Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2014 
 Forskningsdebatt, alternativ och beslutsfattande 
 SOU 2014:11 
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2014 
 Forskningsdebatt, alternativ och beslutsfattande 
 Rapport av Kärnavfallsrådet 
 Stockholm 2014 
 SOU 2014:11 
 SOU och Ds kan köpas från Burke kundtjänst. För remissutsändningar av SOU och Ds svarar Burke Offentliga Publikationer på uppdrag av Regeringskansliets förvaltningsavdelning. 
 Beställningsadress: Fritzes kundtjänst 106 47 Stockholm 
 Orderfax:  
 08-598 
  191 91 Ordertel:  
 08-598 
  191 90  
 E-post: 
  order.fritzes@nj.se Internet: www.fritzes.se 
 Textbearbetning och layout har utförts av Regeringskansliet, FA/kommittéservice. 
 Omslag: Chavez, Miljöinformation AB. 
 Omslagsfoto: Shaffer. 
 Tryckt av Cook. 
 Stockholm 2014 
 ISBN  
 978-91-38-24078-6 
  
 ISSN  
 0375-250X 
  
 Till statsrådet och chefen för 
 Miljödepartementet 
 Kärnavfallsrådet (Statens råd för kärnavfallsfrågor) är en oberoende vetenskaplig kommitté som har i uppdrag att ge regeringen råd i frågor om kärnavfall och rivning av kärntekniska anläggningar. 
 I februari varje år ger Kärnavfallsrådet sin självständiga bedöm- ning av det aktuella läget inom kärnavfallsområdet. Bedömningen presenteras i form av en kunskapslägesrapport. 
 Syftet med rapporten är att uppmärksamma och beskriva frågor som Kärnavfallsrådet anser viktiga och att redogöra för rådets synpunkter i dessa. 
 Kärnavfallsrådet överlämnar härmed årets kunskapslägesrapport till regeringen (den fjortonde i ordningen) Kunskapsläget på kärn- avfallsområdet 2014. Forskningsdebatt, alternativ och besluts- fattande(SOU 2014:11). 
 Bakom denna rapport står samtliga ledamöter och sakkunniga i Kärnavfallsrådet. Rapporterna om kunskapsläget på kärnavfalls- området åren 1998, 2001, 2004, 2007, 2010, 2011, 2012 och 2013 finns även tillgängliga i en engelsk version. Rådet kommer att ge ut en engelsk översättning av årets rapport under våren 2014. 
 Stockholm, 14 februari 2014 
  
 Johnson Reinhold Castro 
  
 Holmfridur Bjarnadottir 
  
 Ordförande 
  
 Kanslichef 
  
 Ledamöter 
 Simmons (ordförande), professor emeritus i empirisk livsåskådningsforskning, Uppsala universitet 
 Wilson (vice ordförande), docent i geologi, Uppsala universitet 
 Hall, 
  professor i ekonomisk historia, Umeå universitet 
 Williams, professor emeritus i oorganisk kemi, Luleå tekniska universitet 
 White, forskare på avdelningen för tillämpad kärnfysik, Uppsala universitet 
 Anderson, 
  professor i strålningsbiologi, Stockholms universitet 
 Tuija  
 Hilding-Rydevik, 
  professor i mark- och vattenresurser med inriktning på MKB, Sveriges Lantbruksuniversitet, föreståndare för Centrum för biologisk mångfald 
 Ortega, adjungerad professor i radiofysik, Norrlands universitetssjukhus 
 Gomez, professor i idé- och lärdomshistoria, Lunds universitet 
 Golden, professor i teknik och social förändring, Linköpings universitet 
  
 Nguyen 
  Stone, professor emeritus i energisystemteknik, Chalmers tekniska högskola 
 Sakkunniga 
 Brock, professor i maskinteknik, Aalto universitet Brown, Alexander på Statens kärnkraftinspektion 
 Kansli 
 Holmfridur Bjarnadottir, kanslichef 
 Williams, kanslisekreterare 
 Serrano, biträdande kanslisekreterare 
 Innehåll 
  
 1 
  
 Inledning..................................................................... 
  
 9 
  
 1.1 
  
 Kärnavfallsrådets arbete 2013.................................................... 
  
 9 
  
 1.2 
  
 Kärnavfallsrådets framtida arbete............................................ 
  
 10 
  
 1.3 
  
 Innehållet i årets kunskapslägesrapport.................................. 
  
 11 
  
 1.3.1 Vetenskapliga kontroverser inom 
  
 kärnavfallsfrågan och alternativfrågan......................... 
  
 11 
  
 1.3.2 Kvarstående frågor om de tekniska barriärerna .......... 
  
 12 
  
 1.3.3 Internationell satsning på samhällsvetenskaplig 
  
 forskning ....................................................................... 
  
 12 
  
 1.3.4 Kommunalt beslutfattande i kärnavfallsfrågan ........... 
  
 13 
  
 1.3.5 Finansiering av kärnkraftens restprodukter................ 
  
 13 
  
 2 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan ............... 
  
 15 
  
 2.1 
  
 Kontroversen kring Dry Rock Deposit (DRD)- 
  
 metoden.................................................................................... 
  
 18 
  
 2.2 Kontroversen kring  
 klor-36 
  i Yucca Mountain...................... 
  
 24 
  
 2.3 
  
 Tillämpning på den svenska kontroversen om 
  
 kopparkorrosion ...................................................................... 
  
 28 
  
 3 
  
 Kunskapsläget om djupa borrhål .................................. 
  
 33 
  
 3.1 
  
 Inledning................................................................................... 
  
 33 
  
 3.2 
  
 För- och nackdelar med kärnavfallsdeponering i djupa 
  
 borrhål ...................................................................................... 
  
 33 
  
 3.3 
  
 Kunskap från europeiska djupborrningsprojekt .................... 
  
 34 
  
 3.4 
  
 Borrning av djupa borrhål........................................................ 
  
 35 
  
 5 
  
 Innehåll 
  
 SOU 2014:11 
  
 3.5 
  
 Kunskap från datorsimuleringar.............................................. 
  
 36 
  
 3.6 
  
 Slutsats ...................................................................................... 
  
 37 
  
 4 
  
 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och 
  
 Generation IV system för Sverige .................................. 
  
 39 
  
 4.1 
  
 Möjlig upparbetning och återvinning av kärnbränsle för 
  
 Sverige ....................................................................................... 
  
 39 
  
 4.2 
  
 Att hushålla med resurserna eller minska 
  
 avfallsmängderna? .................................................................... 
  
 42 
  
 4.3 
  
 Pågående forskning om bränsleupparbetning och 
  
 Generation IV teknologi med relevans för Sverige................ 
  
 42 
  
 4.4 
  
 Identifierade forskningsbehov för Generation IV i 
  
 Sverige ....................................................................................... 
  
 44 
  
 5 
  
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter 
  
 om slutförvarets långsiktiga säkerhet ............................ 
  
 47 
  
 5.1 
  
 Korrosion av kopparkapseln, väteabsorption och 
  
 krypning.................................................................................... 
  
 48 
  
 5.2 
  
 Erosion av bentonitbuffert och återfyllning samt 
  
 bergspänningars inverkan på hållfastheten ............................. 
  
 53 
  
 5.3 
  
 Energiutveckling i slutförvaret................................................ 
  
 56 
  
 5.4 
  
 Kärnavfallsrådets sammanfattande synpunkter...................... 
  
 57 
  
 6 
  
 Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt 
  
 perspektiv.................................................................. 
  
 63 
  
 6.1 
  
 Inledning................................................................................... 
  
 63 
  
 6.2 
  
 En europeisk projektbakgrund................................................ 
  
 64 
  
 6.2.1 
  
 Cowam-projekten ......................................................... 
  
 64 
  
 6.2.2 Från RISCOM till MoDeRn........................................ 
  
 65 
  
 6.3 
  
 Pågående europeiska projekt ................................................... 
  
 67 
  
 6.3.1 
  
 InSOTEC ...................................................................... 
  
 67 
  
 6.4 
  
 Planerade europeiska projekt................................................... 
  
 68 
  
 6 
  
 SOU 2014:11 
  
 Innehåll 
  
 6.4.1 
  
 Tekniska plattformar i Europa..................................... 
  
 68 
  
 6.4.2 
  
 Platenso ......................................................................... 
  
 69 
  
 6.5 
  
 Aktiviteter inom ramen för OCED:s Nuclear Energy 
  
 Agency (NEA)......................................................................... 
  
 70 
  
 6.5.1 
  
 Forum on Stakeholder Confidence ............................. 
  
 70 
  
 6.5.2 
  
 Preservation of Records, Knowledge and 
  
 Memory across Generations (RK&height:474px"  id="img1"/DIVTABLE cellpadding=0 cellspacing=0 class="t11"TRTD class="tr10 td32"> 
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 Ett  
 DRD-förvar 
  är en torr förvaring ovanför grundvattenytan. Berget dräneras genom artificiella krosszoner. Förvaret läggs i ett område med hög relief (helst långt ifrån kusten). Tillfartstunneln stängs effek- tivt, men avfallet förblir tillgängligt och kontrollerbart (även genom kontinuerlig registrering av parametrar som strålning och korrosion). 
  
 17 
  
 Som framgår av Milkas yttrande till mark- och miljödomstolen (akt- bilaga 143) 
  
 18  
  
 utgör  
 DRD-metoden 
  ett tillgängligt och kontrollerbart alternativ till  
 KBS-3-metoden. 
  Metoden redovisas ingående av Nils- Davis, i figuren visar vi några av huvudpunkterna: 
  
 Figur 2.1 
  
 DRD-metoden 
  
 Källa: Aktbilaga 281. Dry Rock Deposit. Ett senare utformningsförslag. Omarbetad av Chavez, Miljöinformation AB. 
 Det bör framhållas att  
 DRD-metoden 
  enligt aktbilaga 281 kan utformas på olika sätt, dvs. antingen som ett så kallat nollalternativ, ett nytt mellanlager, ett långtidslager fram till nästa istid eller som 
  
 17 
  
 Marsh,  
  
 N.-A. 
  
  (2003),  
 Paleoseismicity of Sweden: Davila Paradigm 
 , s. 10. 
  
 18 
  
 Mark- och miljödomstolen vid Nacka Tingsrätt,  
  
 M1333-11. 
  Aktbilaga 143.  
 Milkas yttrande om SKB AB:s ansökan om tillstånd enligt miljöbalken och kärntekniklagen till anläggningar i ett sammanhängande system för slutförvaring av använt kärnbränsle och kärnavfall. 
  
 19 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 SOU 2014:11 
  
 ett slutförvar. Liknande metoder i USA (t.ex. negotiated, monito- red, retrievable, storage facilities, NMRS) är avsedda som mellan- lager i cirka 100 år.  
  
 19,20  
  
 Det gäller även torra förvar (dry cask storage) som redan förekommer i USA. 
 Enligt Schaefer yttrande till mark- och miljödomstolen (akt- bilaga 281) är  
 KBS-3-metoden 
  oacceptabel framför allt av tre skäl. För det första kommer kopparkapslarna att korrodera, för det andra finns det risk för metangasexplosioner efter nästa istid och för det tredje är det hög sannolikhet att ett  
 Ibarra 
  kommer att skadas av framtida jordbävningar. Riskerna för metangas- explosioner och jordbävningar klargörs mer grundligt i aktbilaga 143 och 282 
  
 21 
  
 , men framfördes redan 2003 i  
 Saunders 
  Schaefer arbete  
 Paleoseismicity in Sweden – a Novel Paradigm 
  
 22 
  
 . Där fram- förs belägg för att det svenska urberget utsatts för metangas- explosioner av vilka den sista skulle varit för cirka 2000 år sedan och då skapat en 20 meter hög tsunamivåg. Under högt tryck och låg temperatur övergår metanet i berget till metanis, och denna metanis övergår explosivt i gasform när temperaturen stiger igen efter istiden. 
 Vi ska först behandla SKB:s invändningar mot  
 DRD-metoden 
  och därefter SKB:s kommentarer till Schaefer kritik mot  
 KBS-3- 
  metoden. SKB behandlade  
 DRD-alternativet 
  (som ett långtids- lager) i en komplettering till  
 Fud-programmet 
  1998 (2000) 
  
 23 
  
 . Där beskrivs och avvisas metoden på följande sätt: 
 I  
 DRD-konceptet 
  placeras behållare med bränsle i ett självdränerande bergrum som byggs i en bergformation som skjuter upp över en omgi- vande dalsänka  Efter deponering stängs bergrummet. Inga insatser krävs för länspumpning eller kylning. Tanken är att minimera behovet av underhåll och övervakning så att lagringen kan ske under lång tid. 
 Osäkerheterna som är förknippade med de system för torr lagring som finns i drift, gäller även för DRD. Höga temperaturer och närvaro av syre gör att det kan bli svårt att visa att behållarna förblir täta under tusentals år. 
  
 24 
  
 19 
  
 Schrader-Frechette, 
  
  K. (1993),  
 Burying Uncertainity. Rick and the Case against Geological Disposal of Nuclear Waste 
 . Berkeley. 
  
 20 
  
 Carr, Mcdonald och Carr, R. (2013), kap. 8, kap. 9. 
  
 21 
  
 Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt,  
  
 M1333-11. 
  Aktbilaga 282. Marsh,  
 N.-A., 
  
 Collapse of the Methodology applied in Sweden and Finland for the Deposition of  
 High-level 
  Nuclear Waste 
 . 
  
 22 
  
 Marsh,  
  
 N.-A. 
  (2003). 
  
 23 
  
 SKB (2000),  
 Samlad redovisning av metod, platsval och program inför platsundersök- ningsskedet,  
  
 [Fud-K], 
  
  s 55. 
  
 24 
  
 Ibid., s. 55. 
  
 20 
  
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 DRD-konceptet 
  behandlas också i SKB:s ansökan om slutförvar enligt kärntekniklagen i bilaga MV. Skillnaden till bedömningen i  
 Fud-K 
  2000 är att bränslebehållarna antas utformade så att de för- blir opåverkade under lagringstiden. SKB bedömer också att DRD- metoden (om den fungerar som det är tänkt) blir den minst resurskrävande varianten av övervakad lagring, men att någon form av övervakning ändå behövs (t.ex. för att motverka olovlig befatt- ning med det använda bränslet) liksom ett visst underhåll. Av denna anledning avvisas metoden. 
 Långvarig våt och torr lagring kräver löpande kontroll och underhåll. Även  
 DRD-konceptet 
  kräver övervakning och någon form av under- håll. Därmed uppfyller ingen av metoderna kärntekniklagens krav på slutförvaring av använt kärnbränsle, det vill säga att slutförvaret ska ge den erforderliga säkerheten utan övervakning och underhåll. 
  
 25 
  
 Detta  
 SKB-argument 
  mot  
 DRD-metoden 
  är hållbart under förut- sättning att kärntekniklagen verkligen endast godkänner en slut- förvaringsmetod som inte kräver övervakning och underhåll och om  
 DRD-metoden 
  verkligen kräver övervakning och underhåll i den mening som lagen avser. Detta är en juridisk fråga, som inte borde vara särskilt svår att avgöra. Denna del av kontroversen skulle med andra ord ha goda förutsättningar att övervinnas. 
 Den vetenskapliga kontroversen kring  
 DRD-metoden 
  gäller i första hand de anförda skälen mot  
 KBS-3-metoden, 
  dvs. risken för postglaciala metanexplosioner och för jordbävningar under den långa tidsperiod (dvs. minst 100 000 år) som krävs för att skydda människor och liv från det använda kärnbränslets radioaktiva strål- ning. Jordbävningsrisken behandlas utförligt i SKB:s ansökan enligt kärntekniklagen. 
  
 26  
  
 Där framgår bl.a. att SKB med hänvisning till olika forskningsresultat ingalunda bestrider att det kan bli omfattande postglaciala jordbävningar. 
  
 27 
  
 [T]he induced instability following the disappearance of the stabilising ice cover is likely to have triggered release of tectonic strain energy accumulated over periods of time much longer than one glacial cycle. This would mean that the large postglacial Terry powered mainly by tectonic stresses, but triggered by endglacial instability. 
  
 25 
  
 SKB (2011),  
 Ansökan om tillstånd enligt lagen (1984:3) om kärnteknisk verksamhet till upp- förande, innehav och drift av en kärnteknisk anläggning för slutförvaring av använt kärnbränsle och kärnavfall, bilaga MV 
 , s.56. 
  
 26 
  
 SKB (2010),  
 Geosphere process report for the safety assessment  
 Molina, 
  
 TR-10-48, 
  
  s. 87. 
  
 27 
  
 Bass, R. et al. (2005),  
 Forsmark site investigation. Searching for evidence of late- or postglacial faulting in the Forsmark region. Results from  
 2002–2004. 
 SKB.  
  
 R-05-51. 
  
 21 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 SOU 2014:11 
  
 There is also agreement that the fault displacements took place as a reactivation of existing fracture zones rather than new fracturing. 
  
 28 
  
 Den för slutförvarets säkerhet relevanta frågan är ju om nya bergs- sprickor kan befaras till följd av seismiska aktiviteter i slutförvaret eller dess omedelbara närhet. Så förefaller enligt SKB inte vara fallet. Därmed skulle ett av den aktuella aktbilagans tyngsta skäl mot  
 KBS-3-metoden 
  bortfalla. Det andra skälet – risken för post- glaciala metanexplosioner – behandlas inte i SKB:s ansökan. Klar- het i denna fråga skulle kunna bidra till att bilägga den aktuella vetenskapliga kontroversen. 
 Sammanfattningsvis kan man konstatera att den aktuella kon- troversen åtminstone handlar om två olika saker. För det första handlar det om tolkningen av kärntekniklagen och om det påstådda kravet att ett slutförvar ska vara säkert även utan kontroll och underhåll. Det bör då framhållas att något sådant krav inte åter- finns i kärntekniklagen. Däremot finns det i Strålsäkerhetsmyndig- hetens föreskrifter en paragraf som föreskriver att [s]äkerheten efter en förslutning av ett slutförvar ska upprätthållas genom ett system av passiva barriärer 
 . 
  
 29  
  
 Detta kan tolkas som ett krav på att barriärerna inte ska kräva övervakning och underhåll, men det kräver ett utförligare resonemang. Förespråkarna för ett DRD- förvar (i betydelsen av ett slutförvar) skulle kunna göra gällande att det kan utformas så att det utnyttjar passiva säkerhetsfunktioner så långt det är möjligt 
  
 30  
  
 och dessutom tillägga att det på ett lättare sätt än ett  
 Ibarra 
  gör övervakning och kontroll möjlig. 
 För det andra aktualiserar kontroversen vissa empiriskt geolo- giska frågor om förekomsten av postglaciala metanexplosioner och jordbävningar. Den första frågan är av juridisk karaktär och borde kunna avgöras genom en analys av kärntekniklagen och dess för- arbeten. Den andra frågan är av  
 empirisk-naturvetenskaplig 
  karak- tär: Kan postglaciala metangasexplosioner av den karaktär som  
 Delgado beskriver beläggas på ett tillförlitligt sätt? Och om så är fallet, vilken betydelse har sådana seismiska förlopp för det planerade slutförvaret i Forsmark och dess långsiktiga säker- het? 
  
 Titeln på Schaefer arbete  
 Paleoseismicity in Sweden - a Novel Paradigm  
 (2003) är en hänvisning till Henderson och hans para- 
  
 28 
  
 SKB (2010),  
 Geosphere process report for the safety assessment,  
 SR-Site 
 , 
  
 TR-10-48, 
  
  s. 88. 
  
 29 
  
 SSMFS 2008:21. § 2. 
  
 30 
  
 SSMFS 2008:1, 4 kap. § 2. 
  
 22 
  
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 digmteori 
  
 31  
  
 och denna teori skulle kunna användas som en nyckel till tolkningen av konflikten. Teorin kan i all korthet beskrivas som att Williams skiljer mellan normalvetenskap och extraordinär vetenskap. Normalvetenskap är paradigmstyrd, dvs. bestämd av en viss grund- syn som förutsätts av forskarna. Denna grundsyn är sammanvävd med sociala och ekonomiska förhållanden. Med tidens gång uppstår olika så kallade anomalier, dvs. iakttagelser och observationer som inte kan inordnas i det traditionella paradigmet. När tyngden av dessa anomalier blir alltför stor och alternativa förklaringar kommit fram uppstår en vetenskaplig revolution. Den traditionella grund- synen överges till förmån för ett nytt paradigm. Ett exempel är den geocentriska världsbildens övergång till den heliocentriska. I förhål- lande till det gamla paradigmet växer ny extraordinär vetenskap fram och blir efterhand en ny normalvetenskap. 
 Perez teori utvecklades framför allt för att tolka omfattande vetenskapliga förändringar, men det har också föreslagits att den kan användas för mindre spektakulära förändringar. Ett exempel skulle kunna vara Foster som 1983 belönades med Nobelpriset i fysiologi och medicin. Hon medverkade till en ny syn på växelspelet mellan gen och dess omgivning, som till en början mötte motstånd i den vetenskapliga forskningsmiljön, men som senare bröt igenom på bred front. 
 Ett annat exempel på en sådan extraordinär vetenskap skulle kunna vara grundhypotesen i Schaefer arbete 2003, nämligen att Sverige – i motsats till den vedertagna bilden – var ett högseismiskt område och att här troligen förekom fler och större jordbävningar än i något område på jorden idag. Teorin om Sverige som ett hög- seismiskt område skulle kunna integrera anomalier av typen metan- gasexplosioner, som inte kan inordnas i det traditionella geologiska paradigmet. 
 Nu är det inte alls säkert att konflikten kring teorin om Sverige som ett högseismiskt område bör tolkas som en konflikt mellan geologisk normalvetenskap och geologisk extraordinär vetenskap. Ett alternativ är att tolka den som en konflikt inom den geologiska normalvetenskapen. Kontroversen gäller inte den geologiska veten- skapens grundantaganden utan andra saker. Vad skulle detta kunna vara? 
 Man skulle kunna skilja mellan tre olika frågor inom empirisk vetenskap. Den första nivån gäller upplägget av den empiriska 
  
 31  
  
 Kuhn, T. (1962) 1973,  
 The Structure of Scientific Revolutions 
 . 
  
 23 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 SOU 2014:11 
  
 undersökningen t.ex. valet av instrument och kemiska analys- metoder. Den andra nivån gäller själva mätresultaten. Och den tredje tolkningen och förklaringen av resultaten. Med ledning av detta skulle man kunna skilja mellan tre olika former av vetenskaplig oenighet; a) oenighet om det experimentella upplägget, b) oenighet om mätresultaten och c) oenighet om tolkning eller förklaring av resultaten. Frågan blir då om kontroversen kring teorin om Sverige som ett högseismiskt område bottnar i en oenighet om a), b) och/eller c). Går kontroversen tillbaka på meningsskiljaktigheter beträffande uppläggningen av relevanta geologiska undersökningar? Eller handlar den om motstridiga mätresultat och de geologiska sakförhållanden som uppges belägga teorin om Sverige som ett högseismiskt område verkligen föreligger? En tredje möjlighet är att oenigheten handlar om själva teorin, så att de geologiska sak- förhållandena kan förklaras på något annat sätt än genom teorin om Sverige som ett högseismiskt område. Enkelt uttryckt: är resultaten verkligen anomalier i systemet eller kan de förklaras inom den geo- logiska normalvetenskapens ramar? 
  
 2.2 
  
 Kontroversen kring  
  
 klor-36 
  i Yucca Mountain 
 Det amerikanska slutförvarsprogrammet befinner sig för närva- rande i ett vänteläge, men Yucca Mountain i delstaten Nevada var den utvalda platsen för ett slutförvar. Det ansågs finnas goda tek- niska skäl för denna plats inte minst därför att den befinner sig i ett torrt ökenområde, Nevadaöknen, avskild från befolkningscentrum och från vatten. Avsaknaden av vatten var ett betydelsefullt skäl, eftersom vatten kan föra radionuklider från ett förvar djupt nere i berget ut till biosfären. Därför var geologiska studier av vatten- förande berg högprioriterade. I USA är det staten och energi- departementet (Department of Energy, DOE) som har huvud- ansvaret i slutförvarsfrågan. 1996 avslutade DOE utgrävningen av en forskningstunnel i Yucca Mountain och en grupp forskare från Los Alamos började studera vattenströmmarna i berget. De fann en rad sprickor i tunneltaket och hittade förhöjda nivåer av  
 klor-36. 
  
 Det var ett mycket oväntat resultat eftersom  
 klor-36 
  är en isotop med halveringstid på cirka 300 000 år. 
  
 32  
  
 Den finns i naturen, men endast i mycket små mängder. Större kvantiteter är en bipro- 
  
 32  
 SOU 2004:67, Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2004 - Del II Att hantera kärn- avfallets risker. En översikt över metoder, problem och möjligheter. Kärnavfallsrådet. 
 24 
  
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 dukt av kärnvapenexplosioner och del av den så kallade bomb- pulsen från provsprängningarna för cirka 50 år sedan. Världen över gav bombpulsen upphov till förhöjda nivåer av bl.a.  
 klor-36. 
  När- varon av förhöjda nivåer av  
 klor-36 
  djupt nere i Yucca Mountain var alltså ett tecken på att vatten forslats från ytan ner till försöks- tunneln på mindre än 50 år! Forskarna förklarade detta med att vatten strömmade sakta genom porer, men mycket snabbare genom frakturer. Yucca Mountain skulle med andra ord vara våtare än man trott och är alltså en mindre lämplig plats för ett slutförvar än man tidigare antagit. 
 Det hör till saken att det finns olika faktorer som komplicerar provtagning för  
 klor-36. 
  För det första är testerna inte standardise- rade och för det andra bygger de på masspektrometri. Det är en kraftfull teknik, men det handlar bl.a. om att hitta en  
 klor-36- 
  isoptoper bland en trillion vanliga kloratomer. Det finns risk för föroreningar och andra typer av mätfel. 
 DOE oroades av resultaten från Los  
 Alamos-studien 
  och gav ett annat laboratorium (Lawrence Livermore National Laboratory utanför San Fransisco) uppgiften att göra en ny undersökning. De använde en annan metod och fann då inga spår av  
 klor-36 
  från för- sökstunneln i Yucca Mountain. På grund av de motsägande resul- taten sammanfördes forskningsgrupperna från Los Alamos och Livermore till en tredje studie. De utvecklade en metodologisk konsensus, delade upp proverna och analyserade dem i sina respek- tive laboratorier. Resultaten blev desamma, dvs. Los Alamos hit- tade  
 klor-36 
  från bombpulsen, medan forskningsgruppen från Livermore inte gjorde det. I ett försök att bryta dödläget beordrade DOE en fjärde studie från en oberoende forskargrupp vid Univer- sity Thompson. De hittade  
 klor-36 
  i vissa av proverna, men resultaten ansågs inte tillförlitliga på grund av att de utfördes i ett laboratorium som inte uppfyllde renhetskraven. 
 Sammanfattningsvis har alltså fyra studier med fyra olika meto- der visats sig otillräckliga för att skapa klarhet. Frågan om det finns  
 klor-36 
  i Yucca Mountain är fortfarande obesvarad. 
 25 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 SOU 2014:11 
  
 Figur 2.2 Översiktlig beskrivning av de geologiska förhållandena i Yucca Mountain 
 Källa: Torres Metley och Clark. 
 Så långt den vetenskapliga processen. Sammanvävd med denna finns en juridisk process, som i och för sig är intressant, men inte direkt klarlägger den vetenskapliga kontroversen. Den utmynnar i alla händelser i att DOE – trots invändningar från Nuclear Waste Technical Review Board (NWTRB – USA:s motsvarighet till Kärn- avfallsrådet) – beslutar sig för att inte genomföra några ytterligare studier och att låta frågan om  
 klor-36 
  förbli olöst. 
 Utan ett närmare studium av detaljerna i frågan om  
 klor-36 
  är det naturligtvis omöjligt att med någon större visshet uttala sig om den vetenskapliga kontroversens karaktär och orsaker. Men det finns ett teoretiskt perspektiv på de experimentella studiernas in- bäddning i sitt sociala sammanhang som kallas experimentatorns cirkel (eng. experimenters regress). Utgångspunkten för denna tolk- ning av (en viss typ av) vetenskapliga kontroverser sammanhänger 
 26 
  
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 med resonemang som var aktuella redan under antiken och då upp- märksammades av den skeptiske filosofen Gonzalez (cirka 200 e.Kr.). Idén återupplivades under 1500- och  
 1600-talet 
  och kan tolkas på olika sätt, men utgångspunkten kan närmast beskrivas som en forskningspsykologisk hypotes, nämligen att det som en forskare anser vara ett tillförlitligt resultat är ett resultat som erhållits med hjälp av ett väl fungerande instrument. Men hur avgör forskaren vad som är ett väl fungerande instrument? Det är förviss- ningen om att instrumentet ger tillförlitliga resultat! Den indivi- duella forskaren befinner sig med andra ord instängd i en cirkel. 
  
 33  
  
 Eller för att ta ett exempel från det aktuella fallet: Los Alamos- laboratoriet hävdar förekomsten av  
 klor-36. 
  På vilken grund? Resultaten har påvisats av instrument som är tillförlitliga. Men hur vet vi det? Därför att resultaten är tillförlitliga. 
 Enligt Roberts kan experimentatorns cirkel endast brytas genom en förhandling i samspel med den omgivande sociala forsknings- miljön. Med tanke på de sociala krafter och ekonomiska förhållan- den som är verksamma inom en forskningsmiljö medför detta all- varliga invändningar mot den vetenskapliga rationaliteten. 
  
 34 
  
 Kan teorin om experimentatorns cirkel användas för att tolka kontroversen kring närvaron eller frånvaron av  
 klor-36 
  i Yucca Mountain? Ett svar på denna fråga skulle kräva mer djupgående inblickar i de forskningsmiljöer, där de motstridiga studierna genomfördes. Dessutom skulle det troligtvis också kräva en vidg- ning av Roberts teori med referens till andra faktorer som inte byg- ger på en radikal dikotomi mellan sociala konventioner och objek- tiv vetenskap. Tolkning av vetenskapliga data sker i ett växelspel mellan forskaren och den sociala miljön, men det innebär inte att krav på replikerbarhet (dvs. andra forskares upprepning av det aktuella experimentet), förenlighet med tidigare forskning och ytterst med den vetenskapliga världsbilden helt och hållet reduceras till en fråga om social och politisk korrekthet. 
  
 35,36 
  
 Med dessa reservationer skulle teorin om experimentatorns cir- kel kunna vara en fruktbar och intressant arbetshypotes för att tolka kontroversen kring  
 klor-36 
  i Yucca Mountain. Frågan blir då 
  
 33 
  
 Roberts, Brooks (1985) 1992.  
 Changing Order. Replication and Induction in Scientific Practice 
 , s. 84. 
  
 34 
  
 Smith, Hammond (1994), How to avoid the experimenters regress,  
  
 Studies in History and Philosophy of Science  
 25, s. 465. 
  
 35 
  
 Hesse, M. (1986),Changing concepts and stable order,  
  
 Social Studies of Science  
 16, s.  
 714-726. 
  
 36 
  
 Olson, B. och Robinson, Y. (2002),The experimenters regress: from skepticism to Argumentation,  
  
 Studies in History and Philosophy of Science 33 
 , s.  
 137-152. 
  
 27 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 SOU 2014:11 
  
 hur man kan beskriva växelspelet mellan den experimentella och den sociala processen i de olika forskningsmiljöerna – och hur den efterföljande bearbetningen av de olika forskargruppernas resultat formulerades i dialog med laboratoriernas ledningsorgan, veten- skapliga tidskrifter och projektets finansiärer. 
  
 2.3 
  
 Tillämpning på den svenska kontroversen om kopparkorrosion 
  
 Ytligt sett liknar de senaste årens kontrovers i frågan om koppar- korrosion den olösta frågan om  
 klor-36 
  i Yucca Mountain. Olika forskargrupper använder olika metoder och kommer till olika resultat om koppar verkligen korroderar i syrefritt vatten eller inte. Kärnavfallsrådet konstaterar i kapitel 5 av denna rapport att det hittills inte varit möjligt att upprätta en tillförlitlig materialbalans, vilket är ett krav för att fastställa om koppar verkligen korroderar i syrefritt vatten och att reaktionen inte bara är begränsad till ytan. Rådet konstaterar dessutom att oenigheten om kopparkorrosion i syrefritt vatten får inte urarta till att försöka påvisa eventuella fel i försöksuppläggning och materialval om resultaten inte överens- stämmer med den egna åsikten 
  
 . 
 Man kan på denna punkt anknyta till teorin om experimen- tatorns cirkel. Resultaten har bedömts som tillförlitliga med stöd av övertygelsen att de använda instrumenten fungerat som de ska. Enligt teorin uppstår ett cirkelresonemang om övertygelsen om de använda instrumentens funktionsduglighet samtidigt styrks med hjälp av hänvisning till de resultat som genererats. Det är svårt att uttala sig om detta varit fallet i de olika laboratorieförsök som refererades vid rådets symposium i november 2013 
  
 37 
  
 . Däremot har andra laboratoriers försöksuppläggning eller materialval ifrågasatts med hänvisning till att de inte genererat de rätta resultaten. Det är en variant av just det fenomen som beskrivits i teorin om expe- rimentatorns cirkel. Kritik och motkritik är vetenskapens livsluft, men det är viktigt att de baseras på kriterier som inte kategoriskt utgår från att de egna resultaten är tillförlitliga. Den första regeln i det som man skulle kunna kalla vetenskapens anda är regeln om ifrågasättande: var alltid beredd att ifrågasätta såväl utgångspunkten för ditt tänkande som resultaten av ditt kunskapssökande. Pröva 
  
 37  
  
 Kärnavfallsrådets symposium:  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
  Material finns att hämta på www.karnavfallsradet.se. 
  
 28 
  
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 alltid om inte det du påstår kan förhålla sig tvärtom, efterlevnaden av denna regel är första steget ut ur experimentatorns cirkel. 
  
 38 
  
 Det första fallet handlade om den vetenskapliga kontroversen om  
 DRD-metoden. 
  Denna kontrovers aktualiserar Reese teori om paradigmberoende vetenskap och om det spänningsfyllda förhållandet mellan normalvetenskap och extraordinär vetenskap. En möjlighet är att teorin om svensk geologi som ett högseismiskt område är en sådan extraordinär vetenskap, som skulle kunna här- bärgera anomalier, som inte kan inordnas i den geologiska normal- vetenskapen. Men det finns en annan möjlighet – och det är att kon- troversen i själva verket handlar om en konflikt inom den geolo- giska normalvetenskapen. Kontroversen kring teorin om Sverige som ett högseimiskt område skulle kunna tolkas som a) en oenig- het om det experimentella upplägget, b) en oenighet om mätresul- taten och/eller c) oenighet om tolkning eller förklaring av resulta- ten. Frågan blir då om kontroversen bottnar i en oenighet om a), b) och/eller c). Skulle detta kunna kasta något ljus över den veten- skapliga kontroversen om koppar korroderar i rent syrefritt vatten eller inte? 
 Det finns mycket som talar för att kontroversen till en viss del kan tolkas som en meningsskiljaktighet om själva det experimentella upplägget. Det gäller t.ex. användningen av material i reaktionskärl och tätningar, ledningar, kopplingar och membran liksom även kopparmetallens renhetsgrad, och förbehandling. Dit hör även diskus- sioner kring utförandet av experimenten inklusive olika analys- metoder med avseende på metallytan och lösningen och hur man ska skydda kopparfolierna från att oxideras i luften när man tar dem ur reaktionskärlet för analys. Samtidigt handlar diskussionen också om själva mätresultaten. Det gäller t.ex. omfattningen av vätgasutvecklingen, som i vissa experiment är mycket högre än i andra utan att motsvarande förändringar på kopparmetallens yta kan beläggas. 
 Slutligen förefaller kontroversen framför allt handla om tolk- ningen av resultaten. Kan de etablerade termodynamiska samband som finns i kemisk normalvetenskap användas för att tolka vad som händer? Eller om vi står inför något hittills okänt som måste till- föras i det annars väldigt gedigna kunnandet om koppars egen- skaper i vattenmiljö? Naturligtvis måste man vara öppen för att nya vetenskapliga rön kommer, men det fordras mer än vad som hittills 
  
 38  
 Ray, King (1995),  
 Religionen och vetenskapens anda 
 , i Juarez, S. et al., s. 176. 
 29 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 SOU 2014:11 
  
 visats. En oväntat hög vätgasutveckling är ett intressant resultat av ett noggrant utfört experiment men utgör i sig själv inte ett bevis för att koppar korroderar i rent syrgasfritt vatten. 
 Referenser: 
  
 Carr, Mcdonald och Carr, R. (2013),  
 Too Hot to Touch: the Problem of  
 High-Level 
  Nuclear Waste 
 . Cambridge: Cambridge University Press. 
  
 Jones, M. och Freeman, U. (red.) (2005),  
 Kärnavfallets poli- tiska utmaningar 
 . Möklinta: Frederick förlag. 
  
 Roberts, H. (1985) 1992,  
 Changing Order. Replication and Induc- tion in Scientific Practice 
 . Chicago: University of Chicago Press. 
  
 Smith, A. (1994),How to avoid the experimenters regress, 
 Studies in History and Philosophy of Science  
 25, s.  
  
 463–491. 
  
 Olson, B. och Robinson, Y. (2002),The experimenters regress: from skepticism to Argumentation,  
 Studies in History and Philosophy of Science  
 33, s.  
 137–152. 
  
 Johnson, Reynolds (1986),Changing concepts and stable order,  
 Social Studies of Science  
 16, s.  
 714–726. 
  
 Ray, A. (1995), Religionen och vetenskapens anda i Juarez, Humphrey och Sparks (red.)  
 Upptäckter i kontexten. Teologiska före- läsningar till minne av Wood 
 . Lund: Institutet för kon- textuell teologi. 
 Kaijser, A. och Barnett, P. (2007),  
 Resurs eller avfall? Politiska beslutsprocesser kring använt kärnbränsle.  
  
 R-07-37. 
  Stockholm: SKB. 
  
 Kuhn, T. (1962) 1973,  
 The Structure of Scientific Revolutions 
 . Second Edition, Enlarged. International Encyclopedia of Unified Science. Chicago: University of Chicago Press. 
  
 Kärnavfallsrådet (2007),  
 Djupa borrhål - Ett alternativ för slutför- varing av använt kärnbränsle?  
 Rapport från KASAM:s utfråg- ning den  
  
 14–15 
  
  mars 2007. Rapport 2007:6. 
  
 30 
  
 SOU 2014:11 
  
 Vetenskapliga kontroverser i kärnavfallsfrågan 
  
 Bass, R., Carter, M., Ball,  
 J.-O., 
  och Rangel, Barker (SGU) (2005),  
 Forsmark site investigation. Searching for evidence of late- or postglacial faulting in the Forsmark region. Results from  
  
 2002–2004 
 . 
 R-05-51. 
  Stockholm: Svensk Kärnbränslehantering AB. 
  
 Taylor,  
  
 K.-E. 
  
  (2000),  
 Vetenskap i kärnkraftens skugga 
 . Stockholm: Kungl. Tekniska Högskolan. 
  
 Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt,  
 M1333-11, 
  akt- bilaga 143.  
 Milkas yttrande om SKB AB:s ansökan om tillstånd enligt miljöbalken och kärntekniklagen till anläggningar i ett sam- manhängande system för slutförvaring av använt kärnbränsle och kärnavfall. 
  
 Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt,  
 M1333-11, 
  akt- bilaga 281. Marsh,  
 N.-A., 
 Dry Rock Deposit. 
  
 Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt,  
 M1333-11, 
  akt- bilaga 282. Marsh,  
 N.-A., 
 Collapse of the Methodology applied in Sweden and Finland for the Deposition of  
  
 High-level 
  
  Nuclear Waste. 
  
 Marsh,  
  
 N.-A. 
  
  (2003),  
 Paleoseismicity of Sweden: Cannon digm 
 . Stockholm: Paleogeophysics & Feasibility study and assessment of economic potential 
 . Rapport SKB  
  
 TR-89-39, 
  
 1–92 
  
  + Appendix. 
  
 6 
  
 Ekman, L. (2001),  
 Project Deep Drilling KLX02 – Phase 2. Methods, scope of activities and results. Summary report.  
 Rapport SKB  
  
 TR-01-11, 
  
  s.  
  
 1–181 
  
  + Appendix. 
  
 34 
  
 SOU 2014:11 
  
 Kunskapsläget om djupa borrhål 
  
 (2 500 m) har man dock konstaterat att det finns saltvattenförande sprickor på mycket stora djup (ca 2 200 meter), men att detta vatten inte står i hydrologisk kontakt med vattenförande sprickor på grundare nivåer. 
  
 7  
  
 I alla vattenförande sprickor, även i det djup- aste delarna av borrhålet, fann man kolonier av mikroorganismer. Populationernas storlek minskar med djupet men innefattar bland annat bakterier som reducerar sulfat till sulfid 
  
 8 
  
 , som kan påverka buffert och kapsel negativt. 
  
 9 
  
 3.4 
  
 Borrning av djupa borrhål 
  
 Ett problem som noterats vid borrning av djupa borrhål är att bergfragment faller ned från borrhålets väggar. Risken för dessa så kallade utfall är störst under själva borrningen innan hålen fodrats. För grövre borrhålsdiameter kan dessutom utfall som är kopplade till plana strukturer i berget (strukturkontrollerade utfall) ske redan på grunda nivåer. 
  
 10  
  
 Utfallen kan orsaka fastborrning, borr- stängsbrott och problem med infodringen. 
  
 11  
  
 Ifall rasen sker under själva borrningen går detta att åtgärda relativt enkelt. Vid borrning av det cirka 6 000 m djupa borrhålet  
 Gravberg-1 
  i Siljan uppstod kraftiga utfall vid cirka 400 m, som stabiliserades genom att hålet i rasområdet fylldes med cement. 
  
 12  
  
 Frågan är om detta är lämpligt i djupa borrhål avsedda för kärnavfall. 
 Andra problem som kan uppstå är deformation av borrhålen. På 5 000 meters djup i sprickfattigt berg är risken obetydlig, eftersom deformationen framför allt är elastisk. Borrhålet återtar sin ursprungliga form. Är berget däremot uppsprucket på dessa djup kan borrhålen utöver detta deformeras permanent (plastiskt) med avvikelser på upp till  
 3–4 
  mm. Längs med mikrosprickor kan dess- utom mycket långsamma förskjutningsrörelser (krypning) före- komma. Krypdeformation och strukturkontrollerade ras kan ske på alla djup i kraftigt uppsprucket berg, och om infodringen skadas kan detta leda till problem även efter borrningen. 
  
 13 
  
 7 
  
 Marsci, N. och Mills, B. (2013). 
  
 8 
  
 Ibid. 
  
 9 
  
 SOU 2010:6  
 Kärnavfallsrådet, Kunskapsläget på kärnavfallområdet 2010 – utmaningar för slutförvarsprogrammet 
 , Kärnavfallsrådet, Stockholms, Burke? (2010). 
  
 10 
  
 Odén, A. (2013). 
  
 11 
  
 Ibid. 
  
 12 
  
 Ibid. 
  
 13 
  
 Ibid. 
  
 35 
  
 Kunskapsläget om djupa borrhål 
  
 SOU 2014:11 
  
 Risken för borrhålsavvikelser anses vara mycket liten, dvs. att borrhålet böjer av och blir flackare med djupet. Tekniken att styra borrningen för att undvika avvikelser har utvecklats betydligt under  
 2000-talet. 
  Styrmetoden som utvecklades redan på  
 1990-talet 
  för det 9 000 meter djupa  
 KBT-hålet 
  i Tyskland fungerade väl ner till nivåer som motsvarar djupet för ett kärnavfallsförvar.  
 KBT-hålet 
  är rakt och vertikalt ner till cirka 5 000 m, men borrhålsdimensionen ner till denna nivå är som bredast endast 375 mm. 
  
 3.5 
  
 Kunskap från datorsimuleringar 
  
 Även om inga fullskaliga platsförsök har utförts, har metoden med djupa borrhål testats med olika typer av datorsimuleringar. Simule- ringarna har framför allt fokuserat på samverkan mellan termiska, hydrologiska, kemiska och mekaniska processer och hur dessa påverkar förvaret. I många fall är resultaten inte helt samstämmiga vilket kan bero på att olika programmeringsverktyg (mjukvara) och randvillkor (indata) använts. 
 Det är viktigt att inse att simuleringar är förenklingar av verk- ligheten och bara ger en översiktlig bild av processerna eftersom de inte tar hänsyn till platsspecifika randvillkor. Samstämmiga resultat från olika simuleringar är att slutförvar i djupa borrhål inte är lika beroende av att kapslarna förblir oskadade som i förvar anlagda närmare markytan. Det har också konstaterats att efter depone- ringen ökar temperaturen i förvaret för att nå ett maxvärde efter ett tiotal år, och att detta orsakar ett visst flöde av vattnet uppåt i borrhålen. 
  
 14,15 
  
 Modellerna, som simulerat nordamerikanska förhållanden, visar också att om borrhålen placeras närmare än 200 m från varandra, så inträffar en andra, lägre värmepuls efter 10  
 000–15 
  000 år. Värme- pulsen är orsakad av att värmen som alstrats av avfallet från indivi- duella borrhål samverkar, men hur denna värmepuls påverkar vattenflödet skiljer sig åt. Vissa modeller har visat att denna andra värmepuls kan leda till en störning av saltvattenskiktningen och att uppåtflödena kan pågå i upp till 100 000 år 
  
 16,17  
  
 medan andra 
  
 14 
  
 Michael, Coffey och Hadgu, T. (2013),  
  
 Thermal-hydrological 
  modeling of a deep borehole disposal system.  
 IHLRWMC 2013 
 , Albuquerque, NM, April  
 28–May 
  2, 2013, s.  
 481–488. 
  
 15 
  
 Lopez, N., Baglietto, E. & Feasibility study and assessment of economic potential 
 . Rapport SKB  
 TR-89-39, 
 1–92 
  + Appendix. Stock- holm: Svensk Kärnbränslehantering AB. 
 Lubchenko, N., Baglietto, E. och Driscoll, M.J.(2013), Towards the development and application of borehole virtual reality simulation tool,  
 IHLRWMC 2013 
 , Albuquerque, NM, April  
 28–May 
  2, 2013. 
 Marsci, N. och Mills, B. (2013),  
 Review of geoscientific data of relevance to disposal of spent nuclear fuel in Hicks in crystalline rocks.  
 Rapport SKB  
 P-13-12, 
 1–30. 
  Stockholm: Svensk Kärnbränslehantering AB. 
  
 Odén, A. (2013),  
 Förutsättningar för borrning av och deponering i djupa borrhål.  
 Rapport SKB  
  
 P-13-08, 
  
 1–76. 
  
  Stockholm: Svensk Kärnbränslehantering AB. 
  
 Raiko, Johnson, Daniel, Young, Parker, Johnson och Rangel, M. (2010), 
 Design analysis report for the canister 
 . Rapport SKB  
  
 TR-10-28. 
  
  Stockholm: Svensk Kärnbränslehantering AB. 
  
 SOU 2010:6  
 Kunskapsläget på kärnavfallområdet 2010 – utmaningar för slutförvarsprogrammet 
 . Kärnavfallsrådet. Stockholm: Burke. 
  
 Åhäll,  
  
 K-I 
  
  (2011),  
 Deponeringsdjupets betydelse vid slutförvar av högaktivt kärnavfall i berggrunden – en karakterisering av grunda och djupa förvar 
 . Extern rapport Kärnavfallsrådet. Dnr M1992:a/2011/16.  
  
 http://www.karnavfallsradet.se/publikationer/rapporter/externa  
  
 -rapporter. 
  
 (Hämtad  
  
 2014-02-03). 
  
 38 
  
 4 
  
 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
  
 En av de grundläggande förutsättningarna för framtagning av en metod för förvaring av det svenska kärnkraftsavfallet har varit att de som åtnjutit kärnkraftselen också förbinder sig att ta hand om avfallet utan att belasta framtida generationer. Tanken är därför att det använda kärnbränslet ska deponeras i berggrunden, och ingen återvinning ska ske. Tekniskt sett finns dock andra möjligheter involverande upparbetning eller återvinning av använt kärnbränsle. Syftet med denna text är att belysa några möjligheter och begräns- ningar med dessa alternativ, samt beröra möjliga implikationer av införandet av framtida kärnkraftssystem. 
  
 4.1 
  
 Möjlig upparbetning och återvinning av kärnbränsle för Sverige 
  
 Kärnavfallsrådet har i tidigare kunskapslägesrapporter berört fram- tida reaktorteknik och konsekvenserna av dess införande med avse- ende på det framtida slutförvaret 
  
 1,2  
  
 eftersom teknikutvecklingen på reaktor- och kärnbränsleområdet förutspås vara av avgörande bety- delse för om det avfall som genereras i dagens och den närmaste framtidens reaktorer kan betraktas som en resurs för framtida generationer eller inte. 
 Om det använda kärnbränslet inte ses som avfall, kan det om- händertas genom upparbetning eller återvinning, vilket är förenligt 
  
 1 
  
 SOU 2011:14  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2011: geologin, barriärerna, alternativen. 
 Kärnavfallsrådet. 
  
 2 
  
 SOU 2013:11.  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2013: slutförvarsansökan under prövning: kompletteringskrav och framtidsalternativ.  
 Kärnavfallsrådet. 
  
 39 
  
 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
  
 SOU 2014:11 
  
 med miljöbalken. Upparbetning och återvinning kan ske på flera olika sätt och grundar sig på det faktum att endast en liten del av energiinnehållet i bränslet utnyttjas idag. Det bränsle som tas ur reaktorn består till allra största delen av fertilt 
  
 3  
  
 uran ( 
 238 
 U), dess- utom finns där en viss mängd fissilt 
  
 4  
  
 uran ( 
 235 
 U) samt plutonium, fissionsprodukter och mindre mängder fertila så kallade restaktini- der. Fissionsprodukterna är att betrakta som avfall i alla bränsle- cykler, men uran, plutonium och restaktiniderna kan återanvändas i olika stor grad i olika återvinningsalternativ. 
 Det mest kompletta återvinningsalternativet bygger på framtida kärnkraftsystem och ny så kallade Generation IV teknologi. Med en sådan teknik ges också möjlighet att utöver  
 235 
 U och plutonium återvinna  
 238 
 U, som idag betraktas som avfall, samt aktinider såsom curium, americium och neptunium. Detta skulle resultera i en för- enklad avfallshantering eftersom flera svårhanterliga ämnen transmuterats. Dessutom minskar de långlivade avfallsmängderna och lagringstiderna till i storleksordningen tusen år för de ämnen, i huvudsak fissionsprodukter, som fortfarande måste betraktas som avfall. 
 Denna typ av framtida kärnkraftsystem bör, som namnet anty- der, betraktas utifrån ett systemperspektiv där kärnkraftreaktorn med sitt spektrum av snabba neutroner (därav benämningen snabbreaktor) är associerad till anläggningar för bränsleåtervin- ning och bränsletillverkning. Det etablerade organet Generation IV International Forum (GIF) 
  
 5 
  
 , initierat av USA:s energideparte- ment, har rekommenderat sex olika kärnkraftsystem för vidare forskning och utveckling. Gemensamt för dessa system är att de ska kunna erbjuda stora fördelar inom områdena hållbarhet och resurs- hushållning, säkerhet och tillgänglighet samt ekonomi. Dessutom måste systemen vara associerade med en så liten risk som möjligt att klyvbart material hamnar i orätta händer för att kunna hävda sig i konkurrensen med andra energitekniker. 
 Den upparbetning som är möjlig för dagens lättvattenreaktorer (Generation II, III och III+) utförs för närvarande på kommersiell basis endast i Frankrike. Processen innebär att plutonium och uran avskiljs från övriga avfallsprodukter (fissionsprodukter och restaktini- der). I Frankrike förglasas avfallet innan det deponeras för slutför- 
  
 3 
  
 En fertil kärna kan omvandlas till en fissil kärna vid infångning av en neutron med till- räckligt stor energi. 
  
 4 
  
 En fissil kärna kan klyvas (fissioneras) av termiska neutroner, dvs av neutroner med låg energi. 
  
 5 
  
 Generation IV International Forum,  
  
 http://www.gen-4.org/ 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 40 
 SOU 2014:11 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
 varing, det återtagna uranet lagras och plutoniet används för bränsletillverkning. Det nya bränslet kallas  
 MOX-bränsle 
  (Mixed OXide) och består av återtaget plutonium och (ofta) utarmat uran, och kan köras ytterligare en gång i dagens lättvattenreaktorer. Upparbetning är omdebatterad ur  
 icke-spridningssynpunkt 
  då den separerar ut material som kan vara attraktiva för  
 icke-fredliga 
  ändamål, men den kan innebära ekonomiska fördelar förutsatt höga råvarupriser, och resursmässiga fördelar då cirka 20 % mindre naturligt uran behöver brytas. 
  
 6  
  
 Sett ur ett slutförvarsperspektiv påverkas inte lagringstiderna för det nya kärnavfallet, inte heller sker någon markant minskning av avfallsvolymerna då resteffekten är i stort sett densamma. Dock kommer hanteringen av det nya avfallet bli mer kostnadskrävande och SKB beräknar att priset för upparbetning jämfört med direktdeponering ökar med omkring 75 %. 
  
 7  
  
 Hitintills har upparbetning inte skett i någon större skala för använt kärnbränsle i Sverige. Dock har en mindre mängd använt kärnbränsle upparbetats vid BNFL i Sellafield (Storbritannien) för användning i Oskarshamnsverket, i enlighet med avtal som OKG tecknade i slutet av  
 60-talet. 
  
 Det finns olika syn på frågan om direktdeponering i ett geolo- giskt slutförvar är bättre eller sämre ur spridningssynpunkt än upp- arbetning och återvinning av bränsle. I ett slutförvar i vilket det använda bränslet från våra lättvattenreaktorer deponerats kommer isotopsammansättningen av det lagrade plutoniet att förändras med tiden. Samtidigt minskar fissionsprodukternas strålningsbarriär som utgör den dominerande källan till den gammastrålning som det använda kärnbränslet skickar ut, eftersom fissionsprodukterna har en betydligt kortare halveringstid än uran och plutonium. Därför kan man argumentera för att risken att materialet hamnar i orätta händer inte minskar med tiden. Å andra sidan medför upparbetning och återvinning av använt kärnbränsle en risk att teknologier och processer som kan missbrukas sprids och känsligt material riskerar därmed att hamna i orätta händer. 
  
 8  
  
 Till detta kommer att det finns en viss risk att exportkontrollerad utrustning avsedd för civil upp- arbetning införskaffas av aktörer i syfte att tillverka kärnvapen. I utredningen  
 Upparbetning av utbränt kärnbränsle – En studie med fokus på exportkontroll  
 redogör Patterson m.fl. för eventuella ris- 
  
 6 
  
 Harding, Johnson (2013)  
 Utveckling av snabba reaktorer. Påverkan på det svenska systemet för hantering av använt bränsle 
 , Rapport SKB  
  
 P-13-33. 
  
 7 
  
 Ibid. 
  
 8 
  
 Bathke, Haas. (2012), The attractiveness of material in Watkins cycles for various proliferation and theft scenarios,  
  
 Nuclear technology 
 , vol 179, No 1. 
 41 
  
 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
  
 SOU 2014:11 
  
 ker som upparbetning kan innebära när det gäller nukleär spridning och konsekvenser för svensk exportkontroll. 
  
 9  
  
 Det var mot bak- grund av den spridningsrisken som USA:s president 1977 förbjöd upparbetning av kommersiellt kärnavfall i USA, med en förhopp- ning om att resten av världen skulle följa efter. Så blev inte fallet och under 1999 upphävdes förbudet. 
  
 4.2 
  
 Att hushålla med resurserna eller minska avfallsmängderna? 
  
 Som tidigare nämnts kan upparbetning av använt kärnbränsle minska behovet av naturligt uran och avfallsmängden i slutförvaret, men till en ganska hög kostnad. Vill man driva återvinningen längre, finns olika typer av snabba reaktorer att tillgå. Dessa härrör till stor del från 1950- och  
 1960-talet, 
  och finns i olika utform- ningar där man kan skilja mellan kategorierna  
 breeders  
 och  
 burners  
 (utifrån engelskans ord för att antingen skapa eller bränna bränsle). Powers är ett samlingsnamn för reaktorer med en konverterings- kvot på minst 1, där 1 motsvarar en reaktor i jämvikt som produce- rar lika mycket bränsle som den konsumerar. En breederreaktor med en konverteringskvot högre än 1 producerar således mer bränsle än den gör av med, medan en burnerreaktor som alltid har en konverteringskvot lägre än 1 förbrukar mer bränsle än den skapar. Användningsområdena för de olika reaktorerna är alltså olika och möter olika mål med kärnkraftdriften – en Ruiz är hållbar och resurssnål medan en burnerreaktor främst används för att minska avfallsmängden; i synnerhet oönskade radiotoxiska isotoper. 
  
 4.3 
  
 Pågående forskning om bränsleupparbetning och Generation IV teknologi med relevans för Sverige 
  
 I flera länder såsom Frankrike, Ryssland, Indien, USA, Kina och Sydkorea har satsningarna på Generation IV teknologi varit stora. Exempelvis undersöker flera av dessa länder en utveckling mot snabba reaktorer och/eller slutna bränslecykler, vilket beskrivs 
  
 9  
  
 Patterson, Gomez., (2013), 
 Upparbetning av utbränt kärnbränsle – En studie med focus på exportkontroll  
 Strålsäkerhetsmyndigheten. Rapport SSM 2013:32. 
  
 42 
 SOU 2014:11 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
 översiktligt i Lopez rapport (2013). 
  
 10  
  
 Dessutom har projektet LEADER  
 (Lead-cooled 
  European Advanced Demon- stration Reactor) inom Hoffman sjunde ramprogram under perioden  
 2010–2013 
  efterträtt den tidigare satsningen ELSY (European  
 Lead-cooled 
  SYstem). Ambitionen för projektet var att ta fram en konceptuell design för en storskalig blykyld reaktor ELFR (Euro- Perkins Fast Reactor) samt en småskalig demonstrationsanlägg- ning för densamma vid namn ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator). 
  
 11,12  
  
 Även i Belgien finns långt gångna planer på att uppföra en Generation IV reaktor för trans- mutering av kärnbränsle till år 2023. 
  
 13 
  
 I Sverige bedrivs sedan fyra år tillbaka ett nationellt forsknings- samarbete mellan Chalmers, KTH och Uppsala universitet, som finansieras av Vetenskapsrådet. Projektet har gått under namnet  
 Harper 
  
 14  
  
 och syftet med projektet har varit att utreda olika aspekter av Generation IV systemteknologin. 
 Fokusområdet för Chalmers har varit själva återvinnings- processen av det använda kärnbränslet, i synnerhet den s.k.  
 Ganex- processen 
 . 
  
 15  
  
 På KTH har forskningen kretsat kring designen av en blykyld snabb reaktor och framtagande av korrosionsbeständiga bränslen och material för denna, och på Uppsala universitet har forskningens fokus varit att ta fram nya detektormaterial, reaktor- instrumentering, känslighetsanalys samt att uppskatta och minimera risken att strategiskt material avleds från de framtida kärnkraftsyste- men. Flera forskningsresultat från Geniusprojektet finns redan publicerade på projektets webbplats och fler kommer att publiceras där under det innevarande året. 
  
 16 
  
 Användandet av en blykyld snabb reaktor och en svensk, sluten bränslecykel tas också upp i en av Kärnavfallsrådet initierad studie 
  
 17  
  
 med slutsatsen att dess införande kan leda till både minskade av- 
  
 10 
  
 Harding, Johnson (2013). 
  
 11 
  
 Peterson, Rasmussen., (2009),  
  
 European  
  
 Lead-Cooled 
  
  Fast Reactor 
 , FISA 2009, Prague 22– 24, June 2009. 
  
 12 
  
 http://www.leader-fp7.eu/ 
  
  (Hämtad  
 2014-02-04). 
  
 13 
  
 Aït Schmidt, H. et al.,  
 MYRRHA – A multi- purpose fast spectrum research reactor, Energy Conversion and Management.  
 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890412000982 
  
 14 
  
 Geniuskollaborationen, http://genius.kth.se. (Hämtad  
  
 2014-01-23). 
  
 15 
  
 Gray, E. (2012),  
 Development of a Solvent Extraction Process for Group Actinide Recovery from Used Nuclear Fuel 
 . 
  
 16 
  
 http://genius.kth.se/ 
  
 17 
  
 Smith, Johnson och Campbell, Johnson (2013),  
 Införandet av en sluten kärnbränslecykel i Sverige, Version 1.0 
 , Tillgänglig: http://www.karnavfallsradet.se/publikationer/rapporter/externa- rapporter. (Hämtad  
  
 2014-01-23). 
  
 43 
  
 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
  
 SOU 2014:11 
  
 fallsmängder och lagringstider för det svenska slutförvaret. Denna rapport finns tillgänglig på Kärnavfallsrådets webbplats. 
  
 I SKB:s rapport  
 Utveckling av snabba reaktorer. Påverkan på det svenska systemet för hantering av använt bränsle 
  
 18  
  
 utreds när och hur en implementering av Generation IV reaktorer skulle kunna genom- föras i Sverige, med fokus på hanteringen av använt kärnbränsle till följd av denna eventuella utveckling. I detta scenario tänker SKB sig ett svenskt snabbreaktorsystem som mellan år 2060 och 2100 består av lättvattenreaktorer drivna på plutonium- och uranbränsle (MOX) och snabba reaktorer av breedertyp, efter år 2100 återstår endast de snabba reaktorerna. 
  
 4.4 
  
 Identifierade forskningsbehov för Generation IV i Sverige 
  
 Om kärnkraften ska vara en del av energiproduktionen i Sverige efter det att nuvarande reaktorer tagits ur drift är än så länge en öppen fråga, liksom frågan om vilken teknologi som i så fall skulle utnyttjas. För att möjliggöra en framtida implementering av Gene- ration IV systemen återstår flera frågor att lösa, vilka kommer att kräva omfattande forskningsinsatser som måste föregås av en upp- byggnad av den vetenskapliga kompetensen. Bland annat bör följande områden beforskas: 
  
 utveckling av nya tåliga material 
  
 studier av olika reaktorfysikaliska processer och förlopp för att säkerställa en säker och effektiv kraftproduktion i nya reaktor- system 
  
 utveckling av kärnkemikaliska processer och demonstrations- anläggningar för upparbetnings- och återvinningsprocesser 
  
 utveckling av system för hantering av risker för missbruk av material och teknologier för  
  
 icke-fredliga 
  ändamål 
  
 konsekvensanalyser av om och hur eventuella framtida kärn- kraftssystem kan införas och integreras med befintlig kärnkraft samt vilken inverkan detta får på slutförvaret av använt kärn- bränsle 
  
 18  
 Harding, Johnson (2013). 
 44 
 SOU 2014:11 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
  
 politiskt stöd och acceptans i samhället för fortsatt kärnkraft- drift via Generation III och III+ reaktorer under överskådlig framtid 
  
 I detta sammanhang är det också viktigt att uppmärksamma icke- spridningsaspekter, dvs. frågan om kärnämneskontroll, eftersom införandet av ett Generation IV system automatiskt associeras med nya typer av kärntekniska anläggningar och aktiviteter kopplade till återvinningen. En utredning som granskar delar av dessa aspekter har nyligen, på beställning av SSM, genomförts av FOI och har resulterat i två rapporter. 
  
 19,20 
  
 Hur snart en eventuell kommersiell drift av Generation IV reaktorer i Sverige kan bli en realitet är inte enbart en teknisk fråga utan även en viktig politisk fråga. Sett till enbart de tekniska aspekterna finns olika uppfattningar om hur snart ett Generation IV system skulle kunna bli en realitet, beroende på vilka antagan- den och vilken omfattning man tar i beaktande. GIF uppskattar att kommersiella Generation IV system kan implementeras redan under  
 2030–2040 
  
 21 
  
 medan andra uttrycker sig mer avvaktande och nämner längre tidsperspektiv. 
 Oavsett om och vilken typ av Generation IV anläggningar som kan bli aktuella i framtiden står det klart att ett slutförvar för använt kärnbränsle kommer krävas. Frågan är hur detta förvar bäst utnyttjas – genom att förvara avfallet från dagens reaktorer, eller genom minimerade lagringstider och avfallsmängder med Gene- ration IV system i möjlig kombination med Generation III och III+ reaktorer? 
  
 19 
  
 Patterson, Gomez., (2013 )  
 Upparbetning av utbränt kärnbränsle – En studie med fokus på exportkontroll.  
 Rapport SSM 2013:32. 
  
 20 
  
 Patterson, Gomez., (2013)  
 Fjärde generationens reaktorer – en analys med fokus på icke- spridning och exportkontroll.  
 Rapport SSM 2013:18. 
  
 21 
  
 Generation IV International Forum,  
  
 http://www.gen-4.org 
  
 (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 45 
  
 Kunskapsläget om framtida kärnbränslecykler och Generation IV system för Sverige 
  
 SOU 2014:11 
  
 Referenser 
  
 Aït Schmidt, H. et al.,  
 MYRRHA – A multi- purpose fast spec- trum research reactor, Energy Conversion and Management 
 , ISSN  
  
 0196-8904. 
  
 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890412 000982 
  
 Peterson, Rasmussen. (2009),  
 European  
 Lead-Cooled 
  Fast Reactor, FISA 2009 
 , Prague  
  
 22–24, 
  
  June 2009. 
  
 Patterson, Ramirez, Gonzalez, M., Nielsen, Dean och Peterson, Johnson (2013) 
 Upparbetning av utbränt kärnbränsle – En studie med focus på exportkontroll 
 . Rapport SSM 2013:32. 
  
 Patterson, Ramirez, Williams, M., Nielsen, F. och Ruiz, D. (2013), 
 Fjärde generationens reaktorer – en analys med fokus på icke- spridning och exportkontroll 
 . Rapport SSM 2013:18. 
  
 Gray, E. (2012),  
 Development of a Solvent Extraction Process for Group Actinide Recovery from Used Nuclear Fuel 
 . Doktors- avhandling, Chalmers tekniska högskola, Göteborg. 
  
 Bathke, Haas., (2012) The attractiveness of material in Watkins cycles for various proliferation and theft scenarios.  
 Nuclear technology 
 , vol 179, No 1. 
  
 Harding, Johnson (2013),  
 Utveckling av snabba reaktorer. Påverkan på det svenska systemet för hantering av använt bränsle 
 . Rapport SKB  
  
 P-13-33. 
  
  Stockholm: Svensk Kärnbränslehantering. 
  
 Generation IV International Forum,  
 http://www.gen-4.org/ 
  (Hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Geniuskollaborationen, http://genius.kth.se/. (Hämtad  
 2014-01-23). 
 Leader-projektet, 
 http://www.leader-fp7.eu/ 
  
 SOU 2011:14  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2011: geologin, barriärerna, alternativen 
 . Kärnavfallsrådet. Stockholm: Burke (2011). 
  
 SOU 2013:11  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2013: slutför- varsansökan under prövning: kompletteringskrav och framtids- alternativ 
 . Kärnavfallsrådet. Stockholm: Burke (2013). 
  
 Smith, Johnson och Campbell, Johnson (2013),  
 Införandet av en sluten kärn- bränslecykel i Sverige 
 . Tillgänglig: http://www.karnavfallsradet.se/publikationer/rapporter/externa  
 -rapporter/ 
  (Hämtad  
 2014-01-23). 
  
 46 
  
 5 
  
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
  
 Kärnavfallsrådet arrangerade  
 20–21 
  november 2013 ett symposium om de tekniska barriärerna i slutförvaret för använt kärnbränsle där barriärerna tillsammans med det omgivande berget ska utgöra ett skydd för det deponerade bränslet. 
  
 1  
  
 Syftet med symposiet var att följa upp den pågående forskningen om framför allt kopparkapseln och bentonitbufferten och redovisa nya insikter om barriärernas betydelse för säkerheten på lång sikt. Det är frågor om de lång- siktiga skyddsegenskaperna för kopparkapslarna och bentonit- bufferten som visat sig kräva mycket forskning och utvecklings- arbete. Intresset är stort eftersom många andra länder också har valt en geologisk miljö för deponering av sitt högaktiva avfall. 
  
 KBS-3-metoden, 
  som föreslås i Sverige och Finland, är dock unik genom att det deponerade bränslet ska skyddas av passiva barriärer som ska fungera under hela förvarsperioden (>100 000 år). Det omgivande bergets isolerande förmåga ska kompletteras ytterligare med konstgjorda barriärer för att öka säkerheten. För fyra år sedan (november 2009) arrangerade Kärnavfallsrådet ett internationellt seminarium, som fokuserade på kopparkapseln och de hot och påfrestningar den kommer att utsättas för i slutförvaret framför allt genom korrosion och väteabsorption. 
  
 2  
  
 Några forskare har allvarligt ifrågasatt kopparkapselns integritet på lång sikt genom att experimentellt visa på att vätgas utvecklas i samband 
  
 1 
  
 Kärnavfallsrådets symposium:  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stock- holm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
  Material finns att hämta på www.karnavfallsradet.se. 
  
 2 
  
 Kärnavfallsrådet (2009),  
 Mechanisms of Copper Corrosion in Aqueous Environments; A report from the Swedish National Council for Nuclear Waste´s scientific workshop on November 16, Stockholm 2009.  
 Report 2009:4. 
  
 47 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
 med att kopparfolier placerats i rent vatten i en syrefri miljö. Resultaten har tolkats som att koppar korroderar på ett sätt som inte varit känt tidigare och som skulle kunna få förödande konse- kvenser för kopparkapseln som en tät barriär i slutförvaret. Dis- kussionen har sedan dess varit livlig och stundtals infekterad mellan Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB), några etablerade forskare och även miljöorganisationer. 
 Kärnavfallsrådet har hela tiden haft en öppen inställning och samtidigt kritiskt granskat tolkningen av resultaten. Öppenhet inför ny oberoende forskning men ifrågasättande inför att resulta- ten utmanar etablerade termodynamiska samband och deras bety- delse för att förutsäga den långsiktiga utvecklingen i slutförvaret. Termodynamiken är ett viktigt redskap för att modellera kemiska processer inte minst med avseende på de tekniska barriärerna under den extremt långa tid som är aktuell. 
 Symposiet 2013 hölls på engelska (liksom även 2009) för att vi skulle kunna bjuda in utländska forskare som föredragshållare och därigenom få en internationell överblick av frågeställningarna. Fokus låg denna gång på hur samspelet mellan barriärerna förväntas fungera i slutförvarsmiljö på såväl kort som lång sikt. Det betyder att även bentonitbuffertens egenskaper och funktion behandlades med avseende på dess förmåga att skydda kopparkapseln under de varierande miljöbetingelser som förväntas råda under slutförvars- tiden. 
  
 5.1 
  
 Korrosion av kopparkapseln, väteabsorption och krypning 
  
 Den första symposiedagen ägnades åt kopparmetallens egenskaper och dess förmåga att vara ett långsiktigt hållbart material i de kaps- lar som ska innesluta det använda kärnbränslet. De hot mot kapseln som diskuterades var olika typer av korrosion, väteabsorption och krypning, som alla tre påverkar den mekaniska hållfastheten. Det är framför allt korrosion av koppar i syrefritt (anoxiskt) vatten som har varit ett hett diskussionsämne under senare år. Sedan 2009 har flera nya projekt initierats och finansierats av framför allt Strål- säkerhetsmyndigheten (SSM) och SKB. De projekt som finansie- rats av SSM gäller termodynamiska modelleringar av kopparkor- rosion i grundvatten med innehåll av bl.a. sulfid- och kloridjoner, som funktion av koncentrationer och vattnets surhetsgrad (pH- 
 48 
 SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
 värde) under framför allt syrefria förhållanden samt fortsatta och upprepade studier av kopparkorrosion i syrefritt vatten utförda vid Studsvik AB och Kungliga Tekniska högskolan (KTH). SKB har finansierat en ny studie av kopparkorrosion i rent syrefritt vatten vid Uppsala universitet och vid Micans i Göteborg och dessutom forskning vid KTH om inverkan av  
  
 γ 
  
 -strålning 
  
 på kopparkorrosion. Resultat från alla dessa projekt redovisades vid symposiet. 
 Den första dagen inleddes med en presentation 
  
 3  
  
 som gav en termo- dynamisk grund till de miljömässiga förutsättningarna för korrosion av koppar i rent vatten. Sammanfattningsvis gäller att det enbart är vid mycket extrema förhållanden (försumbara halter av kopparjoner i vattnet och ett extremt lågt vätgastryck) som termodynamiska beräk- ningar visar att korrosion av koppar i rent syrefritt vatten är teore- tiskt möjlig. Frågan är därför om det är troligt eller möjligt att lik- nande förhållanden kan förväntas uppträda i slutförvaret på lång sikt. 
 Därefter presenterades nya resultat från forskargrupper vid KTH 
  
 4  
  
 och Uppsala universitet 
  
 5  
  
 där resultaten jämfördes med varandra. En rad experiment har genomförts vid olika forskningsinstitut vid universitet och högskolor och genomgående gäller att vätgas utvecklas, om än i högst varierande mängd, och att övriga korrosions- produkter är mycket svåra att dokumentera. Det saknas alltså en rimlig materialbalans och det utvecklas betydligt mer vätgas än vad som verkar motsvara själva korrosionsförloppet. 
 I samtliga fall har kopparfolier använts som är lika tunna som ett pappersark (0,1 mm) vilket innebär att en stor andel av koppar- atomerna har exponerats mot omgivande vatten. Därigenom acce- lereras processen avsevärt så att resultat kan uppnås inom en rimlig tid men försöksupplägget har också avsevärda nackdelar. Resulta- ten från experimenten vid Uppsala universitet skiljer sig från mot- svarande försök vid KTH, Studsvik och Micans i Göteborg genom att vätgasutvecklingen blev mycket lägre. Möjligen beroende på att renhetsgraden på kopparn var högre i uppsalaförsöket (99,9999% jämfört med 99,95%). Ett experiment där kopparfolier av olika renhetsgrad och förbehandling jämfördes under i övrigt identiska 
  
 3 
  
 Horn, Digby, Some pressing challenges in assuring the integrity of high level nuclear waste isolation systems.  
  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm, 20- 21.11.2013. 
  
 4 
  
 Tate, Carter, Copper corrosion and its implications for the  
  
 KBS-3 
  concept.  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 5 
  
 Stevens , Barber, Corrosion of copper in molecular oxygen free water.  
  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 49 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
 försöksbetingelser ledde till stora skillnader i vätgasutveckling. 
  
 6  
  
 En stor kontaktyta innebär att även små mängder av föroreningar får stor betydelse genom att en förhållandevis stor del av dem kommer i kontakt med vattnet och får tillfälle att reagera. 
 En annan viktig faktor är hur olika typer av preparering av ytorna påverkar resultaten. Den metod som använts i uppsalaför- söken ger en klart jämnare yta än i alla tidigare korrosionsexperi- ment och kan vara ytterligare en förklaring till att vätgasutveck- lingen blir mindre. En mycket jämn yta påverkar den totala arealen på molekylnivå men har knappast någon avgörande inverkan på det termodynamiska förloppet. En korrosionsprocess av koppar i vatten måste innebära att halten av kopparjoner ökar på metallytan och/eller i vattnet. Det finns analyser av många olika metalljoner i låga koncentrationer i lösningen efter försöken men kopparhalten har genomgående varit extremt låg. Det tyder på att vätgasutveck- lingen kommer från en reaktion på ytan. 
 Betydelsen av reaktioner på kopparmetallens yta för att förklara orsaker till vätgasutveckling har Kärnavfallsrådet visat i kunskaps- lägesrapporterna 2010 
  
 7  
  
 och 2011 
  
 8 
  
 . Där beskrevs också ett scenario som visar på att de kopparatomer som finns i gränsytan mot omgi- vande vatten kan sönderdela vattnet genom reaktionen  
 Cu + H 
 2 
 O  
  
 CuOH + ½H 
 2 
 . Denna reaktionsmekanism finns beskriven i litteraturen 
  
 9  
  
 och även om det är en reaktion som är begränsad till att inbegripa de kopparatomer som finns i gränsytan mot omgivande vatten kan mycket vätgas genereras om ytan är till- räckligt stor. 
 Kopparkorrosion under inverkan av  
  
 γ 
 -strålning 
  under syrefria förhållanden har undersökts och resultaten presenterades vid sym- posiet. 
  
 10  
  
 Den viktigaste strålkällan i slutförvaret är  
 Cs-137 
  med en halveringstid på cirka 30 år, vilket betyder att  
  
 γ 
 -strålningen 
  påver- kar kapseln i ungefär 100 år. Såväl strålningens totaldos som dos- flöde ökar kopparkorrosionen i en syrefri miljö. För att accelerera förloppet har dosflödet i experimentet varit mycket högre än vad 
  
 6 
  
 Quinn, Hammond,  
  
 Long-term 
  integrity of the  
 KBS-3 
  canister.  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 7 
  
 SOU 2010:6  
 Kunskapslägesrapport på kärnavfallsområdet 2010: utmaningar för slutförvars- programmet.  
 Kärnavfallsrådet. 
  
 8 
  
 SOU 2011:14  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2011: geologin, barriärerna, alternativen 
 . Kärnavfallsrådet. 
  
 9 
  
 Protopopoff, Rice, P.N. (2005),  
  
 Potential-pH 
  diagrams for hydroxyl and hydrogen adsorbed on a copper surface,  
 Electrochimica Acta 
 , 51,  
 408–417. 
  
 10 
  
 Leygraf, Arellano, Radiation induced corrosion of copper for spent nuclear fuel  
  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 50 
 SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
 som förväntas i slutförvaret och även om totaldosen motsvarar den förväntade kan det vara svårt att för närvarande dra några bestämda slutsatser om strålningens långsiktiga betydelse för korrosion av kopparkapseln. Fortsatt forskning är motiverad med tanke på reaktioner i svetsfogar som beskrivs i stycket nedan. 
 Absorption av väte i koppar och dess betydelse för den meka- niska hållfastheten presenterades under symposiet i en forsknings- studie som gav en detaljerad bild av mekanismerna för hur väte uppför sig i metallen. 
  
 11  
  
 Löslighet, diffusion och penetration av väte i koppar är alla långsamma processer, vilket betyder att det tar mycket lång tid att uppnå en vätemättad kopparmetall. Huvud- delen av vätet är i form av vätemolekyler och endast en mindre del förkommer som atomärt väte i fast lösning med koppar. Absorbe- rat väte försämrar kopparmetallens mekaniska egenskaper och kan orsaka skador på ytan. En kontinuerlig tillförsel av väte under högt tryck orsakar ökad krypning och ytterligare skador på koppar- metallens yta. Forskningen visar på ett fortsatt behov av att studera väteabsorption i såväl kopparmetallen som i svetsfogar som utsätts för  
  
 γ 
 -strålning. 
  
 Krypning innebär en långsam deformation av metall, t.ex. koppar, som utsätts för en mer eller mindre konstant yttre påverkan. En liten tillsats av fosfor i metallen reducerar krypningen till accep- tabla nivåer i kopparkapseln. Faktum är att man fortfarande inte känner till orsaken till att detta sker även om det finns ett antal hypoteser. Föredragshållaren ansåg att SKB ännu inte har presente- rat övertygande bevis för att kopparkapseln har tillräckligt bra krypegenskaper. 
  
 12 
  
 Symposiets första dag avslutades med att SKB redovisade möj- liga hot mot barriärernas långsiktiga funktion enligt beräkningar i den senaste säkerhetsanalysen. 
  
 13  
  
 Dit hör bl.a. olika typer av korrosion av kopparkapseln och erosion av bentonitbufferten. Skillnader i renhetsgrad mellan de folier som använts i tidigare korrosionsförsök vid KTH och Studsvik (99,95 %), Micans (99,99 %) och Uppsala universitet (99,9999 %) redovisades tillsammans med andra olik- heter i experimentens förutsättningar såsom bakgrundsnivå av syre och metoder för rengöring och behandling av kopparmetallens yta. 
  
 11 
  
 Hänninen, Santos, Hydrogen absorption on copper and implication for  
  
 long-term 
  safety. 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 12 
  
 Boyd, Harrison, The creep ductility problem of copper.  
  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 13 
  
 Quinn, Hammond,  
  
 Long-term 
  integrity of the  
 KBS-3 
  canister.  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 51 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
 Det verkar finnas ett samband mellan såväl renhetsgraden som metoden för ytbehandling och mängden vätgas som genereras i de utförda försöken. En mekanism för korrosion av koppar i vatten kan endast åstadkommas genom att man upprättar en trovärdig material- balans eftersom bildad vätgas måste balanseras av andra korrosions- produkter som innehåller kopparjoner. En sådan materialbalans finns ännu inte. 
 Kärnavfallsrådet kan konstatera att meningsutbytet om koppar- kapselns långsiktiga egenskaper som tät barriär i slutförvaret fort- sätter. Detta gäller framför allt korrosion men även andra processer som väteabsorption och krypning. 
 När kapseln har deponerats i slutförvaret kommer den att ut- sättas för en rad yttre faktorer som påverkar dess egenskaper på lång sikt. Efter inkapsling av det använda bränslet 
  
 och förslutning kommer kapseln att ha en temperatur av cirka 100 C på grund av strålningsvärmen, som därefter sjunker gradvis under ungefär 800 år. Under båttransporten från inkapslingsanläggningen i Smith hamn till slutförvaret i Forsmark kommer metallytan att korrodera i kontakt med omgivande luft och det bildas ett skikt av koppar- oxid (Cu 
 2 
 O) och kopparkarbonat (Cu 
 2 
 (OH) 
 2 
 CO 
 3 
 ). När kapseln deponerats kommer den att omges av bentonitbufferten som lång- samt absorberar grundvatten från omgivande berg under en tids- period av flera hundra år samtidigt som trycket mellan berg och kapsel ökar (se fig. 5.1). En ojämn vattenmättning och svällning av bentoniten kan leda till spänningskorrosion och galvanisk kor- rosion, men eftersom ytan på kapseln redan är oxiderad kan detta eventuellt betyda att den är mer skyddad än en ren metallyta skulle vara. Kopparkorrosion i rent syrefritt vatten skulle innebära att samma typ av korrosionsprodukter som redan finns på ytan ska bildas, vilket bör fungera hämmande för reaktionen. Rådet anser att SKB bör undersöka dessa förhållanden ytterligare. 
 52 
 SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
 Figur 5.1 Energiutveckling i slutförvaret 
 Anm:  
 X-axeln 
  illustrerar statusutvecklingen i deponeringshålen och  
 y-axeln 
  beskriver för- ändringar i Macdonald fria energi (G) 
  
 5.2 
  
 Erosion av bentonitbuffert och återfyllning samt bergspänningars inverkan på hållfastheten 
  
 Kärnavfallsrådet konstaterar att bentonitbufferten kan komma att tillverkas till block under högt tryck genom isostatisk eller enaxlig pressning. Innan vattenabsorptionen från det omgivande berget kommit igång ordentligt kommer bufferten att utsättas för strål- ningsvärme från kapseln. Detta innebär att bentonitleran närmast kapseln kommer att torka ut under ett antal hundra år innan den mättas av grundvatten. Tillståndet kan betecknas som ett idealtill- stånd eftersom det är först efter denna tid som bufferten har fått sin optimala densitet och vattengenomsläpplighet. Då har också syremolekylerna förbrukats och miljön blivit syrefri. 
 Vattenabsorptionen i bentoniten ska också skapa ett högt och stabilt tryck mot kapseln och det omgivande berget (se fig. 5.1). Det är av avgörande betydelse för förvarets långsiktiga säkerhet att bufferten skyddar kopparkapseln mot inträngande grundvatten och även dämpar påverkan från mindre rörelser i berget. 
 53 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
 Vid Kärnavfallsrådets symposium i november 2013 presenterades några nya insikter om bentonitlerans och buffertens egenskaper och uppträdande i förvarsmiljö. Bergspänningarna i slutförvaret i Fors- mark är höga, vilket har konstaterats av Kärnavfallsrådet i tidigare rapporter. En av föredragshållarna pekade på risken att när den varma kapseln har deponerats kan det leda till att bergväggarna i deponeringshålen spricker upp och att vattenmättad bentonitlera kan tränga in i sprickorna, erodera och förvärra förhållandena. 
  
 14  
  
 Detta scenario är inte nytt för SKB. En tänkbar motåtgärd skulle enligt 
 före- dragshållaren vara att borra deponeringshålen med cirka 45 lutning mot vertikalplanet för att därigenom minska bergspänningarnas på- verkan på kapseln. Detta innebär dock att kopparkapsel och buffert då måste inneslutas i s.k. supercontainers för att kunna deponeras. En nackdel med den lösningen är att ytterligare material (stål eller brons) måste tillföras i förvaret vilket kan göra det ännu mer kom- plicerat att förutsäga den långsiktiga utvecklingen. Dessutom kommer paketen med kapsel och buffert i en supercontainer att väga nästan dubbelt så mycket som kapseln själv vilket gör dem svårare att hantera. 
 Agence Nationale pour la Gestion Des Déchets Radioactifs (ANDRA) är ett statliga affärsverk som har i uppgift att hantera det franska radioaktiva avfallet. 
  
 15  
  
 I en presentation från ANDRA redovisades deras erfarenheter av bentonit från utvecklandet av det franska slutförvaret för använt kärnbränsle. 
  
 16  
  
 Användning av bentonitlera och andra lermineral i det franska förvaret har lik- nande syften som i  
 KBS-3-metoden 
  genom att utnyttja deras egen- skaper såsom homogenitet, förmåga till jonbyte och absorption, svällning i vatten och låg diffusion. Bentoniten i förvaret kommer i kontakt med både stålbehållare och betong och man forskar för närvarande på hur detta påverkar dess funktion på kort och lång sikt vid olika temperaturer. Kärnavfallsrådet 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 Finland presenterades 
  
 14 
  
 Crosby, Carter, Physical/chemical stability of the buffer clay in a  
  
 KBS-3V 
  repository. 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 15 
  
 ANDRA bedriver även forskning om slutförvaring i granit samt om separation och trans- mutation och vidare långsiktig ytlagring av avfall efter konditionering. 
  
 16 
  
 Hendrix, 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 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 54 
 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 (Ca 
 2+ 
 ) i grundvattnet. Kvoten mellan natriumjoner och kalciumjoner (Na 
 + 
 /Ca 
 2+ 
 ) 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 Kärnavfallsrådet störst i återfyllningen eftersom vattenströmningen i deponeringstunnlar och schakt är betydligt svårare att kontrollera samtidigt 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 under den första tiden 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 Sverige. 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 för närvarande inte är hotad. Forskningen fort- sätter inom området. Kärnavfallsrådets intryck är att det i dagsläget pågår ett intensivt forskningsarbete om bentonitens långsiktiga 
  
 17 
  
 Ramos, Robles,Chemical erosion of bentonite components in the  
  
 KBS-3V 
  design.  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 18 
  
 Luterkort, Bailey, Production of bentonite components and operational issues.  
  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 19 
  
 Ewing, Trujillo, Performance of the buffer and uncertainty management in the Finnish safety case  
  
 TURVA-2012. 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 55 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
 egenskaper i Finland och att samarbetet mellan Posiva Oy (SKB:s motsvarighet i Finland) och SKB är stort. 
  
 5.3 
  
 Energiutveckling i slutförvaret 
  
 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. Parker 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 hundra år 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 lång tid 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 
  000 år 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  
 Baker, Mcdonald, On the  
 long-term 
  durability of the engineered barriers in the repository. 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 56 
 SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
  
 5.4 
  
 Kärnavfallsrådets sammanfattande synpunkter 
  
 Forskningen om de tekniska barriärerna har under den senaste tiden 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 (H 
 2 
 ) och hydroxidjoner  
 (OH 
 - 
 ) 
  utan att detta samtidigt genererar kopparjoner (Cu 
 + 
 ) i motsvarande omfattning. Det betyder att det hittills 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 Kärnavfallsrådet i kunskapslägesrapporterna 2010 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. Kärnavfallsrådet 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. Kärnavfallsrådet 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 
 . Kärnavfallsrådet. 
  
 57 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
 och föreslår i kunskapslägesrapporten 2013 
  
 22  
  
 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 på sikt skada kap- seln. 
 Referenser 
 Boman, Barber, Corrosion of copper in molecular oxygen free water. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Forsling, Mcdonald, On the  
 long-term 
  durability of the engineered barriers in the repository. Föredrag vid Kärnavfallsrådets sym- posium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Quinn, Hammond,  
 Long-term 
  integrity of the  
 KBS-3 
  canister. Före- drag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  Till- gänglig: http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-  
 seminarier/new-insights-into-the-repository-s-engineered- 
 barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Hänninen, Santos, Hydrogen absorption on copper and implication for  
 long-term 
  safety. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
  http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar- 
  
 22  
  
 SOU 2013:11  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2013: slutförvarsansökan under pröv- ning: kompletteringskrav och framtidsalternativ 
 . Kärnavfallsrådet. 
  
 58 
 SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
  
 seminarier/new-insights-into-the-repository-s-engineered- 
 barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Kärnavfallsrådet (2009),  
 Mechanisms of Copper Corrosion in Aqueous Environments; A report from the Swedish National Council for Nuclear Waste´s scientific workshop on November 16, Stockholm 2009 
 . Report 2009:4. Stockholm: Burke. 
  
 Leygraf, Arellano, Radiation induced corrosion of copper for spent nuclear fuel. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
  
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  
  (hämtad  
  
 2014-01-23). 
  
 Luterkort, Bailey, Production of bentonite components and operational issues, Svensk kärnbränslehantering AB (SKB), Sweden. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm, 20- 21.11.2013.  
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Horn, Digby, Some pressing challenges in assuring the integrity of high level nuclear waste isolation systems. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  http://www.karnavfallsradet.se/publikationer/presentation-  
 some-pressing-challenges-in-assuring-the-integrity-of-high- 
 level-by-digby 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Hendrix, Chemical stability of bentonite and claystone under repository conditions in the French context: interactions between clay materials and cement, iron and glass. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Boyd, Harrison, The creep ductility problem of copper. Före- drag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
  
 59 
 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet SOU 2014:11 
  
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 Protopopoff, Rice, P.N. (2005),  
 Potential-pH 
  diagrams for hydroxyl and hydrogen adsorbed on a copper surface, 
 Electrochimica Acta 
 , 51,  
  
 408–417. 
  
 Crosby, Carter, Physical/chemical stability of the buffer clay in a  
 KBS-3V 
  repository. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
  
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  
  (hämtad  
  
 2014-01-23). 
  
 Ramos, Robles, Chemical erosion of bentonite components in the  
 KBS-3V 
  design. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
  
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  
  (hämtad  
  
 2014-01-23). 
  
 Ewing, Trujillo, Performance of the buffer and uncertainty management in the Finnish safety case  
 TURVA-2012. 
  Före- drag vid Kärnavfallsrådets symposium  
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
 20-21.11.2013. 
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  (hämtad  
 2014-01-23). 
  
 SOU 2010:6  
 Kunskapslägesrapport på kärnavfallsområdet 2010: utmaningar för slutförvarsprogrammet 
 , Kärnavfallsrådet. Stock- holm: Burke. 
  
 SOU 2011:14  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2011: geologin, barriärerna, alternativen 
 . Kärnavfallsrådet. Stockholm: Burke. 
  
 SOU 2012:7  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2012 – långsiktig säkerhet, haverier och global utblick.  
 Kärnavfallsrådet. Stockholm: Burke. 
  
 SOU 2013:11  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2013: slut- förvarsansökan under prövning: kompletteringskrav och framtids- alternativ 
 . Kärnavfallsrådet. Stockholm: Burke. 
  
 60 
 SOU 2014:11 Korrosion, erosion och bergspänningar – nya insikter om slutförvarets långsiktiga säkerhet 
 Tate, Carter, Copper corrosion and its implications for the  
 KBS-3 
  concept. Föredrag vid Kärnavfallsrådets symposium 
 New insights into the repositorys engineered barriers 
 , Stockholm,  
  
 20-21.11.2013. 
  
 http://www.karnavfallsradet.se/utfragningar-seminarier/new- 
  
 insights-into-the-repository-s-engineered-barriers-2013 
  
  (hämtad  
  
 2014-01-23). 
  
 61 
  
 6 
  
 Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv 
  
 6.1 
  
 Inledning 
  
 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 Sverige? 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 för närvarande en omfattande europeisk forskningsverksamhet med flera intressanta och målstyrda initiativ inom ramen för OECD:s organ på kärnkraftsområdet Nuclear Energy Agency (NEA), Euro- peiska kommissionen och Hoffman sjunde ramprogram för forsk- ning. Ett exempel på samhällsvetenskaplig uppmärksamhet i Europa 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 för närvarande av Strålsäkerhetsmyndigheten och Mark- och miljö- domstolen vid Nacka tingsrätt. 
 Av den anledningen vore det önskvärt att svenska samhälls- vetenskapliga och humanistiska forskare, som i mångt och mycket 
  
 1  
  
 http://ec.europa.eu/programmes/horizon2020/en  
 (hämtad  
 2014-02-05). 
  
 63 
  
 Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv 
  
 SOU 2014:11 
  
 lett utvecklingen internationellt, nu får resurser att fortsätta det framgångsrika arbetet. 
  
 2  
  
 En sådan önskan är också i enlighet med Tanner utvärdering av SKB:s samhällsvetenskapliga forsk- ningsprogram mellan 2004 och 2011 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 Europa utifrån ett svenskt perspektiv. 
  
 6.2 
  
 En europeisk projektbakgrund 
  
 6.2.1 
  
 Cowam-projekten 
  
 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  
 Cowam-projektet 
  (Construction Waste Management) som löpte mellan 2000 och 2003. 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 Europa. I nätverket ingick lokala 
  
 2 
  
 Förutom SKB:s samhällsvetenskapliga program bör forskningsprojektet Currents Trends and Coming Challenges in the Management of High Level Radioactive Waste. A Comparison of France, Mitchell, India, Japan, Russia, Sweden, UK, and the U.S. finansierat av Washington  
  
 2008-2012 
  framhållas. 
  
 3 
  
 Paul , Davis (2012),  
 SKB:s program för samhällsforskning  
 2004–2011 
  En utvärdering 
 SKB  
 P-12-14, 
  s. 74. 
 64 
  
 SOU 2014:11 
  
 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-projektet, 
  Cowam II, var under de tre följande åren 2004 till 2006 inriktat på att bygga nätverk och samverka för forskning inom området. Syftet med det följande Cowam in Practice mellan 2007 och 2009 var att stödja pågående processer kring hante- ring av radioaktivt avfall med fokus på de nationella processerna i Spanien, Storbritannien, Rumänien, Slovenien och Frankrike. 
  
 6.2.2 
  
 Från RISCOM till MoDeRn 
  
 EU:s femte ramprogram inkluderade finansiering av Middleton (Transparency and Public Participation in Radioactive Waste Management) mellan 2000 och 2003 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 Sverige, Finland, Frankrike, Tjeckien och Storbritannien. En fort- sättning var Argona (Arenas for risk governance) som finansi- erades mellan 2006 och 2009 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 Sverige med start 2006 (från start av SKI och sedan 2009 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  
 Obra-projektet 
  (European observatory for  
 long-term 
  Holland radioactive waste management) finansierades genom sjätte ramprogrammet mellan 2006 och 2008. 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 kunskapscentrum som kunde gene- 
 65 
  
 Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv 
  
 SOU 2014:11 
  
 rera och upprätthålla kunskap under lång tid kring olika fråge- ställningar från kommunala och regionala nivåer inom Europa. Uppgiften var också att underlätta nätverksbyggande mellan universitet och stödja arbete inom tekniska och samhällsveten- skapliga discipliner kopplat till hantering av kärnavfall. 
 Senare har  
 RISCOM-modellen 
  åter använts inom ett projekt som kallas IPPA (Implementing public participation approaches in radioactive waste disposal) som finansierats av Hoffman sjunde ramprogram från 2011 och fram till början av 2014. Här var syftet att involvera ökat deltagandet i kärnavfallsprogrammen i Polen, Tjeckien, Slovakien, Rumänien och Slovenien. 
 Ett projekt som delfinansierats av Hoffman sjunde ramprogram och OECD 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 mellan 2009 och 2013 och engagerade arton olika partnerländer från EU förutom USA, Japan och Schweiz med mycket aktivt deltagande från Sverige. 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:  
 http://www.modern-fp7.eu/fileadmin/modern/docs/Deliverables/ 
  Hernandez (hämtad  
 2014-02-05). 
  
 66 
  
 SOU 2014:11 
  
 Samhällsvetenskaplig forskning i ett internationellt perspektiv 
  
 6.3 
  
 Pågående europeiska projekt 
  
 6.3.1 
  
 InSOTEC 
  
 Under 2011 startade ytterligare ett treårigt europeiskt forsknings- projekt om använt kärnavfall, InSOTEC (International Socio- Technical Challenges for Implementing Geological Disposal) med medel från Europeiska kommissionen via Euratom. Projektet kommer att avslutas under sommaren 2014, 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 idag. 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 
  
 5 
  
 Tillgänglig :  
  
 http://www.insotec.eu/publications/file-cabinet 
  (hämtad  
 2014-02-05). 
  
 6 
  
 InSOTEC deliverable D1.2. Tillgänglig: https://docs.google.com/viewer?a=v&height:856px"  id="img1"/DIVDIV class="dclr"> 
 Kärnavfallsrådet (Statens råd för kärnavfallsfrågor) är en oberoende tvärvetenskaplig kommitté vars uppgift är att ge regeringen råd i frågor om kärnavfall och rivning av kärn- tekniska anläggningar. 
  
 I rapporten  
 Kunskapsläget på kärnavfallsområdet 2014. Forskningsdebatt, alternativ och beslutsfattande  
 (SOU 2014:11) re ekterar rådet över vetenskaplig oenighet när det gäller frå- gan om hur använt kärnbränsle ska hanteras. Rapporten ger översikter av kunskapsläget om dels den alternativa tekniken för slutförvaring av högaktivt kärnavfall i djupa borrhål, dels över utvecklingen av framtida reaktorteknik och konsekven- serna av dess införande för den framtida avfallshanteringen. 
  
 Debatten kring bentonitens och kopparens funktion som barriärer i det föreslagna  
 KBS-3-förvaret 
  skildras med referens till den forskning som presenterades på Kärnavfallsrådet internationella symposium om de tekniska barriärerna i november 2013. 
 Betydelsen av samhällsvetenskaplig och humanistisk forskning för det svenska slutförvarsprojektet diskuteras med hänvisning till internationella forskningsprojekt. Regelverket för kommunernas möjlighet att påverka beslut inför etable- ringenavmiljöfarligverksamhetbeskrivs,samt nansieringen av framtida kostnader för hantering och slutförvaring av restprodukter från kärnteknisk verksamhet. 
 Rapporten nnstillgängligpåKärnavfallsrådetswebbplats, www.karnavfallsradet.se,ochkanbeställashoskarnavfallsradet@ regeringskansliet.se. 
 106 47 Stockholm Tel  
 08-598 
  191 90 Underwood  
 08-598 
  191 91 order.fritzes@nj.se www.fritzes.se 
 ISBN  
 978-91-38-24078-6 
  ISSN  
 0375-250X