Kunskapsläget om kärnavfallsförvar i djupa borrhål. Karin Högdahl docent berggrundsgeologi, Uppsala universitet



Relevanta dokument
Bedömning Kastlängder och evakueringsområde, Cementas kalkbrott Skövde.

Borrning av djupa och vida hål. Seminarium IVA Mars 2007 Gunnar Nord

Långsiktig Funktion. Frågeställningar

R Djupa borrhål Status och analys av konsekvenserna vid användning i Sverige Svensk Kärnbränslehantering AB

Stockholms nya järnvägslänk

HYDRAULIK Rörströmning IV

mkg Slutförvaring av högaktivt kärnavfall i djupa borrhål MKG Rapport 1 En utvärdering baserad på senare års forskning om berggrunden på stora djup

Grundförstärkning och andra åtgärder på undergrund/terrass. Förbelstning Tryckbank Urgrävning Kompensationer, lättfyll Kalkcementpelare Pålar

mkg Slutförvaring av högaktivt kärnavfall i djupa borrhål MKG Rapport 1 En utvärdering baserad på senare års forskning om berggrunden på stora djup

Kopparkapsel i KBS-3. Kopparkorrosion i in situ experimentet Minican

Rev No. Magnetic gripper 3

Allmän information... sid 3 BM-Mattan... sid 3 Sparstöd... sid 5

Replik avseende MKG:s bemötande om vald metod (djupa borrhål)

KBS Bentonitsymposiet i Oskarshamn

UPPDRAGSLEDARE. Fredrik Wettemark. Johanna Lindeskog

VÄRDERINGAR I METODVALET. Carl Reinhold Bråkenhielm KASAM

Svensk kärnavfallshantering och den europeiska renässansen för kärnkraft

Protimeter Hygromaster Bruksanvisning

Montageanvisningar Skolan-dB

BRUKSANVISNING. ver. 1.2

Handledning. Innehållsförteckning

Resultat från beräkningar av brottsannolikhet för en utskovsdel

HYDROLOGISKA FÖRHÅLLANDEN Bakgrund

I denna artikel vill vi belysa frågan om tjäle och hur den är kopplad till grundläggning av vindkraftverk.

K-uppgifter Strukturmekanik/Materialmekanik

1 Processer i kapseln som ger inre övertryck

Utvärdering av uttorkning av fukt i betongväggar med aktiv elektroosmos.

Bedömningsstöd till Tummen upp! Teknik Kartläggning årskurs 6

The Arctic boundary layer

Stålarmering av väg E6 Ljungskile, Bratteforsån Lyckorna

2. Redovisningen i ansökan bör kompletteras och utformas i enlighet med vetenskaplig praxis

Mätdatum (nr 1 9) resp ((nr 10 12)

Begäran om komplettering av ansökan om slutförvaring av använt kärnbränsle och kärnavfall - tillverkningsaspekter för ingående delar i kapseln

Bättre logistik och vindkraft i kallt klimat

Slutförvaring av använt kärnkraftsbränsle MKG:s syn på kärnavfallsfrågan Johan Swahn, kanslichef

SÄKERHET Pallen kräver lämplig utrustning för att lyftas och flyttas till höjden.

Förundersökning inför biotopåtgärder i Tullstorpsån 2009

Skåne Dusch MONTERINGSANVISNING. 2 av 8 RSK Nr Detalj Antal. MONTERING. Bild:

När Sandvik utvecklade världens lägsta gruvmaskin skedde det under bordet

BETONGDAMMAR Åtgärder för spruckna betongdammar Tomas Ekström, ÅF

Yttrande till Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt angående kompletteringar av ansökan enligt miljöbalken om utökad verksamhet vid SFR

- Det finns inte något land som förordar deponering i djupa borrhål som förstahandsalternativ för att ta hand om använt kärnbränsle.

Dricksvattenkvalitet och distribution

P Förutsättningar för borrning av och deponering i djupa borrhål. Anders Odén, QTOB. September 2013

Om de oskyddade fick bestämma.. då skulle jag.

EXAMENSARBETE. Självkompakterande betong. Mattias Sundén. Högskoleexamen Bygg och anläggning

RAPPORT 2014:11 ARKEOLOGISK FÖRUNDERSÖKNING

Säsongslagring för tillvaratagande av spillvärme

Detaljplan Gårvik. Bergteknisk besiktning Beställare: Munkedals kommun. Bergab Berggeologiska Undersökningar AB

Svar till SSM på begäran om förtydligande avseende svar på tidigare begäran om komplettering rörande grundvattenkemi på kort och medellång sikt

Vattnets betydelse i samhället

KANTSTÖD I TRAFIKMILJÖER EN GUIDE HUR DU LÄGGER G-STÖD

RD-pålvägg i Trondheim. StålpåleDag 2011 Stockholm

Puhtaiden vesien puolesta - opas jätevesien maailmaan

Vad händer med havsnivån i Stockholms län - vad behöver vi planera för? Signild Nerheim SMHI

Design. Monteringsanvisning

Vad styr spridningen av luftföroreningar? Vilken meteorologi skall användas? Normalväder, typväder, medelväder, flexa år?

Information till dig som fastighetsägare om geoteknisk undersökning

3 Parkeringsdäck. Nyckel 3.0 System Beta: 3.1. System B2B: 3.2. System B2A: 3.3. System Gjutasfalt: 3.4

SÅ LYCKAS VI MED ENERGIBESPARINGAR I ISHALLAR

Detaljplan Saltkällan Brevik, Munkedals kommun

Genomgång av sidorna i Naturkunskap A: Henriksson

C Kol H Väte. O Syre. N Kväve P Fosfor. Ca Kalcium

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

3. Bara naturlig försurning

Dimensionerande bränder i tåg och bussar - Status report - Brandforsk projekt

MEKANISKA KLOCKOR SVENSKA. Automatisk uppdragning , 4:13 PM

Grundvattenbortledning från Värtaverket, AB Fortum Värme

Metoder, resultat, och framsteg

Tetra Pak söker nya metoder för att hitta läckor.

9 Storheter och enheter

GEOSIGMA. Stabilitetsanalys av bergslänter, Bastekärr, Skee. Strömstad kommun. Grap Rikard Marek Geosigma AB

Deponeringsdjupets betydelse

Stommaterialets betydelse för komforten i en byggnad vid ett framtida varmare klimat

Kemikalier i enskilda avlopp ett problem? Patrik Andersson Kemiska Institutionen

Inverkan av balkonginglasning

P Platsundersökning Oskarshamn. Fältundersökning av diskrepanser gällande vattendrag i GIS-modellen. Jakob Svensson, Aqualog AB.

FMKK:s Kärnkraftsseminarie: Del 2

Anjan Förebyggande underhåll gällande ASR. Marcus Hautakoski, Vattenregleringsföretagen Tomas Ekström, ÅF

Kan man se det som inte syns? Kan man se det som inte syns?

Att projektera och bygga trähus enligt Boverkets skärpta fuktkrav.

PROVNING AV BORRKÄRNOR FRÅN FORSMARK

Wienerprocesser. Finansiell statistik, vt-05. Enkel slumpvandring. Enkel slumpvandring. Varför: model för aktiekurs (dock med aber...

Brandsäker rökkanal. Skorstensfolkets guide till en trygg stålskorsten

Energibok kraftvärmeverk. Gjord av Elias Andersson

KARTERING OCH KLASSIFICERING AV SURA SULFATJORDAR (SSJ) I FINLAND

Cu i rent vatten. Efter 6 månader. Experimentaluppställning

INFÄSTNINGSGUIDE (B) (B) (A) (A)

Underlag till extrastämma för Bostadsrättsföreningen Allébyn

Summor av slumpvariabler

BYGGA. Håkan Sundquist Professor Stål- och brobyggnad Institutionen för Byggvetenskap Kungl Tekniska Högskolan

Ett fel som avslöjar. Studie av två senmedeltida altarskåp, från Fjällsjö kyrka i Ångermanland och Sättna kyrka i Medelpad

Den långa vägen till den korta ärmen. Handhygien och klinikkläder förr och nu. Jana Johansson Huggare

Ortopedidagen Funktionell anatomi, skuldran Dosering av behandling. Ingrid Hultenheim Klintberg

Socialstyrelsens nya strokeriktlinjer. Erfaringer fra Sverige Riks Stroke Kjell Asplund Oslo, 30 nov 2012

Reglerbar dränering mindre kvävebelastning och högre skörd

Bergbesiktning Tången 7 Rapport

Så fungerar en NOAQ boxvall Tätande del Förankrande del Dämmande del Gör så här: 1. Inspektera den sträcka där boxvallen ska byggas upp

Min syn på koncepthantering generering och utvärdering

Fud Program för forskning, utveckling och demonstration

Transkript:

Kunskapsläget om kärnavfallsförvar i djupa borrhål Karin Högdahl docent berggrundsgeologi, Uppsala universitet

Variationer med djupet (SKB) + Torrare berg med lägre vattenomsättning + Högre salthalt (tyngre vatten) ± Högre temperatur (ca. 15 C/km) - Högre bergspänningar

Konceptet kärnavfallsförvar i djupa borrhål Betong mellan foderrör och hålvägg Mellanliggande foderrör Betongplugg (100 m) Placering på 3-5 kilometers djup i kristallin berggrund (gnejs och granit) 1,5 km Övre fodertätning och pluggningszon Bridgeplugg Borrhålens diameter på förvaringsdjup är 430-445 mm Betongpluggar (150 m) Tätning med betong, bentonit och asfalt Nedre ofodrade tätning och pluggningszon Återfyllning Betong Sand/bergkross Ballast Bentonit (150 m) 3 km Bridgeplugg Deponeringszon (SKB) Figur 6-2. Tätning och pluggning av borrhål. Baserad på Arnold et al. (2011). Observera att figuren inte är skalenlig.

Fördelar med djupa borrhål Berggrunden har låg permeabilitet (är tät) Låg sprickfrekvens Låg syrehalt (motverkar oxidation) Salt vatten (tungt och transporteras inte uppåt) Konstruktionen är förhållandevis liten För svenska förhållanden behövs en area på ca 5 km 2 Kort anläggningstid Kapselns integritet är mindre kritisk

Nackdelar med djupa borrhål Metoden är inte färdigutvecklad Inga fullskaliga försök utförda Endast det djupa borrhålet i Outokumpu (2 500 m) är utförd i berggrund som motsvarar svenska förhållanden Bergmekaniska förhållanden på 3-5 km djup är dåligt kända Stora risker i anslutning till deponering

Kunskaper från Outokumpu Utfört i forskningssyfte Borrhålet är rakt Saltvatten förande sprickor på 2 500 m djup Isolerade från ytan Uppsprucket berg på 2 400 m djup (GTK) Sprickigheten beror inte bara på djupet utan även på bergartstypen (litologin) Mikroorganismer på alla djup som kn omvandla sulfat till sulfid som i sin tur kan påverka kapseln

Bergspänningar 1000 m 2000 m Ø = 609 mm Ø = 445 mm Spänningar i berget medför utfall i borrhålet SH Höga bergspänningar ökar risken för utfall framför allt under borrningen Större risk med grövre borrhål Borren kan fastna och rasområdet måste tätas innan deponering 3000 m 4000 m Figur 5-1. Principiell bild visande geometrisk förändring av borrhål på grund av bergspänningar. Normalt ökar problemen med djupet. SH = Största horisontella huvudspänningen. Sh = Minsta horisontella huvudspänning. 5.2 Referensprojekt Projektbeskrivning och resultat från väsentliga referensprojekt redovisas i kronologisk ordning nedan. 5.2.1 Kola, världens djupaste borrhål 12 261 m NEDRA Sh Det ryska borrföretaget Nedra har lång och omfattande erfarenhet av vetenskapliga undersöknings - borrningar till stora djup. Man har bland annat utfört världens djupaste borrhål (12 261 m) på Kolahalvön och ett (2 516 m) djupt borrhål i Finland men har också arbetat med ett ryskt koncept för deponering av radioaktivt material i djupa borrhål. SH Sh Figur 5-8. Bedömd modell för spjälkning i borrhålet. Bergspänningarna bedöms vara högre i intakt berg (SKB) jämfört med i sprickzoner (A). Sh avser den minsta horisontella bergspänningen, SH den största horisontella bergspänningen och Sv den vertikala bergspänningen. (Juhlin 1991). Borrhålsstabilitet och borrhålsriktning Borrhålen kan deformeras vilket ger problem för deponeringen (kapseln kan fastna) Ett instabilt borrhål var det största problemet under borrningen av Gravber g-1. Många gånger var vridmomentet så stort nere i borrhålet att det inte gick att rotera borrsträngen och vid flera tillfällen gick borrsträngen av. För att stabilisera borrhålet blev det vid några tillfällen nödvändigt att gjuta igen vissa delar av borrhålet med cement och sedan borra om dessa avsnitt; detta utfördes bland annat vid 3 939 m djup. För att begränsa utfallen, stabilisera borrhålet och minska ellipticiteten ökades tyngden på borr - vätskan kontinuerligt under 4 167 m. Med en ökande vikt begränsades utfallen något.

Temperature increase (C) Absolute Temperature (C) Temperaturutveckling - modellering - 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 70 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 T ime (year s) Figure 2. Semi-log plot of surface temperature of canisters vs. time for the middle of the borehole (depth of 4 km). (Lubchenko The initial temperature m.fl. at 2013) this depth is 70 C. The left vertical axis indicates temperature increase compared to the initial temperature. The right vertical axis indicates absolute temperature. FUTURE WORK A fully coupled model of deep borehole disposal can provide important data to improve current recommendations for the location of the repository. Future work includes implementation of water flow, coupling of the rock mechanical properties to thermal parameters, accounting for advection of radionuclides by the flow, and sensitivity studies with 1:a respect to host rock properties. ACKNOWLEDGEMENTS The authors gratefully acknowledge the funding provided by the DOE NEUP program, and the help of MOOSE developers and its user community. REFERENCES 1:a 1. E. BATES, E. BAGLIETTO, M.J. DRISCOLL, J. BUONGIORNO, Onset and Stability of Natural Convection in Deep Boreholes, IHLRWMC, Albuquerque, NM, April 28-May 2, 2013 2. D. GASTON et.al. MOOSE Workshop Training Manual. Idaho National Laboratory, January 2012. 3. D. GASTON, C. NEWMAN, G. HANSEN, and D. LEBRUN-GRANDIÉ. MOOSE: A parallel computational framework for coupled systems of nonlinear equations. Nucl. Eng. Design, 239, 1768 1778, (2009). 4. E. BATES, J. BUONGIORNO, E. BAGLIETTO, M.J. DRISCOLL, 2012, Transient thermal modeling of a deep (Arnold & Hagdu 2013) 2:a 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 BVR results: 2D results: P = 100 m P = 200 m single borehole P = 100 m P = 200 m 5. B.W. ARNOLD and T. HADGU, Thermal-Hydrologic Modeling of a Deep Borehole Disposal System, IHLRWMC 2013, Albuquerque, April 28, 2013. 2:a 200 m mellan hålen Två termala pulser 1:a relaterad till enskilda borrhål 2:a samverkande effekt mellan flera borrhål. Kan ge förhöjda temperaturer i >10 000 år Större 2:a värmepuls om borrhålen är placerade nära varandra (<100 m) Temperaturökningen kan orsaka att saltvattnet rör sig uppåt i borrhålen Är en kapsel skadad kapsel ökar risken för spridning av radionukleider

Berggrunden har låg permeabilitet (är tät) Sammanfattning + - Metoden är inte färdigutvecklad Låg sprickfrekvens Låg syrehalt (motverkar oxidation) Salt vatten (tungt och transporteras inte uppåt) Konstruktionen är förhållandevis liten Kort anläggningstid Reducerad risk för spridning av radionukleider om en kapsel skadas Inge risk för intrång Inga fullskaliga försök utförda Bergmekaniska förhållanden på 3-5 km djup är dåligt kända Berggrunden kan vara sprickrik på stora djup Borrhålen kan deformeras Värmeutvecklingen kan leda till att det salta vattnet på stora djup rör sig uppåt som kan transportera radionukleider Stora risker i anslutning till deponering