraja-alueiden rekristallisaatioon asti. Tämä mikrorakennemuutos ei todennäköisesti tuota elinikää uhkaavia piirteitä kapselikupariin, mutta varmennusta varten jatketaan myös moniaksiaalisia kokeita ja niiden metallografiaa. 2) Virumislujuuden, vikavaikutusten, yhdistettyjen mekanismien ja eliniän mallintaminen sekä mallien verifiointi koetulosten perusteella Kapselikuparin virumiselle on kehitetty materiaalimalli, joka on käsiteltävissä suljetussa muodossa ja soveltuu suhteellisen nopeaan FE-analyysiin siitä huolimatta, että malli sisältää kaikki virumishistorian perusosat (hidastuva primaariosa, miniminopeuden sekundaariosa ja kiihtyvä tertiaariosa). Mallin etuna on lisäksi harvalukuinen joukko sovitusparametreja, jolloin mallia voidaan hyödyntää tehokkaasti silloinkin, kun koetuloksia on suhteellisen niukasti. Alustava tämän mallin sovellus ennustaa ehjän perusaineen eliniäksi noin miljoona vuotta olosuhteissa 100 C/50 MPa. Hitsausvikoja sisältävien sauvojen koetulosten perusteella on myös tehty alustava elinikäennuste. Vikojen voimakkaasti elinikää lyhentävästä vaikutuksesta huolimatta kokeita vastaavalla tavalla viallinen materiaali kestäisi 50 MPa jännitystasolla vähintään noin vuotta, vaikka lämpötila olisi huomattavasti korkeampi (175 C) kuin odotetuissa loppusijoitusolosuhteissa (alle 100 C).

11 Bentoniittipuskurin toimintakyvyn mallinnus ja simulointi Markku Kataja, JYFL THMC-mallinnuksen ( ) suunnittelu THM-mallin ja sen numeriikan kehittäminen: Suunnittelu on käynnistetty tutustumalla aiempaan työhön ja avaamalla keskustelu yhteistyöstä University of British Columbian reologia ja maaperägeologian tutkijoiden kanssa. Yhteyshenkilönä tässä on prof. Mark Martinez. Numeriikan kehittäminen on aloitettu tutustumalla THM -malliin sekä olemassaolevan numeerisen ratkaisijan stabiilisuusongelmiin aiemmin tehdyn työn pohjalta

12 Ydinjätekapselin deformaatiomekanismit Hannu Hänninen TKK Alkuvuoden tavoitteena oli ottaa käyttöön uusi in-situ FE-SEM/EBSDaineenkoetuslaite. Laitetyyppi on aivan uusi maailmassa ja valmistaja on useaan otteeseen siirtänyt laitteen valmistumispäivää myöhemmäksi. Nyt se on luvattu asentaa paikoilleen kesäkuussa. Toisena tavoitteena on aloitta optisen venymämittauksen avulla paikallisen deformaation mittaus makroskooppisella tasolla. Tätä varten on tilattu LaVision mittausjärjestelmä, joka asennetaan ja otetaan 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.

13 Kuparin korroosionopeuden mittaaminen kaasufaasissa loppusijoituksen alkuvaiheessa Teknillinen korkeakoulu, Korroosion ja materiaalikemian laboratorio 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

14 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 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. 3. Uraanin isotooppien 234 U ja 238 U vapautumissuhteen vaihteluvälin määrittäminen simulaattorissa parhaillaan olevan kivinäytteen osalta

15 KANSALLINEN YDINJÄTEHUOLLON TUTKIMUSOHJELMA(KYT) Hankkeen nimi: Akustiseen emissioon perustuva kallion jännitystilan mittausmenetelmä 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 Kivimateriaalin valinta käynnissä Seurattu alan aikakausjulkaisuja, ja lähetetty artikkeli heinäkuussa Lissabonissa pidettävään ISRM:n kongressiin. Uusien näytteiden valinta käynnissä. Jatko-opinnot Tohtorintutkintoon tarvittavien 70 op suorittaminen Suoritettu ohjelman mukaisesti 4 kurssia (12 op.)

16 KANSALLINEN YDINJÄTEHUOLLON TUTKIMUSOHJELMA (KYT) Hankkeen nimi: Rakoilun aikariippuvuus ja ydinjätteen loppusijoitustilaa ympäröivän kallion rikkoutumisvyöhykkeen mallintaminen (CREEP II) Kirjallisuus selvitykset liittyen kemiallisen ympäristön vaikutuksista raon alikriittiseen kasvuun. Alikriittisen raonkasvun mallin verifiointi TKK:lla tehtyjen Strain Rate Stepping kokeiden avulla. Koska tutkittava materiaali on epähomogeenista, on mm lujuutta kuvaavissa laboratoriotuloksissa huomattavaa hajontaa. Mallinnuksessa hajonta korostuu kun alikriittistä raonkasvua ekstrapoloidaan kauas tulevaisuuteen. Tämän johdosta 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. Kirjallisuudessa on raportoitu laboratoriokokeita mm. veden vaikutuksesta alikriittiseen raon kasvuun ja vedellä on suuri vaikutus jännityskorroosioon. Myös ph:n, vedenpaineen ja lämpötilan vaikutuksesta raon etenemiseen liittyviä selvityksiä on hankittu ja analysoitu. Hankkeessa kehitettyä alikriittisen raon kasvun mallia voidaan edelleen kehittää siten, että se huomioi myös em. tekijät raon mallinnuksessa. Strain Rate Stepping kokeet on pääosin mallinnettu.. Materiaalin alkurakojen kokoa ja tiheyttä kalibroimalla yksittäisten kokeiden mallintaminen on onnistunut hyvin. Edustavan, keskimääräistä Äspö-dioriittin käyttäytymistä kuvaavan mallin laatiminen on käynnissä. Mallin numeerisen sovelluksen virheiden seulonta on käynnissä. Raportointikaudella havaittu numeerisia ongelmia rakojen risteyskohtien mallinnuksessa ja siitä johtuvat ongelmat pääosin korjattu. Mikroskopoinnin alustavat työt käynnistetty. Työt on raportointikauden aikana pääosin tehty (GeoFrames, Saksa) ja alustavasti raportoitu. 10% suolaliuoksen todettiin pienentävän kiven lujuutta verrattuna puhtaaseen veteen. Ilmiö on selvemmin todennettavissa pitkäaikaisessa kuormituksessa, mutta sen vaikutus pienenee kuormitusnopeuden kasvaessa.

17 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. Tuloksien tarkistus SEM-EDS:llä kesken ja microprobella valmis. Johtopäätökset tuloksista ja yhteenveto ovat tekeillä. 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. Näytteiden kokokivianalyysit ovat tekeillä. Kaikki tulokset sisältävä raportti on 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. Koetta jatketaan vuoden 2007 ajan. Blokkikoe Kurun harmaalla graniitilla aloitetaan mahdollisimman pian. D. Read esitti triaksiaalikokeiden tilannekatsauksen kokouksessa HYRL:ssä. Sievin muuntuneen tonaliittinäytteen läpi oli tuolloin pumpattu paineella 1dm 3 tasapainotettua pohjavettä. Vedestä löytyi uraania, joka saattoi olla jo tonaliittiin tasapainotetussa vedessä. Kiven uraanipitoisuus aiemmissa analyyseissa on ollut muutamia ppm:ä. Koetta jatketaan ainakin kevään 2007 ajan.

18 3. 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 on tilattu Kurun harmaan graniitin hie ja kiillotetut kivinäytteet mineraalianalyyseihin ja elektronimikroskooppisiin tarkasteluihin. 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 6. Raportointi Geological background for Syyry, Kuru and Askola samples and U mineralogy of Askola samples raportti tekeillä

19 Suomalainen erotus- ja transmutaatiotekniikan tutkimus 1. Transmutaatiolaitosten reaktorifysikaalisen laskentakyvyn kehittäminen - saatu uudet versiot MCNP-ohjelmasta (MCNP5/MCNPX); kesäharjoittelija valittu 2. Polttoainekiertojen proliferaatioriski - raportin perusaineisto on koottu 3. Aktinidien ryhmäerotusmenetelmät ja niiden sekundäärijätteiden käsittelymenetelmät 4. Tiedon välitys ja alan kehityksen seuranta - tutkimus tilattu HYRL:ltä ja avauspalaveri pidetty

20 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 lopettaa maakohtaisten vuosikatsausten esittelyn ja keräämisen. Laadittu yhteistyössä HYRL:n ja kansainvälisten yhteistyötahojen (Ruotsi, UK) kanssa tiivistelmä USD-tutkimuksista safety casen valmistelussa Migration2007- kokoukseen. Käytännön työ alkaa elokuussa. Tällöin olemassa oleva laskentamalli viimeistellään, laaditaan kustannusten vaihteluväliarviot ja tehdään laskelmat. Posivan kanssa on sovittu, että he ja heidän alihankkijansa antavat näkemyksensä kustannusten vaihteluväleistä. Myös Fortumin asiantuntemusta on tarkoitus käyttää vastaavalla tavalla hyväksi.

21 Tutkimushanke: Tilannekatsaus uraanikaivosjätteiden kehittyneistä huoltomenetelmistä 1) Lähdemateriaalin hankinta ja analysointi Lähdemateriaalin hankintaa on käynnistetty (esim. OECD/NEA & IAEA julkaisuja hankittu), aineistoa täydennetään vielä laajemmalla haulla. 2) Asiantuntijahaastattelut Osatehtävä käynnistyy myöhemmin. 3) Tutkimusraportti Osatehtävä käynnistyy myöhemmin.