sou · GTB347 · 2006-01-01 00:00:00 — SKB:s program och handlingsplan närmast översiktlig karaktär vilket gör det svårt att se vilka överväganden som gjorts inför FUD-programmet. I avsnitt A 2.3.2 skriver SKB t.ex. att avsikten är att göra vägvalen på systemnivå ner till detaljer, men att definitiva val kommer att göras i så sena skeden som möjligt, för att bl.a. ta till vara den senaste teknikutvecklingen. Ur det offentligas synvinkel kan man undra över om vi vet exakt vilka avgörande vägval som kommer att finns kvar att göra när ansökan väl lämnas in, och om dessa frihetsgrader är acceptabla för samhället och dess beslutande instanser? FUD-programmet ger inte underlag att bedöma detta. 3.2.3FUD-program (kap. 3 i FUD-program 2004) Kapitel 3 i FUD-program 2004 utgör en kort sammanfattning av inriktningen på FUD-program 2004. Den samhällsvetenskapliga forskningens koppling till hela slutförvarsprojektet och hur man tänker ta till vara resultaten från den samhällsvetenskapliga forskningen är svåra att se i detta kapitel. FUD-program 2004 ger inte heller någon närmare vägledning om kopplingen mellan behoven av kunskapsunderlag för miljökonsekvensbeskriv- ningen, övrig planering, projektering, anläggande och drift till det samhällsvetenskapliga programmet. KASAM anser att kommande FUD-program bör utökas med en särskild bakgrundsbeskrivning, som belyser förut- sättningar, innehåll och prioriteringar i de tidigare FUD- programmen. En sådan tillbakablick med motiveringar för de överväganden och ställningstaganden, som gjorts i tidigare skeden, skulle kunna ge bättre möjligheter att avgöra på vilka grunder FUD-programmets inriktning vilar och om pro- SKB:s program och handlingsplan grammet motsvarar de krav som ställs i lagstiftningen. Bakgrundsbeskrivningen bör presenteras senast i samband med inlämnandet av FUD-program 2007. En uppdaterad, översiktlig sammanfattning av en sådan bakgrundsbeskriv- ning bör även ingå i varje kommande FUD-program. FUD-program 2004 innehåller allmänna beskrivningar av kopplingen till krav enligt , men saknar konkreta resonemang om FUD-programmets inriktning i relation till kravet på innehåll i den kommande miljökonsekvensbeskriv- ningen. (Se även KASAM:s slutsatser i kap. 14 i frågor om samhällsvetenskaplig forskning.) FUD-program 2004 saknar ett samlat resonemang om de sammanlagda kunskapsbehoven inför upprättandet av an- sökningar om tillstånd, för ett slutförvar för använt kärn- bränsle, med tillhörande miljökonsekvensbeskrivning och som underlag för FUD-programmets inriktning. KASAM förordar att inkapslingsanläggningen och slutför- varet för använt kärnbränsle tillståndsprövas (enligt kärn- tekniklagen och ) i ett sammanhang, eftersom dessa anläggningar utgör två delar i ett och samma avfalls- system, baserat på tekniska och naturliga barriärer i sam- verkan. KASAM bedömer att det därför är av stor vikt att det upprättas en enda, samordnad miljökonsekvensbeskriv- ning inför regeringens tillåtlighets-/tillståndsprövningar enligt och kärntekniklagen av inkapslings- anläggningen och slutförvaret för använt kärnbränsle. KASAM ser positivt på SKB:s ändrade förslag till tidsplan för prövningsprocessen men anser att det tydligt bör framgå att de preliminära ansökningshandlingarna som SKB avser att ge in till SKI skall betraktas som underlag för en fördjupning av det pågående samrådet enligt 6 kap. miljö- balken inför prövning enligt kärntekniklagen. 4 Kapsel – tillverkning Kapselns funktion är att isolera kärnavfallet från omgivningen. Kapseln har en mycket central barriärfunktion. Så länge kapseln är intakt kommer inga radioaktiva ämnen att läcka ut. Kapseln måste vara beständig i djupförvarets kemiska miljö och tåla de mekaniska påkänningar som kan uppträda. Utgångspunkten är att kapseln skall motstå korrosionsangrepp under minst 100 . Kapseln måste vara tillräckligt tjock så att strålningen på ut- sidan inte ger upphov till radiolys, för då skulle korrosion snabbt ske. SKB:s referenskapsel är utformad som en yttre korrosions- barriär av koppar och en tryckbärande insats av segjärn. 4.2KASAM:s överväganden och bedömning KASAM:s kommentarer i det följande är i huvudsak hänförliga till kap. 5 i FUD-program 2004. 4.2.1Val av tillverkningsmetod för kopparkapseln SKB har i huvudsak provat fyra metoder för tillverkningen av kopparrör till kapslarna: Rullformning, extrusion, dornpressning och smide. Rullformning utförs på så sätt att en plåt förs emellan tre valsar så att plåten får formen av en del av en cylinder. Vid extrusion följs en hel sekvens av bearbetningssteg, se figur 4.1. Figur 4.1 Steg 1 vid extrudering (från Utveckling av tillverkning- steknik för kopparkapslar med gjutna insatser. Lägesrapport av ; SKB rapport ) Först trycks götet samman () och får en större diameter. Därefter hålas ämnet och slutligen placeras det i extrusionspressen för att fås sin slutliga dimension. Vid dorn- pressning extruderas ett ämne från två håll med dorn så att ett rör med bibehållen botten kan erhållas. En ny metod har börjat studeras för att tillverka sömlösa rör genom smidning, se figur 4.2. Ett värmt göt placeras i en press, , hålas från ena sidan, vänds och hålas från andra sidan. Det hålade götet sätts på en dorn och smids sedan runt om så att ämnet förlängs och blir tunnare. Genom ett successivt val av dorndiametrar och smidesverktyg kan de önskade rör- dimensionerna uppnås. Figur 4.2 Framställning av ämne för ringsmide (från Läges- rapport kapseltillverkning av , , och , ; SKB rapport ) Resultaten demonstrerar att alla fyra metoderna är tänkbara att använda men att extrudering har givit den bästa mikro- strukturen (jämn mikrostruktur och fin kornstorlek). Det är välkänt att detta krävs för att kapseln skall få acceptabla mekaniska långtidsegenskaper (krypduktilitet) och för att kunna godkännas vid oförstörande provning. Tyvärr verkar det endast finnas ett företag som har en tillräckligt stor press för att genomföra extrusionen och därför är det nöd- vändigt att ha minst en ytterligare fungerande metod. KASAM rekommenderar att SKB fokuserar sin tillverkning till ytterligare en metod, utöver extrusion, med tanke på det omfattande arbete som återstår att kvalitetssäkra framställningen av kapseln, även om möjligheterna att vidareutveckla de övriga metoderna är påtagliga. Beträffande kapsellock och botten är den naturliga tillverk- ningsmetoden smidning. Homogenitet i deformation och mikro- struktur är här viktigt. Även om goda resultat har uppnåtts bör ytterligare modelleringsarbete genomföras så att fördelningen av mikrostrukturen kan predikteras för olika deformationsförlopp. Detta är ett angeläget underlag när tillverkningskraven för lock och botten skall specificeras. Det är oklart om tillräckligt fin kornstorlek har uppnåtts i de lock som har tillverkats. Kopparkapselns viktigaste funktion är som barriär mot korro- sion. framkomna resultat har inte påvisat att någon specifik korrosionstyp är livslängdsbegränsande, även om detta inte är någon verifikation att kritiska mekanismer inte skulle kunna förekomma. KASAM vill framhålla att fortsatta studier erfordras inom två områden: i) accelererade långtidsförsök för spänningskorrosion och ii) korrosion som styrs av växelverkan med betonit. Dess- utom är fortsatta försök i Äspölaboratoriet i aktuell miljö ange- lägna för att visa att gjorda förutsägelser är korrekta inom det tidsperspektiv på omkring som är möjligt att studera. Få korrosionsstudier har utförts för svetsat material. KASAM anser att det är angeläget att sådana studier genomförs. För att ta upp det hydrostatiska trycket planeras kapseln att för- ses med en insats av segjärn (en form av gjutjärn). Formen hos grafiten i gjutjärnet styr de mekaniska egenskaperna. Hos segjärn bör grafiten vara kulformig för att tillfredställande hållfasthet, duktilitet och seghet skall erhållas. Grafitens form styrs genom små tillsatser till smältan. SKB har låtit tillverka ett antal insatser. Insatserna har uppvisat varierande mikrostruktur och mekaniska egenskaper. Det tycks vara svårt att få en homogen kulformig grafit i komponenter av den storlek som insatserna utgör. Inte heller de mekaniska egenskaperna har helt nått uppställda krav. En fortsatt kartläggning av sambandet mellan mikrostrukturen och mekaniska egenskaper är därför central. Järnets samman- sättning, gjutningen och insatsens egenskaper måste optimeras så att specificerade krav kan uppfyllas. En viktig frågeställning gäller risken för sprödbrott hos in- satsen. Om tillräckligt stora defekter samt ogynnsam mikro- struktur föreligger finns risk för kollaps hos kapseln när den utsätts för det hydrostatiska trycket, som råder i djupförvaret. Sådana egenskaper hos järninsatsen måste därför absolut und- vikas. Fortsatta bestämningar av hur brott-segheten varierar över tillverkade insatser är därför en angelägen uppgift, liksom det är att utnyttja dessa resultat i finit element-beräkningar för att verifiera att brottrisken är försumbar. Resultaten utgör en bas för optimering av tillverkningsprocessen, materialspecifikationen och provningsmetoderna. Mängden och storleken av defekter måste begränsas för att kapselns funktion skall kunna säkras. Det pågående arbetet med att formulera acceptanskriterier för detta måste fortsätta, så att säkra tillverkningskrav kan formuleras. För att bestämma före- komsten av defekter utnyttjas oförstörande provning (OFP). Arbetet med att utveckla OFP-metoder har pågått men måste likafullt intensifieras. Även om de metoder, som tillverkarna använder sig av för att prova kapselkomponenterna, har kartlagts så är dokumentationen knapphändig och det är inte möjligt att läsa ut vilken precision i resultaten som kan förväntas. KASAM anser att den typen av dokumentation måste tas fram . Detta gäller inte minst gjutjärninsatsen där förekomsten av porositet och andra defekter kan uppträda i betydande omfattning om en noggrann kontroll inte genomförs. SKB menar att det finns goda förutsättningar att detektera defekter över insatsen men detta måste också verifieras. T.ex. måste referenskomponenter med kända defekter av aktuella typer tas fram så att en precis kalibrering av den oförstörande provningen kan göras. De försök som har inletts med OFP-teknik för att bestämma kornstorleken hos kopparmaterialet liksom andra mikro- strukturparametrar hos både koppar och gjutjärn bör föras vidare. Om dessa försök är framgångsrika kan precisionen i mikrostrukturen hos den färdiga kapseln ökas. Det kvalitetssystem för kapseltillverkning som SKB redan har utvecklat, bör dokumenteras i detalj så att även oberoende be- dömare kan övertygas om att det är tillfredställande. I systemet skall, som SKB påpekar, både den planerade egna kapselfabriken och underleverantörer innefattas. KASAM rekommenderar att SKB fokuserar sin tillverkning av kopparrör till ytterligare en metod, utöver extrusion, med tanke på det omfattande arbete som återstår när det gäller att kvalitetssäkra framställningen av kapseln. Fortsatta korrosionsstudier erfordras inom två områden: i)accelererade långtidsförsök för spänningskorrosion och ii)korrosion som styrs av växelverkan med betonit. En fortsatt kartläggning av sambandet mellan mikrostruktur och mekaniska egenskaper hos gjutjärnsinsatsen är central. Material och process måste optimeras så att specificerade krav kan uppfyllas. Arbetet med att utveckla metoder för oförstörande provning (OFP) måste fortsättas med full intensitet. Speciellt viktigt är det att dokumentationen tas fram så att det är möjligt att läsa ut vilken precision i resultaten som kan förväntas. Även beträffande system för kvalitetssäkring bör dokumen- tationen utökas så att oberoende bedömare kan tolka säker- hetsnivån. 5 Kapsel - förslutning Beroende på tillverkningsmetoden kommer en eller flera svetsar att finnas på kapslarna. Utveckling av svetsmetoder för detta ändamål har pågått och börjar nu ge resultat. SKB studerar två metoder: Friction stir welding (FSW) och elektronstrålesvetsning (EBW). Friction stir welding (FSW) är en relativt ny svetsmetod som uppfanns . Metoden har revolutionerat svetsning av aluminiumlegeringar. inleddes försök att tillämpa den på koppar. Metoden har ännu inget svenskt namn. Principen för metoden framgår av figur 5.1. Ett roterande verktyg förs mellan två plåtar på ett sådant sätt att en effektiv blandning av materialet i dem erhålles. Temperaturen i svetsen är i närheten av smält- punkten, men den överstigs inte. Detta minskar risken för distorsion samt för bildande av hålrum i svetsen. Figur 5.1 Principsskiss över friction stir welding (från Utveckling av tillverkningsteknik för kopparkapslar med gjutna insatser. Lägesrapport av , SKB rapport ) 5.2KASAM:s överväganden och bedömning KASAM:s kommentarer i det följande är i huvudsak hänförliga till kap. 6 i FUD-program 2004. 5.2.1Val av förslutningsmetod för kopparkapseln Två svetsmetoder för att försluta kopparkapslarna studeras parallellt vid SKB:s kapsellaboratorium: Elektronstrålesvetsning och friction stir welding. har betydande framsteg gjorts. Svetsar med tillfredställande struktur har kunnat framställas med båda metoderna. KASAM anser att det är rimligt att SKB har valt friction stir welding som referens- metod men konstaterar att det fortfarande saknas erfarenheter beträffande möjligheterna att visa att svetsförfarandena rutin- mässigt kan ge resultat som uppfyller uppställda krav. Utvecklingen av elektronstrålesvetsning har pågått i mer än två decennier och varit fylld av problem. Elektronstrålesvetsning av koppar är en mycket komplicerad process på grund av kopparns höga värmeledningsförmåga och låga viskositet i smältan. Avsikten har varit att utforma svetsprocessen så att risken för att få defekter i svetsen blir liten. Flera nyckelinsatser har gjorts –2004. En ny typ av katod har utvecklats, som ger en rund profil i botten på svetsen. Detta reducerar risken för defekter i denna del av svetsen. Vidare har en utrustning tagits fram för att oscillera elektronstrålen. För svetsning av kopparn utnyttjas en speciell typ av elektron- strålesvetsning med begränsat vakuum. Det har dock visat sig nödvändigt att förbättra vakuumet för att undvika störningar av elektronstrålen. Ytterligare insatser planeras för att ytterligare förbättra utrustningen vid Kapsellaboratoriet. Speciellt kommer katoderna att vidareutvecklas och högspänningssystemet att modifieras för att undvika överslag. Med tanke på utvecklingsinsatserna så kunde först mera systematiska insatser göras för att fastställa viktiga process- parametrar och på detta sätt undvika oönskade defekter i svetsen. Genom att utnyttja högre svetshastigheter och för- bättrade möjligheter att oscillera elektronstrålen, har svetsens kvalitet väsentligt kunnat förbättras. SKB hävdar nu att man kan uppnå ett homogent svetsgods och få en jämn yta på svetsen. KASAM vill framhålla att det nu är viktigt att demonstrera att metoden fungerar på en bredare uppsättning av prover liksom att den kan användas i produktionstekniska sammanhang. SKB planerar att genomföra sådana försök. En metod som fått snabb utbredning inom industrin under senare är friction stir welding (FSW). Med metoden fogas material samman med friktionsvärme från ett roterande verktyg utan att materialet smälts, se figur 5.1. Detta förhindrar en in- homogen stelningsstruktur och distorsion i svetsen. I samarbete med TWI () har SKB utvecklat FSW-metoden för svetsning av kopparkapslar. Svetsar med god mikrostruktur har framgångsrikt tagits fram med den utrustning som finns vid Kapsellaboratoriet. KASAM anser att det fortsatta arbetet bör inriktas på fastställa värden på processparametrar såsom svetshastighet och verktygskrafter så att defektfria svetsar med god mikrostruktur kan erhållas. Ett viktigt hjälpmedel är modellering av mikro- strukturen med hjälp av finit element-metoder. Det finns en omfattande internationell verksamhet inom detta område och det är viktigt att den utnyttjas. Med hjälp av modelleringen kan de olika faserna vid svetsningen beskrivas, nämligen start och acceleration, stationär fas och avslutning. Med modellering kan även den skäggbildning, som kan uppträda vid distorsion, studeras. När lämpliga processparametrar fastställts bör mekaniska egenskaper inklusive krypning och seghet dokumenteras. Att svetsarna har tillräckliga korrosionsegenskaper bör även veri- fieras. KASAM anser att typiska restspänningsnivåer i svetsförbanden måste bestämmas experimentellt. Parallellt bör ny modellering av restspänningarna göras med nya data för krypning och plastisk deformation. Restspänningarna bör vara låga för att minimera risken för spänningskorrosion. har i första hand fel av typen porositet, där defekterna har en påtaglig volym, kunnat studeras med hjälp av röntgen. Däremot har defekter av typ sprickor och bindfel i svetsarna endast kunnat undersökas i begränsad utsträckning eftersom lämplig ultraljudsteknik inte funnits tillgänglig. Detsamma gäller ytnära fel som lämpligen studeras med hjälp av induktionsteknik. Denna situation har förändrats i och med att ny teknik har tagits fram. KASAM rekommenderar SKB att fortsätta utvecklingen av oförstörande provningsmetoder för svetsar så att förekommande defekt-typer säkert kan detekteras. Metoderna bör kalibreras mot provkroppar med kända defekter. Dessutom bör systema- tiska försök med blindprov genomföras, där defektfördelningar som inte är kända i förväg karakteriseras med oförstörande metoder. När denna karakterisering är avslutad sågas sedan proverna upp så att OFP resultaten kan verifieras. SKB planerar att utnyttja teoretiska resultat för ultraljudsprovning, vilket KASAM finner tillfredsställande. Vidare bedrivs internationellt samarbete på området med bl.a. BAM i , vilket är värdefullt. Det är angeläget att SKB publicerar dokumentation av erhållna resultat från den oförstörande provningen. Detta har skett i begränsad utsträckning trots uppmaningar från myndig- heterna. Fortsatta studier av krypning av kopparmaterialet och speciellt då för svetsförband är angelägna. Krypegenskaperna måste verifieras för svetsförband som är framtagna under produktions- tekniska förhållanden. Beräkningar av krypdeformationen för hela eller delar av kapslar bör genomföras. Det är viktigt att SKB demonstrerar att elektronstråle- svetsning fungerar på en bredare uppsättning av prover än som studerats liksom att metoden kan användas i produktionstekniska sammanhang. KASAM anser att det är rimligt att SKB har valt friction stir welding som referensmetod men anser att SKB borde ha väntat med sitt ställningstagande tills man haft tillgång till resultaten av SKI:s och KASAM:s granskningar av FUD- program 2004. Det återstår för SKB att visa att svets- förfarandena rutinmässigt kan ge resultat som uppfyller upp- ställda krav. KASAM anser att för friction stir welding bör det fortsatta arbetet inriktas på att fastställa värden på processparametrar såsom svetshastighet och verktygskrafter, så att defektfria svetsar med god mikrostruktur kan erhållas. Fortsatt arbete med att modellera den uppkomna mikrostrukturen bör även bedrivas. När lämpliga processparametrar för svetsmetoderna fast- ställts bör mekaniska egenskaper inklusive krypning och seg- het dokumenteras. Att svetsarna har tillräckliga korrosions- egenskaper bör även verifieras. Storleken på restspänningar i svetsförbanden bör kartläggas. KASAM rekommenderar SKB att fortsätta utvecklingen av oförstörande provningsmetoder för svetsar så att förekom- mande defekttyper säkert kan detekteras. Det är angeläget att SKB publicerar dokumentation av erhållna resultat från den oförstörande provningen så att precisionen i resultaten kan bedömas. Av FUD-program 2004 framgår att SKB har räknat med att ansöka om tillåtlighet/tillstånd enligt såväl som kärntekniklagen för en inkapslingsanläggning för använt kärn- bränsle . I ett senare presenterat förslag till modifierad handlingsplan räknar SKB med att den ansökan som bolaget kommer att ge in kommer att be- gränsas till att enbart avse prövning enligt kärntekniklagen. SKB:s huvudalternativ är att bygga inkapslingsanläggningen i anslutning till CLAB, där det använda kärnbränslet mellanlagras i avvaktan på inkapsling och slutförvaring. SKB har även studerat möjligheten att lokalisera inkapslingsanläggningen till Forsmark under förutsättning att även slutförvaret lokaliseras dit. Samråd med berörda enligt 6 kap. pågår, med avseende på båda dessa lokaliseringsalternativ, med syfte att ta fram underlag för ansökan och tillhörande miljökonsekvensbeskrivning. 6.2KASAM:s överväganden och bedömning KASAM:s kommentarer i det följande är i huvudsak hänförliga till kap. 8 i FUD-program 2004. Valet av metod för att ta hand om kärnavfallet är en avgörande fråga. SKB:s förslag till utformning av inkapslingsanläggningen utgår från antagandet att KBS-3 metoden vid kommande tillståndsprövningar kommer att kunna visas uppfylla säkerhets- kraven enligt kärntekniklagen samt godkännas som bästa möjliga teknik enligt , vid slutligt omhändertagande av det använda kärnbränslet. Av FUD-program 2004 framgår att ut- formningen av inkapslingsanläggningen bl.a. är beroende av val av metod för svetsning av kopparkapseln samt var anläggningen kommer att lokaliseras. Enligt KASAM bör avgörandet om vad som kan anses vara bästa möjliga teknik och tillräckligt säkert ske med avseende på inkapslingsanläggningen och slutförvaret sammantagna, eftersom dessa anläggningar utgör två delar i ett och samma avfallssystem, baserat på tekniska och naturliga barriärer i samverkan. Utformningen av inkapslingsanläggningen måste även göras med hänsyn till de driftstörningar och olyckor som kan upp- komma i verksamheten. Särskilda krav på utformningen för att t.ex. ta hand om skadat bränsle och defekta kapslar med använt bränsle bör beskrivas närmare. KASAM förutsätter också att SKB inom ramen för miljökonsekvensbeskrivningen och säker- hetsanalyserna kommer att utförligt beskriva och värdera konse- kvenserna, bl.a. med avseende på människors hälsa och miljön, av möjliga störningar i verksamheten samt redogöra för de skydds- åtgärder som planeras vid olika typer av mer eller mindre allvarliga händelser. Enligt KASAM bör avgörandet om vad som kan anses vara bästa möjliga teknik och tillräckligt säkert ske med avseende på inkapslingsanläggningen och slutförvaret sammantagna. KASAM anser att särskilda krav på utformningen för att ta hand om skadat bränsle och defekta kapslar med använt bränsle bör beskrivas närmare. KASAM förutsätter att SKB inom ramen för miljö- konsekvensbeskrivningen och säkerhetsanalyserna kommer att utförligt beskriva och värdera konsekvenserna, bl.a. med avseende på människors hälsa och miljön, av möjliga stör- ningar i verksamheten samt redogöra för de skyddsåtgärder som planeras vid olika typer av mer eller mindre allvarliga händelser. Transporter av använt kärnbränsle avses ske med beprövad teknik. Av FUD-program 2004 framgår att SKB har goda er- farenheter inom detta område och att det sker ett utbyte av erfarenheter mellan länderna, framför allt inom program, och att SKB deltar i detta arbete. SKB:s redovisning av transport- frågorna i FUD-program 2001 var mycket kortfattad, alltför kortfattad enligt vissa remissinstanser. För att ge en utförligare beskrivning av transporter av använt kärnbränsle redogör SKB nu för transportfrågor i ett särskilt kapitel i FUD-program 2004. Transporter mellan inkapslingsanläggning och slutförvar sker i särskilda transportbehållare (inklusive last). Trans- portsystemets viktigaste komponenter är, förutom transport- behållare, fartyget (kapacitet ca 10 bränsletransport- behållare) och terminalfordon. Ca 200 transporter kommer att behövas. Samma transportsystem (med olika typer av transportbehållare) används för transporter av olika typer av kärnavfall och använt kärnbränsle från kärnkraft- verken till CLAB. De särskilda transportbehållare, som planeras för bränsle- kapslarna, väger som ovan nämnts inklusive last.