Technsiches_Forum_Sicherheit_Frage 91_ensi

Antwort des ENSI zur Frage 91: Verhalten von

Versiegelungsmaterialeingereicht von: Iris Frey (19.10.2012)

B. Graupner, E. Frank, A.-K. Leuz

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2Frage 91: Verhalten von Versiegelungsmaterial | Technisches Forum Sicherheit - 28.11.2013 | B. Graupner

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Fragestellung

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Aktuelles Lagerkonzept – Bau

Entstehung der Auflockerungszone bei Erstellung der Lagerstollen

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Aktuelles Lagerkonzept – Einlagerung

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- Dichte Füllung des Hohlraums um Tiefenlager-

behälter (mechanische Funktion)

- mechanische Stabilität der Lagerstollen

- Minimierung der Auflockerungszone durch

Quellen

Warum Bentonit?

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- Chemische Funktion

- Rückhalt vieler

Radionuklide durch

Sorption (Zerfall im

Bentonit)

Warum Bentonit?

Nagra NTB 02-05

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- Hydraulische Funktion

- Begrenzung der Wasser- und Stoffbewegung im

Umfeld des Tiefenlagerbehälters

- Verlangsamung der Korrosion

- Verlangsamung des Radionuklidtransports mit

Wasser (Diffusion)

Warum Bentonit?

Foto: H. Hauser

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- Etwa 80 % Smektite- Bis etwa 10 % Illit- Einlagerung von H2O

- Sorption von Kationen- Niedrige hydraulische Permeabilität

Bentonit-Sand-Gemisch- Ähnliche Eigenschaften wie Bentonit, die in

Abhängigkeit vom Sandanteil abgeschwächt werden- etwas höhere hydraulische Durchlässigkeit

- Etwas geringeres Quellvermögen

Was ist Bentonit?

Possiva 2010-53

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- Wasser führt zum Quellen des Bentonits

(Einlagerung in Zwischenschichten)

- Hohlraum wird dicht gefüllt

- Durch Quellen steigt Porenwasserdruck- Es gibt kein freies Quellen, da Material dicht

eingelagert

Einfluss des Wassers/Porenwasserdrucks

www.geodz.com

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- Wärmeabgabe durch HAA

Temperatureinfluss auf Langzeitstab.

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Mechanischer Effekt

- Steigende Temperatur führt zu Ausdehnung

des Bentonits

- Abkühlung führt zum Schrumpfen des

Bentonits

- Schrumpfrisse werden durch Quellen

wieder geschlossen


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- Zunehmende Umwandlung der Smektite in Illite (Bsp. in Tonschiefern)

- Bildungsregime 60 – 150°C


SKB TR-06-11Nadeau 2004

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- Auswirkungen der Smektit-Illit-Umwandlung


SKB TR-06-11

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- Vorhersage der Smektit-Illit-Umwandlung mit verschiedenen Modellen für variierende Bedingungen

- Temperatur ist für Umwandlung sehr bedeutend

- Nachlieferung von Kalium ebenfalls

- K-Konzentration im OPA Porenwasser: etwa 0.001 M

- Temperatur ab 1000 a << 100°C

- Cuadros Modelle passen nicht zu Smektitfunden

Temperatur

SKB TR-06-11

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Natürliche Analoga – Kinnekulle (Schweden)- Bildung: 450 Ma, Magmaüberlagerung 300 Ma- Quelldruck 4 (Rand) - 15 MPa (Mitte)- Smektit > 25 %- Zementation


Possiva 2010-53

Possiva 2010-53

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ENSI

- Auswirkungen der Smektit-Illit-Umwandlung

Schlussfolgerungen:- Begrenzung der maximalen Temperatur im Bentonit


SKB TR-06-11

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ENSI

- Keine Erosion durch fliessendes Wasser im gering durchlässigen Untergrund

- Fluss: 0.1 – 6 m/s (Donau Unterstrom 0.5 m/s)

Einfluss der Wasserbewegung

http://www.youtube.com/watch?v=AE771AdF5dM

http://www.youtube.com/watch?v=AE771AdF5dM

ENSI


ENSI

- Keine Erosion durch fliessendes Wasser- Fluss: 0.1 – 6 m/s (Donau Unterstrom 0.5 m/s)- GW fliesst sehr langsam, keine Erosion

Einfluss der Wasserbewegung

n 0.1dh/dl 1kf qv [m/s] qa [m/s] qa [m/d] qa [m/a]

1.00E-03 1.00E-03 1.00E-02 36.0 131401.00E-05 1.00E-05 1.00E-04 0.36 131.41.00E-07 1.00E-07 1.00E-06 0.0036 1.3141.00E-10 1.00E-10 1.00E-09 0.0000036 0.001314

http://www.youtube.com/watch?v=OMs4X5BJ_zQ

http://www.youtube.com/watch?v=OMs4X5BJ_zQ

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Ionenstärke

- Chemische Aktivität der gelösten Ionen

- Hohe Ionenstärke senkt Quellfähigkeit (ab etwa 0.7

mol/L)

- Ausgleich durch Erhöhung der Trockenrohdichte

der für die Verfüllung verwendeten Bentonitpellets

Einfluss der Wasserchemie

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Zement-Bentonit Wechselwirkungen- Umwandlung von Smektit bei hohem pH (> 12),

Quellfähigkeit sinkt- Gaucher (2006) in "Waste Management„, BRGM

Einfluss der Wasserchemie

Montmorillonit ist quellfähiges TM der Smektitgruppe

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Fragestellung

Quellen, Illitisierung langsam

Natürliche Analoga

GW fliesst sehr langsam

Verminderte Quellfähigkeit

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