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Technical Report NTB 85-35
Some aspects of the use of iron canisters in deep lying repositories for nuclear waste
Der Bericht betrachtet die Korrosion von Eisenbehältern für hochradioaktive Abfälle und die damit verbundene Wasserstoffentwicklung für den Fall, dass diese Behälter in Bentonit eingebettet und in tiefen geologischen Formationen endgelagert werden. Unter solchen Bedingungen liegt der Gleichgewichtsdruck (ab welchem die Korrosionsreaktion unterbleibt) schätzungsweise zwischen 500 atm und 1'000 atm und ist somit erheblich höher als der Gebirgsdruck. Deshalb muss das Gas entweichen können, da sonst das Gefüge des Wirtgesteins durch den Gasdruck verändert werden könnte. Ein Entweichen durch Diffusion allein reicht nicht aus, jedoch haben neuere Experimente (Pusch 1984) gezeigt, dass die grösseren Poren des Bentonits durch den Gasdruck von Wasser befreit werden, und dass somit das Gas entweichen kann, bevor unzulässig hohe Drücke aufgebaut werden.
Die mutmassliche Wirkung einer Kapillarbarriere (CBL) wird untersucht. Eine dünne Schicht z. B. aus Quarzsand um den Behälter würde eine viel kleinere Kapillarsaugspannung aufweisen als der Bentonitton. Durch Korrosion entstehendes Wasserstoffgas würde Wasser aus dieser Schicht verdrängen, sodass sich der Übergang Gas/Wasser an der Grenze CBL/Bentonit stabilisiert. Wegen der sehr hohen Saugspannungen kann das Wasser nur aus den grössten Poren des Bentonits verdrängt werden. Sobald kein Wasser mehr mit dem Eisen in Kontakt steht, wird die Korrosion beträchtlich verlangsamt. Eine stationäre Korrosionsrate wird erreicht. Mangels Daten können weder der stationäre Druck noch die stationäre Korrosionsrate quantifiziert werden. Es ist jedoch durchaus zu erwarten, dass Korrosionsrate und Druck um Grössenordnungen reduziert werden gegenüber dem Fall des unbegrenzt verfügbaren Wassers. Überdies ist ein zusätzlicher Effekt zu erwarten. Solange die CBL frei von Wasser bleibt, können keine Radionuklide entweichen, auch wenn der Behälter undicht wird.