sou · H2B311 · 2014-03-06 00:00:00 — Bentoniten i förvaret kommer i kontakt med både stålbehållare och betong och man forskar på hur detta påverkar dess funktion vid olika temperaturer. anser att resultaten från dessa studier kan ge värdefull information för utformningen av det svenska slutförvaret. Bentoniterosion kan vara ett långsiktigt hot mot buffertens funktion i slutförvaret och ny forskning från presenterades 14Pusch, , Physical/chemical stability of the buffer clay in a KBS-3V repository. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. 15ANDRA bedriver även forskning om slutförvaring i granit samt om separation och trans- mutation och vidare långsiktig ytlagring av avfall efter konditionering. 16Michau , Chemical stability of bentonite and claystone under repository con- ditions in the French context: interactions between clay materials and cement, iron and glass. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet på symposiet.17 Erosionen är störst vid låga jonstyrkor och vid låga koncentrationer av kalciumjoner (Ca2+) i grundvattnet. Kvoten mellan natriumjoner och kalciumjoner (Na+/Ca2+) i bentoniten är en viktig faktor och den får inte bli för hög. Risken för erosion är störst efter en istid i samband med att smältvatten kan transporteras ner till förvarsnivå. Osäkerheten är enligt störst i återfyllningen eftersom vattenströmningen i deponeringstunnlar och schakt är betydligt svårare att kontrollera som bentonit- kvaliteten är lägre i återfyllningen och andelen pellets högre. Andra viktiga parametrar som påverkar erosionen är grundvattnets flödes- hastighet och jonstyrka samt bentonitens mineralsammansättning. SKB redogjorde för tillverkning och installation av buffertblock av bentonit i deponeringshål och deponeringstunnlar.18 Det finns enligt SKB behov av att hitta en optimal metod för kompaktering (isostatisk eller enaxlig pressning), upprätthålla en lämplig miljö under lagring och transport av färdiga enheter, förhindra skador på bentoniten vid deponering av kapseln och följa utvecklingen i deponeringshålen. Möjligheten att genomföra en artificiell bevattning av bentoniten som föreslagits av Kärnavfalls- rådet undersöks också. Logistiken kommer att vara viktig inte minst med tanke på att bentonit av olika kvalitet kommer att användas i deponeringshål och i återfyllningen av deponeringstunnlar. En presentation innehöll en redogörelse för krav, utveckling och utvärdering av buffert och återfyllning i programmet för att bygga ett slutförvar i Finland.19 Målsättningar för säkerhet och funktion av buffert och återfyllning har definierats på ett liknande sätt som i . Man har också utvärderat ett antal osäkerhetsfaktorer för buffertens långsiktiga utveckling, t.ex. erosion av buffert och kor- rosion av kapseln, felaktigheter i beräkningsmodell och data samt de radiologiska konsekvenserna av ett kapselbrott. Det finns osäker- heter kring den framtida utvecklingen men man anser att den lång- siktiga säkerheten inte är hotad. Forskningen fort- sätter inom området. intryck är att det pågår ett intensivt forskningsarbete om bentonitens långsiktiga 17Schatz, ,Chemical erosion of bentonite components in the KBS-3V design. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. 18Luterkort, , Production of bentonite components and operational issues. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. 19Snellman, , Performance of the buffer and uncertainty management in the Finnish safety case TURVA-2012. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 egenskaper i och att samarbetet mellan (SKB:s motsvarighet i ) och SKB är stort. KBS-3-metodens långsiktiga säkerhet bygger i hög grad på att sam- spelet mellan barriärerna, kopparkapsel, bentonitbuffert och omgi- vande berg, uppfyller säkerhetsanalysens krav. Samspelet mellan barriärerna är speciellt viktigt med tanke på att den långsiktiga utvecklingen av miljön i slutförvaret kommer att innebära perioder av uttorkning och vattenmättnad av bufferten och återfyllningen tillsammans med långsamma förändringar av kopparkapseln genom korrosion, väteabsorption och krypning. Bentonitbuffertens funk- tion som skyddsbarriär påverkas bl.a. av erosion, mineralomvand- ling, jondiffusion, kolloidtransport och syreförbrukning. Initialtillståndet för bentonitbufferten innebär att den har kom- pakterats under högt tryck till block och pellets innan den depone- ras i borrhålen. Innan vattenabsorptionen från omgivande berg kom- mit igång ordentligt kommer bufferten att utsättas för strålnings- värmen från kapseln. Detta betyder att bentonitleran närmast kapseln kommer att torka ut under ett antal innan den mättas av grundvatten. Det nya tillståndet kan kallas idealtillstånd (eng. target state) därför att miljön har ändrats från oxisk till anoxisk (syrefri) genom att syremolekyler i bentoniten har förbrukats av föroreningar och buffertens densitet har ökat genom att bentonit- leran har svällt. Hur processen tar från initialtillstånd till idealtillstånd kommer att variera avsevärt mellan olika deponeringshål på grund av att vattentillförseln varierar och inte kan styras. Man kan troli- gen räkna med tidsdifferenser mellan enskilda deponeringshål på upp till 100 gånger innan bufferten är vattenmättad. Till detta kommer att en skillnad i temperatur mellan kapsel och berg kommer att bestå i cirka 800–1 och störa hela vattenmättnadsprocessen. Över- gången från initialtillstånd till idealtillstånd innefattar dessutom en rad andra skeden som påverkar slutförvaret på lång sikt (fig. 5.1).20 20 , , On the long-term durability of the engineered barriers in the repository. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet Forskningen om de tekniska barriärerna har inriktats alltmer mot grundläggande materialfrågor som kemiska och fysikaliska egenskaper hos koppar och bentonitlera. Kopparmetall har visat sig ha en förmåga att klyva vattenmolekyler till vätgas (H2) och hydroxidjoner (OH-) utan att detta genererar kopparjoner (Cu+) i motsvarande omfattning. Det betyder att det inte varit möjligt att upprätta en tillförlitlig material- balans, vilket är ett krav för att fastställa om koppar verkligen korroderar i syrefritt vatten och att reaktionen inte bara är begränsad till ytan. Denna problemställning har omnämnts av i kunskapslägesrapporterna och 2011. Oenigheten om koppar- korrosion i syrefritt vatten får inte urarta till att försöka påvisa eventuella fel i försöksuppläggning och materialval om resultaten inte överensstämmer med den egna åsikten. Det är ett underbetyg för vetenskapssamhället om frågan om kopparkorrosion i syrefritt vatten inte kan hanteras på ett sätt som skapar förtroende hos all- mänheten. Dessutom kommer kopparkapseln när den deponeras redan att ha ett skikt av korrosionsprodukter på ytan, vilket säkert kommer att påverka den fortsatta utvecklingen i förvaret och ställa frågan om kopparkorrosion i ett nytt ljus. har i en tidigare kunskapslägesrapport (2012)21 beskrivit en tänkbar utveck- ling av en oxiderad kopparkapsel efter deponering och rekommen- derar ytterligare forskning inom detta område. Bufferten i deponeringshålen är kopparkapselns beskyddare mot korrosiva ämnen i grundvattnet och mindre skjuvningar i omgivande berg. Bentonitbufferten är i sin tur hotad av en rad processer, t.ex. erosion som innebär att massan minskar, jonbyten och mineral- omvandlingar, långvarig uttorkning före vattenmättning, ojämnt tillflöde av vatten vilket leder till ojämn svällning och spänningar i kopparkapseln, frysning och upptining av block och pellets i åter- fyllningen m.m. Allt detta kan förväntas ske även om bentonit- buffertens utveckling i förvaret följer den tänkta utvecklingen. har i en rad tidigare kunskapslägesrapporter (2010, 2011, 2012) beskrivit möjliga konsekvenser av alla dessa händelser 21 SOU 2012:7 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2012 – långsiktig säkerhet, haverier och global utblick. Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 och föreslår i kunskapslägesrapporten 201322 att SKB tillför vatten i deponeringshålen på artificiell väg för att utjämna skillnader mellan torra och våta deponeringshål. Ett sladdlöst system för att verifiera processer i bufferten i några deponeringshål med avseende på t.ex. vattenmättning på olika nivåer, tryck mot kapseln, syre- förbrukning och temperatur på olika avstånd från kapseln skulle ge värdefull information om den framtida utvecklingen. En långvarig uttorkning med påföljande mineraltransport och omvandling i bufferten liksom ett ojämnt vatteninflöde kan skada kap- seln. , , Corrosion of copper in molecular oxygen free water. Föredrag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). , , On the long-term durability of the engineered barriers in the repository. Föredrag vid sym- posium New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). , , Long-term integrity of the KBS-3 canister. Före- drag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. Till- gänglig: seminarier/new-insights-into-the-repository-s-engineered- barriers-2013 (hämtad ). , , Hydrogen absorption on copper and implication for long-term safety. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. 22 SOU 2013:11 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2013: slutförvarsansökan under pröv- ning: kompletteringskrav och framtidsalternativ. SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet seminarier/new-insights-into-the-repository-s-engineered- barriers-2013 (hämtad ). (2009), Mechanisms of Copper Corrosion in Aqueous Environments; A report from scientific workshop on , 2009. , , Radiation induced corrosion of copper for spent nuclear fuel. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). Luterkort, , Production of bentonite components and operational issues, Svensk kärnbränslehantering AB (SKB), . Föredrag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20- 21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). , , Some pressing challenges in assuring the integrity of high level nuclear waste isolation systems. Föredrag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. some-pressing-challenges-in-assuring-the-integrity-of-high- level-by-digby (hämtad ). Michau , Chemical stability of bentonite and claystone under repository conditions in the French context: interactions between clay materials and cement, iron and glass. Föredrag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). , , The creep ductility problem of copper. Före- drag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). Protopopoff, E. and , P.N. (2005), Potential-pH diagrams for hydroxyl and hydrogen adsorbed on a copper surface, Electrochimica Acta, 51, 408–417. Pusch, , Physical/chemical stability of the buffer clay in a KBS-3V repository. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). Schatz, , Chemical erosion of bentonite components in the KBS-3V design. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). , , Performance of the buffer and uncertainty management in the Finnish safety case TURVA-2012. Före- drag vid New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). SOU 2010:6 Kunskapslägesrapport på kärnavfallsområdet 2010: utmaningar för slutförvarsprogrammet, . SOU 2011:14 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2011: geologin, barriärerna, alternativen. SOU 2012:7 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2012 – långsiktig säkerhet, haverier och global utblick. SOU 2013:11 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2013: slut- förvarsansökan under prövning: kompletteringskrav och framtids- alternativ. SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet Szakálos, , Copper corrosion and its implications for the KBS-3 concept. New insights into the repositorys engineered barriers, , 20-21.11.2013. insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 (hämtad ). 6Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv Problemen med att bygga ett slutförvar för använt kärnbränsle är inte uteslutande tekniska och naturvetenskapliga. De är också sam- hällsvetenskapliga och humanistiska. Hur påverkas exempelvis kärnavfallshanteringen av de diskussioner om konstruktionen av helt nya reaktorer, så kallade Generation IV reaktorer, som beskrivs i denna rapport (se kapitel 4). Vad innebär internationa- liseringen av SKB:s KBS-3-metod för kärnavfallsfrågans hantering internationellt och i ? Vilka etiska perspektiv uppstår som konsekvens av de långa tidsperspektiven? Relevanta frågor av detta slag kräver humanistiska och samhällsvetenskapliga metoder och analyser för att kunna besvaras. Inom det samhällsvetenskapliga och humanistiska fältet finns en omfattande europeisk forskningsverksamhet med flera intressanta och målstyrda initiativ inom ramen för på kärnkraftsområdet (), Euro- peiska kommissionen och Euratoms sjunde ramprogram för forsk- ning. Ett exempel på samhällsvetenskaplig uppmärksamhet i är kommissionens program Horizon 2020.1 Detta står i skarp kontrast till verksamheten inom nationellt finansierade svenska projekt på området som har betydligt blygsammare proportioner. Det är särskilt olyckligt med tanke på att SKB:s tillståndsansökan om att bygga ett svenskt slutförvar för använt kärnbränsle prövas av och Mark- och miljö- domstolen vid . Av den anledningen vore det önskvärt att svenska samhälls- vetenskapliga och humanistiska forskare, som i mångt och mycket 1 (hämtad ). Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv lett utvecklingen internationellt, nu får resurser att fortsätta det framgångsrika arbetet.2 En sådan önskan är också i enlighet med utvärdering av SKB:s samhällsvetenskapliga forsk- ningsprogram där han drar slutsatsen att: Det är ett uppenbart samhällsintresse att forskning med humanis- tiska och samhällsvetenskapliga utgångspunkter kring kärnavfalls- frågor äger rum. Han konstaterar vidare att det sannolikt kommer att finnas behov av fortsatt forskning kring kärnavfallsfrågor med humanistiska och samhällsvetenskapliga utgångspunkter.3 Trots detta har SKB beslutat att inte följa upp den satsningen med nya samhällsvetenskapliga forskningsprogram eller motsvarande initia- tiv. Följande redogörelse tar upp avslutade, pågående och planerade forskningsprojekt inom det samhällsvetenskapliga och humanistiska området med hänsyn till problem relaterade till hanteringen av kärn- avfall. Redovisningen är inte fullständig, utan har ambitionen att kortfattat ta upp och beskriva den viktigaste pågående verksam- heten internationellt och i utifrån ett svenskt perspektiv. På europeisk nivå har forskningssatsningar framför allt finansierats genom Europeiska atomenergigemenskapens (Euratom) ram- program för forskning och utbildning på kärnenergiområdet. På samma sätt som europeisk forskningsfinansiering generellt, sker här satsningarna i form av ramprogram som följer på varandra. En tidig satsning var det första () som löpte . Det kallades Nuclear waste management from a local perspective. Reflections for a Better Governance och finansierades av Euratoms femte ram- program för forskning och utbildning på kärnenergiområdet. Resul- tatet var ett europeiskt nätverk bland aktörer som berördes av hanteringen av radioaktivt avfall i . I nätverket ingick lokala 2Förutom SKB:s samhällsvetenskapliga program bör forskningsprojektet and in the Management of High Level Radioactive . A Comparison of , , , , , , UK, and the U.S. finansierat av Formas 2008-2012 framhållas. 3Söderberg , (2012), SKB:s program för samhällsforskning 2004–2011 En utvärdering SKB P-12-14, s. 74. Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv aktörer, experter, verkställare och myndigheter som medverkade på seminarier inom nätverket. Syftet var att skapa en arena för lokala aktörer att utbyta erfarenheter, ge synpunkter på relevanta frågor för hantering av radioaktivt avfall och utveckla en gemensam referensram. Det andra , Cowam II, var under de tre följande inriktat på att bygga nätverk och samverka för forskning inom området. Syftet med det följande Cowam in Practice var att stödja pågående processer kring hante- ring av radioaktivt avfall med fokus på de nationella processerna i , , , och . 6.2.2Från RISCOM till MoDeRn EU:s femte ramprogram inkluderade finansiering av RISCOM II (Transparency and Public Participation in ) som var ett försök att öka transparensen i olika nationella kärnavfallsprogram genom att utgå från erfarenheter från den svenska platsvalsprocessen. Projektet var koordinerat av SKI och hade elva deltagande organisationer i , , , och . En fort- sättning var Argona (Arenas for risk governance) som finansi- erades genom sjätte ramprogrammet. Syftet var här att visa hur processer för deltagande och transparens kan kopplas till politiska processer och legala strukturer och hur nya processer kan införas i ländernas kärnavfallsprogram. I Argona- projektet deltog 14 organisationer och det leddes av med start (från start av SKI och av Strålsäkerhets- myndigheten, SSM). I delprojekten arbetade man med deltagande- processer, miljökonsekvensbeskrivningar, lagstiftning och policy, institutionella förutsättningar, aktörers roller i processen och möjlig- heter till påverkan m.m. Också (European observatory for long-term governance on radioactive waste management) finansierades genom sjätte ramprogrammet . Inom projektet undersöktes möjligheten att etablera en europeisk nätverksplatt- form med uppgift att förse olika intressenter med information och kunskap om använt kärnbränsle och långlivat radioaktivt avfall, t.ex. oberoende expertis och övningsuppgifter. Projektet var tänkt att utveckla en modell för ett som kunde gene- Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv rera och upprätthålla kunskap kring olika fråge- ställningar från kommunala och regionala nivåer inom . Uppgiften var också att underlätta nätverksbyggande mellan universitet och stödja arbete inom tekniska och samhällsveten- skapliga discipliner kopplat till hantering av kärnavfall. har RISCOM-modellen åter använts inom ett projekt som kallas (Implementing public participation approaches in radioactive waste disposal) som finansierats av Euratoms sjunde ramprogram och fram till början av 2014. Här var syftet att involvera ökat deltagandet i kärnavfallsprogrammen i , , , och . Ett projekt som delfinansierats av Euratoms sjunde ramprogram och var MoDeRn (Monitoring Developments for Safe Repository Operation and Staged Closure), ett tvärvetenskapligt projekt om möjligheter till och efterfrågan på övervakning av slut- förvarat kärnavfall. Projektet löpte och engagerade arton olika partnerländer från EU förutom , och med mycket aktivt deltagande från . Ett viktigt resultat inom projektet har varit betydelsen av att inte analysera övervakningstekniker som en förtroendeskapande teknik i sig utan att ta hänsyn till sociala och institutionella faktorer. Frågor om vad som ska övervakas, hur data från övervakning ska sorteras och lagras samt vem som ska göra det är alla både samhällsvetenskapliga och tekniska på en och samma gång. Som en följd av sådana insikter har det påpekats att övervakningsprogram bör utformas så pass flexibelt att de kan förändras i takt med att regler och ramverk för bygget av ett slutförvar för kärnavfall utvecklas. Här under- stryks också vikten av att övervakningsprogrammens innehåll och utformning är helt och hållet öppna och transparenta för allmän- heten. Övervakning av slutförvarat kärnavfall kan alltså mycket väl komma till användning för att skapa förtroende för olika valda depositionslösningar, men kontrollen måste då betraktas och ut- formas lika mycket som en social aktivitet som en teknisk. Följakt- ligen måste kontrollen också anpassas efter innovationer och kun- skapsutveckling inom båda dessa sfärer.4 4 MoDeRn Deliverable D1.3.1, Tillgänglig: MoDeRn_D1.3.1_Basis_for_Stakeholder_info.pdf (hämtad ). Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv startade ytterligare ett treårigt europeiskt forsknings- projekt om använt kärnavfall, InSOTEC (for Implementing Geological Disposal) med medel från Europeiska kommissionen via Euratom. Projektet kommer att avslutas , något som innebär att denna redogörelse gäller en pågående projektverksamhet. Huvudsyftet med InSOTEC är att undersöka relationerna mellan tekniska och sociala utmaningar när det gäller hanteringen av radio- aktivt kärnavfall, särskilt med hänsyn till geologisk slutförvaring. Utgångspunkten är att sociala och politiska krav formar tekniska lösningar lika mycket som tekniska och vetenskapliga värderingar och omdömen formar sociala, juridiska och politiska processer. För att kunna undersöka tekniska och sociala perspektiv på kärnavfalls- hantering både nationellt och internationellt ingår en rad olika aktiviteter i InSOTEC. En grund har varit ett drygt tiotal under- sökningar av olika nationella beslutsprocesser kring kärnavfalls- hantering liksom en sammanställning av de olika resultaten.5 Till detta kommer ett antal fallstudier där olika sociotekniska mekan- ismer har undersökts mer specifikt, exempelvis platsvalsprocesser och möjligheterna till återtag av kärnavfall. En faktor som betraktas som särskilt utmärkande för kärnavfalls- problematiken och de lösningar som föreslås är diskussioner om återtag av kärnavfall som har påverkat synen på geologiskt slutför- var i olika länder, även där sådana krav inte finns . En annan observation gäller hur långsiktig politisk och annan styrning av slutförvar har blivit ett mycket angeläget forskningsområde i takt med att olika geologiska slutförvar planeras och byggs i ett flertal länder.6 Ur ett svenskt perspektiv är det förstås av intresse att notera en fyllig redogörelse för de sociotekniska utmaningarna när det gäller geologiskt slutförvar av använt kärnbränsle.7 Här pekas framför allt två utmaningar ut. En första gäller att kontinuerligt upprätthålla en 5Tillgänglig : (hämtad ). 6InSOTEC deliverable D1.2. Tillgänglig: d4OjMzZDVlYTQ3Y2Y5ZDFiNmY(hämtad ). (hämtad ). Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv ordning där politiska värderingar betraktas som prioriterade över geologiska när det gäller platsvalsprocesser. En andra gäller finan- sieringen av ett slutförvar, en utmaning som även uppmärksammats av en rad andra aktörer och har inte minst rapporterats i medierna. Flera EU-länder har ekonomiska problem. Huvud- ingredienserna i form av stagnerande ekonomier och ifrågasättande av den gemensamma valutans framtid är välkända. Allt detta skym- mer sikten för högt ställda utvecklingsmål, bl.a. har EU en mål- sättning att komma i kapp och på det tekniska innovationsområdet.