DokumentID Författare Fredrik Vahlund Kvalitetssäkrad av. Version 1.0. Peter Wikberg Godkänd av Magnus Westerlind

Transkript

1 Öppen Rapport DokumentID Författare Fredrik Vahlund Kvalitetssäkrad av Version 1.0 Peter Wikberg Godkänd av Magnus Westerlind Status Godkänt Reg nr Datum Kvalitetssäkrad datum Godkänd datum Sida 1 (38) Svar på Föreläggande om redovisning Innehåll 1 Bakgrund Dialog med SSM SKB:s svar 17:e maj Ärendet Jordströmmar Naturliga jordströmmar Jordströmmar från kraftöverföring Förvarets påverkan på potentialfältet Anläggningens driftfas Observationer på bergförstärkning och barriärer Tid efter förslutning Avfall och förvarskonstruktioner Påverkan på avfallet Påverkan på förvarskonstruktionerna Kemisk miljö Påverkan på radionuklidtransport Analogier Erfarenheter från andra likströmsförbindelser Påverkan på armerade konstruktioner Strålsäkerhetsfrågan Påverkan av Fenno-Skan på kort sikt Påverkan av Fenno-Skan på lång sikt Bästa möjliga teknik och lokalisering för utbyggd anläggning Sammanfattning Referenser Bilaga A Massbalansberäkningar för korrosion av reaktortankar till följd av Jordströmmar från Fenno-Skan Bakgrund Det elektriska fältet i omgivande berg och i reaktortankförvaret Grundläggande antaganden för beräkningar av korrosion Beräkningsfall 1a Beräkningsfall 1b Beräkningsfall 2a Box 250, Stockholm Besöksadress Blekholmstorget 30 Telefon Fax Säte Stockholm

2 Öppen 1.0 Godkänt 2 (38) Beräkningsfall 2b Beräkningsfall Slutsats Referenser... 38

3 Öppen 1.0 Godkänt 3 (38) 1 Bakgrund Föreliggande dokument utgör svar på det föreläggande Jordströmmars påverkan på SFR som utfärdades av SSM 9:e januari 2014 (SSM 2014). 1.1 Dialog med SSM Föreläggandet som utfärdades 2014 relaterar till ett tidigare föreläggande där SSM den 19 februari 2013 (SSM 2013) beslutade att: SKB skulle inkomma med en skriftlig redogörelse med en värdering om elkabeln Fenno-Skan föranleder risk för accelererad degradering av de tekniska barriärerna i SFR. SKB inkom 17 maj 2013, se avsnitt 1.2, med en redovisning som svar på föreläggandet (SKBdoc ). I redovisningen diskuteras konsekvenserna av jordströmmar på kort sikt (under driftfasen), medellång sikt (tider kortare än år efter förslutning) och på mycket lång sikt (tider längre än år efter förslutning). SKB bedömer i redovisningen att jordströmmar från bl.a. Fenno-Skan kabeln i liten mån påverkar degraderingen av de tekniska barriärer som har betydelse för strålsäkerheten i SFR. Jämfört med den förutsedda och påvisbara påverkan som miljön i berget har (höga kloridhalter mm), bedöms en accelererad degradering på grund av Fenno-Skan vara försumbar. SSM sammanfattar SKB:s slutsatser i redovisningen (SSM 2014) I denna anger SKB att frågan är relevant, men bedömer att jordströmmar från bl.a. Fenno-Skan kabeln i liten mån påverkar degraderingen av tekniska barriärer av betydelse för strålsäkerheten. SKB anger att en eventuell påverkan under driftskedet bedöms kunna upptäckas och åtgärdas innan förslutning, medan betydelsen av eventuell påverkan efter förslutning bedöms som liten och kommer slutligt redovisas i den preliminära säkerhetsredovisningen (PSAR) för ett utbyggt SFR i samband med ansökan om uppförande SSM beslutade den 9:e januari 2014 (SSM ) Skälen för beslutet är: Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) begär att (SKB) inlämnar den tidigare efterfrågade redogörelsen av vilken påverkan som elkabeln Fenno- Skan kan ha för strålsäkerheten för Slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall (SFR) senast den 31 juli 2014 SSM bedömer, liksom SKB, att frågeställningen om jordströmmars påverkan på SFR ännu inte kan avfärdas och att ytterligare analyser och värderingar behövs. SSM har följande synpunkter på det planerade arbetet. SSM anser att SKB på ett mer underbyggt sätt bör motivera varför analyserna kan begränsas till förvarsdelen bergrum för medelaktivt avfall (BMA). Enligt SSM:s bedömning är de argument som förs fram gällande förvarsdelen Silo otillräckliga för att avfärda frågan. Att Silo har fler barriärer bör enligt SSM i sig inte tillmätas någon betydelse för behovet av att värdera frågeställningen. Vad det gäller kopplingen till den planerade utbyggnationen behöver de frågeställningar som kan vara av betydelse för anläggningens strålsäkerhet på kort och lång sikt hanteras dels inom ramen för säkerhetsredovisningen för befintlig och utbyggt förvar, dels inom ramen för lokaliseringsutredningen för den utbyggda anläggningen. Enligt SSM:s bedömning är därför SKB:s ambition att belysa frågeställningen inom ramen för PSAR inför utbyggnationen otillräcklig. Vad det gäller påverkan på det befintliga förvarets strålsäkerhet på kort och lång sikt anser SSM att frågeställningen behöver hanteras oavsett SKB:s planer på att bygga ut

4 Öppen 1.0 Godkänt 4 (38) anläggningen. Myndigheten har samtidigt förståelse för de samordningsfördelar en samlad redovisning innebär. SSM väljer därför att avvakta föreläggande om ytterligare redovisningar till en tidpunkt efter SKB planerar att inkomma med ansökan om utbyggnation. 1.2 SKB:s svar 17:e maj 2013 SKB besvarade föreläggandet den 17:e maj 2013 (SKBdoc ): 2 Ärendet Ingen påverkan på tekniska barriärer i SFR på grund av Fenno-Skan har hittills kunnat identifieras. Den enda betydelse som jordströmmar möjligen skulle ha för tekniska barriärer är armeringskorrosion i befintligt BMA och Silo. Miljön i SFR:s bergsalar, med droppande saltvatten och varierande fuktighet, har visat sig ge upphov till armeringskorrosion. Denna korrosion har främst betydelse i driftskedet då strukturerna belastas med bl.a. traverser. Följderna av detta kan vara att sprickor uppkommer, vilka i så fall måste repareras innan förslutning. Dessutom har sprickor från uppförandet (krympsprickor) identifierats i BMA och skall åtgärdas innan förslutning. Avseende Silo, noteras att betongkonstruktionen omges av ett bentonitlager, vilket har ca 1000 gånger högre ledningsförmåga än omgivande berg och förmodas reducera jordströmmarna i konstruktionen. Förutsättningarna för att identifiera uppkomna sprickor är sämre i Silo, men då gjutprocessen var en annan än för BMA, bedöms detta vara av mindre betydelse. Silo har dessutom flera barriärer. Efter förslutning av förvaret går det inte att utesluta att armeringskorrosion har betydelse för uppkomst av sprickor eller andra defekter, trots att belastningarna på strukturen då är lägre och mera konstanta. Ett problem som identifierats och skall åtgärdas innan förslutning, är de gjutstag som finns i befintligt BMA och där fullständig korrosion skulle kunna påverka de flödesbegränsande egenskaperna hos barriären. Denna fråga behöver generell belysning, vilket kommer att ske i PSAR för ett utbyggt SFR i samband med ansökan om uppförande. För det utbyggda SFR planeras inga motsvarande armerade strukturer då nya BMA planeras uppföras som en oarmerad betongkonstruktion. Sammanfattningsvis görs följande bedömning: Degradering av tekniska barriärer har liten betydelse under driftskedet eftersom status för barriärerna då övervakas och åtgärder kan vid behov sättas in. På medellång sikt (förslutning - < år) kan korrosionsprocesser vara av betydelse i befintligt SFR där barriärerna innehåller armeringsjärn och eftersom barriärerna har en flödesbegränsande funktion. På mycket lång sikt (> år), har barriärerna främst en sorberande funktion, dessutom bör en så långsam korrosion ge en begränsad påverkan på barriärernas integritet. Slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall, SFR, är placerat cirka 50 meter under havsbotten utanför Forsmarks kärnkraftverk, Figur 2-1. Förvaret omfattar idag fyra stycken bergsalar och en silo. Anläggningen dränagepumpas under drift men kommer efter förslutning långsamt att vattenfyllas. Invid den befintliga anläggningen SFR 1 planeras en utbyggnad, SFR 3, som består av sex bergsalar. Förvarsutformning och det avfall som avses deponeras i den utbyggda anläggningen påminner om utformning och avfall i den existerande anläggningen. Det avfall som avviker mest är en förvarsdel för

5 Öppen 1.0 Godkänt 5 (38) reaktortankar som kommer att deponeras hela utan att de först har sönderdelats. För att kunna deponera dessa planeras en separat tunnel från ytan och en bergsal för reaktortankarna. I närheten till SFR finns likströmsförbindelsen Fenno-Skan. Det elektriska fältet från Fenno- Skanlänken orsakar potentialskillnader i SFR, se vidare avsnitt 2.1. Figur 2-2 visar kablarnas placering i anslutning till SFR. Potentialskillnader orsakas dock inte av de isolerade kablarna utan av den elektrod som befinner sig 25 km från SFR. Föreliggande dokument utgör ett svar på det föreläggande som SSM utfärdade 9:e januari I efterföljande text presenteras jordströmmars möjliga påverkan på strålsäkerheten för SFR 1 och SFR 3, där den del som rör SFR 3 behandlas även ur ett lokaliseringsperspektiv. Strålsäkerhetsfrågan diskuteras separat för tiden fram till förslutning, avsnitt 2.2, och tiden efter förslutning, avsnitt 2.3. Figur 2-1. Flygfoto och bildmontage av SFR. Befintlig anläggning, SFR 1 är illustrerad med vit färg och den utbyggnad SKB avser att ansöka för, SFR 3, med blå. De jordströmmar som induceras av potentialskillnaderna kan komma att påverka korrosionen av metalliska komponenter i förvaret. Dels kan den anodiska upplösningen av material (metalliskt avfall och armering) komma att påskyndas då reaktionskinetiken för elektrokemiska processer är potentialberoende (avsnitt och 2.3.3). Dels kan redoxförhållanden eller de potentialberoende transportmekanismer påverkas (avsnitt och 2.3.5). Det som ytterst avgör hur stor påverkan dessa mekanismer får på korrosionen är potentialskillnadens storlek över korroderande avfallskomponenter, vilket i sin tur beror på hur det elektriska fältet varierar. Vid mätningar på ca 90 m djup i området vid SFR har horisontella fältgradienter på upp till 0,423 mv/m påvisats (Pedersen m fl. 2013), vilka kan korreleras med drift av Fenno-Skan 1 (1250 ka vid full strömstyrka). Något högre gradienter, 1,839 mv/m har uppmätts någon km västerut inne vid land. Modellering av det elektriska fältet, utan hänsyn till tunnelsystemet, orsakade av Fenno-Skan, ger en vertikal gradient på ca 2 mv/m för en strömstyrka på 1 ka (Thunehed, 2014), dvs i samma storleksordning som de gradienter som uppmätts i området. Det verkar alltså rimligt att anta att såväl den horisontella som vertikala gradienten är i storleksordningen någon eller några mv/m. I ett fåtal fall har gradienter på upp till 10 mv/m uppmätts i öppna borrhål, men dessa värden bedöms vara lokala avvikelser som exempelvis kan bero på vattenfyllda sprickor eller galvaniska effekter till följd av mineralogiska variationer i berget (Nielsen m fl. 2006b). I avsnitt diskuteras hur mineralologiska avvikelser kan generera jordströmmar. Betydelsen av dessa gradienter diskuteras i kvantitativa termer i avsnitt 2.3.

6 Öppen 1.0 Godkänt 6 (38) Figur 2-2. SFR samt den planerade utbyggnaden tillsammans med Fenno-Skan 1 och 2. De kablar som presenteras i figuren genererar inte jordströmsfältet utan elektroden i Figur Jordströmmar Elektriska fält i marken kan orsakas av ett flertal olika källor. I detta sammanhang kan växelfält betraktas som ointressanta. Statiska eller mycket långsamt varierande fält kan dels orsakas av naturliga elektrokemiska processer och dels av jordade elkraftssystem Naturliga jordströmmar Elektrokemiska processer i marken kan ge upphov till separation av positiva och negativa laddningar i grundvattnet. Denna laddningsseparation utgör i sin tur en källa till elektriska strömmar i marken. De processer som kan förekomma är: Strömningspotential. Ett elektriskt dubbelskikt bildas vid gränsytan mellan mineralkorn och elektrolyten i omgivande porvolym. Om elektrolyten strömmar på grund av en hydraulisk tryckgradient så skjuvas den yttre delen av dubbelskiktet och detta får i de flesta fall till följd en förhöjd koncentration av positiva laddningar på nedströmssidan. Elektriska dubbelskikt är till sin tjocklek och polaritet bland annat beroende av mineraltyp, salinitet, ph och temperatur. Hög salinitet tenderar att göra dubbelskitet tunt och därmed ge svaga strömningspotentialer. Strömningspotentialer på flera hundra mv har mätts upp i områden med kraftig topografi och

7 Öppen 1.0 Godkänt 7 (38) över jorddammar, men hög salinitet i porvätskan och låga strömningshastigheter vid SFR medför att sannolikheten för signifikanta strömningspotentialer kan betraktas som försumbara. Diffusionspotential. Salinitetsgradienter i grundvattnet kan jämnas ut genom diffusion av joner mot volymer med lägre salinitet. Om diffusionshastigheten skiljer sig för olika typer av joner så uppstår en laddningsseparation. Fenomenet är välkänt i sedimentära miljöer där diffusionspotentialer uppstår vid leriga formationer på grund av en högre diffusionshastighet för positiva joner jämfört med negativa joner. Diffusionspotentialer kan ha magnituder på tiotals mv, men kan antas vara försumbara i den geologiska miljö som råder vid SFR. Redoxpotential. Kemiska gradienter kan ge upphov till elektriska fält i marken i analogi med galvaniska celler. Den möjliga potentialskillnaden mellan en volym med katodiska reaktioner och en volym med anodiska reaktioner begränsas av de ingående reaktionernas standardpotentialer. Potentialskillnader begränsas också av den kontinuerliga returström som drivs av reaktionerna. Redox-potentialer i marken uppgår därför sällan till mer än några tiotal mv. En speciell form av redoxpotential uppkommer ofta kring mycket välledande geologiska strukturer som t.ex. sulfidmalmer. Negativa potentialer på något tusental millivolt kan uppkomma. Den exakta mekanismen för uppkomsten av sådana potentialer är omtvistad. Naturliga jordströmmar kan inte helt uteslutas som bidragande faktorer till korrosion vid SFR. Den sammanlagda effekten av de möjliga källorna till naturliga jordströmmar bedöms dock på sin höjd kunna ge upphov till potentialskillnader på något tiotal mv i den geologiska miljö som råder vid SFR Jordströmmar från kraftöverföring Elkraft överförs mellan Sverige och Finland med hjälp av högspänd likström via Fenno-Skanlänken. Fenno-Skan består av två poler där den första togs i drift 1989 och den andra De två polerna leder ström med varsin kabel i motsatta riktningar. Den mängd ström som inte balanseras av de två polerna återförs till jord via en elektrod vid Fågelsundet ca 25 km nordväst om SFR, Figur 2-3, och en motsvarande elektrod i Finland ca 190 km från SFR.

8 Öppen 1.0 Godkänt 8 (38) Figur 2-3. Forsmark samt elektroderna i Fågelsundet ca 25 km norr om SFR. När bägge polerna är i drift så blir jordströmmen i allmänhet liten. Om den ena polen är ur drift på grund av underhåll, reparationer eller kabelfel så kan dock jordströmmen i Fågelsundet uppgå till 1250 A (Fenno-Skan 1) respektive 1670 A (Fenno-Skan 2). Vid kraftöverföring med Fenno-Skan 1 används elektroden vid Fågelsundet som anod, dvs ström injekteras ned i havsbotten. Det omvända gäller vid kraftöverföring med Fenno-Skan 2. Returelektroden i Finland är på ett sådant avstånd från SFR att dess inverkan är liten i förhållande till Fågelsundetelektroden. Endast under speciella driftsfall skapas det potentialfällt som diskuteras. Jordströmmen via Fågelsundetelektroden ger upphov till ett elektriskt fält kring Forsmark. Storleken på detta fält kan uppskattas dels från ett antal olika mätningar som utförts och dels från numerisk modellering. Den numeriska modelleringen förutsätter en resistivitetsmodell för berggrunden kring Fågelsundet-Forsmark. Resistivitetsfördelningen är inte känd i detalj i området, men en modell har konstruerats efter resultat från: 1/ Mätning av potentialfält från båt utanför Fågelsundetelektroden (Tykeson m fl. 1996). 2/ TEM-(Transienta elektromagnetiska)sonderingar vid Forsmark och omgivningar (Thunehed och Pitkänen 2007). 3/ Elektriska sonderingar vid Forsmark (Thunehed och Pitkänen 2003). 4/ Petrofysiska mätningar (t.ex. Isaksson m fl. 2004, Thunehed 2007). 5/ Geofysisk borrhålsloggning (t.ex. Nielsen m fl. 2006a, b, Nielsen och Ringgaard 2007a, b, 2009 a,b).

9 Öppen 1.0 Godkänt 9 (38) Resistivitetsmodellen kan ses i Figur 2-4. Modellen består av rektangulära celler som har en horisontell storlek av m i de centrala delarna. Det elektriska fältet orsakat av injektering av ström via elektroden i Fågelsundet beräknades med hjälp av programmet RES3DF (Li och Oldenburg 2000). Resultatet från beräkningen visas i Figur 2-5. Den elektriska potentialen uppskattas enligt denna modell till 5V/1000 A vid Forsmark och SFR. Gradienterna vid SFR (utan hänsyn taget till tunnelsystemet) uppskattas enligt modellen till ca 0,7 mv/m/1000 A i horisontalled och 2 mv/m/1000 A i vertikalled. Den elektriska strömmen sprider sig från havsvattnet ned i marken när elektroden används som anod (Fenno-Skan 1 i drift). Det omvända gäller följaktligen när elektroden används som katod. Figur 2-4. Resistivitetsmodell för området kring Fågelsundet-Forsmark. Modellens storlek är 70 km i SW-NE, 65 km i SE-NW och 41 km mot djupet. Figurens vertikalskala är överdriven med en faktor 8 och endast de översta 3.5 km visas. Nodavståndet är 250x250 m horisontellt i den centrala delen. Det översta lagret är 2 m tjockt och lagrens tjocklek ökar gradvis mot djupet. De översta 400 m i den sydöstra delen av modellen är bortskurna i figuren. Verkligt vattendjup har använts i modellen. Från (Thunehed, 2014). Kraftledningarna som förbinder kraftverket i Forsmark med det övriga svenska kraftnätet har en toppledning som är jordad vid ställverket. Denna jordning är sedan direkt eller indirekt i kontakt med ett antal andra skyddsjordningar på kraftverksområdet. Jordningspunkten vid ställverket sätts enligt modelleringen i Figur 2-5 på en avvikande elektrisk potential jämfört med motsvarande jordningar i andra delar av kraftnätet när ström injekteras i marken vid Fågelsundet. Detta innebär att ström kommer att dras från marken och ledas iväg från området via toppledningarna. När elektroden vid Fågelsundet används som anod kommer alltså jordningen vid Forsmarks ställverk/kraftverk att fungera som en sekundär katod. Hur mycket ström som på detta sätt leds bort är inte uppmätt men det är inte rimligt att strömstyrkan kan utgöra mer än någon eller några procent av den totala strömstyrkan vid Fågelsundet (~1000 A). Den sekundära elektroden vid Forsmarks ställverk/kraftverk kommer att påverka det elektriska potentialfältet i närområdet, inklusive SFR. Det är också möjligt att likströmmar

10 Öppen 1.0 Godkänt 10 (38) som inte är korrelerade med användningen av Fågelsundetelektroden leds iväg via kraftledningarnas toppledningar. Figur 2-5. Beräknad elektrisk potential (V/A) för resistivitetsmodellen i Figur 2-4 när ström injekteras via elektroden i Fågelsundet. Elektroden vid Fågelsundet är markerad med en gul symbol och Forsmark med en grön symbol. Se Figur 2-4 för modelldimensioner. Vertikalskalan är överdriven med en faktor 8 Från (Thunehed, 2014). Ett antal mätningar av elektriska fält har gjorts kring Forsmark och SFR. Dessa inkluderar mätningar av potentialgradienter på markytan (Nissen m fl. 2005, Sandberg m fl. 2009), mätningar mellan borrhål (Pedersen m fl. 2008, 2013), mätning längs borrhål (t.ex. Nielsen m fl. 2006a, b, Nielsen och Ringgaard 2007a, b, 2007a, b, 2009 a, b) och mätning av ström i lokala skyddjordningsnät (Nissen m fl. 2005). Mätningarna längs djupa borrhål visar på ökande elektrisk potential mot djupet. Eftersom mätningarna utfördes när elektroden vid Fågelsundet endast kan ha använts som anod tyder detta på en signifikant påverkan från en lokal katodisk källa vid ställverket/kraftverket. De kraftigaste vertikala gradienter som mätts upp längs något borrhål är ungefär 1,6 mv/m varvid mycket lokala variationer inte är beaktade. Potentialmätningar längs borrhål erhålls som en biprodukt från resistivitetsmätning och strömstyrkan i Fenno-Skan finns därför inte dokumenterad i loggningsrapporterna. I Figur 2-6 visas uppmätta elektriska potentialer relativt en referenspunkt vid Forsmark 3 (Sandberg m fl. 2009). Mätningarna utfördes under full belastning på Fenno-Skan 1. Resultaten indikerar en tydlig påverkan från en sekundär katodkälla vid ställverket/kraftverket. Potentialskillnaden mellan området längst ute på piren och ställverket (3 km) är ungefär 5 V.

11 Öppen 1.0 Godkänt 11 (38) Figur 2-6. Uppmätt elektrisk potential vid Forsmark (mv) relativt en punkt vid Forsmark 3 när Fenno-Skan 1 utnyttjades vid full belastning (efter Sandberg m fl. 2009). Interpolerade konturkurvor med ett intervall på 200 mv. Mätningar mellan borrhål har utförts vid SFR på 90 m djup (Pedersen m fl. 2013). Det elektriska fältet visade sig vara kraftigt korrelerat med strömmen i Fågelsundetelektroden. Den uppmätta horisontella fältstyrkan var drygt 0,4 mv/m/1000 A med en i det närmaste öst-västlig riktning. En elektrisk komponent som var okorrelerad med Fenno-Skan hade en fältstyrka på 0,06 mv/m. Motsvarande mätningar gjordes även mellan borrhål på land vid borrplats 8 på 90 m djup. Här mättes det elektriska fältet korrelerat till Fenno-Skan upp till 1,8 mv/m/1000 A. Mätningar har även utförts på större djup mellan borrhål (Pedersen m fl. 2008). Dessa mätningar utfördes mellan borrhålen KFM07A, KFM08A och KFM08C (se Figur 2-7) på ett vertikalt djup om 475 m. Dessa mätningar torde därför vara opåverkade av eventuella lokala källor som metallföremål, korrosionsskydd och lokala skyddsjordningsnät. Fältstyrkan på detta djup mättes upp till 0,7 mv/m/1000 A.

12 Öppen 1.0 Godkänt 12 (38) Figur 2-7. Undersökningsborrhål KFM07A, KFM08A och KFM08C Förvarets påverkan på potentialfältet Figur 2-6 visar den uppmätta elektriska potentialen på ytan. I anslutning till SFR kommer potentialen att påverkas av tunnlar och andra delar av förvaret. Effekten av hur konduktiva tunnlar påverkar potentialen i diskuteras vidare i Bilaga A. 2.2 Anläggningens driftfas Slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall, SFR, har varit i drift sedan 1988 och när den byggdes var avsikten att anläggningen skulle ta emot kortlivat låg- och medelaktivt avfall fram till och med I och med kraftverkens förlängda drifttider har även SFR:s driftskede förlängts. Säkerhet under drift, oavsett driftskedets längd, bygger på anläggningens grundkonstruktion, användningen av robusta, beprövade system och komponenter samt ett underhållsprogram. Underhållsprogrammet inkluderar förutom avhjälpande och förebyggande underhåll, ett program för identifiering, hantering och förebyggande av åldersrelaterade försämringar och skador. Kontinuerlig tillsyn görs av anläggningens system, komponenter och konstruktioner för att klarlägga anläggningens status. Detta är ett arbete som tillämpas och har tillämpats sedan anläggningen byggdes. Utöver rutinmässig tillsyn initierade SKB även ett arbete i syfte att kartlägga upprustningsbehov genom ytterligare inventering och konditionsanalyser med utgångspunkten att anläggningens

13 Öppen 1.0 Godkänt 13 (38) driftskede förlängts. Kartläggningen och inventeringen resulterade i handlingsplaner för respektive område och omfattades av beskrivande åtgärder som rangordnades efter hur viktigt objektet eller systemfunktionerna var med avseende på drift, personsäkerhet och anläggningens tillgänglighet. Aktiviteter kopplade till respektive handlingsplan är inplanerade i verksamheten Observationer på bergförstärkning och barriärer För kontroll, inspektion och underhåll av berg och bergförstärkningar samt byggnader och betongkonstruktioner (barriärer inkluderade), finns det instruktioner som beskriver de rutiner och metoder som ska tillämpas för genomförandet: SFR Instruktion för kontroll och underhåll av berg och bergförstärkningar (SKBdoc ) SFR Instruktion för översyn och inspektion av byggnader och betongkonstruktioner under mark (SKBdoc ) Observationer noteras och sammanställs i protokoll och redovisas även i årsrapporter. En allmän besiktning av berg och bergförstärkningar utförs årligen och förutom den årliga bergkontrollen utförs även besiktningar, provningar och undersökningar med längre tidsintervall enligt SFR Instruktion för kontroll och underhåll av berg och bergförstärkningar (SKBdoc ). De innefattas av bland annat sprutbetongskontroll som utförs med cirka 10 års intervall och korrosionsundersökning av bergbultar som utförs med cirka 15 års intervall. Vid besiktningen utförd november 2013 noterades inga svagheter hos berg eller bergförstärkningar som föranleder någon ytterligare åtgärd (SKBdoc ). En sammanställning av resultaten finns även dokumenterat i SFR Årsrapport 2013 Kontrollprogram för driftskedet (SKBdoc ). Sprutbetongskontroll utfördes senast 2011, där resultaten finns dokumenterat i SKBdoc De faktorer som bedöms ha störst inverkan på sprutbetongens beständighet är inträngning av kloridjoner samt karbonatisering av betongen. Rinnande vatten på betongytan bedöms ha obetydlig inverkan på beständigheten. Vid sprutbetongskontrollen kunde ingen korrosion observeras på fibrer ingjutna i sprutbetongen. Resultatet av kloridanalyserna visar att en anrikning av klorider från inträngande vatten i sprutbetongen tycks ha skett men att värdena inte ökat sedan provtagningen Inga bompartier påträffades vid bomknackningen vilket medför att sprutbetongen och dess funktion bedöms vara intakt. Korrosionsundersökning av urborrade bergbultar utfördes senast 2004 och innefattades av undersökning av tre stycken urborrade bergbultar (Lundin 2005). Undersökningen visade på att bultarna var intakta och att ingen korrosion förekom på bultstålet. Bultarna var väl ingjutna med ett bultbruk av god kvalitet. Inga transportkanaler för vatten påträffades heller. Byggnaderna och betongkonstruktionerna (och dess armering) kontrolleras, bedöms och utvärderas på olika sätt beroende på deras funktion i anläggningen enligt SFR- Instruktion för översyn och inspektion av byggnader och betongkonstruktioner under mark (SKBdoc ). Syftet med statusbestämningen är att säkerställa konstruktionernas prestanda fram till förslutningen. Under år 2010 och 2011 genomfördes övergripande statusbestämningar av samtliga betongkonstruktioner under mark i SFR (Rosenqvist och Hejll 2010, Rosenqvist och Stojanović 2011). Undersökningarna visade på olika typer av skador på betongkonstruktionerna, exempelvis armeringskorrosion och sprickbildning. Den främsta orsaken till armeringskorrosionen är kloridjoner som ackumulerats i betongen på grund av inläckande salthaltigt grundvatten, s.k. kloridinitierad armeringskorrosion. Det finns ingen misstanke om att korrosionen skulle vara orsakad av jordströmmar i konstruktionerna. I avsnitt ges ytterligare beskrivning av förvarskonstruktionerna i SFR och hur korrosion kan påverka dessa. 2.3 Tid efter förslutning Anläggningens säkerhet efter förslutning baseras på två övergripande säkerhetsprinciper Begränsning av radionuklidinventarium samt Fördröjning av uttransport av radionuklider. Säkerhet efter

14 Öppen 1.0 Godkänt 14 (38) förslutning uppnås genom att mängden radioaktivitet i anläggningen är begränsad och genom att transport av radionuklider från avfallet, genom de tekniska barriärerna och genom berg begränsas. Mängden aktivitet och andelen långlivade radionuklider i avfallet begränsas genom att bara acceptera vissa typer av avfall i SFR. Långsam uttransport av radionuklider uppnås genom att säkerställa ett lågt vattenflöde genom avfallet och ingenjörsbarriärerna, genom varje bergsal och genom förvaret samt genom att fördröja radionuklidtransport i förhållande till detta vattenflöde. Denna fördröjning uppnås främst genom sorption och, i vissa fall, genom andra immobiliseringsprocesser. Säkerhetsprinciperna kan brytas ned i säkerhetsfunktionerna (SKB 2014a) Begränsad mängd aktivitet, Begränsat vattenflöde i tekniska barriärer, Begränsat vattenflöde i berget, God retention, Undvika oavsiktligt intrång. Säkerhetsfunktionerna Begränsat vattenflöde i tekniska barriärer och God retention bedöms kunna påverkas av jordströmmar. En ökad korrosion av främst armering skulle kunna påverka de tekniska barriärernas hydrauliska egenskaper genom en ökad uppsprickning av betong. Den kvarhållande förmågan, retentionen, bedöms kunna påverkas genom att en ökad upplösning av metalliskt avfall genom korrosion, förändrade redoxförhållanden och en ökad migrationshastighet orsakat av ett pålagt jordströmsfält. I efterföljande text diskuteras jordströmmars påverkan ur dessa aspekter: Påverkan på avfallet genom en snabbare upplösning och ändrade redoxförhållanden, avsnitt Påverkan på förvarskonstruktioner genom en ökad korrosionshastighet av armering, avsnitt Påverkan på kemisk miljö Påverkan på radionuklidtransport, avsnitt I tidigare säkerhetsanalyser har effekt av gas på förvarets strukturer utretts (Moreno m fl. 2001) då korrosion av järn är underordnad andra gasproducerande processer bortses en ökad gasproduktion orsakas av korrosion Avfall och förvarskonstruktioner I detta avsnitt beskrivs översiktligt det avfall som deponeras eller är tänkt att deponeras i SFR och de förvarskonstruktioner där en ökad korrosionshastighet skulle kunna påverka slutsatser avseende anläggningens säkerhet. För avfallet diskuteras också hur de reducerande förhållandena som förväntas råda i SFR efter förslutning påverkas samt hur Fenno-Skanlänken påverkar korrosionshastigheten hos avfallet. En del av föreläggandet (SSM 2013) avsåg en tydligare beskrivning av varför endast förvarsdelen BMA diskuterades i det tidigare svaret. Efterföljande text presenterar inledningsvis utformningen av förvarsdelarna i SFR 1 och SFR 3, avsnitt diskuterar sedan hur korrosion av armering kan påverka barriärernas integritet för alla försvarsdelar samt de hydrauliska pluggar som ingår. Hydrauliska pluggar Som del av arbetet med ansökan för att bygga ut SFR har en plan för förslutning av anläggningen tagits fram (SKBdoc ). Som del av förslutningen installeras pluggar enligt Figur 2-8. Pluggarna utgörs av hydrauliskt täta sektioner av bentonit eller bentonitblandning som fixeras med mekaniska mothåll tillverkas av betong (betongplugg). Där berget inte tillåter betongplugg ska istället ett mekaniskt mothåll av återfyllnadsoch övergångsmaterial installeras. Den hydrauliska funktionen hos de täta sektionerna påverkas inte av en ökad korrosionshastighet hos armeringsmaterial.

15 Öppen 1.0 Godkänt 15 (38) Figur 2-8. Schematisk plan över befintligt och utbyggd del av SFR med detaljvy över silon. Förklaring: 1) Pluggar i nedfartstunnlar. 2) Övergångsmaterial. 3) Mekaniskt mothåll av betong. 4) Återfyllnadsmaterial av makadam. 5) Hydrauliskt tät sektion av bentonit eller bentonitblandning. 6) Återfyllnadsmaterial i nedfartstunnlar och tunnelsystem. 7) Ej återfyllda utrymmen. Övrigt: Gräns mellan nedfartstunnlar och tunnelsystem som används i Förslutningsplanen markeras med punktstreckad linje. Bergsalar för betongtankar, 1BTF och 2BTF I 1-2BTF deponeras medelaktivt avfall från kärnkraftverken, Clab, Studsvik Nuclear AB, SNAB, och Svafo. De två förvarsdelarna är uppbyggda på liknande sätt, se Figur 2-9 för 1BTF. I dessa bergsalar finns inga tekniska barriärer uppförda utan avfallsbehållarna placeras direkt på ett betonggolv med hjälp av en gaffeltruck. I samband med förslutning kringgjuts avfallet. Avfallet består till största delen av avvattnad jonbytarmassa i betongtankar. Betongtankarna är tillverkade av 150 mm tjock armerad betong och försedda med bultat lock av betong i vilken en öppning är försedd med ett 5 mm tjockt lock av stål. I 1-2BTF deponeras också en del udda avfall. Betongtankarna, med en volym på ca 10 m 3 vardera, är placerade fyra bredvid varandra i bredd och staplade två ovanpå varandra i höjd med mellanlägg av stål för att underlätta hanteringen. I 1BTF finns plåtfat innehållande aska samt betongkokiller innehållande cementingjuten jonbytarmassa deponerade. Förutom detta avfall finns även betongtankar deponerade i 1BTF. I framtiden kommer mer betongtankar att deponeras i 1BTF då 2BTF blir fullt. Betongtankarna tillgodoräknas ingen långsiktig funktion. Plåtfat med aska i 1BTF placeras liggande i förvarets längdriktning och betongkokiller placeras tvärs över bergssalen som stöd. Betongtankar är placerade längs med bergväggarna och fungerar som stabiliserande väggar för askfaten. För att ytterligare stabilisera faten så betongkringgjuts de efterhand. Plåtfaten tillgodoräknas ingen långsiktig funktion.

16 Öppen 1.0 Godkänt 16 (38) Figur 2-9. Bergsal för betongtankar, 1BTF. Bergsal för lågaktivt avfall, 1BLA I 1BLA, Figur 2-10, deponeras lågaktivt avfall från kärnkraftverken, Clab, SNAB och Svafo. Det avfall som deponeras i 1BLA består huvudsakligen av lågaktivt avfall i form av sopor och skrot placerade i ISO-containrar. En del av avfallet i containrarna är även placerade inuti innerbehållare såsom plåtfat och sopbalar. Containrarna är placerade två bredvid varandra i bredd och staplade tre fullhöjdscontainrar eller sex halvhöjdscontainrar ovanpå varandra i höjd. Figur Bergsal för lågaktivt avfall, 1BLA

17 Öppen 1.0 Godkänt 17 (38) Bergsal för medelaktivt avfall, 1BMA I 1BMA deponeras medelaktivt avfall från kärnkraftverken, Clab, SNAB och Svafo. Avfallet består av cement- eller bitumeningjuten jonbytarmassa, slam och indunstarkoncentrat samt betongkringgjutna sopor och skrot. Avfallsbehållarna är betong- och plåtkokiller samt plåtfat på fatbricka eller i fatlåda. Avfallet staplas på betonggolvet på ett sätt som gör att betongkokillerna kan utgöra stöd åt betonglock. När ett fack fyllts med avfall placeras det prefabricerade betonglocket. Bergsalen omfattar en 160 meter lång betongkonstruktion uppförd i armerad betong, Figur Under den nuvarande driftperioden har skador på betongbarriären orsakade av korroderade armeringsjärn uppmärksammats. Orsaken till denna korrosion kan härledas till att salthaltigt grundvatten under en längre tid droppat på delar av konstruktionen. Det faktum att konstruktionen innehåller armering, formstag och annat ingjutet material innebär att en eventuell inverkan av jordströmmar på korrosionshastigheten på det ingjutna materialet. 1BMA omfattas därför av den analys som presenteras i avsnitt Figur Befintlig bergsal för medelaktivt avfall, 1BMA. Silo I Silo, Figur 2-12, deponeras medelaktivt avfall från kärnkraftverken, Clab, SNAB och Svafo. Avfallet består mestadels av jonbytarmassa ingjuten i en cement- eller bitumenmatris, men betongkringgjutna sopor och skrot förekommer också. Avfallsbehållarna är betong- och plåtkokiller samt plåtfat på fatbricka. Silon består av en cirka 60 meter hög cylinderformad konstruktion med en diameter av cirka 30 meter som är tillverkad av armerad betong. Betongkonstruktionen är indelad i ett flertal schakt i vilka avfallet deponeras varefter det kringgjuts med ett lättflytande och gasgenomsläppligt cementbruk. Slutligen är utrymmet mellan silokonstruktionen och bergväggen fylld med bentonit. Avfallsbehållarna placeras i schakten med normalt fyra kokiller eller 16 fat placerade på fyra fatbrickor åt gången. Efter några deponerade nivåer återfylls tomrummet mellan avfallsbehållarna med porös betong. Schakten är försedda med betonglock vilka tillfälligt kan lyftas bort vid deponering. Det faktum att silon innehåller stora mängder armering som kan förväntas korrodera med en hastighet som skulle kunna påverkas av jordströmmar innebär att silon omfattas av den analys som presenteras i avsnitt

18 Öppen 1.0 Godkänt 18 (38) Figur Silon i den befintliga delen av SFR. 2-5 BLA Fyra bergssalar liknande 1BLA kommer att byggas vid utbyggnaden av SFR. Dessa bergsalar, 2-5BLA, illustreras i Figur Avfallet i dessa bergsalar liknar det som idag deponeras i 1BLA, dvs mestadels lågaktivt avfall i form av sopor och skrot placerade i ISO-containrar. Även avfall i form av sand, jord, grus, asfalt och betong är tänkt att deponeras här. Den konstruktion som ses omge avfallsbehållarna, Figur 2-13, har inte någon långsiktig funktion utan är främst till för att säkra utrymningsvägar och ge ett visst strålskydd under driftsperioden. Även om korrosionshastigheten för i betongkonstruktionen ingjuten armering eller annat material skulle kunna påverkas av förändringar det elektriska fältet så förväntas inte detta påverka förvarets långsiktiga funktion.

19 Öppen 1.0 Godkänt 19 (38) Figur En av de nya bergsalarna för lågaktivt avfall, 2-5BLA. 2BMA I den utbyggda delen av SFR planeras en bergsal för medelaktivt avfall, 2BMA, att uppföras, Figur Medelaktivt avfall mestadels i form av sopor och skrot, betong och sand i betong- och plåtkokiller eller fyrkokiller kommer i framtiden att deponeras i 2 BMA. Avfallsbehållarna kommer att kringjutas med betong för att uppnå önskad mekanisk stabilitet hos förvarskonstruktionen. Denna bergsal kommer att innehålla ett antal fristående kassuner i vilka avfallet deponeras på samma sätt som i dagens 1BMA. I dagsläget planeras dessa kassuner att uppföras utan användande av armering och med ett minimum av ingjutet metalliskt material i form av stegar eller formstag. Syftet med detta är att undvika de problem med korroderande armering, orsakad av inträngande vatten. Figur Den nya bergsalen för medelaktivt avfall i den utbyggda delen av SFR, 2BMA

20 Öppen 1.0 Godkänt 20 (38) BRT I den utbyggda delen av SFR kommer en bergssal för slutförvar av hela reaktortankar att uppföras, BRT, Figur Vid deponering kommer reaktortankarna att placeras i en lång rad på ett underlag bestående av armerad betong, men utan något omgivande strålskydd. Varje enskild reaktortank kommer att omslutas av ett lager av betong och kommer därför inte stå i direkt metallisk kontakt med angränsande reaktortankar. Vid förslutning planeras prefabricerade betongelement vilka omsluter reaktortankarnas sidor samt ovansida att lanseras in med hjälp av lämplig teknik. Utrymmet mellan dessa betongelement och reaktortankarna planeras sedan att fyllas med någon form av cementbaserat material samtidigt som även reaktortankarna kommer att helt eller delvis fyllas med ett cementbaserat material. Den inplacerade betongkonstruktionen och all övrig betong ansätts en kemisk funktion i förvaret i det att de säkerställer ett högt ph vilket betydligt begränsar korrosionshastigheten för järn och stål. Utöver detta har betongen även den funktionen att radionukliderna sorberar på cementmineralen vilket ytterliga begränsar utsläppshastigheten för dessa. En ökad korrosionshastighet hos reaktortankarna orsakad av jordströmmar diskuteras nedan. Figur Bergsal för slutförvaring av hela reaktortankar, BRT Påverkan på avfallet Stålkollin Av det avfall som deponeras i SFR 1 utgör 19 % av metalliskt material. Detta avfall samt emballage skulle kunna påverkas av jordströmmar. Förvaret är dock utformat så att inga krav ställs avseende stålemballagets eller stålavfallets långsiktiga egenskaper det vill säga ingen inneslutning tillgodoräknas. Vid analys av förvarets långsiktiga säkerhet antas att: 1. Emballaget inte utgör något motstånd för vattenflödet 2. Alla radionuklider är tillgängliga för uttransport så fort systemdelen är vattenfylld. Detta innebär i praktiken att radionuklider är tillgängliga för uttransport i samband med förslutningen av förvaret. En eventuell högre korrosionshastighet hos stålemballage eller stålavfall har ingen påverkan på slutsatser från tidigare säkerhetsanalyser för SFR 1.

21 Öppen 1.0 Godkänt 21 (38) Reaktortankar I en utbyggd anläggning finns en förvarsdel för reaktortankar, BRT. I BRT kopplas säkerhetsfunktionen God retention till frisläppandet av inducerad aktivitet via säkerhetsindikatorn långsam korrosion (SKB 2014a). Under en inledande fas (aeroba förhållanden) sker korrosion enligt 2Fe(s) + 3/2O2 + XH2O => Fe2O3 alt. 2Fe(OH)3(s) alt. 2FeOOH(s) Ekv. 1 Efter det att den aeroba korrosionen konsumerat kvarvarande syre efter förslutning antas, inom SR- PSU, att korrosionshastigheten är 0,05 µm/år för kolstål och 0,1 µm/år för rostfritt stål (SKB 2014b). Dessa låga korrosionshastigheter upprätthålls av den kemiska miljön i förvaret där höga ph passiverar stålet. Detta medför att korrosion på lång sikt sker enligt Ekv 2. I frånvaro av andra oxidanter korroderar stål genom reduktion av vatten, med vätgasutveckling. Den initialt bildade järnhydroxiden Fe(OH) 2 (Ekv. 2) är metastabil och kommer med tiden att reagera vidare och forma en spinelliknande oxid via den så kallade Schikorreaktionen (Ekv. 3). Fe(s) + 2 H 2 O Fe(OH) 2 (s) + H 2 (g) Ekv. 2 3 Fe(OH) 2 (s) Fe 3 O4 + H 2 (g)+ 2H 2 O Ekv. 3 Närvaron av jordströmmar skulle kunna påverka den ansatta korrosionshastigheten och därmed bidra till en snabbare frisättning av inducerad radioaktivitet från reaktortankarna. Försök i laboratoriemiljö har visat att likström sällan har någon påverkan på korrosionen av stålmaterial i betong i motsats till effekten av likström på metalliska strukturer i jord (Bertolini m fl. 1998). Under vissa omständigheter kan korrosion induceras i närvaro av klorid, Figur 2-16, även i kloridkoncentrationer för låga för att initiera lokal korrosion (pitting) vilket har dokumenterats i ett fåtal fall (Buhr m fl. 1999, Briglia m fl. 1999). Figur Experimentellt uppmätta samband mellan potentialskillnad och strömtäthet vid olika salthalter. Bilden hämtad från Bertolini m fl. (2004). Experiment av Bertolini m fl. visar hur strömtätheten beror på potentialskillnaden över det metalliska objektet vid olika salthalter (Figur 2-16). För att kunna analysera situationen för reaktortankarna i SFR behöver man alltså veta 1) gradienten och geometrin för det elektriska fältet vid SFR, 2) reaktortankarnas dimension, samt 3) salthalten. Som beskrivits i avsnitt tyder såväl mätningar som modellering av bergets resistivitet på att fältgradienterna uppgår till ett par mv/m i Forsmarksområdet. Modellering av fält i Forsmarksområdet

22 Öppen 1.0 Godkänt 22 (38) orsakade av Fenno-Skanlänken ger vid SFR en vertikal gradient på upp till 2 mv/m för en strömstyrka på 1 ka, dvs i samma storleksordning som de uppmätta horisontella gradienterna. Det verkar alltså rimligt att anta att såväl den horisontella som vertikala gradienten är i storleksordningen någon mv/m. De nio reaktortankar som kommer att deponeras i SFR är upp till 21,5 m långa med en ytterdiameter på upp till 7,2 m, samt kommer att förvaras liggande (SKB 2013). De uppmätta kloridhalterna på förvarsdjup i området runt SFR varierar mellan 1600 och 5380 mg/l, med medelvärdet 3700 mg/l (Auqué m fl. 2014). Man kan alltså anta att halten av klorid i SFR är högst 0.5 vikts-%. Även om inte fältets exakta geometri i området är kartlagt, kan man göra en pessimistisk ansats genom att kombinera den högsta uppmätta (samt genom modellering beräknade) gradienten med reaktortankens maximala dimension, dvs längden. Detta ger en potentialskillnad på 2 mv/m 21.5 m = 43 mv över reaktortanken, viket leder till en polarisation av reaktortanken, där ena ändan blir katod och den andra anod. Det elektriska fältet reverseras, beroende på om Fenno-Skan 1 eller 2 är avstängd. Figur 2-16 visar vilken effekt kloridhalten har för sambandet mellan potentialskillnad och strömtäthet. Kurvan för 0.8 % klorid är den som är närmast återspeglar förhållandena i SFR ([Cl - ]<0.5 %). En potentialskillnad på 43 mv motsvarar en strömtäthet på ca 1 ma/m 2, vilket kan omräknas till en korrosionshastighet på 1,2 µm/år för en tvåelektronprocess (Ekv. 2). Då har man pessimistiskt antaget att den uppmätta strömtätheten helt utgörs av anodreaktionen, vilket inte är fallet då all elektrokemisk aktivitet på elektrodytan registreras vid mätning av strömtäthet. Som visats ovan, motsvarar den strömtäthet som fås till följd av potentialskillnader över reaktortankarna en korrosionshastighet på ca 1,2 µm/år, vilket är ggr högre än den korrosionshastighet som ansattes för kolstål och rostfritt stål i SR-PSU (SKB 2014c) Det skall påpekas att denna effekt av elektriskt forcerad korrosion till följd av fältet från Fenno-Skan, är orealistiskt hög då flera pessimistiska antaganden gjorts. Dels har vi antagit att Fenno-Skan-överföringen kommer att användas under förvarets hela livstid, dels antar vi att de driftstopp som orsakar läckströmmar förekommer ofta. Vi har valt polarisationskurva i figur 2-16 baserat på de högsta uppmätta kloridhalterna istället för ett medelvärde, vilket ger en för hög genomsnittlig strömtäthet för en given potentialskillnad över reaktortanken. Vi har gjort det standardmässiga antagandet att strömtätheten i figur 2-16 helt och hållet orsakas av den anodiska upplösningen av järn, vilket alltid är ett pessimistiskt antagande då all elektrokemisk aktivitet på metallytan bidrar till den uppmätta strömtätheten. Utöver dessa pessimistiska antaganden finns det ytterligare en faktor som möjligen dominerar pessimismen, nämligen det faktum att resistiviteten i tunnlarna är lägre än i berget, vilket ger lägre potentialgradienter än de som uppmätts i ostört berg. Studier av denna effekt för kärnbränsleförvaret har visat att potentialgradienterna i en tunnel blir en storleksordning mindre än i berg (Taxen m fl. 2014). Ett mer realistiskt värde på potentialskillnaden över en reaktortank i SFR är alltså 0,2 mv/m 21,5 m = 4,3 mv. Detta betyder att en realistisk strömtäthet är lägre än den här ansatta (1 ma/m 2 ) men hur mycket lägre går inte att utläsa från polarisationskurvan i figur Mer realistiska uppskattningar av den elektriskt forcerade korrosionen till följd av fältet från Fenno- Skan har gjorts genom att anta att all ström som kan komma i kontakt med reaktortankarna eller dess näromgivning under förvarstiden ger upphov till korrosion. Tre beräkningsfall, baserade på olika antaganden, har gjorts och redovisas i detalj i Bilaga A. Beräkningarna visar att effekten av elektriskt forcerad korrosion orsakad av fältet från Fenno-Skan, är mindre än den allmänna (icke forcerade) korrosionshastighet som ansatts för de olika stålkvaliteerna under rådande förhållanden i SFR. Effekten av jordströmmar på korrosion av reaktortankar i SFR kan därför sägas vara försumbar, den allmänna korrosionen kommer att dominera korrosionsförloppet och frisättande av radionuklider som följer därav.

23 Öppen 1.0 Godkänt 23 (38) Påverkan på förvarskonstruktionerna I detta avsnitt diskuteras först metallkorrosionens inverkan på de armerade betongkonstruktionerna generellt (i frånvaro av jordströmmar). Det som beskrivs i detta avsnitt anses gälla samtliga betongkonstruktioner som i avsnitt bedömdes vara så beskaffade att de påverkas av korrosion av armeringsjärn. Efter förslutning har armeringsjärn ingen funktion. Metall som finns ingjuten i betongkonstruktioner, såsom armeringsjärn, formstag och andra detaljer, kommer att korrodera. Detta kan ske antingen genom en reaktion med syre löst i vatten (aerob korrosion) eller genom en reaktion med vatten under vätgasutveckling (anaerob korrosion). När armering korroderar bildas korrosionsprodukter med en volym större än armeringen. Volymökningen kan orsaka uppsprängning av betongen och skador i materialet. Metallkorrosion bedöms därför ha inverkan på de armerade betongbarriärernas egenskaper ur ett långsiktigt perspektiv och beaktas därför vid analys av långsiktig säkerhet. Effekterna av armeringskorrosion är dock beroende av korrosionsprocessens hastighet. Vid väldigt låga korrosionshastigheter kan korrosionsprodukterna hinna transporteras bort och processen leder då till att armeringens tvärsnittsarea minskar eller till att det bildas smala spalter längs med de genomgående formstagen. I slutändan kan detta, om vattentillgången är mycket hög och korrosionshastigheten låg, leda till att det bildas kanaler och hålrum där en gång armering och formstag var placerade. Vid högre korrosionshastigheter kan i stället korrosionsprodukter som upptar en större volym än den rena metallen bildas. De kan då skapa ett högt inre mekaniskt tryck vilket i sin tur kan leda till sprickbildning i konstruktionerna, främst i form av lokal spjälkning av täckskiktet, Figur 2-17 (Höglund 2014). Om denna process tillåts pågå under mycket lång tid kan detta orsaka skador på betongkonstruktionen. Korrosion av formstag och andra ingjutna metalldelar kan även leda till att genomgående flödesvägar bildas. Sprickbildning kan även orsakas genom uppkomst av ett högt gastryck då vätgas bildats vid anaerob korrosion, enligt Ekv. 3 För järn och stål motsvarar korrosionen av en mikrometer en vätgasproduktion på cirka 4,5 liter per kvadratmeter metallyta (vid 1 atm). För att gasbildning ska kunna orsaka sprickbildning krävs dock att de bildade gaserna inte kan transporteras genom betongen, vilket bedöms mindre sannolikt. Effekten av gasbildning orsakad av armeringskorrosion bedöms här även som betydligt mindre än den som orsakas av expanderande korrosionsprodukter, varför gasbildning inte hanteras vidare i detta avsnitt. Korrosion hanteras pessimistiskt i den analys av förvarets långsiktiga som görs. En ökad korrosionshastighet påverkar inte analysens slutsatser.

24 Öppen 1.0 Godkänt 24 (38) Figur Om en cylindrisk metalldel med radien r i korroderar kan bildandet av korrosionsprodukterna leda till att metalldelen kommer att uppta en volym med radien r i +u cor. Detta kan leda till att en spricka med vidden b kommer att uppstå Kemisk miljö Som en konsekvens av ökad korrosionshastighet skulle den etablerade reducerade miljön i SFR kunna utarmas tidigare än vad som anges i referensfallet. I Duro m fl. (2012) gjordes en känslighetsanalys över korrosionshastighetens påverkan av förvarets reducerande förmåga. Denna analys genomfördes för den avfallstyp som antas ha lägst reducerande kapacitet, S.13. Analysen visar på att för ett spann om fyra tiopotenser i korrosionshastighet så fås ingen signifikant påverkan på avfallets reducerande kapacitet, det vill säga reducerande förhållanden kommer att råda under hela säkerhetsanalysens tidsspann Påverkan på radionuklidtransport Betydelsen av jordströmmar för radionuklidtransport utvärderades i den processrapport för geosfären som tas fram inom säkerhetsanalysen för ett utbyggt SFR (SKB 2014c) med slutsatsen att detta inte nämnvärt påverkar transport av laddade partiklar vid de potentialskillnader som uppkommer i Forsmarksområdet till följd av Fenno-Skan. 2.4 Analogier I efterföljande text presenteras erfarenheter från ett antal installationer för högspänd likström, spårvägar samt från armerade konstruktioner Erfarenheter från andra likströmsförbindelser I detta avsnitt behandlas erfarenheter från elektrodinstallationer för högspänd likström (HVDC) i olika delar av världen. Hatch Ltd (2008) har sammanställt teknisk information om de installationer som fanns vid tillfället för rapportens skrivande. Totalt listas 31 HVDC-projekt där elektroder används. Rapporten är några år gammal och nya projekt har tillkommit. Korrosionsproblem torde dock i huvudsak uppmärksammas efter någon tids drift, så listan kan antas vara relevant. Vissa installationer består av två poler där endast mindre mängder icke-balanserad ström leds ned i marken. I en del fall begränsas också den tillåtna tiden för sådan ströminjektion av miljötillstånd eller liknande. I listan kvarstår då ett antal installationer där den genomsnittliga användningen av elektroderna är 500 timmar per år eller mera (Tabell 2-1). I listan har också Cahora Bassalänken tagits med eftersom den har funnits under lång tid och under perioder använts som monopol med strömåterledning via jord.