Grundvattnets egenskaper viktigare än sprickfritt berg vid lagring av utbränt kärnbränsle
Grundvattnets kemiska egenskaper är viktiga i många sammanhang, inte minst när det gäller att slutförvara radioaktivt avfall på ett säkert sätt. I ett doktorsarbete på Chalmers har Allan Emrén visat hur man kan förutsäga egenskaper hos grundvatten genom att simulera kemiska reaktioner mellan vattnet och mineral i berget.
En vanlig missuppfattning är att man måste ha ett absolut tätt och sprickfritt berg för att kunna förvara utbränt kärnbränsle på ett säkert sätt. Något sådant berg finns inte, men lyckligtvis behövs det inte heller. Istället måste grundvattnet ha sådana egenskaper att avfallskapslarna inte korroderar. Dessutom skall grundvattenkemin vara sådan att innehållet i en eventuellt defekt kapsel inte följer med vattnet när det strömmar genom sprickor i berget.
De flesta av oss har kunnat märka att vatten från olika brunnar har olika smak, och att den skiljer sig från smaken hos kranvatten eller regnvatten. De här smakskillnaderna är uttryck för skillnader i kemin i de olika vattenslagen.
För att veta hur säker den valda platsen för ett slutförvar är från kemisk synpunkt behöver man känna till processerna som styr grundvattnets kemi. I avhandlingen visas hur kemiska reaktioner med mineral i berget påverkar vattnets egenskaper.
Ett datorprogram har utvecklats, som simulerar grundvattnets reaktioner med mineral i berget. Den simulerade grundvattenkemin har sedan jämförts med resultat från vattenanalyser. Det har då visat sig att simuleringarna ger en mycket bra beskrivning av vattnets egenskaper.
Metoden som har utvecklats kan användas för att ta reda på hur framtida händelser, som t.ex. istider eller temperaturändringar kan påverka grundvattenkemin runt ett slutförvar för kärnkraftsavfall. Men den har också många andra tillämpningar, t.ex. vad som händer med grundvattnet om surt regn eller lakvatten från en soptipp tränger ned i marken. Eller hur stora utsläpp av kemikalier från någon brusten tank kan påverka grundvattnet i omgivningen.
Ett intressant resultat av simuleringarna är att metan (naturgas) tycks nybildas nere i berggrunden, troligen genom att mikrober omvandlar mineral och upplöst koldioxid. Mikrober som utför den processen har nyligen också hittats av en forskargrupp i USA (publicerat i tidskriften Nature den 17 januari i år). Det betyder i så fall att naturgas kan betraktas som en förnyelsebar energikälla.
Avhandlingen “The Cracker Program and Modelling of Äspö Groundwater Chemistry” försvaras vid en offentlig disputation den 8 februari kl 10.15 i sal HB2, Hörsalsvägen 8, Chalmers, Göteborg
Mer information:
Allan Emrén, Kärnkemi, Chalmers tekniska högskola, tel: 031-772 2800, e-post: allan@nc.chalmers.se
