sou · GWB370 · 2008-07-03 00:00:00 — Det inne- bär, enligt bedömning, att det krävs en förstärk- ning av de resurser som SKI och SSI tillsammans har . Vår diskussion om säkerhetsanalysens olika roller aktualiserar ett antal frågor som kommer att tas upp i följande avsnitt: Hur långt följer SKB sin föregivna metodik, dvs. i vilken utsträckning styrs prioriteringarna inom forsk- ningsprogrammet av säkerhetsanalysen och i vilken utsträckning genererar varje produktionslinje och vetenskaps-, teknikområde sina egna prioriteringar? Hur tas informationen från säkerhets- analysen om hand inom de olika delprogrammen inom forskn- ingsprogrammet? Hur kan man följa dialogen säkerhetsanalys- forskningsprogram i och i kvalitetssäkrings- programmet? Samsyn kan medföra inlåsning. Väl fungerande återkopplingar enligt Figur 1 ger ett effektivt system för att enas om var FoU behövs, och att styra resurser och generera ny kunskap inom de områden där FoU behovet identifierats. Men management- litteraturen innehåller också varnande exempel på inlåsningar, där det återkopplade systemet förvandlas till ett resurskrävande system för att effektivt lära mer om det man redan ser. Systemet värjer sig mot nytänkande och möter nya hot med mer av tidigare åtgärder. Vilka mekanismer finns för att avsluta SKB- finansierad FoU när kunskapen bedöms tillräcklig, men exem- pelvis starka inomvetenskapliga skäl finns för fortsatt forsk- ning? Vilka processer finns i systemet i Figur 1 för att identifie- ra och styra resurser till radikalt nya FoU behov? Komplexitet – helheten och detaljerna. Säkerhetsanalysen ska för- medla mellan FoU och beslutsunderlag på alla nivåer. Hur klar- görs säkerhetsanalysens olika roller? Hur blir allt detta transpa- rent? Dessa frågor tas upp i nästa avsnitt. Säkerhetsanalysen spelar en stor roll i hela det svenska organisa- toriska system som har att göra med slutförvarsprogrammet. Den ska svara upp mot myndigheternas krav på säkerhet, som avspeglar samhällets och politikens mål. ska den enligt SKB vara med och styra teknikutveckling och forskning. Figur 6.2 ger en bild av olika analysnivåer som behövs för att beskriva säker- hetsanalysens roll. Figur 6.2 Analysnivåer för att förstå kravbild och säkerhetsanalysens roller samhällets krav Tolkning av samhällskraven (SKI/SSI/Miljödomstol) Slutförvar för använt kärnbränsle På den översta nivån sätts kraven på kärnavfallsprogrammet genom riksdag och regering som stiftar lagar och tar beslut, bl.a. i anknyt- ning till SKB:s Fud-program. Myndigheterna tolkar samhällskraven genom sina föreskrifter och allmänna råd som SKB sedan i sin tur tolkar och överför till praktiska krav på sitt program, inte minst gällande valet av metod för slutförvaring och platser för kärnav- fallsanläggningar. Man kan säga att det finns en nivå för kärnav- fallsprogrammet i sin helhet, inklusive rivning, och en nivå för slutförvaret, inklusive plastvalsprogram. Inom ramen för projektet slutförvar driver SKB den teknikutveckling och forskning som be- hövs för att stödja slutförvarsprogrammet. En förutsättning för att säkerhetsanalysen, som är en mycket komplicerad aktivitet, ska kunna fylla alla sina uppgifter på ett effektivt sätt är att den görs transparent. Det måste ske på alla nivåer men innebörden av detta varierar mellan nivåerna. Den övre delen av figur 6.2 gäller säkerhetsanalysens externa roll enligt avsnitt 6.1, dvs. att ge underlag för samhällets bedömning av ett förslag till slutförvar. Säkerhetsanalysen ingår i det underlag som politikerna behöver ta del av – dvs. inte bara godta SKB:s säkerhetsanalys och SKI:s granskning av densamma som en helt objektiv del av besluts- underlaget som inte kan ifrågasättas. Det blir därför nödvändigt att få säkerhetsanalysen genomlyst på ett sätt som kan förstås av lek- män. påpekade t.ex. i sitt yttrande över Fud- program 2004, att det är nödvändigt att både SKB och myndig- heterna förklarar och publicerar pedagogiska beskrivningar av de säkerhetsanalyser som genomförts och de modeller som analyserna är baserade på1. Mot denna bakgrund är säkerhetsanalysens ställning , inte minst efter att SR-Can har publicerats, något av en paradox. Å ena sidan är SR-Can en mycket tung teknisk rapport (och måste så vara), med ett stort antal tekniska underlagsrapporter som bara specialister kan sätta sig in i. Å andra sidan är säkerhetsanalysen det centrala underlaget för det politiska beslutet att eventuellt ge till- stånd för att slutförvaret ska byggas. Om inte medvetenheten om kärnavfallsfrågan höjs i de delar av samhället som finns utanför kretsen av experter kommer den politiska beslutsprocessen att bli känslig för olika inspel och fragmenteringar2. Givetvis är det inte rimligt att begära att politiker i allmänhet eller andra lekmän ska kunna sätta sig in i FEP3 analys, grund- vattenmodelleringar eller modeller för korrosion av kopparkapseln. Men det ska vara möjligt att diskutera vissa grundläggande an- taganden, t.ex. om tidsaspekten, vad man kan (och inte kan) förut- se för mycket långa tider, hur man ska se på olika scenarier för mänskligt intrång, hur man kan jämföra riskerna från ett slutförvar med andra risker, vad säkerhetsanalysen säger om jämförelser mellan platser, m.m. En hållbar beslutsprocess förutsätter att SKB och myndigheterna kan kommunicera sådana frågor på ett sätt som inger förtroende. I själva verket handlar detta mycket om myndig- heternas föreskrifter och allmänna råd, hur SKB väljer att tolka dem och om på vilka grunder myndigheterna kan godta SKB:s tolkning. Det är vikigt att allt detta kommuniceras på bästa möjliga sätt med beslutsfattare och allmänhet. Målet med dialogen är att göra säkerhetsbedömningen transparent, vilket bl.a. innebär att göra både sakfrågor och värderingar synliga. Bra beslut förutsätter att båda delarna blir lika tydliga vilket ställer särskilda krav på besluts- processen. Om experterna ensamma sätter agendan glöms värde- ringsfrågorna lätt bort. Å andra sidan kan sakfrågorna komma i bakgrunden om beslutsprocessen domineras av värderingsfrågor. I båda fallen riskerar man att beslutsunderlaget får en för snäv in- 1Kärnavfall – barriärerna, biosfären och samhället (s. 73 SOU 2005:47). 2Med fragmentering menar vi att vissa avgränsade delar av hela frågan ställs i fokus till priset av helhetsbedömningen. 3FEP (Features, Events and Processes) Säkerhetsanalysens externa roll är alltså att systematiskt samordna information från alla relevanta tekniskt – naturveten- skapliga områden för att visa att föreslaget system för slutförvar uppfyller alla av myndigheterna ställda säkerhetskrav(som i sin tur ska avspegla samhällets värderingar). Kravet på transparens innebär att en sådan redovisning från SKB systematiskt utmanas från olika perspektiv (stretching enligt RISCOM-Modellen), vilket är en del av genom- lysningsprogram. På samma sätt som ovan kan vi sammanfatta säkerhetsanalysens interna roll som att: för alla i slutförvarsprogrammet (intern SKB) klargöra betydelsen av information från alla relevanta tekniskt/naturvetenskapliga områden för uppfyllandet av säkerhetskraven på ett transparent och handlings- inriktat sätt. Detta, som gäller den nedre delen av figur 6.2 kan synas vara en enklare uppgift för SKB än den externa uppgiften, eftersom är väl fylld med naturvetare och experter. Säkerhets- analysen spänner emellertid över många ämnesområden och det är omöjligt för en person att veta om alla delar genomförs med den vetenskapliga och tekniska stringens som man själv skulle vilja kräva. Det finns ingen superexpert för hela fältet. De centrala funktionerna är överförandet av information till dem som har an- svaret för själva säkerhetsanalysen och hur de sammanväger och hanterar denna information. Fullständighet och visshet är oupp- nåeliga mål i en säkerhetsanalys – den måste grundas på bedöm- ningar. Även för säkerhetsanalysens interna roll krävs alltså ett organi- serat ifrågasättande av uttalanden och krav som ställs från olika delar av , både de som har ansvaret för säker- hetsanalysen och experter på ingående kunskapsområden. I detta fall måste huvudansvaret för stretchingen organiseras inom SKB, medan myndigheterna och även har en uppgift för detta, inte minst inom ramen för Fud-granskningen. I nästa avsnitt tar vi upp frågan om i vilken grad SKB har lyckats klargöra säker- hetsanalysens interna roll. 6.4Kopplingen mellan säkerhetsanalys och naturvetenskaplig/teknisk forskning SKB skriver i Fud-program 2007 (s. 8) att säkerhetsanalysen be- skriver förvarets initialtillstånd för att sedan kartlägga vilka för- ändringar som kan inträffa på lång sikt och vilka konsekvenser dessa får för människa och miljö. Förändringarna drivs av processer (termiska, hydrauliska, mekaniska och kemiska) som beskrivs med modeller. Modellberäkningarna utgår från data från forskning och SKB:s platsundersökningar i Forsmark och . Som detta inledande stycke antyder så är det alltså nödvändigt med ett informationsutbyte mellan säkerhetsanalys och ett antal andra akti- viteter inom : teknikutveckling för att verifiera initialtillståndet, naturvetenskaplig forskning för att kartlägga pro- cesserna som driver de förändringar som sker i slutförvaret och de platsundersökningar som avslutats i Forsmark och Oskars- hamn för att få platsspecifika säkerhetsanalyser. Dessutom måste det finnas en koppling mellan säkerhetsanalys och systemutform- ning samt mellan säkerhetsanalys och SKB:s interna kravställning. Slutligen måste den långsiktiga säkerheten uppfylla myndigheternas föreskrifter vilka representerar samhällets krav. För att detta komplexa mönster av informationsöverföring och återkopplingar ska fungera anser att det är av stor vikt att SKB har en väl fungerande kvalitetsplan som säkerställer att återkopplingarna sker och att de åtgärder som återkopplingarna innebär också genomförs. SKB måste t.ex. kunna redovisa hur man säkerställer att alla forskningsområden identifierade från säkerhets- analys tas upp i Fud-programmet och att kritiska forsknings- och teknikutvecklingsresultat finns framme till SKB:s nästa säker- hetsanalys SR-Site. är medvetet om att återkopp- lingen mellan säkerhetsanalys och forskning i hög grad sker på det individuella planet inom SKB genom att handläggare av forsknings- frågor också deltar i säkerhetsanalysarbetet. SKB menar att detta arbetssätt innebär att det inte är nödvändigt med formella system för hantering av informationsöverföringen mellan säkerhetsanalys och forskning. anser att detta ger goda förutsätt- ningar för en direkt återkoppling dels avseende hur forskningens resultat hanteras i säkerhetsanalysen och dels avseende kunskaps- luckor och därmed återstående forskningsbehov. att ett problem med detta system är att informationsöverföringen lätt blir ospårbart och inte transparent, vilket är negativt ur gransk- ningssynpunkt. Koppling till naturvetenskaplig forskning SKB:s naturvetenskapliga forskningsprogram spänner över två om- råden: långsiktig säkerhet och andra slutförvaringsmetoder än KBS-3 (s. 211, Fud-program 2007). Av dessa är det största området forskning om långsiktig säkerhet och det är, enligt SKB, direkt inriktat på att förse SKB:s säkerhetsanalyser av slutförvaret för använt kärnbränsle med underlag. SKB skriver vidare att SR-Can, som är den senaste av SKB:s säkerhetsanalyser, har varit vägledande för att planera forskningsprogrammet. I det avslutande kapitlet till SR-Can har ett antal (9 stycken) frågeställningar identifierats som SKB menar kräver ytterligare forskning för att förbättra säkerhetsanalysen. an- ser dock inte att det tydligt framgår hur SKB säkerställer att alla identifierade forskningsområden tas upp i Fud-programmet. Kärn- avfallsrådet har t.ex. inte lyckats spåra alla dessa 9 områden i den översikt omfattande 143 forskningsaktiviteter som ges i tabell 19.1 (s. 213-214, Fud-program 2007). Detta är med andra ord ett bra exempel på när SKB:s direkta återkopplingsmetodik inte är trans- parent och spårbar. Ytterligare exempel är informationsöverföringen mellan säker- hetsanalys och de olika specialdisciplinerna. Det är t.ex. fortfarande oklart hur resultaten av biosfärarbetet ska integreras i säkerhets- analysen och vilken betydelse biosfären kommer att få för lokali- seringen (se kap 11). Även i geosfärsprogrammet finns frågor som kan påverka säkerhetsanalysens resultat, t.ex. frågan om stor- regional grundvattenströmning samt modellering av ändrade hyd- rologiska och hydrogeologiska förhållandena vid en förväntad kli- matförändring på grund av. anser också att SKB bör tydliggöra i vilket av- seende säkerhetsanalysen är vägledande för det naturvetenskapliga forskningsprogrammet och hur säkerhetsanalysen uppfyller rollen att identifiera forskningsområden. När det gäller den naturvetenskapliga forskningen inom områ- det långsiktig säkerhet är tabell 19.1 en bra utgångspunkt. Tabellen ger en bra överblick över den forskning som bedrivs och som kommer att bedrivas inom ramen för SKB:s forskningsprogram. För varje forskningsaktivitet framgår också om det krävs stora, måttliga eller små resurser. Däremot framgår inte hur kritiska de olika forskningsaktiviteterna är och vilka resultat som behöver vara framme när och varför. Detta är en brist enligt . anser också att SKB tydligare måste beskriva vad som är styrande för vilka frågeställningar som ska ingå i forsknings- programmet, dvs. hur SKB identifierar de forskningsområden som finns listade i tabell 19.1. Rådet anser att sådan information är nöd- vändig för att ändamålsenligheten med SKB:s forskningsprogram ska kunna bedömas. anser däremot inte att det finns något som tyder på att kvaliteten på den forskning som bedrivs av SKB be- höver ifrågasättas. Den publiceras internationellt på konferenser och i olika vetenskapliga tidskrifter och genomgår därmed gransk- ning och kvalitetssäkring. Den teknikutveckling som sker och planeras återges i Del III i Fud-program 2007 och kommenteras av i kapitel 4 i denna rapport. konstaterar här att det är av stor vikt att SKB inom ramen för teknikutvecklingen kan kvalitetssäkra t.ex. tillverkning och provning av tekniska komponenter och där- med deras initialtillstånd i slutförvaret. Detta är betydelsefullt eftersom säkerhetsanalysens trovärdighet är beroende av hur rea- listiska de antaganden är, som görs i säkerhetsanalysen om initial- tillståndet. Detta har även påpekats i myndigheternas granskning av SR-Can (se SKI Rapport 2008:19, SSI Rapport 2008:04). SKB:s säkerhetsanalyser ska visa att föreslaget slutförvarssystem uppfyller myndigheternas krav på långsiktig säkerhet. Kärnav- fallsrådet vill även betona säkerhetsanalysens interna roll som verktyg dels för att följa upp förvarets säkerhet under uppföran- de och drift dels för att ge riktlinjer för teknikutveckling och forskning. SKB behöver därför säkerställa och visa att återkopplingar och informationsöverföring mellan olika delar av fungerar, t.ex. avseende den återkoppling som görs från säker- hetsanalys till forskningsprogram, program för detaljerade undersökningar och teknikutveckling. Kapselns funktion är att isolera kärnavfallet från omgivningen under mycket långa tidsperioder (> 100 ). Kapseln måste vara beständig mot olika korrosionsangrepp i djupförvarets miljö och tåla de mekaniska påkänningar som kan uppträda även under en glaciationscykel – både isostatiska belastningar och skjuvbelast- ningar. Kapseln ska ha försumbar negativ termisk, kemisk och mekanisk inverkan på de andra barriärerna och på bränslet. Kapseln ska kunna transporteras, deponeras och hanteras på ett säkert sätt. Kapseltillverkningen ska vara baserad på beprövad teknik. Kapslar med specificerade egenskaper ska kunna tillverkas, förslutas och kontrolleras med hög tillförlitlighet i önskad produktionstakt. Kapselns egenskaper måste kunna kontrolleras mot specificerade acceptanskriterier. De detaljerade konstruktionskraven för kapseln och kraven på långtidssäkerhet ska ha logisk koppling. SKBs referenskapsel består av en inre behållare av segjärn/gjut- järn och ett yttre hölje av koppar. Tillverkningen av referens- kapselns kopparhölje omfattar följande referensprocesser: gjutning av koppargöt, extrusion av kopparrör, smidning av kopparlock och –botten, svetsning av botten med friction stir welding (FSW) samt kvalitetskontroll av komponenter och bottensvets med oförstöran- de provning (OFP). Därtill behövs färdigbearbetning av kompo- nenter och bottensvetsen. Förutom extrusion och FSW har SKB kompletterande metoder för både tillverkning av kopparrör och svetsning, dornpressning och smidning för tillverkning av koppar- rör samt elektronstrålesvetsning (EB) för svetsning av botten. Tillverkning av kopparlock och -bottnar sker genom smidning. Tillverkning av insatsen omfattar tillverkning av en stålkassett och gjutning av insatsen samt bearbetning av insatsen och oförstörande provning. SKB valde friction stir welding som referens- metod för att försluta kapseln och optimering av denna process pågår. Tillverkningsmetoderna vidareutvecklas för de olika kapsel- komponenterna och provtillverkning pågår. Olika leverantörer ut- vecklar sina tillverkningsprocesser för att komponenterna ska upp- fylla uppställda specifikationer. Metodutveckling pågår också för oförstörande provning av både kapselkomponenter och svetsar för utredning av materialstruktur och förekomst av diskontinuiteter (defekter och materialfel). Tillsammans med kapselns svetsar provas numera också kapselkomponenterna, kopparrör, segjärns- insats samt lock och bottnar. Optimering av provmetoderna och utvärdering av tillförlitligheten hos dessa pågår och de första resul- taten från provning av kapselkomponenter är snart tillgängliga. Demonstrationer av metoder för oförstörande provning är kopp- lade till pre-kvalificering av tillverkningsprocesser. SKB har valt en ren syrefri koppar som uppfyller standarden EN 1976 för Cu-OFE eller Cu-OF1 med ett antal tilläggskrav som be- rör medelkornstorleken (< 360 μm) i materialet (kornstorleken påverkar materialets egenskaper och ultraljudsprovning) och mäng- den av vissa ämnen (maximal syre- (< 5 ppm) och vätehalt (< 0,6 ppm) för optimal elektronstrålesvetsning och varmformning samt maximal svavelhalt (< 8 ppm) och viss fosforhalt (30–70 ppm) för att minska sulfidutskiljning och öka materialets krypegenskaper). Ett antal koppargöten har tillverkats, extruderats, dornpressats (också med integrerad botten) och smitts . har ett stort antal lock och botten tillverkats genom smidning. Utvecklingen av referens- och alternativa tillverknings- metoder av kopparrör kommer att fortsättas . Speciellt koncentreras studierna på lokala variationer i mate- rialstrukturen längs extruderade rör och i smidda lock- och botten- ämnen. Materialstrukturen påverkar ultraljudsprovningen via korn- storlek men även andra egenskaper såsom textur, variationer i de- formationsgrad, restspänningar, typ av korngränser etc. är viktiga. Mera studier krävs på detta område för att kunna ställa krav på materialstrukturen och hur den påverkar materialegenskaperna och ultraljudsprovningen för att få provningen mer tillförlitlig. SKB planerar att använda samma referensmetod, friction stir welding, för att svetsa både botten och lock (förslutning). Denna metod förväntas att vara en repeterbar och tillförlitlig metod, som ger en bra materialstruktur och god kvalitet på svetsen. SKB har valt segjärn enligt kraven i standarden EN 1563 grade EN- GJS-400-15U som material för insatsen. I konstruktionsförutsätt- ningarna ges några detaljerade krav på materialstruktur och meka- niska egenskaper för segjärnsinsatsen (t.ex. brott-töjning, min (vidgjutna provstavar) eller (provstavar från insatsen)). Materialprovning av insatsmaterial har visat relativt stor spridning i materialegenskaperna hos flera insatser. Den stora spridningen be- ror på att materialets mikrostruktur innehåller icke nodulär grafit (chunky grafit) och diskontinuiteter (gjutfel) i form av porer och andra defekter. Gjutningsmetoden har utvecklats under provgjut- ningarna genom förbättringar av kasettinfästning och ökad gjuten längd för att kunna kapa bort orenheter och diskontinuiteter. Ana- lyser av den statistiska fördelningen av materialparametrar och diskontinuiteter har gjorts för att beräkna sannolikheten för plas- tisk kollaps orsakad av högt tryck eller för brott orsakat av sprick- tillväxt i regioner med dragspänningar. Sannolikheten för brott har befunnits vara mycket låg i bägge fallen. Men restspänningar, kryp- ning och tidsberoende materialförsprödning har inte tagits hänsyn till och därför måste hållfasthetsanalyserna ännu utvecklas, vilket kan leda till nya krav på OFP. SKB kommer att vidareutveckla tillverkning av insatser hos flera leverantörer för att klara leveranserna av de 200 insatser som krävs . Insatsen ska kontrolleras med oförstörande provning för att finna diskontinuiteter i materialet. För att kunna visa att kapslar som uppfyller konstruktionskraven kan tillverkas måste olika prov- ningsmetoder utvecklas på grund av insatsens komplicerade geo- metri. Speciellt kraven på OFP-metoder måste fastställas och veri- fieras. Om gjutningsprocessen inte kan förbättras, måste någon annan typ av material användas. Referensmetoden, friction stir welding (FSW), är en termo- mekanisk process i fast tillstånd medan en alternativ svetsprocess, elektronstrålesvetsning (EB; electronic beam welding), är en smält- svetsmetod. Ett stort antal FSW svetsförsök har genomförts, och resultaten har visat att processen är stabil med hög repeterbarhet. Optimering av FSW metoden pågår genom att fastlägga process- fönstret och demonstrera processens potential för produktion. För referensmetoden, FSW, måste man kunna visa på vilket sätt svets- materialets mikrostruktur (kallbearbetning, mycket finkorniga om- råden, upplösning av sulfider och linjer av oxidinneslutningar), egenskaper och restspänningar skiljer sig från grundmaterialet, samt hur eventuella föroreningar i svetsen, t.ex. ökad syrehalt, och olika typer av svetsfel påverkar kvaliteten. Olika tester har genom- förts på FSW locksvetsar för att bedöma deras mekaniska och kemiska egenskaper. I korttidstester (metallografi, hållfasthets- provning, korrosionsprovning, krypprovning, kemiska analyser, oförstörande provning osv.) har FSW gett bra resultat. Verifiering av mekaniska långtidsegenskaper av svetsgodset sker genom fort- satt krypprovning. Inverkan av oxider och metallpartiklar i svets- godset studeras, och metoder att minimera olika diskontinuiteter samt oxider och metalliska partiklar undersöks. Möjligheter att använda FSW för reparation av defekter i svetsar som inte uppfyller kraven undersöks genom lokal omsvetsning. Detaljerade kriterier för acceptabla avvikelser för FSW svetsar har inte utarbetats . Tillförlitligheten hos elektronstrålesvetsning är ännu inte till- räcklig och fortsatt utvecklingsarbete pågår. Olika tester har genomförts på elektronstrålesvetsade (EB) locksvetsar för att be- döma deras mekaniska och kemiska egenskaper med motsvarande tester som används för FSW svetsar. Kornstorleken och troligen även restspänningarna i EB-svetsar är stora jämfört med grund- materialet och FSW-svetsgodset, medan de mekaniska och korro- sionsegenskaperna i korttidstester är acceptabla. Resultat från lång- tidstester behövs angående kryp- och korrosionsegenskaper också för EB svetsgods. Oförstörande provning (OFP) har en avgörande betydelse för att säkerställa att kraven på kapseln uppfylls. SKB har börjat arbeta med olika OFP-metoder för insatser. Ultraljud är den lämpligaste tekniken och används vid utvecklingen som preliminär provnings- metod för diskontinuiteter. I segjärn påverkar materialstrukturen ultraljudsprovningen och segjärnet är svårt att undersöka. Det är ändå möjligt att mäta också nodularitet i segjärn med ultraljud- tekniker. Kommande utvecklingsarbete syftar till att utveckla provningsmetoder för segjärnsinsatsen.