sou · GTB347 · 2006-01-01 00:00:00 — SKB bör undersöka hur mikrobiell aktivitet påverkar minera- lers löslighet och lakning i återfyllningen både i koncept A och B. Det återstår att förklara hur den lägre densiteten i åter- fyllningen jämfört med bentonitbufferten kommer att på- verka transporten av radionuklider och hur specieringen påv- erkar transporten. SKB bör utreda och beskriva föroreningarnas betydelse för återfyllningens långsiktiga funktion. Bergets främsta uppgift i ett djupförvar är att tillgodose stabila mekaniska och kemiska förhållanden, som är gynnsamma för kapselns och lerbarriärens hållbarhet och för en så långsam ur- lakning av radionuklider ur bränslet som möjligt. Lokaliseringen av ett djupförvar till en lämplig berggrund som uppfyller mot- svarande mekaniska och kemiska egenskaper är således av av- görande vikt. För att kunna utvärdera mekanisk stabilitet krävs kunskap om vår svenska berggrund och dess geologiska historia. På ett likartat sätt krävs kunskap om de ämnen i grundvattnet, som påverkar buffertens och kapselns stabilitet vid naturliga förhållanden och som är av betydelse för radionukliders migra- tion, för att utvärdera den kemiska stabiliteten. Det fordras också särskild kunskap om flera parametrar för att kunna ut- värdera vatten–mineraljämvikten och de olika faktorer som har inverkan på utvecklingen av vattenkemin. Grundvattnets förekomst, strömning och kemiska samman- sättning är sålunda av central betydelse för lokalisering, ut- formning och byggande av underjordsanläggningar i berg, i synnerhet för förvaring av använt kärnbränsle. Rikligt vatten- förande berg försvårar anläggningsarbeten och förvaring av av- fall. Grundvattenförhållandena i olika delar av landskapet om- kring en tänkt förvarsplats samt grundvattenbildningens storlek och grundvattnets strömningsmönster på olika djup måste där- Grundvattnet kan emellertid också angripa de tekniska barriärerna (kapseln m.fl.), särskilt om salthalten är hög, samt lösa ut och transportera skadliga komponenter, som därigenom kanske kan nå biosfären eller vattentäkter. Olika grundvattentyper, deras kemiska sammansättning, ursprung och utveckling samt dominanta reaktioner och reaktiva processer i berggrunden måste därför bestämmas. I det mycket långa tidsperspektiv, som det är fråga om vid förvaring av kärnavfall, måste grundvattenförhållandena också prognostiseras för såväl landhöjningen som olika tänkbara klimatförhållanden, dels ett varmare och fuktigare klimat på grund av växthuseffekten dels ett kallare klimat vid en framtida glaciation. Grundvattenbildningens storlek påverkas direkt av ändringar i klimatet, grundvattnets strömningsmönster föränd- ras genom ändrade nivåförhållanden i landskapet och i om- givande hav, vilket också påverkar grundvattenkemin. Av ovanstående framgår att det, för att lokalisera djupförvaret till en plats som uppfyller ställda säkerhetskrav, krävs omfattan- de geovetenskapliga undersökningar, modelleringar samt djup- gående geologiska, hydrogeologiska, och geokemiska kunskaper. 11.2KASAM:s överväganden och bedömning KASAM:s kommentarer i det följande är i huvudsak hänförligt till kap. 19 i FUD-program 2004. Enligt SKB:s FUD-program 2004 skall djupförvaret för använt kärnbränsle förläggas i kristallint berg med granitisk samman- sättning (rad 1, s. 243). KASAM konstaterar att detta uttalande utesluter en diskussion om berggrundens sammansättning, textur, struktur och egenskaper med avseende på andra bergarter än granitiska. SKB:s tidigare strävan om geologisk bredd vid undersökningarna har därmed begränsats till de två platser som undersöks, nämligen Forsmark och Simpe- varp/Laxemar, med likartad berggrund. KASAM saknar ett övertygande resonemang om skälen för denna avgränsning. I FUD-K rapporten (kompletteringsrapport till FUD- program 1998, redovisad ) framhöll SKB att platsundersökningsprogrammet borde inkludera fler alternativ än Forsmark och Simpevarp (som ansågs ha tydliga fördelar ur etablerings- och samhällssynpunkt, dvs. av andra än geologiska skäl) för att vara robust. Därför, angav SKB, borde platsunder- sökningsskedet omfatta studier av alternativ som har goda förutsättningar, men är olika i förhållande till Forsmark och Simpevarp. I första hand bör tillkommande platser representera andra geologiska förhållanden samt ligga i andra kommuner. SKB refererade till lokaliseringsalternativen Tierp-norra/ Skut- skär och /Fjällveden, som ansågs kunna bidra till större geologisk bredd på det geologiska underlaget. I sitt yttrande över FUD-K rapporten framhöll KASAM att det skulle vara en styrka om valet av plats för den framtida detaljundersökningen kunde grundas på resultat från platsunder- sökningar med den geologiska bredd som SKB har eftersträvat. Av olika skäl har det inte varit möjligt för SKB att undersöka alternativen Tierp-norra/och / Fjällveden på det sätt som SKB förslog . Men detta förhållande betyder inte att det inte längre finns behov av att utveckla och redovisa ett beslutsunderlag med stor geologisk bredd för prövning (enligt och kärntekniklagen) och val av plats för ett slut- förvar för använt kärnbränsle. Detta påpekades av KASAM vid granskningen av FUD-program 2001 (s. 70 i KASAM:s yttrande, SOU 2002:63). Skillnaderna mellan olika bergarters egenskaper, t.ex. vatten- genomsläpplighet, motiverar att beslutsunderlaget för val av plats skall ha en stor geologisk bredd. (Figur 11.1 visar hydraulisk konduktivitet för ett antal bergarter i några utvalda typområden i . Den hydrauliska konduktiviteten är ett mått på vattengenomsläppligheten och definieras som vattenflödet per tidsenhet vid vissa givna förutsättningar.) Den hydrauliska konduktiviteten avtar visserligen mot djupet, men som framgår av figuren består skillnaden mellan olika bergartstyper även , enligt SKB:s egna undersökningar. Figur 11.1 Hydraulisk konduktivitet för bergmassan (exkl. sprickzoner) i typområdena Fjällveden, Kråkemåla, och Taavinunnanen. I figuren redovisas även hydraulisk konduktivitet för granitgångar i Taavinunnanen och diabasgångar i (från Sammanställning av olika bergarters vattenförande egenskaper baserade på undersökningar för lagring av kärnavfall av , K., & , L.; Dokumentation från symposiet i praktiken av och ) Med anledning av SKB:s ställningstagande, att djupförvaret skall förläggas i kristallint berg med granitisk sammansättning, finns det skäl för att ställa frågan om hur inhomogen den grani- tiska berggrunden får vara (t.ex. vad gäller förekomst av gång- bergarter, sprickor och sprickzoner) och hur SKB definierar granitisk sammansättning. KASAM har tidigare förordat att SKB anger ett program för att utveckla metodik för klassning av bergets heterogenitet. KASAM anser att det finns geologiskt sett goda skäl för att arbeta vidare med platsundersökningarna i Forsmark och Simpevarp/Laxemar. KASAM anser dock att SKB, med syfte att säkerställa tillräcklig geologisk bredd, bör utvidga utrednings- materialet. Ett sätt kan vara att analysera och vid behov komplettera tidigare genomförda undersökningar i och Fjällveden (dvs. C-berg och B-berg). Det kan t.ex. handla om att göra förnyade beräkningar och mätningar med ny metodik. Det är viktigt att undersökningarna är likartat utförda så att platserna kan jämföras på ett vetenskapligt korrekt sätt och att en objektiv analys kan göras. Sådana analyser och kompletteringar skulle kunna vidga det underlag för val av en sådan lämplig plats som kräver (jämför 2 kap. 4 § ) samt underlag för ansökan (inklusive miljökonsekvensbeskrivning enligt 6 kap. 7 § miljö- balken) om tillstånd (enligt i första hand kärntekniklagen och ) för att anlägga ett slutförvar för använt kärnbränsle. 11.2.1Processer i geosfären: Översikt av processer Den mekaniska utvecklingen bestäms av hur geosfären svarar på de olika mekaniska laster som den utsätts för. Förändringar kan uppträda som sprickbildning med plötsliga rörelser i befintliga sprickor eller som långsamma kryprörelser i berggrunden. Genom grundvattenströmning omfördelas grundvattnet i geos- spricksystem. KASAM anser att frågor om naturliga bergspänningar och spricksystem på förvarsplatsen samt de förändringar som byggandet av förvaret ger upphov till samt grundvattnets före- komst, strömning och kemiska sammansättning är viktiga för ställningstagande till ett slutligt förvar. KASAM noterar att arbetet, med att utveckla, kalibrera och verifiera metoder för att bestämma termiska egenskaper, fort- sätter och att de temperaturmätningar i berget som görs i Proto- typförvaret och inom återtagsförsöket i Äspölaboratoriet kommer att utvärderas i syfte att bestämma värmetransport- egenskaper. Resultaten skall användas för att vidareutveckla och beskriva den termiska platsmodellen. KASAM konstaterar med tillfredsställelse att SKB genomfört en del av de viktiga studier som KASAM efterlyste vid tidigare granskning av FUD-programmet, nämligen modelleringar av grundvattenströmning i regional skala med god upplösning av topografin samt modelleringar av grundvattenbildning på olika djup. Den lokala topografin visade sig därvid som väntat ha stor betydelse för det ytliga strömningsmönstret, medan utström- ningen av grundvatten från förvarsdjup är begränsad till väl- definierade lågpunkter i terrängen såsom våtmarker och sjöar. Det framkom också – liksom för övrigt tidigare i – att salt grundvatten på djupet kan verka som ett golv och därmed ytterligare förstärka den ytliga strömningen. Det konstateras att de längsta flödesvägarna företrädesvis finns under sjöbottnar med täta bottensediment. Det finns anledning att fråga om kunskapen om våtmarkernas uppbyggnad har varit tillräcklig, eftersom s.k. igenväxnings- torvmarker ofta har väl så täta bottnar som sjöar och i regel mäktigare lagerföljd med såväl täta lersediment som täta orga- niska jordarter, t.ex. gyttja och dy. Lagerföljderna under sjöar, vattendrag och våtmarker behöver dock inte överallt vara enhetligt täta utan kan innehålla mera genomsläppliga partier, i synnerhet under vattendrag, där erosionen under högvatten- flöden, t.ex. efter snösmältning, kan blottlägga sandiga–grusiga bottnar och stränder. Detta kan under sådana perioder med höga ytvattennivåer leda till inläckning av ytvatten i grundvatten- magasin, som då har låga grundvattennivåer på grund av fördröjd grundvattenbildning på grund av en kanske lång och kall vinter. Detaljinformation om såväl lagerföljder som vattennivåer är där- för nödvändiga för att klarlägga de komplicerade vattenutbyten som kan förekomma mellan yt- och grundvatten. Isärskilt känsliga områden är det säkraste sättet att utreda utbytet genom att utföra spårämnesförsök vid olika vattensituationer. Det måste också ifrågasättas, om detaljinformationen om geologin i övrigt varit tillfredsställande, när det förutom jord- lagrens tjocklek främst talas om topografins betydelse för strömningsmönstret. Strukturer i berggrunden såväl de mest genomsläppliga i form av subhorisontella och mer eller mindre vertikala sprickzoner som de mest täta, t.ex. diabasgångar, torde rimligen kunna styra strömningsmönstret på ett annat sätt än enbart topografiska skillnader. Programmet upptar fortsatt verksamhet inom detta problem- område, framför allt ytterligare testning av beräkningsverktygen, försök att få en sammanhängande bild av utvecklingen av grund- vattenkemin i ett 10 perspektiv, en förbättrad förståelse av den ytnära hydrogeologin och effekterna på denna av grund- vattensänkningar i ett öppet förvar samt utveckling av en kopp- lad hydrologisk modell för ytvatten, ytligt och djupt grund- vatten. Möjligen skall också biosfären kunna inkorporeras i nämnda modell. I samtliga fall måste såväl landhöjningen som en tänkbar klimatförändring relativt snart liksom en framtida glaciation beaktas. Kopplade modeller är en intressant och fruktbärande utveck- lingen inom hydrologisk modellering, som prövats på andra områden, vilket berördes i KASAM:s Kunskapslägesrapport . har bl.a. en ny kopplad modell ECOFLOW utvecklats med lovande resultat i ett doktorandarbete vid KTH, nämligen en koppling mellan en rysk hydrologisk modell ECOMAG och den amerikanska grundvattenmodellen MODFLOW. Med den modellen kan man beräkna utbytet mellan ytvatten och grundvatten samt transporten av vissa kemiska föroreningar. Man kan anpassa modellen efter de förhållanden, vilka gäller i ett avrinningsområde, som man i vissa delar kan studera ganska översiktligt men i andra delar behöver studera i detalj, t.ex. ett tilltänkt lokaliseringsområde. KASAM finner det mycket angeläget att det planerade programmet för grundvattenströmning genomförs. Det skulle vinna i förståelse och realism om mera konkret geologisk information tillfördes de regionala strömningssimuleringarna. Vad betyder t.ex. dels de flacka, öppna sprickorna som påträffats i Forsmarksområdet, dels de branta djupgående sprickzonerna (skurorna) i östra ? Det skulle också vinna i till- förlitlighet, om uppgifterna från modelleringen om den naturliga grundvattenbildningens storlek på stort djup kunde verifieras genom att flera av varandra helt oberoende bestämningsmetoder för grundvattenbildning prövades i samma område, på det sätt som gjorts i , – se KASAM:s Kunskaps- lägesrapport . Därefter bör man analysera vad ingrepp som t.ex. bortledning av grundvatten vid tunnelbyggnad medför för förändring av grundvattenbildningen. Sänkningen av grundvattennivåerna om- kring en tunnel eller ett bergrum leder ofta till att inström- ningsområdet förändras och förstoras, vilket medför ökad grundvattenbildning, snabbare vattenomsättning och förändrad grundvattenkemi. Som exempel kan nämnas att vid anläggningen av järnvägstunneln genom har ökningen av grund- vattenbildningen på tunnelnivå beräknats uppgå till vid en maximal grundvattensänkning . KASAM har tidigare påpekat, att det är synnerligen angeläget att utveckla metoder för mätning av grundvattenflödet mellan jordlager och berggrund. Kunskapen därom är alltför bristfällig. Den är av betydelse när det gäller att bedöma och beräkna (modellera) såväl grundvattenbildningens storlek vid olika lager- följder som det uppåtriktade flödet och transporten av grund- vatten med eventuella föroreningar till ytliga system och biosfären. 11.2.4Rörelser i intakt berg KASAM finner det märkligt att GPS-mätningarna i – för att studera rörelser i berggrunden – inte är upptaget i FUD-program 2004. Dessa mätningar borde utsträckas till ett mätområde även i Forsmark och pågå som möjligt. Risken för kapselskador på grund av termomekanisk belastning kan enligt FUD-programmet sättas till noll, förutsatt att inga kapselhål kommer att skäras av sprickor med en utsträckning som är större än 700 m i stupningsriktningen. Detta återstår att visa. 11.2.6Reaktivering (rörelser längs befintliga sprickor) samt sprickbildning KASAM finner att värdefull nyvunnen kunskap inhämtats , dels vad beträffar dokumenterade jordskalvsinducerade skador på undermarkskonstruktioner, dels vad gäller dynamiska beräkningar med olika modeller av sprick- rörelser i samband med jordskalv av magnitud 6,0. däremot saknas är en redovisning av resultaten av GPS- mätningarna i det lokala seismiska nätet i , som påbörjades , se figur 11.2. Figur 11.2 Det detaljerade GPS nätet i för bestämning av blockrörelser. Stationerna har förkortade platsnamn. Förkastningszonerna är markerade med en grov linje. Pilarna anger hastigheten i förskjutningen i mm som har inträffat (från KASAM:s Kunskapslägesrapport , SOU 2004:67, från et al. KASAM påpekade i Kunskapslägesrapporten att det var föredömligt med dessa mätningar i ett lokalt nät som komplement till det översiktliga, landsomfattande nätet. Mät- ningar av detta slag är av stor vikt för att övervaka seismiska händelser i området och att få kunskap om de deformations- processer som eventuellt pågår. KASAM framhöll att det var angeläget att likartade mätningar skulle påbörjas jämväl i Forsmarksområdet. Enligt uppgift har emellertid mätningarna i avslutats, då de tydligen ansetts för kostsamma att fortsätta. För att få ned kostnaderna vore det dock klokare att minska på antalet stationer och mättillfällen och fortsätta mätningarna än att lägga ned mätningarna helt och hållet. Det är dessutom viktigt för jämförelsens skull att etablera ett lokalt nät i Forsmark. Bearbetningstekniken och instrumenteringen utvecklas, varför allt säkrare och noggrannare resultat kommer att erhållas. Även om inga signifikanta rörelser skulle påvisas efter en längre tids mätning, skulle ett sådant resultat och bakomliggande mätdata vara ett mycket viktigt underlag vid en platsansökan och för det fortsatta arbetet med förvaret. Modelleringar kan inte ersätta fältdata. KASAM vill därför kraftfullt understryka, att GPS-mätningarna bör åter- upptas i och att ett lokalt nät etableras i Forsmark. Det bör påpekas att i pågår GPS-mätningar . De anses där vara av stort värde och föreslås fortsätta åtminstone en hel solaktivitetscykel, dvs. (ref: Review of the GPS deformation monitoring studies commissioned by on the Olkiluoto, Kivetty and Romuvaara sites, 1994-2000 av , M., 2002; , Strålsäkerhets- centralen, ). KASAM understryker vikten av SKB:s program för att visa giltigheten hos de generella samband som finns mellan en sprickas utsträckning och den rörelse som kan komma till stånd längs sprickan vid en given belastning och i ett givet sprick- system. Det är även av intresse att studera rörelsen hos två eller flera mindre sprickor, som samverkar via en brygga av delvis intakt berg, och hur denna rörelse kan underskattas om inte samverkan mellan sprickorna tas i beaktande. SKB tar inte upp frågan om respektavstånd i FUD-program 2004. Det förefaller som om SKB avsiktligt undvikit att ta med direkta hänvisningar till säkerhetsanalysens behov av data från platsundersökningarna. Platsundersökningarna avhandlas i sin tur inte heller i programmet annat än som inslag i tidsplaner. KASAM anser att beskrivningen av behovet av respektavstånd mellan ett förvar och sprickor av olika utsträckning och karaktär bör förtydligas samt att argumenten för dessa avstånd bör vara väl underbyggda av publicerade forskningsresultat och empirisk erfarenhet. KASAM efterlyser sålunda den övergripande mål- sättningen att komma fram till ett väldefinierat och systematiskt underlag för att bestämma respektavstånd, dvs. hur långt ifrån ett förkastningsplan/en förkastningszon ett förvar kan förläggas. En sådan forskning skulle kunna utgöra en del av den redan påbörjade forskningen om sprickmineral och mineralomvandling i sidoberget. Dessutom är det intressant att följa diskussionen huruvida förvaret i sig i samverkan med sprickor och sprickzoner kan komma att fungera som ett svaghetsplan i berggrunden. Programmet hänvisar till en litteraturstudie som syftar till att sätta gränser för de spänningsförändringar som förvarsberget kan komma att utsättas för över tiden, till följd av långsamma tektoniska rörelser. Detta liksom modelleringsteknik för att kunna gränssätta konvergensen av tunnlar och deponeringshål som kan tänkas ske , till följd av berggrundens inneboende tidsberoende egenskaper, är av största vikt. 11.2.8Advektion/blandning – grundvattenkemi, radionuklid- transport Utvecklingen av datorkoden M3 för blandningsberäkningar av grundvattenkemin har varit mycket fruktbärande och inneburit en väsentligt ökad förståelse om grundvattnets ursprung och ålder, särskilt på större djup i hårt berg. Den planerade upp- dateringen och verifieringen av M3 är därför mycket angelägen att genomföra, likaså de föreslagna beräkningarna av salthalts- utvecklingen vid omfattande klimatförändringar. Det är därvid nödvändigt att arbeta med olika scenarier för såväl växt- huseffekten som en framtida glaciation och att koppla samman hydrokemi och hydrogeologi. Radionuklidtransport bör i första hand studeras genom att använda en kopplad flödes- och transportmodell, inte genom en förenklad modell, som överdriver retentionen. 11.2.9Diffusion – grundvattenkemi, radionuklidtransport Tidigare undersökningar och blandningsberäkningar tyder på att det är en mycket långsam diffusiv transport, som kan förklara det salta grundvattnet på stort djup. Det är därför ett mycket intressant förslag att utnyttja data från djupet under landisen på för att verifiera detta antagande. Förslaget tillstyrks varmt! Då det kan röra sig om vatten med mycket hög ålder, vore det önskvärt att låta utföra 36Cl analyser på dylika vatten. Utvecklingen av elektriska metoder för att mäta diffusionen av radionuklider tycks vara en framgångsrik metodik. De planerade långvariga försöken i fält för att mäta diffusionen in i den intakta matrisen är angelägna att genomföra. 11.2.10Reaktioner med berget – lösning/fällning av sprickmineral För att förstå grundvattenkemins utveckling avseende redox- förhållanden är det av största vikt att studera upplösning och utfällning av sprickmineral, som är en ständigt pågående process. KASAM noterar att denna forskning har fått ett betydande utrymme i . Programmet visar även att SKB har låtit påbörja datering av sprickmineral och studier av sprickriktningar. Mycket ny och värdefull kunskap har uppnåtts inom detta forskningsområde , dels att mikrober i kombination med järnoxider bildar mycket effektiva filter för spårmetaller, dels att mikrober från stort djup utsöndrar komplexbildare, som kan mobilisera radionuklider från fasta faser. De planerade för- söken är därför av mycket stort intresse och bör genomföras med så goda resurser som möjligt i fält vid Äspölaboratoriet och på undersökningsplatserna. 11.2.12Kolloidomsättning – kolloider i grundvatten, radionuklidtransport med kolloider Även på detta område har ny kunskap framkommit, delvis från andra miljöer än hårt urberg. De planerade spårämnesförsöken bör genomföras, bl.a. med tanke på bentonitens roll. KASAM anser att utgångspunkten för val av plats bör vara ett undersökningsmaterial från platsundersökningar med stor geologisk bredd, med tillförlitliga uppgifter om för- hållandena på förvarsdjup. Det finns därför anledning för SKB att analysera och vid behov komplettera tidigare geo- logiska undersökningar, som skulle representera andra geo- logiska förhållanden än de som undersöks i Forsmark och Simpevarp/Laxemar. KASAM anser att det är mycket angeläget att genomföra det planerade programmet för grundvattenströmning. Det är därvid viktigt att konkret information om geologiska struk- turer och gränser tillförs de regionala strömningsberäk- ningarna, liksom detaljerade uppgifter om lagerföljder och vattennivåer i bedömda utströmningsområden. Den naturliga grundvattenbildningen på förvarsdjup bör inte bara beräknas genom modellering utan också bestämmas med olika – av varandra oberoende – metoder. den genom bergrums- och tunnelbyggnad störda grund- vattenbildningen beräknas. Prognoser för såväl naturlig som störd grundvattenbildning vid tänkbara framtida klimat- förändringar bör också göras. Mätningar för att övervaka seismiska händelser och deforma- tionsprocesser i berggrunden är mycket viktiga och bör pågå . GPS-mätningar i lokal skala bör därför åter- upptas i och etableras i Forsmark. Grundvattenkemiska och geokemiska undersökningar bör genomföras enligt föreslagna program. Åldersbestämning av grundvatten på stort djup under t.ex. landisförhållanden är önskvärt att låta göra med olika bestämningsmetoder, bl.a. 36Cl analyser. Biosfären kan definieras som alla levande organismer i miljön, inklusive människan, samt den del av miljön med vilken människan och de andra organismerna växelverkar. SKB har successivt ökat ansträngningarna inom biosfärområdet. Kap. 20 i FUD-program 2004 utgör en tydlig och systematisk redovisning av det nuvarande pro- grammet. De remissvar som kommit in beträffande FUD- program 2001 redovisas och kommenteras. Många av synpunk- terna har tagits till vara vid utarbetandet av det nya programmet och för andra finns en plan för senare agerande. Nyvunnen kunskap redovisas separat, vilket är bra för läsaren. Materialet i underlagsrapporterna är omfattande.