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Technical Report NTB 90-15
Grimsel Test SiteUranium migration in crystalline rock:Capillary solution transport in the granite of the Grimsel Test Site
Die Bildung U-haltiger, im UV-Licht fluoreszierender Oberflächenausscheidungen an ventilierten Stollenwänden wurde im Felslabor Grimsel (FLG) untersucht. Mineralogische, chemische und radiochemische Analysen der Ausscheidungen sowie des darunterliegenden Kristallins (2 Bohrkerne) wurden durchgeführt. Der Kapillartransport des Porenwassers zur Oberfläche wurde mit drei kleinen «in-situ» Experimenten untersucht: a) Vakuum-Extraktion von Porenwasser, b) Oberflächenverdunstung unter definierten Bedingungen und c) Infiltration von Wasser in die Tunnelwand.
Porenwässer aus fluoreszierenden Zonen haben eine ähnliche Zusammensetzung wie andere FLG-Grundwässer, enthalten aber viel mehr Uran, bis 1 mg/l. Dieses Uran wird wahrscheinlich aus feinverteilten U-Mineralien, in den wasserführenden Mikroklüften durch gelöste Luft (O2 und CO2) mobilisiert. Der Transport durch das nach aussen zunehmend ungesättigte Gestein erfolgt durch Kapillarkräfte und durch Oberflächenverdunstung aus sehr engen, wassergefüllten Mikroklüften. Andererseits saugt das ungesättigte Porensystem Wasser von der Tunneloberfläche mit 0.5 – 1 bar an.
Chemische und radiochemische Analysen des tunnelnahen Granits deuten auf partielle Adsorption/Coprezipitation des U an/mit Fe2O3 (H2O)x aus dem belüfteten Porenwasser während der Bildung der fluoreszierenden Ausscheidungen. Im Gegensatz zu U verhalten sich Th und Ra immobil im oberflächennahen Granit. Fluoreszierende Zonen deuten auf geochemische Bedingungen unter denen U und eventuell andere Aktinide sehr mobil sind und rasch transportiert werden können. Solche Bedingungen sind aber an ungesättigte Zonen im Bereich ventilierter Oberflächen gebunden und dürften deshalb für die Sicherheitsanalyse tiefer Endlager radioaktiver Abfälle von geringer direkter Bedeutung sein. Sie geben aber Hinweise auf die physikalischen und chemischen Störungen während dem Bau und der ersten Betriebsphase eines solchen Endlagers.