sou · H1B311 · 2013-03-07 00:00:00 — Det finns flera orsaker till detta men det har framför allt att göra med att vattenmättningen av bufferten i deponeringshålen kan förväntas ta mycket , och att kapseln kommer att ha en relativt hög temperatur . Specifika synpunkter på kapseln Kopparkapseln är den viktigaste barriären i KBS-3 systemet eftersom den innesluter det använda kärnbränslet och förhindrar spridning av radionuklider till omgivningen. Kapselns uppgift är också att dämpa joniserande strålning och förhindra fortsatt uranklyvning (kriticitet). Därför måste den tillverkas och förslutas med hög tillförlitlighet. Enligt SR-Site ska kapseln uppfylla tre säkerhetsfunktioner nämligen att vara korrosionsbarriär (Can1) och stå emot isostatiska tryck (Can2) och skjuvlaster (Can3) i förvaret. Det innebär att det finns tre olika typer av tänkbara kapselhaverier nämligen brott och sprickor på grund av korrosion, genom isostatiskt tryck eller genom skjuvrörelser. Kapselns mekaniska egenskaper påverkas i hög grad av krypning (transport av kopparatomer i höljet) som enligt designrapporten44 är den viktigaste skademekanismen, men som ändå inte tas hänsyn till i SR-Site. anser att ansökan bör kompletteras med en redovisning av kunskap om krypning i kopparkapslar och hur den påverkar skadetåligheten. Speciellt svetsgodset är en kritisk punkt och anser att SKB noggrant bör utreda konsekvenserna av höga lokala töjningar av kapseln och framställa en validerad krypmodell som ska visa hur kopparhöljets integritet kan upprätthållas vid olika belastningar. Enligt definitionen av säkerhetsfunktionen för kapseln (Can1) att vara korrosionsbarriär måste koppartjockleken förbli >0. Det är i praktiken alldeles för lågt ställda krav därför att mekaniska laster och krypning kommer att bryta sönder kapseln . Funktionskriteriet för kopparkorrosion måste formuleras på ett nytt sätt som innebär att olika mekaniska belastningar av kopparkapseln beaktas. Kopparkorrosion i syrefritt vatten innebär att vätgas bildas. SKB:s fortsatta forskningsprogram med avseende på kopparkorrosion bör också innefatta vätets roll i olika mekanismer av kopparkorrosion och i krypning. I slutförvaret förväntas höga tryck mot kapseln på grund av att bentoniten vattenmättas, vilket påverkar vätgasens bildande och transport, väteupptagning i koppar som försämrar kapselns mekaniska egenskaper (väteförsprödning) och inverkar på krypning och förändringar i materialstrukturen. Kopparkapselns insats av gjutjärn uppfyller höga krav på hållfasthet och hög skadetålighet vid isostatisk belastning. I samband med bergskjuvning kan dock relativt små defekter i insatsen initiera sprickbildning. Storleken på en kritiskt skadlig defekt i insatsen kan i ogynnsamma fall vara endast 4,5 millimeterdjup vilket ställer stora krav på tillverkning och oförstörande provning. De tekniska specifikationerna för insatsens materialduktilitet (brottöjning och brottseghet) bör utvecklas tillsammans med krav på insatsmaterialets mikrostruktur. I dagens läge beskriver SKB metoderna för kvalitetskontroll av gjutjärnsinsatser och kopparhöljet som preliminära och man utvärderar deras tillförlitlighet. Metodernas tillförlitlighet har bedömts utifrån studier av konstgjorda defekter men de bör fortsatt beskrivas med verkliga naturliga defekter. har gett många synpunkter på olika aspekter av kopparkapselns säkerhetsfunktioner i en rad yttranden över SKB:s Fud-program45 och årliga kunskapslägesrapporter46 som delvis återkommer i vårt yttrande . I den Rådets kunskapslägesrapport behandlas de frågeställningar som har att göra med kapselns initialtillstånd och övergången till ett långvarigt stabilt tillstånd – idealtillståndet. Kapselns initialtillstånd beskriver de egenskaper som kapslarna förväntas ha när de placeras i deponeringshålen och inte kommer att hanteras mer i slutförvarsanläggningen. Kopparkapseln är då varm () och avger joniserande strålning (gamma-strålning) till omgivningen. Ytan kommer att vara täckt av korrosionsprodukter (kopparoxider) från kontakter med luft under transporten till slutförvaret. Det är denna oxiderade kapselyta som exponeras för bentonitbuffert och grundvatten och som gradvis omvandlas när syremolekylerna i omgivningen har förbrukats och miljön blir anoxisk (syrefri). Idealtillståndet i deponeringshålen innebär att bufferten är helt vattenmättad och fri från löst syrgas och medverkar till att ge ett jämnt och tryck mot kopparkapseln. Bufferten blir då mycket tät och har fått sina optimala egenskaper som barriär och kan skydda kapseln från korrosiva ämnen i grundvattnet. Bufferten ska också förhindra eller försvåra transport av den vätgas som bildas vid korrosion av koppar i anoxisk miljö bort från kapseln. Vattenmättningen av bufferten är alltså en nyckelprocess för att bevara kapselns förmåga att upprätthålla sina säkerhetsfunktioner men som kan ta mycket . föreslår att SKB kompletterar sin ansökan med att utreda och beskriva konsekvenserna av att initiera idealtillståndet genom att vattna bentonitbufferten på konstgjord väg. Genom att använda sig av rent och tempererat vatten utan de korrosiva ämnen som finns i grundvattnet kan en tät barriär med önskvärda egenskaper åstadkommas betydligt fortare och mer eller mindre i alla deponeringshål. En rad negativa processer kan därigenom undvikas. Den konstgjorda bevattningen av bufferten bör åtföljas av ett särskilt utvecklat kontrollprogram som innebär att processen kan följas i detalj. Rådets bedömning av behov av kompletteringar: Det bör göras en beskrivning av kapselns säkerhetsfunktioner som innefattar konsekvenserna av krypning och korrosion av svetsfogar. Krypning och krypmodellering av hela kapseln under olika mekaniska påfrestningar bör utredas. Resultat från korrosionsförsök i laboratoriemiljö bör jämföras med och tolkas med utgångspunkt från förvarsliknande förhållanden. Bildning och transport av vätgas från kopparkorrosion i syrefri miljö under högt yttre tryck i slutförvaret bör utredas. Vätgasens inverkan på kapselns mekaniska egenskaper bör redovisas. En beskrivning av gjutjärnsinsatsens skadetålighet och provningens tillförlitlighet att upptäcka små defekter bör inkluderas. 45Till exempel SOU 2011:50 46Till exempel SOU 2011:14 och SOU 2012:7 Specifika synpunkter på bufferten Innan bufferten i form av kompakterade block och pellets sätts ner i deponeringshålen har den naturliga bentoniten kompakteras till block och pellets. Före kompakteringen tillförs vatten, så att vattenhalten ökar från cirka 10 till cirka 17 viktsprocent. Kompakteringen, som innebär att bentoniten pressas ihop under högt tryck och densiteten ökar, betyder också att portioner av luft (cirka 21 viktsprocent O2(g)) innesluts i blocken. Även det vatten som tillförs innehåller löst syrgas, O2(aq). Eftersom block och pellets efter kompaktering sätts ner i deponeringshålen utgör detta bentonitbuffertens initialtillstånd. Kompakteringen gör att hålrum och porer i bentoniten kommer att komprimeras, framför allt de som innehåller luftsyre, och det interna trycket i porerna ökar radikalt. I SKB:s beskrivning av initialtillståndet för bufferten framgår det klart att det finns kvantitativa konstruktionsförutsättningar som är relaterade till långsiktig säkerhet. Det är många detaljerade krav (till exempel densitet och vattenmättnad) som man medger inte är uppfyllda vid initialtillståndet men som i övrigt inte behandlas. Det saknas enligt rådets mening en analys av konsekvenserna av att ett eller flera av dessa krav inte är uppfyllda förrän efter mycket eller till och med inte alls. Det är heller inte säkert att när bufferten har vattenmättats att den har de egenskaper man förutsätter. Det är många steg på vägen från initialtillstånd till idealtillstånd som till exempel mineralomvandlingar i bentoniten, densitetsökning genom sorption av vatten, syrgasförbrukning genom olika reaktioner i bentoniten, inverkan av bakteriell verksamhet med mera som kan påverka dess egenskaper. En redovisning av referensutformning och produktionsmetoder för bufferten och deponeringshål innehåller specificerade data om olika mått på borrhål och buffert med standardavvikelser. Det beskrivs som mycket viktigt att buffertblock och kapsel centreras i deponeringshålet så att spalten mellan buffert och bergvägg inte varierar för mycket. SKB beskriver att bentonitblock ska förvaras under en lufttät kåpa och att bufferten ska skyddas från att sorbera (suga in) vatten och att torka ut genom att montera ett särskilt buffertskydd i deponeringshålet. Detta skydd ska avlägsnas innan initialtillståndet inleds. Om berget är mycket torrt, vilket har varit en orsak att välja Forsmark som placering av förvaret, kommer bufferten att befinna sig i deponeringshålet innan den vattenmättas och kommer följaktligen att torka ut. Kapseln har en temperatur på nästan 100C och deponeringshålet kommer att närmast kunna liknas vid en termos. Torr bentonit har nämligen mycket dålig värmeledningsförmåga. Man kan fråga sig hur bentonitblockens hållfasthet påverkas av detta faktum. Kan de bentonitblock som befinner sig direkt under kapseln (väger ungefär ), eller längst ner i deponeringshålet i kontakt med kapseln, bära upp en avsevärd tyngd av blocken ovanför (flera ton) och klara denna påfrestning eller faller de helt eller delvis sönder? Vad händer då med kapselns lutning i deponeringshålet? Kommer den att stå så snett att den till och med lutar mot bergväggen? En mycket låg eller försumbar halt av syrgas i bufferten ingår också i idealtillstånden för både buffert och kopparkapsel, även om detta inte framgår i SKB:s ansökan. Efter kompaktering av bentoniten kommer syrgas att finnas såväl i luftfickor som i porvatten i blocken. Frågan är hur snabbt syrgasen förbrukas i en relativt torr bentonit om lite eller inget grundvatten tillförs från omgivande berg . Hur påverkar detta eventuell korrosion av kopparkapseln? En annan konsekvens av att bufferten torkar ut är att kapselns temperatur inte kommer att sjunka i den takt som förutsätts genom att värme avleds genom bufferten, vilket också påverkar säkerhetsfunktionen. En konstgjord vätning av bufferten skulle innebära att de flesta av nackdelarna ovan skulle undvikas. SKB bör utreda förutsättningarna för att åstadkomma en ökad vattenmättnad med tempererat vatten utan korrosiva ämnen. SKB avser att göra stora ansträngningar för att göra botten på deponeringshålet så plan och horisontell som möjligt. Bland annat används en bottenplatta av koppar vars exakta läge kan justeras med hjälp av bultar. Det är angeläget att bufferten när den torkar ut behåller sin förmåga att slutgiltigt hålla kapseln stående vertikalt i deponeringshålet. Till detta kommer konsekvenserna av alla processer som sker när en relativt torr buffert ska vattenmättas. SKB bör därför beskriva för- och nackdelar med att vattenmätta bufferten efter deponeringen av kopparkapseln. Detta skulle i så fall kunna ingå i en ny definition av initialtillståndet. Idealtillståndet skulle då kunna uppnås betydligt snabbare framför allt i torra borrhål. Rådets bedömning av behov av kompletteringar: SKB bör utreda hur den långsiktiga hållfastheten av bentonitblocken i deponeringshålen påverkas av en minskande vattenhalt på grund av uttorkning. Detta gäller inte minst kopparkapselns vertikalitet (lodräthet) i deponeringshålen. SKB bör utreda hur bentonitens kemiska och fysikaliska egenskaper påverkas av att bufferten kommer att utsättas för en hög temperatur i deponeringshålen. SKB bör utreda hur samspelet mellan buffert, berg och kapsel respektive buffert och återfyllning kommer att fungera under förhållanden med mycket ojämn vattentillförsel. SKB bör öka kunskaperna om hur snabbt syrgasen i luft och porvatten i bufferten förbrukas och vilka mekanismerna är för detta i omättad respektive vattenmättad bentonit. SKB bör utreda och redovisa konsekvenserna av att vattenmätta bufferten i deponeringshålen på konstgjord väg genom att tillföra en optimal mängd vatten med känd sammansättning och temperatur. Förfarandet bör kombineras med ett för ändamålet utvecklat kontrollsystem. Specifika synpunkter på återfyllningen I SKB:s Fud-program 2010 fastslås att de viktigaste funktionerna hos återfyllningen är att göra masstransportförmågan jämförbar med det omgivande bergets samt minimera buffertens expansion uppåt. Detta tillstånd måste i huvudsak betraktas som återfyllningens idealtillstånd och motsvaras inte av återfyllningens egenskaper efter förslutningen, som enligt gällande definition kan betecknas som återfyllningens initialtillstånd. Det finns en rad specificerade konstruktionsförutsättningar för återfyllningen som är relaterade till långsiktig säkerhet. Dessa förutsättningar gäller för det ovan definierade idealtillståndet medan initialtillståndet inte uppfyller särskilt många av dessa krav. För bentonitblockens beständighet i återfyllningen om berget är torrt, gäller samma problematik som för bufferten i deponeringshålen. När deponeringstunneln är fylld upp till taket kommer de undre blocken att få bära upp en avsevärd tyngd av blocken ovanför, och om de torkar ut blir hållfastheten troligen mycket sämre och blocken kan möjligen kollapsa. Ett sådant scenario får i så fall en stor inverkan på hur bra tätningen mot tak och väggar blir. Vattentillförseln från berget i deponeringstunnlarna kan förväntas bli mycket ojämnt fördelad vilket i sin tur orsakar att svällningen av block och pellets varierar mycket på olika platser och i alla dimensioner. Förutom en avsevärd risk för en punktvis erosion kommer densiteten att variera och därigenom också den hydrauliska konduktiviteten (förmågan att leda vatten). Det är inte möjligt att ställa samma höga krav på vattenströmningar genom sprickor i berget i deponeringstunnlarna som i deponeringshålen, och förhållandena i olika tunnlar liksom i olika delar av tunnlarna visar förhållandevis stora variationer. Det kommer troligen att ta mycket innan förhållandena utjämnas. En av återfyllningens viktigaste uppgifter är att stå emot svällningen av bufferten uppåt i deponeringshålen, så att densiteten där kan fortsatt hållas på en hög nivå. För att detta ska ske måste troligen densiteten i återfyllningen vara tillräckligt hög och detta kan bara ske genom att bentonitblocken har vattenmättats och svällt. Bentoniten i återfyllningen har en lägre halt av montmorillonit och kan därför förväntas ha sämre svällningsförmåga. Det blir alltså ett ganska känsligt samspel mellan vattenmättnadsförloppen i deponeringshålen och i återfyllningen, och det finns inga planer på att kontrollera hur väl detta till slut har uppfyllts. Om delar av deponeringstunnlarna är torra och bentonitblocken där har torkat ut och hållfastheten sjunker, torde de få en betydligt sämre motståndsförmåga mot vibrationer som möjligen kan uppstå i samband med sprängningar i intilliggande tunnlar. Risken för bentoniterosion är betydligt högre i återfyllningen än i bufferten. Eftersom halten av montmorillonit är lägre kommer den övriga mineralsammansättningen att öka i betydelse för att återfyllningens funktion på lång sikt ska säkras. SKB bör introducera en malning av bentoniten i produktionskedjan utöver den homogenisering som planeras efter torkning och innan förvaring i silo. Den extra behandlingen ska utföras i form av en finmalning innan kompakteringen. Det är känt från cementindustrin att en extra malning aktiverar partiklarnas ytor, så att reaktioner med vatten går snabbare och blir effektivare. Rådets bedömning av behov av kompletteringar: SKB bör utreda hur den långsiktiga mekaniska stabiliteten och förmåga av sorbera vatten hos bentonitblocken i återfyllningen påverkas av att förhållandena kommer att variera i olika delar av deponeringstunnlarna . Detta gäller särskilt på grund av att blocken i återfyllningen kommer att ha en lägre halt av montmorillonit än i deponeringshålen. SKB bör utreda hur sprängningar och övrig verksamhet i intilliggande tunnlar påverkar block och pellets i redan återfyllda tunnlar. SKB bör utreda hur andelen bentonitpellets i återfyllningen kan minskas genom att bentonitblocken profilanpassas närmast tak och väggar i deponeringstunnlarna. SKB bör utreda hur samspelet mellan buffert och återfyllning fungerar under mycket torra perioder och om vattentillförseln är mycket ojämn. SKB bör utreda möjligheten att aktivera mineralpartiklarnas ytor i bentoniten innan kompaktering för att påskynda vätningsförloppet. 15 Synpunkter på Bilaga SR-drift – Säkerhetsredovisning för drift av slutförvarsanläggningen I SKB-dokumentet Bilaga SR - Säkerhetsredovisning för slutförvaring av använt kärnbränsle konstaterar SKB på sidan 5 att Innan en anläggning får uppföras ska en preliminär säkerhetsredovisning sammanställas. Den preliminära säkerhetsredovisningen kommer att redovisas före byggstart. I SSM:s föreskrifter (SSMFS 2008:1, SSMFS 2008:21, SSMFS 2008:37) finns inga preciserade krav på detaljeringsgrad i en preliminär säkerhetsredovisning. Man kan då utgå ifrån att SKB anser att samma sak då gäller för dokumentet förberedande PSAR Drift, i fortsättningen benämnd SR-Drift. Trots att SKB uppenbarligen saknar vägledning beträffande preciserade krav på detaljeringsgrad borde SKB ändå ha ansträngt sig att åstadkomma en mer omfattande och detaljerad redovisning än den som presenteras i SR-Drift. kan konstatera att: texten i SR-Drift är mycket översiktlig. Genomgående saknas diskussion om oförutsedda händelser (till exempel i kapitel 6 avsnitt 6,Frigörelse av radioaktivitet i anläggningen) en hel del påståenden, oftast på någon textrad, inte följs av någon utförligare redovisning av konsekvens det i flera kapitel hänvisas till behov av utredningar kopplade till aktuella händelser – ingen tidpunkt anges, inte heller konsekvens av händelse (exempelvis kapitel 5 sidan 47, kapitel 8 sidorna 18 och 24) det i flera kapitel finns referenser till SKB-rapporter bland annat produktions/linjerapporterna som inte ingår i ansökan till Mark- och miljödomstolen Användning av betong i förvaret är ofullständigt beskrivet, till exempel omnämns inte betong i botten på deponeringshålet (endast i SR-Site sidan 200 och TR-10-47 sidan 38). Användning av betong i förvaret (till exempel i pluggar för deponeringstunnlar, försegling av borrhål och så vidare) är beskrivet i SKB TR-10-47, men referens saknas till denna rapport. Total betongmängd i förvaret finns inte redovisad i SR-Drift. För att kunna bedöma uppförandefas och driftfas av förvaret är det nödvändigt att SKB redogör för den totala omfattningen/mängden betong som avses användas under förvarets drifttid. I kapitel 3 sidan 28-29 finns omfattande hänvisningar till produktionsrapporterna. Eftersom dessa rapporter inte ingår i ansökan till Mark- och miljödomstolen borde relevanta utdrag ur dessa rapporter redovisats i SR-Drift för att kunna bedöma slutförvarets krav på tekniska och naturliga barriärer. I kapitel 3 avsnitt 7.3.5 Fysisk separation sidan 35 (även kapitel 4 sidan 9) framgår att deponering av kapslar kommer att ske sekventiellt med bergarbeten i intilliggande deponeringstunnel (på sidan 320 i SR-Site anges avståndet ). För att man ska kunna ha en uppfattning om hur sprängning av en tunnel påverkar barriärerna i en färdigställd deponeringstunnel, bör SKB kunna ange vilket avstånd som gäller. I kapitel 3 avsnitt 9 sidan 37 i SR-Drift sägs att Konkreta och mätbara kvalitetskrav som ska appliceras på slutförvarets barriärer [] är ännu inte fastställda, sker senare – Vid författande av SR- Drift gällde möjligen detta. måste konkreta krav vara fastställda och redovisas av SKB för att rådet och sedermera Mark- och miljödomstolen ska kunna bilda sig en uppfattning om kvalitetskraven. Dessutom bör SKB kunna ange hur kvalitetskraven ska kunna mätas. Se även kommentarer till kap 8. I kapitel 5 avsnitt 3.1.1 Provdrift sidan 36 beskrivs mycket översiktligt tre sekventiella deponeringstunnlar (tillredning klar, hålborrning, sprängning). I Figur 3.1 sidan 36 (se nedan) visas fem tunnlar där tillredning är klar, i nästa intilliggande tunnel sker hålborrning och i nästa intilliggande tunnel (avskild med skiljevägg) sker sprängning. Ingen text finns som beskriver deponerings- och återfyllningssekvens. Förvarsområdet vid start av provdrift47. I figur 3-2 sidan 37 i ansökan redovisas förvarsområdet drift. Beskrivningen av de olika tunnlarna och deponeringssekvens är oerhört kortfattad och några avståndsangivelser finns inte angivna. 47 Bilaga SR drift, Kapitel 5 sid 36 Första deponeringshålet borras in från stamtunneln (nämns i SR-Site för att undvika erosion). I SR-Site anger SKB att Eftersom inget deponeringshål kommer att ligga närmre än 20,6 m från deponeringstunnelns mynning/SKB 2009b, innebär detta att förlusten av återfyllning från deponeringstunnlarna kan leda till en densitetsminskning hos bufferten i som mest fyra till fem av de deponeringshål som ligger närmast tunnelmynningen. Ovan citerade, relativt nya, information beträffande deponeringshålsläge i tunneln hör definitivt hemma i SR-Drift där all redovisning är mycket begränsad. I referens et al. 2009b i SR-Site dras slutsatsen att bentonitbufferten kommer att utsättas för en förskjutning som är mindre än när sprängverksamhet förekommer vid ett avstånd med en laddning på . Frågan är vilken sprängverkan vid tillredning av en tunnel en laddning på kan åstadkomma. En annan viktig fråga som SKB bör kunna besvara är vad som händer med en torr återfyllning vid utsprängning av närliggande deponeringstunnlar i förvaret. För att Mark- och miljödomstolen ska kunna bedöma det praktiska genomförandet av deponering av bentonit och kapslar i deponeringshålen samt bentonitblock och pellets i deponeringstunnlarna och även pluggen i deponeringstunnlar, bör SKB beskriva detta i löpande text. Exempel på frågeställningar/företeelser som borde ha omnämnts i SR-Drift är huruvida: -alla deponeringshål kommer att borras och täckas med en plåt innan deponering påbörjas längst in i tunneln. -deponering kommer att ske i samtliga deponeringshål innan återfyllnad påbörjas (svar på ovanstående strecksatser kan eventuellt återfinnas i andra rapporter). -Vidare är det värt att notera att -många utformningar (figurer) är preliminära i kapitel 5 i SR-Drift vilket möjligen kan accepteras i detta skede av processen. -i kapitel 8 Säkerhetsanalys sidan 3 anger SKB med kursiv text att: det inte finns kvantifierade gränsvärden, acceptanskriterier, för barriärernas integritet eller för mekaniska påkänningar hos barriärerna vilket möjligen gällde när rapporten initierades. I SKB TR-10-15 anger SKB att homogenisering av bentonit (kornstorlek <75μm) ska ske innan block och ringar för deponeringshål tillverkas. För att erhålla ytterligare homogenisering av bentoniten och för att erhålla betydligt större kontaktytor för bentonitkornen skulle malning av bentoniten kunna ske. Rådet anser att SKB borde kunna redovisa för- och nackdelar med en mald bentonit. SKB bör vidare redogöra för om bentonit för deponeringshål respektive deponeringstunnlar planeras ske i två olika linjer, så att risk för sammanblandning av bentonitsorter elimineras. 48 Bilaga SR drift, Kapitel 5 sid 37 Rådets bedömning av behov av kompletteringar: Genomgående saknas diskussion om oförutsedda händelser. Detta bör införas i SR-Drift. Konkreta och mätbara kvalitetskrav som ska appliceras på slutförvarets måste vara fastställda och redovisas av SKB för att domstolen ska kunna bilda sig en uppfattning om kvalitetskraven. Dessutom bör SKB ange hur kvalitetskraven ska kunna mätas. SKB bör redovisa användning och mängd betong i slutförvaret (inklusive betong i deponeringshål). SKB bör redovisa relevanta delar av produktionsrapporterna i SR-Drift för att ge underlag till bedömning av slutförvarets krav på tekniska och naturliga barriärer.