Berg

I detta avsnitt framförs myndighetens synpunkter på SKB:s program för teknikutvecklings- och forskningsfrågor gällande berggrunden och slutförvars-

redovisning av undersökningsmetoder, modelleringar och metoder för berguttag i

samband med uppförande och drift av ett slutförvar. Detta för att säkerställa att uppställda krav under drift samt efter förslutning av ett slutförvar kan infrias. Den övriga delen av avsnittet redogör kortfattat för SKB:s redovisning av arbetet med att öka process- förståelsen inom flera olika bergområden relevanta för den långsiktiga säkerheten efter förslutningen.

SSM granskar för närvarande SKB:s ansökningar om att bygga ett slutförvar för använt kärnbränsle respektive en utbyggnad av SFR. I syfte att inte föregripa bedömningarna inom bergområdet som hanteras i myndighetens pågående granskningar av dessa

ansökningar är myndighetens synpunkter i denna granskningsrapport på en övergripande nivå och med fokus på behovet av fortsatt teknik- och forskningsutveckling.

8.3.1 Detaljundersökningar

SKB:s redovisning

SKB har delat upp redovisningen för detaljundersökningar i tre områden: • Metodik för detaljundersökningar

• Kritiska geologiska strukturer och bergvolymer • Modelleringsmetodik inom detaljundersökningar.

SKB redovisar arbetet som genomförts under den föregående Fud-perioden för att uppdatera detaljundersökningsprogrammet för uppförande och drift av Kärnbränsle- förvaret (SKB R-10-08). I detta avseende lyfter SKB fram erfarenheterna från utbyggnaden av Äspölaboratoriet (SKB R-13-28) samt erfarenheterna från Posivas uppförande av berganläggningen i Olkiluoto. Under kommande Fud-period kommer vidareutvecklingen av metoder, verktyg och program för detaljundersökningar att fokusera dels på det inledande skedet av uppförandet av Kärnbränsleförvaret (tillfarter och centralområde) dels på detaljundersökningsmetodiken inför uppförandet av förvaret med deponeringsområden som beräknas ta längst tid att anlägga.

Kritiska strukturer och bergvolymer styr placeringen av förvarets olika områden. Det är därför av stor vikt att dessa kan identifieras i ett tidigt skede. SKB uppger att

målsättningen är att valet av deponeringshålspositioner i högre utsträckning ska baseras på strukturernas faktiska egenskaper och i mindre grad på utfallet av det s.k. FPI-kriteriet (Full Perimeter Intersection Criteria). För att detta ska kunna uppnås bedömer SKB att metoder för att dels identifiera en geologisk struktur som kritisk, dels karaktärisera strukturens hydrauliska egenskaper, behöver förbättras. Likaså anser SKB att metodutveckling av bl.a. mätningen av små vattenflöden i deponeringstunnlar och deponeringshål är nödvändig. SKB redovisar översiktligt en genomförd studie i Äspölaboratoriet med syfte att testa och vidareutveckla metoder och teknik för identifiering, storleksbestämning och karaktärisering av kritiska strukturer. SKB:s fortsatta arbete med identifiering och karaktärisering av kritiska strukturer kommer att fortsätta i Äspölaboratoriet och även i samarbete med Posiva i den planerade

utbyggnaden i Olkiluoto. Fokus kommer att vara på att identifiera storleken på de kritiska strukturerna och på att karaktärisera deras egenskaper. Strukturens olika egenskaper kan användas till att uppskatta dess storlek och dess benägenhet till skjuvning i samband med en seismisk händelse.

redovisning av undersökningsmetoder, modelleringar och metoder för berguttag i

samband med uppförande och drift av ett slutförvar. Detta för att säkerställa att uppställda krav under drift samt efter förslutning av ett slutförvar kan infrias. Den övriga delen av avsnittet redogör kortfattat för SKB:s redovisning av arbetet med att öka process- förståelsen inom flera olika bergområden relevanta för den långsiktiga säkerheten efter förslutningen.

SSM granskar för närvarande SKB:s ansökningar om att bygga ett slutförvar för använt kärnbränsle respektive en utbyggnad av SFR. I syfte att inte föregripa bedömningarna inom bergområdet som hanteras i myndighetens pågående granskningar av dessa

ansökningar är myndighetens synpunkter i denna granskningsrapport på en övergripande nivå och med fokus på behovet av fortsatt teknik- och forskningsutveckling.

8.3.1 Detaljundersökningar

SKB:s redovisning

SKB har delat upp redovisningen för detaljundersökningar i tre områden: • Metodik för detaljundersökningar

• Kritiska geologiska strukturer och bergvolymer • Modelleringsmetodik inom detaljundersökningar.

SKB redovisar arbetet som genomförts under den föregående Fud-perioden för att uppdatera detaljundersökningsprogrammet för uppförande och drift av Kärnbränsle- förvaret (SKB R-10-08). I detta avseende lyfter SKB fram erfarenheterna från utbyggnaden av Äspölaboratoriet (SKB R-13-28) samt erfarenheterna från Posivas uppförande av berganläggningen i Olkiluoto. Under kommande Fud-period kommer vidareutvecklingen av metoder, verktyg och program för detaljundersökningar att fokusera dels på det inledande skedet av uppförandet av Kärnbränsleförvaret (tillfarter och centralområde) dels på detaljundersökningsmetodiken inför uppförandet av förvaret med deponeringsområden som beräknas ta längst tid att anlägga.

Kritiska strukturer och bergvolymer styr placeringen av förvarets olika områden. Det är därför av stor vikt att dessa kan identifieras i ett tidigt skede. SKB uppger att

målsättningen är att valet av deponeringshålspositioner i högre utsträckning ska baseras på strukturernas faktiska egenskaper och i mindre grad på utfallet av det s.k. FPI-kriteriet (Full Perimeter Intersection Criteria). För att detta ska kunna uppnås bedömer SKB att metoder för att dels identifiera en geologisk struktur som kritisk, dels karaktärisera strukturens hydrauliska egenskaper, behöver förbättras. Likaså anser SKB att metodutveckling av bl.a. mätningen av små vattenflöden i deponeringstunnlar och deponeringshål är nödvändig. SKB redovisar översiktligt en genomförd studie i Äspölaboratoriet med syfte att testa och vidareutveckla metoder och teknik för identifiering, storleksbestämning och karaktärisering av kritiska strukturer. SKB:s fortsatta arbete med identifiering och karaktärisering av kritiska strukturer kommer att fortsätta i Äspölaboratoriet och även i samarbete med Posiva i den planerade

utbyggnaden i Olkiluoto. Fokus kommer att vara på att identifiera storleken på de kritiska strukturerna och på att karaktärisera deras egenskaper. Strukturens olika egenskaper kan användas till att uppskatta dess storlek och dess benägenhet till skjuvning i samband med en seismisk händelse.

Gällande modelleringsmetodik inom detaljundersökningar redogör SKB för vikten av att projekteringen och byggproduktionen har tillgång till kontinuerligt uppdaterade geoveten- skapliga modeller. SKB betonar betydelsen av att tidigt integrera informationen från pilotborrhål och tunneldrivningen för att i projekteringsskedet ha tillgång till bl.a. en geometrisk beskrivning av kritiska strukturer och det hydrauliskt konnekterade sprick- nätverket.

SKB redogör övergripande för behovet av etableringen av kontrollprogram som verktyg för att dels vidareutveckla modelleringsmetodiken dels för att etablera en fastställd referensnivå (också kallat för initialtillstånd) vilket är en förutsättning för att utvärdera uppförandets påverkan på platsen och kalibrera framtagna modeller.

SKB arbetar med att ta fram metodikrapporter för geovetenskaplig modellering under detaljundersökningar inom ett flertal ämnesområden. I nuläget finns det utkast på metodikrapporter för geologisk och hydro-geo-kemisk modellering. Under denna Fud- period planerar SKB att utveckla platsbeskrivande modelleringsmetodiken samt att tillämpa och testa metodiken i samband med fortsatta arbeten i Äspölaboratoriet, i Forsmark och i samarbete med Posiva i Olkiluoto.

Remissinstansernas synpunkter

Luleå tekniska universitet framför synpunkter avseende Kärnbränsleförvarets stabilitet

med avseende på såväl kapslarnas korrosion i elektriska fält som närfältbergets hållfasthet på sätt som bestäms av platsvalet. Universitetet framför att dessa frågor inte ägnas någon uppmärksamhet i Fud-programmet. Universitetet anför att Kärnbränsleförvarets

belägenhet i tätt berg innebär att lerbufferten som omger kapslarna kommer att vara vattenmättad och elektriskt ledande vid kapslarnas ändar men under lång tid vara torr och oledande över större delen av kapslarnas längd. Det ger ökad genomsläpplighet,

förstyvning och minskning av buffertens självläkningsförmåga och duktilitet, samt elektronvandring genom kapslarna som korroderar. Belägenhet av deponeringshål med kapslar i sådant berg ger, som följd av uppvärmningen orsakad av det radioaktiva avfallet, höga mekaniska spänningar i närfältberget som får omfattande sprickbildning och orsakar förskjutning av berg och kapslar och därmed sänkt säkerhet mot radioaktiv kontaminering av grundvattnet.

Universitetet hänvisar till beräkningar av SKB:s egna konsulter och drar slutsatsen att berget kommer att brista om förvaret placeras på den föreslagna platsen i Forsmark på grund av höga bergsspänningar. Universitetet redogör i detalj för bakomliggande resonemang och drar slutsatsen att det kan komma att innebära att kapslarnas spännings- tillstånd blir kritiskt högt. Universitetet menar att problemet till stor del kan avhjälpas genom att systematiskt omorientera deponeringshålen, vilket dessutom skulle ge enklare och säkrare inplacering av de högaktiva avfallskapslarna. Som en alternativ möjlighet framförs att minska mängden använt kärnbränsle i kapslarna.

Universitetet framför med stöd av ovanstående att man ser det som nödvändigt för SKB att noggrannare analysera spänningsuppbyggnaden i berg och kapslar och vidta de förändringar av håldesign, eller mängd använt kärnbränsle i kapslarna, som krävs för att spänningarna i berg och kapslar skall hållas på acceptabel nivå.

Uppsala universitet anser att det är positivt att mätsystem för etablering av referens-

information om förhållanden vid Forsmark, samt övervakning av ändringar under byggprocessen genomförs.

Sveriges geotekniska institut (SGI) anser med hänvisning till SKB:s redovisning av

planering av aktiviteter för kommande Fud-period, att den utrustning som kommer att användas behöver vara väl beprövad för att säkerställa vilka osäkerheter som kan förväntas från en viss metodik. SGI framför vidare att det troligen också kan inträffa beteenden i berget som inte förväntas, men vars fortsatta utveckling under drift och efter förslutning kan behöva hållas under kontroll. SGI framför också att det kan finnas strukturer och volymer i berget som inte kommer att upptäckas under produktion och undersökningar och att SKB behöver ha en strategi för hantering av sådana dolda egenskaper.

SGI framför att det finns ett generellt problem med geometrisk modellering avseende skala, bland annat med hänsyn till stora osäkerheter vid modellering av spröda strukturer. SGI framför vidare att det finns stora osäkerheter på förvarsdjup för nuvarande

geometriska modeller. SGI anser att det därför behövs en utveckling av strategier för hur de lokala geologiska observationerna tas till vara för att förbättra den konceptuella förståelsen för enskilda strukturers utbredning i 3D.

Oskarshamns kommun saknar en diskussion om tidsåtgången för detaljundersökningarna

inklusive resultatens konsekvenser för förvaret. Kommunen ställer frågan om SKB har förberett olika sannolika utfallsscenarier för detaljundersökningarna och tagit fram handlingsprogram, inklusive tillhörande åtgärder. Kommunen undrar om konsekvenser av olika utfall ryms inom angiven tidplan för slutförvarets igångsättning och drift.

SSM:s bedömning

SSM ser positivt på att de erhållna erfarenheterna inom flera områden vid bl.a. utbyggnaden av Äspölaboratoriet kommer att ligga till grund för en förfining samt uppdatering av detaljundersökningsprogrammen för slutförvar.

SSM instämmer med SKB att metodiken vid identifieringen och karaktäriseringen av en geologisk struktur är i behov av förbättringar. SSM ser därför med stort intresse på utfallet av studien som utfördes i samband med utbyggnationen av Äspölaboratoriet. Vidare ser SSM positivt på SKB:s planerade studier i Äspölaboratoriet samt samarbetet med Posiva i samband deras utbyggnad av Olkiluoto. Eftersom det är osäkert hur lång tid det tar för att vidareutveckla metoder för identifiering av lämpliga deponeringshål baserat på bergvolymens faktiska egenskaper samt kritiska strukturer ser myndigheten positivt på att SKB fortsätter med den nödvändiga utvecklingen.

SSM saknar i SKB:s redovisning någon hänvisning till verifierande försök där kritiska geologiska strukturer och bergvolymer, identifierade med av SKB framtagna

karaktäriseringsmetoder, undersöks vidare för att bestämma metodernas tillförlitlighet, precision, brister samt tillämpningsområden. Detta bör vara ett viktigt steg innan en ny framtagen metodik börjar användas i predikteringssyfte och på en ny undersökningsplats. SSM bedömer att programmet för platsmodelleringsmetodik inom detaljundersökningar saknar tydliga syften, mål, specifika testning- samt tillämpningsplatser och är alldeles för kortfattat och oprecist. Specifika problemställningar kopplade till fastställande av

initialtillståndet vid ett slutförvar är t.ex. hur mycket förhållanden under tiden för driften av anläggningen kommer att förändras och hur detta påverkar de antaganden som är utgångspunkt för analysen av säkerheten efter förslutning. Till exempel bör SKB undersöka vilka processer som ligger bakom minskningen av inflödet till SFR och Clab

Sveriges geotekniska institut (SGI) anser med hänvisning till SKB:s redovisning av

planering av aktiviteter för kommande Fud-period, att den utrustning som kommer att användas behöver vara väl beprövad för att säkerställa vilka osäkerheter som kan förväntas från en viss metodik. SGI framför vidare att det troligen också kan inträffa beteenden i berget som inte förväntas, men vars fortsatta utveckling under drift och efter förslutning kan behöva hållas under kontroll. SGI framför också att det kan finnas strukturer och volymer i berget som inte kommer att upptäckas under produktion och undersökningar och att SKB behöver ha en strategi för hantering av sådana dolda egenskaper.

SGI framför att det finns ett generellt problem med geometrisk modellering avseende skala, bland annat med hänsyn till stora osäkerheter vid modellering av spröda strukturer. SGI framför vidare att det finns stora osäkerheter på förvarsdjup för nuvarande

geometriska modeller. SGI anser att det därför behövs en utveckling av strategier för hur de lokala geologiska observationerna tas till vara för att förbättra den konceptuella förståelsen för enskilda strukturers utbredning i 3D.

Oskarshamns kommun saknar en diskussion om tidsåtgången för detaljundersökningarna

inklusive resultatens konsekvenser för förvaret. Kommunen ställer frågan om SKB har förberett olika sannolika utfallsscenarier för detaljundersökningarna och tagit fram handlingsprogram, inklusive tillhörande åtgärder. Kommunen undrar om konsekvenser av olika utfall ryms inom angiven tidplan för slutförvarets igångsättning och drift.

SSM:s bedömning

SSM ser positivt på att de erhållna erfarenheterna inom flera områden vid bl.a. utbyggnaden av Äspölaboratoriet kommer att ligga till grund för en förfining samt uppdatering av detaljundersökningsprogrammen för slutförvar.

SSM instämmer med SKB att metodiken vid identifieringen och karaktäriseringen av en geologisk struktur är i behov av förbättringar. SSM ser därför med stort intresse på utfallet av studien som utfördes i samband med utbyggnationen av Äspölaboratoriet. Vidare ser SSM positivt på SKB:s planerade studier i Äspölaboratoriet samt samarbetet med Posiva i samband deras utbyggnad av Olkiluoto. Eftersom det är osäkert hur lång tid det tar för att vidareutveckla metoder för identifiering av lämpliga deponeringshål baserat på bergvolymens faktiska egenskaper samt kritiska strukturer ser myndigheten positivt på att SKB fortsätter med den nödvändiga utvecklingen.

SSM saknar i SKB:s redovisning någon hänvisning till verifierande försök där kritiska geologiska strukturer och bergvolymer, identifierade med av SKB framtagna

karaktäriseringsmetoder, undersöks vidare för att bestämma metodernas tillförlitlighet, precision, brister samt tillämpningsområden. Detta bör vara ett viktigt steg innan en ny framtagen metodik börjar användas i predikteringssyfte och på en ny undersökningsplats. SSM bedömer att programmet för platsmodelleringsmetodik inom detaljundersökningar saknar tydliga syften, mål, specifika testning- samt tillämpningsplatser och är alldeles för kortfattat och oprecist. Specifika problemställningar kopplade till fastställande av

initialtillståndet vid ett slutförvar är t.ex. hur mycket förhållanden under tiden för driften av anläggningen kommer att förändras och hur detta påverkar de antaganden som är utgångspunkt för analysen av säkerheten efter förslutning. Till exempel bör SKB undersöka vilka processer som ligger bakom minskningen av inflödet till SFR och Clab

för att skapa förståelse för varför inflödesdata kan förändras med tiden och hur de exempelvis behöver tolkas inom platsmodelleringen.

8.3.2 Tunnelproduktion

SKB:s redovisning

SKB uppger att teknikutvecklingen gällande tunnelproduktion fokuserar på att identifiera material och beprövad teknik som säkerställer att uppställda krav kan infrias vid byggna- tionen av Kärnbränsleförvaret. Behov av ytterligare detaljering av kvalitetssäkring- såtgärderna under tillverkning uttrycks finnas som kan leda till framtagandet av kvalitets- planer för tunnelproduktion.

SKB lyfter fram vikten av att deponeringstunnlarnas sula är plan. Med anledning av detta utreder SKB alternativa metoder till konventionell borrning/sprängning, som vajersågning och mekanisk brytning, vid tunneldrivningen. De alternativa metoderna kan även ge en mindre skadezon runt deponeringstunnlarna. SKB har under den föregående Fud- perioden genomfört studier för att öka kunskapen om skadezonens egenskaper och utbredning runt en tunnel (t.ex. TAS04-experimentet). Under den kommande Fud- perioden avser SKB påbörja integrationstest för tunneldrivning.

Baserat på Posivas teknikutvecklingsarbete för borrningen av deponeringshål med annan utrustning än den som använts på Äspö avser SKB förbättra sin metodik vid borrningen av deponeringshål. I samband med de ovan angiva integrationstesterna kommer den vidareutvecklade metoden för borrning av deponeringshål att testas.

Injekteringen av bergutrymmen under uppförandet av Kärnbränsleförvaret ställer höga krav på att injekteringen inte har för stor påverkan på bergets barriäregenskaper. Kraven gäller bl.a. vilket injekteringsmaterial som används och att injekteringsarbetet inte leder till hydraulisk sprickvidgning. Gällande injekteringsmetodik lyfter SKB fram de erfarenheter som erhölls i samband med bergprojekteringen och bergarbetena vid utbyggnaden av Äspölaboratoriet. För utbyggnaden tillämpade SKB sig av observations- metoden vid styrningen av injekteringsarbetet. SKB utförde även en utvärdering av Äspölaboratoriets befintliga moniteringssystem HMS (Hydro Monitoring System), vilket liknar det som finns i Forsmark, vid övervakningen av grundvattensänkningen i samband med utbyggnaden. SKB avser att uppdatera metodbeskrivningar för injekteringsmaterial med lågt pH inför drivningen av Kärnbränsleförvarets bergutrymmen. SKB planerar även att ta fram en strategi för kontroll och verifiering av injekteringsresultat.

Remissinstansernas synpunkter

Sveriges geotekniska institut (SGI) bedömer att borrning av deponeringshål kommer att

ge platsspecifika problem och anser därför att SKB behöver beakta att resultat från Äspö och Onkalo kan skilja sig något från Forsmark.

SSM:s bedömning

SSM ser positivt på SKB:s utförda studie och de erfarenheter som erhållits i samband med utbyggnaden av Äspölaboratoriet samt erhållna av Posiva från sina arbeten med Onkalo. SSM ser positivt på SKB:s insatser för att ta fram kvalitetsplaner för tunnel- produktion som kopplar till verifiering av kraven från den långsiktiga säkerheten.

För drivningen av deponeringstunnlar och borrningen av deponeringshål ser SSM positivt på SKB:s planer att genomföra integrationstester. Likaså ser SSM positivt på att SKB tar vara på erfarenheterna från Posivas utvecklingsarbete för borrningen av deponeringshål för att ta fram en optimerad teknik för tillämpning i stor skala.

SSM är vidare angelägen om att SKB:s planer på att ta fram en strategi för kontroll och verifiering av injekteringsresultat genomförs. SSM noterar att det inte nämns några fortsatta studier om de geologiska egenskaperna samt tätningsegenskaperna hos låg-pH- cement för injektering eller alternativa injekteringsmaterial (t.ex. silicalsol) och dess beständighet under långa tidsintervaller. SSM anser det vara viktigt att fortsätta med forskning och utveckling av dessa material och säkerställa tillverkning samt produktions- krav som speglar uppställda krav för den långsiktiga säkerheten.

8.3.3 Modellering av diskreta spricknätverk

SKB:s redovisning

SKB redogör för att DFN-modeller har utvecklats som kan konditioneras med tillgängliga mätdata, vilket är önskvärt när prediktioner ska göras utifrån data som kopplas till DFN- modellering. Detta skulle kunna visa sig användbart för tillämpning av olika kriterier för att acceptera deponeringspositioner i berget som kopplar till hydrogeologin. I detta syfte har SKB bedrivit utveckling av beräkningsverktyg för DFN-modellering och genomfört tester med data från Äspölaboratoriet. Därutöver har SKB i internationell samverkan tagit fram en alternativ metod för generering av DFN-modeller, kallad UFM, som utgår från processerna som styr tillväxt och avstannande av tillväxt av sprickor. Slutligen redovisar SKB att påverkan av geometrisk osäkerhet i borrhålsdata har undersökts.

Under den kommande Fud-perioden avser SKB att studera effekten av grundläggande antaganden inom gällande DFN-metodik och att utveckla metodiken. SKB planerar att