sou · GZB314 · 2011-02-15 00:00:00 — – geologin, barriärerna, alternativen SOU och Ds kan köpas från kundtjänst. För remissutsändningar av SOU och Ds svarar på uppdrag av . Beställningsadress: kundtjänst 106 47 Orderfax: Ordertel: E-post: Internet: Svara på remiss. Hur och varför. Statsrådsberedningen (SB PM 2003:2, reviderad ) – En liten broschyr som underlättar arbetet för den som ska svara på remiss. Broschyren är gratis och kan laddas ner eller beställas på Textbearbetning och layout har utförts av , FA/kommittéservice. Till statsrådet och chefen för (för kärnavfallsfrågor) är en oberoende vetenskaplig kommitté som har till uppgift att ge regeringen råd i frågor om kärnavfall och rivning av kärntekniska anläggningar. ska ge sin självständiga bedömning av det aktuella kunskapsläget inom kärnavfallsområdet, en så kallad kunskapslägesrapport. Syftet med rapporten är att belysa de frågor som anser särskilt relevanta, och klargöra synpunkter i dessa. överlämnar härmed årets kunskapslägesrapport (den elfte i raden) Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2011 – geologin, barriärerna, alternativen SOU 2011:14. har fört diskussioner med aktörer i det svenska slutförvarsprogrammet, följt utvecklingen av andra länders slutförvarsprogram, och gjort en översikt över vilka områden som närmare behöver belysas inför SKB:s ansökan. Resultatet är årets kunskapslägesrapport, som belyser de geologiska förutsättningarna för SKB:s platsval, följer upp förra årets tema avseende de tekniska barriärerna (kopparkapseln och bufferten), samt belyser alternativfrågan ur ett rättsligt, tekniskt och samhällsvetenskapligt perspektiv. Utöver detta avser rådet att återkomma med en särskild studie avseende säkerhetsanalysens roll under slutförvarets olika faser. Bakom föreliggande rapport står samtliga ledamöter och sakkunniga i . Rapporterna om kunskapsläget på kärnavfallsområdet åren 1998, 2001, 2004, 2007 och 2010 finns också tillgängliga i en engelsk version. Rådet avser att ge ut en engelsk översättning även av rapport. (ordf.), tidigare kommunstyrelsens ordförande i (vice ordf.), professor, teologi, , professor, ekonomisk historia, , professor emeritus, oorganisk kemi, , professor, strålningsbiologi, Tuija , docent, mark/vattenresurser med inriktning på MKB, , docent, geologi, , docent, statsvetenskap, , adjungerad professor, radiofysik, , , professor emeritus, energisystemteknik, , professor, maskinteknik, Tekniska , jur. kand, Utredningen om en samordnad reglering på kärnteknik- och strålskyddsområdet (M 2008:05) roll och ansvar .............................................. 1.2.1 Geologiska förutsättningar för platsvalet ................... 1.2.2 Barriärernas beständighet i slutförvarsmiljö ............... 1.2.3 Alternativfrågan i rättsliga, tekniska och Geologiska utgångspunkter för platsvalet ...................... Geologisk bakgrund i Forsmark och Laxemar....................... Berggrunden i Forsmarksområdet............................... Berggrunden i Laxemarområdet .................................. 2.2.2 Förhistoriska jordskalv – sentill post-glaciala Utgångspunkter för platsvalet ................................................ 2.3.1 Jämförelse mellan berggrundens sammansättning Sannolikhet för jordskalv ............................................. Barriärernas beständighet i slutförvarsmiljö................... Om korrosion av koppar i kontakt med vatten ..................... Kopparkapseln i slutförvaret ........................................ Korrosionsprocessen är komplex................................. 3.1.5 Krav på öppenhet och kvalitet...................................... Om bentonit som barriär i vått och torrt ............................... 3.2.1 Specifika krav i slutförvaret.......................................... Vattenmättnad och cementering.................................. Transport av korrosionsprodukter .............................. Bentoniten påverkar kapseln ........................................ Frysning av bentonit..................................................... Processer i bentoniten .................................................. Alternativfrågan – rättsliga, tekniska och Rättsliga aspekter på alternativfrågan...................................... 4.1.1 Syftet med en miljökonsekvensbeskrivning................ 4.1.2 Alternativa platser och alternativa utformningar........ 4.1.3 Tidigt samråd med .................................. 4.1.4 Krav på alternativ under ett samrådsförfarande .......... 4.1.5 Alternativ som förts fram under SKB:s 4.2Tekniska och naturvetenskapliga aspekter på 4.2.2 Ny reaktorteknologi – betydelse för återtag och förvar av använt kärnbränsle......................................... 4.3Samhällsvetenskapliga bidrag till belysningen av En teoretisk bakgrund .................................................. Perspektivbegränsning i kärnavfallsfrågan?................. 2010 var innan ansökan om slutförvar av använt kärnbränsle beräknas lämnas in för prövning till () och miljödomstolen. Detta har präglat det svenska kärnavfallsområdet liksom verksamhet . är det synnerligen viktigt att diskussionerna inte begränsas till SKB:s ansökan och den metod de valt (KBS-3 metoden). Tills regeringen har tagit beslut om ansökan om slutförvar av använt kärnbränsle, är det ansvar att fortsatt identifiera och utreda frågor som har betydelse för slutförvaret av använt kärnbränsle, och bidra till en öppen diskussion som även tar hänsyn till perspektiv som inte direkt omfattas av SKB:s ansökan. 1.1Kärnavfallsrådets roll och ansvar har arbetat för att tydliggöra rådets roll och uppdrag till regeringen, inte minst i samband med hanteringen av SKB:s ansökan1. ska enligt direktiv lämna råd till regeringen avseende frågor om kärnavfall och avställning och rivning av kärntekniska anläggningar. målgrupper är regeringen, berörda myndigheter, kärnkraftsindustrin, kommuner, intresserade organisationer samt politiker, massmedier och intresserad allmänhet. Rådet tolkar sitt uppdrag som rådgivare på följande sätt: rådet ska inom ramen för sin vetenskapliga kompetens klargöra vilka argument som finns i frågor som är centrala – och ibland kontroversiella – för det svenska slutförvarsprogrammet, samt vilka fråge- 1 roll och ansvar inför granskningen av SKB:s ansökan klargörs i dokumentet roll och ansvar, som finns tillgänglig på webbplats: ställningar rådet uppfattar som relevanta inom olika områden. ska vara tydligt och synligt för att fylla funktionen av en relevant samtalspartner och kunskapskälla för rådets målgrupper. Rådet ska under arbetet med SKB:s ansökan komplettera SSM:s granskning. SSM ska i första hand granska ansökan enligt krav i kärntekniklagen och strålskyddslagen. Rådet har möjlighet att ta upp andra frågor såsom bredare samhällsfrågor, juridiska och etiska frågor samt omvärldsbevakning, samt diskutera och belysa frågor ur andra perspektiv än myndigheten, till exempel bredda diskussionen vad gäller kopparkorrosion och buffert. har identifierat frågor som är omdiskuterade och är i behov av ytterligare belysning. Dessa frågor belyses i Kunskapslägesrapportens tre kapitel: Kapitel 1 presenterar rådets bedömning av SKB:s redovisade kunskaper om de geologiska förutsättningarna i Forsmark och Laxemar. Kapitel 2 följer upp rådets redogörelse och utredning om de tekniska barriärerna; kopparkapseln och bentoniten. Kapitel 3 behandlar frågan om alternativa metoder till KBS-3 i ett rättsligt, tekniskt och samhällsvetenskapligt perspektiv. Här ges en kort sammanfattning av rådets ställningstaganden. 1.2.1Geologiska förutsättningar för platsvalet Slutsatserna från en studie av de geologiska utgångspunkterna för platsvalet är att kunskapen om berggrundens sammansättning i både Forsmark och Laxemar är god. Den dominerande bergarten i Forsmark har en relativt hög kvartshalt, vilket medger god värmeledningsförmåga och därmed kan deponeringsutrymmet göras mindre än i Laxemar. I Forsmark har berggrunden även god hållfasthet och risken för större jordskalv är låg. Kunskapen om den storskaliga strukturella utvecklingen i både Forsmark och Laxemar är god, men i Laxemar före- ligger en större osäkerhet beträffande förekomst och utbredning av större och mindre deformationszoner och andra strukturelement. Berggrunden öster om undersökningsområdet i Forsmark är potentiellt malmförande och bör undersökas bättre. Förekomsten av i närheten av Forsmark kan eventuellt leda till säkerhetsrisk (risk för intrång) på . Samma problematik föreligger inte i Laxemarområdet. I de hydrogeologiska modellerna föreligger även en viss kunskapsbrist. För att erhålla mindre osäkra modeller för Forsmark rekommenderas att ett tätare nätverk av seismiska profiler utförs. Alternativen har till stor del identifierats utifrån demokratiska premisser i och med att platsundersökningarna har utgått ifrån kommuner som har deltagit frivilligt i processen. Rådet anser att frivillighetsprincipen måste vara en viktig utgångspunkt i platsvalsprocessen. Rådet kan konstatera att den geologiska detaljkunskap som finns över dessa områden saknas i övriga delar av landet. 1.2.2Barriärernas beständighet i slutförvarsmiljö De tekniska barriärerna (kopparkapsel och bentonitbuffert) utgör viktiga garanter för att slutförvaret av högaktivt kärnbränsle ska vara långsiktigt säkert. redogjorde i förra årets kunskapslägesrapport för bakgrund och frågeställningar i samband med forskningsresultat om korrosion av koppar i vatten och erosion av bentonit i buffert och återfyllning. I årets kunskapslägesrapport följer upp vad som har hänt och ger ytterligare synpunkter på den forskning som bedrivs. Termodynamiska beräkningar visar att metalliskt koppar kan reagera i vatten i närvaro av svavelhaltiga joner även under syrefria (anoxiska) förhållanden. Det innebär att kapseln inte kan betraktas som en helt oberoende barriär utan den långsiktiga säkerheten är också beroende av om bentonitbufferten kan skydda kapseln från en långvarig direkt kontakt med grundvattnet. Detta är visserligen inte något okänt fenomen men understryker vikten av att bentonitbufferten kan behållas mer eller mindre intakt i förvaret. anser att det är värdefullt att SKB fortsätter forskningen om kopparkorrosion i kontakt med vatten under både oxiska och anoxiska förhållanden (förhållanden med och utan syre). Rådet anser att korrosionsmekanismerna för koppar under syrefria förhållanden är särskilt intressanta eftersom dessa kommer att råda på lång sikt. Studier under förvarsliknande förhållanden är mycket värdefulla inte minst vid ofullständig och ojämn vattenmättnad av bentoniten. Rådet anser att forskningen inte bör begränsas till rent syrefritt vatten utan också innefatta joner i grundvattnet som kan stabilisera oxidationsprodukterna på koppar som bildas i processen. Det gäller framför allt olika typer av svavelhaltiga anjoner och klorider. Fördjupade studier av spänningskorrosion och hur hållfastheten av koppar påverkas av väteabsorption är fortsatt angelägna. Krypning i kopparmetallen som orsakar deformation av kopparkapseln kan bli ett problem i slutförvaret genom att kapseln utsätts för höga spänningar och korrosiv miljö. Det finns behov av fortsatt forskning inom området. Kopparkapslarna kan alltså inte förväntas vara långsiktigt stabila i förvaret under förhållanden som innebär att kapseln står i ständig kontakt med grundvattnets korrosiva joner. Bentonitens egenskaper som barriär är därför kritiska för den långsiktiga säkerheten. Det är uppfattning att det behövs fortsatt forskning om bentonitens egenskaper för specifik användning i slutförvaret. Detta gäller bentonit i form av kompakterade block, ringar och pellets i såväl buffert som återfyllning. Bentonitbuffertens innehåll påverkar en rad mekaniska och kemiska egenskaper och har i tidigare rapporter uppmanat SKB att närmare studera och redovisa dessa. Andra viktiga faktorer för att ge bufferten optimala egenskaper utgörs av den förbehandling bentoniten utsätts för innan den placeras i förvaret. Bentonitens vattenmättnad är en viktig parameter för buffertens framtida funktion (buffertens hållfasthet och dess kemisk/fysikaliska egenskaper i övrigt) och bör även vara ett område för SKB:s fortsatta utvecklingsarbete. noterar att studier som innebär att bentonit upprepade gånger fått frysa och därefter åter tinats upp har genom- Rådet rekommenderar att motsvarande försök görs med förorenat grundvatten och att eventuella förändringar av bentonitens egenskaper dokumenteras. 1.2.3Alternativfrågan i rättsliga, tekniska och samhällsvetenskapliga perspektiv Huvudsyftet med avsnittet är att, i relation till rådets förra kunskapslägesrapport2, redovisa nya kunskaper om alternativa metoder ur tre perspektiv: de rättsliga, tekniska och samhällsvetenskapliga. Rättsutvecklingen talar för att större vikt måste fästas vid alternativredovisningen i kärnavfallsfrågan. En godkänd miljökonsekvensbeskrivning utgör en processförutsättning för att ansökan ska kunna prövas. HD har i en dom förklarat att en miljökonsekvensbeskrivning inte är godtagbar om de alternativa utformningar som presenterats under samrådsprocessen inte redovisats i miljökonsekvensbeskrivningen. Ett minimikrav enligt HD är att sökanden redogör för olika möjligheter och motiverar varför ett alternativ inte har följts upp närmare och anger på vilken grund sökanden har kommit fram till att inga alternativ finns. Tekniskt och vetenskapligt har vissa landvinningar gjorts när det gäller djupa borrhål och transmutation. Det finns dock ingen metod som kan mäta sig med KBS-3 när det gäller kunskapsläget och rådet anser att fortsatt forskning behövs för att kunna utvärdera om djupa borrhål är ett alternativ för slutförvar. Transmutation och separation eliminerar inte behovet av ett geologiskt slutförvar, men kommer att leda till ändrade krav på de tekniska barriärerna. Teknikutvecklingen på reaktor- och kärnbränsleområdet kommer att vara av avgörande betydelse för det avfall som kommer att genereras. Frågan om alternativ i planering och beslutsfattande om slutförvar av använt kärnbränsle visar tydligt på behovet av såväl teknisk som samhällsvetenskaplig forskning oberoende av verksamhetsutövarens direkta behov. Rådet anser att det är mycket angeläget att resurser skapas för att stimulera en samhällsvetenskaplig och kritiskt reflekterande forskning om kärnavfallsfrågan och villkoren för planerings- och beslutsfattande. 2 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2010 – utmaningar för slutförvarsprogrammet. Rådets anser att framtagande och värdering av olika alternativ till KBS-3 metoden är av fundamental betydelse för ett tillförlitligt beslutsunderlag som möjliggör en säker och socialt legitim lösning på slutförvarsfrågan. 2Geologiska utgångspunkter för platsvalet meddelade SKB sitt val av Forsmark som plats för slutförvar av använt kärnbränsle. Det slutliga valet stod mellan Forsmark i kommun och Laxemar i . Lokaliseringsprocessen utgick från två grundläggande krav: det måste finnas geologiska förutsättningar, det vill säga en berggrund som medger långsiktigt säker förvaring, och det måste finnas politiskt och folkligt stöd i den berörda kommunen1. De geologiska gränsvärden som SKB fastställt ligger på en sådan nivå att svensk berggrund generellt uppfyller kraven. Men det faktum att lokaliseringsprocessen varit förankrad hos kommuninvånarna i respektive och har möjliggjort detaljerade geologiska undersökningar, som i sin tur har givit en geologisk kunskap om dessa områden som saknas i övriga delar av landet. Detta kapitel belyser rådets bedömning av SKB:s redovisade kunskaper om de geologiska förutsättningarna för SKB:s platsval. 2.1Geologisk bakgrund i Forsmark och Laxemar Det slutliga platsvalet har styrts av hur geologiska förutsättningar i praktiken uppnår den långsiktiga säkerhetsnivå som preciserats i föreskrifter. Berggrunden i de båda undersökningsområdena är till viss del besläktade. De bildades under olika faser av den Svekofenniska, eller Svekokarelska bergskedjebildningen. Berggrunden i Forsmark är något äldre (1,9 miljarder år) och metamorfoserad (deformerad och omvandlad) under uppbyggnaden av denna bergskedja. 1 Slutförvar för använt kärnbränsle i Forsmark – underlag och motiv för platsval. SKB 2009- 06-04. Geologiska utgångspunkter för platsvalet något yngre berggrunden i Laxemar är 1,8 miljarder år och bildad under delvis andra betingelser, efter den metamorfos som påverkat Forsmarksområdet. Traditionellt har berggrunden i Laxemar tillskrivits det Transskandinaviska magmatiska bältet, som sträcker sig tvärs igenom och , från i sydost mot i nordväst. För att få större tillförlitlighet i den tredimensionella modelleringen av berggrunden i de båda områdena har SKB utfört både kärnborrningar och hammarborrningar2, samt olika typer av geofysiska undersökningar. 2 Kärnborrningar ger sammanhängande borrkärnor, som studeras i detalj. Hammarborrningar ger splittrat bergmaterial, som undersöks med olika geofysiska metoder. Geologiska utgångspunkter för platsvalet Mätning av borrkärnor från provborrningar. Källa: SKB. Geologiska utgångspunkter för platsvalet Kandidatområdet i Forsmark är stort, och utgörs av en så kallad tektonisk lins, det vill säga en relativt opåverkad och skyddad bergvolym, som är omgiven av mäktiga skjuvzoner3. Linsen är orienterad i nordvästlig-sydostlig riktning och är mest välundersökt i den nordvästliga delen där ett slutförvar är tänkt att placeras. Förutom detaljerade undersökningar av geologin vid markytan har 23 kärnborrningar utförts i detta begränsade område, varav 22 är borrade till förvarsdjup eller mer. Ytterligare två kärnborrningar har utförts utanför själva kandidatområdet. De sammanhängande borrkärnorna har studerats i detalj. Förutom dessa direkta undersökningar av områdets geologi, har cirka 40 hammarborrhål borrats och olika typer av geofysiska undersökningar utförts för att man ska få en högre upplöst, tredimensionell modell av berggrunden. Den dominerande bergarten i området, ner till åtminstone , är en metagranit (metamorf granit). Underordnat förekommer aplitisk metagranit, amfibolit, granodiorit-tonalit, pegmatit och pegmatitisk granit. Övriga bergarter utgör endast några procent och består av felsiska till intermediära vulkaniter, skarn, basiska och ultrabasiska bergarter samt diorit och kvartsdiorit, som alla är mer eller mindre metamorfoserade (se faktaruta 1). Den dominerande metagraniten har relativt hög kvartshalt (20– ), vilket medger god värmeledningsförmåga4. Bergarten har även god hållfasthet, det vill säga tål höga belastningar utan att spricka. Forsmarkslinsen begränsas av Singözonen i öster och deformationszonerna Eckarfjärdenzonen och Forsmarkzonen i väster. På djupet, sydväst om förvarsområdet i Forsmark, går en subhorisontell komplex deformationszon, eller snarare en seismisk reflektor, indirekt observerad genom geofysiska undersökningar5. Zonen antas nå markytan norr om undersökningsområdet, men nya undersökningar tyder på att den troligtvis utgör en blind struktur6, det vill säga att den inte skär markytan. 3En skjuvzon är ett berggrundsområde som kännetecknas av intensiv deformation. 4SKB, 2008a. 5Juhlin & , 2006. 6Juhlin, personlig kommentar, 2010. Geologiska utgångspunkter för platsvalet torn har en sydlig stupning, och under förvarsområdet är djupet till strukturen större än . Det finns olika tolkningsmöjligheter för vad den seismiska reflektorn representerar. har föreslagit bandade amfiboliter7, men det är inte uteslutet att den utgör en vattenförande spröd zon8. Närvaro av vattenförande zoner sänker kvaliteten på berget som yttre barriär. Det begränsade antalet seismiska profiler, och identifiering av (troligen) blinda, icke karaktäriserade strukturer, innebär att det råder kunskapsbrist i de tredimensionella modeller som finns över området. För att erhålla en mer tillförlitlig bild av berggrunden krävs att ett tätt nätverk av seismiska profiler utförs och att eventuella reflektorer karaktäriseras geologiskt och hydrologiskt. Ner till ett djup av i kandidatområdet i Forsmark är det relativt vanligt förekommande med flackt stupande, vattenförande sprickor och dessa står i hydraulisk förbindelse med varandra över stora områden. Tillsammans med subhorisontella, spröda deformationszoner, utgör dessa de huvudsakliga vattenflödesvägarna och bildar ett nätverk av vattenförande sprickor. Frekvensen av vattenförande sprickor avtar markant mot djupet, och är avståndet mellan dessa mer än , vilket innebär att möjligheten för vatten att transporteras är låg. Den hydrogeologiska sprickmodellen består av sex domäner, där utbredningen av vattenförande sprickor extrapolerats. Denna extrapolering innebär att det finns en osäkerhet i tolkningarna av de områden som ligger mellan observationerna och därmed i de hydrologiska modellerna. Reflektorer från ett tätare nätverk av seismiska profiler kan komma att påvisa närvaro av fler vattenförande sprickor som i så fall kommer att påverka den hydrologiska modellen. Bergspänningarna i Forsmarksområdet är högre än vad som är normalt för svensk berggrund, men de ökar inte nämnvärt med djupet. är de horisontella bergspänningarna igenom- 7Juhlin & , 2006. 8Juhlin, personlig kommentar 2010. Geologiska utgångspunkter för platsvalet snitt 41 megapascal (MPa). I kombination med temperaturökningen som det radioaktiva avfallet genererar, kan den relativt höga bergspänningen orsaka spjälkning (det vill säga större eller mindre utfall) i deponeringstunnlar och hål. Både salthalten och åldern på grundvattnet i Forsmark ökar mot djupet. Berggrunden på förvarsdjup har troligen varit isolerad från tillförsel av vatten från ytligare nivåer . I den subhorisontella, vattenförande spröda zonen sydost om kandidatområdet finns däremot spår av vatten som troligen härstammar från , som täckte området för mellan 9 500 och 5 . Geologiska utgångspunkter för platsvalet Foto : Högdahl. I Laxemarområdet har totalt 46 kärnborrningar utförts inom ramen för platsundersökningen varav 19 är borrade ner till förvarsdjup eller mer och 17 av dessa inom det prioriterade området. Till detta har ytterligare 43 hammarborrningar utförts. Berggrunden i Laxemar är i jämförelse med Forsmark relativt välbevarad, det vill säga icke metamorfoserad, och domineras av bergarterna Ävrökvartsmonzodirorit och Ävrögranit. Övriga bergarter är andra typer av granit och kvartsmonzodiorit, pegmatit, diorit och gabbro och diabas. Ävrökvartsmonzodiroriten och Ävrögraniten är båda relativt kvartsfattiga (15–) och har därmed förhållandevis låg värmeledningsförmåga9. Eftersom radioaktivt avfall alstrar värme är ett förvar i berggrund med hög värmeledningsförmåga eftersträvansvärd. Hållfastheten är dessutom varierande. Det prioriterade området avgränsas av branta, nordost till sydvästliga stråk av deformationszoner. 9 SKB, 2009. Geologiska utgångspunkter för platsvalet Trots att berggrunden i Laxemarområdet är relativt välbevarad förekommer lokalt en svag, flackt stupande foliation, det vill säga det finns en planstruktur som är orsakad av parallellställning av bergarternas . Foliation har i regel en negativ effekt på berggrundens hållfasthet. I södra delen av området finns skjuvzoner, som är bildade vid höga temperaturer. Dessa är lokaliserade till olika typer av gångbergarter. Duktila (bildade vid höga temperaturer under plastisk deformation) till halvspröda skjuvzoner är allmänt förekommande. Många av dessa zoner har även påverkats av deformation vid senare geologiska händelser, under spröda förhållanden då berggrundens temperatur var lägre. Mineralläkta sprickor av olika generationer har dokumenterats; de yngsta är relaterade till bildningen av fjällkedjan för cirka 0,5 miljarder år sedan10. Mellan de avgränsande skjuvzonerna i undersökningsområdet är frekvensen av öppna sprickor låg, men ner är det relativt gott om vattenförande sprickor. Vid större djup är de mindre vanliga. Ner är medelavståndet mellan sprickorna , och ökar avståndet i medeltal .