Förslutning av kapsel

SKB:s beskrivning

SKB anger i Fud-program 2004 att två olika metoder är aktuella för att försluta kapseln, friction stir welding (FSW) och elektronstrålesvetsning EBW). SKB utreder metoderna parallellt. Vidare anges att SKB har för avsikt att välja en svetsmetod som referens- metod under våren 2005. SKB har följt planen och gjort valet i maj 2005, vilket innebär att FSW är referensmetod för förslutningssvetsen.

Vid tiden för ansökan om tillstånd för att få uppföra inkapslingsanläggningen sak SKB ha valt metoder för förslutning och provning. Anledningen är att metoderna påverkar utformningen av anläggningen. Vid denna tidpunkt skall även ett program för kvali- ficering av metoderna finnas. De övergripande milstolparna for arbetet inom

- verifiera svetsprocessen, dvs. att identifiera de viktigaste processparametrarna och inom vilka gränser de kan tillåtas variera

- demonstrera svetsprocessen

- fastställa hur tillförlitlig den oförstörande provningen är - välja referensmetod för att svetsa kapseln

- ta fram data för säkerhetsanalysen SR-Can.

4.2.1 Elektronstrålesvetsning - EBW

SKB:s beskrivning

SKB bedriver parallellt arbete med att utveckla utrustningen (ny typ av katod, oscillering av elektronstrålen, förbättrad vakuumnivå i svetskammaren) och själva svetsprocessen (svetshastighet, oscillering etc). Arbetssättet har inneburit problem med tillgängligheten, när obeprövade lösningar implementerats i systemet.

Svetsprocessen har utvecklats genom provsvetsningar, där lock i full skala satts ihop med avkortade cylindrar. En viktig del av utvecklingsarbetet är att fastställa hur ofta diskontinuiteter förekommer i svetsarna och under vilka förhållanden de bildas. Målet är att utforma svetsprocessen på ett sådant sätt att risken för att få defekter i svetsen blir mycket liten.

SKB beskriver i Fud-program 2004 att det nu är möjligt att åstadkomma svetsar av mycket hög kvalitet med homogent svetsgods och god svetsyta. De enstaka fel som förekommer beror företrädelsevis på maskinfel.

SKI:s bedömning

SKI noterar att SKB gjort många framsteg och förbättringar, men att SKB ännu inte visat att tillförlitligheten för elektronstrålesvetsning, som möjlig svetsmetod för förslutningssvetsen, är tillfredsställande.

SKI anser att programmet för det fortsatta utvecklingsarbetet är för kortfattat beskrivet i Fud-program 2004, för att möjliggöra en bedömning av om arbetet är tillräckligt för att utveckla EBW till en användbar metod.

4.2.2 Friction stir welding - FSW

SKB:s beskrivning

SKB har bedrivit ett intensivt program för att utveckla svetsverktyget, såväl material och design av tappen , som material i skuldran. Det fortsatta arbetet rör framförallt materialet i tappen och dess geometri. SKB har överfört tekniken till Kapsellaboratoriet genom att köpa och ta i drift en ny svetsmaskin.

Förbättringar av övervakning och styrning av svetsprocessen pågår fortsatt. SKB har vidare tagit fram en lösning för avslutningen av svetsen, genom att ”parkera”

utgångshålet i kopparmaterial ovanför foglinjen och sedan maskinbearbeta bort detta material.

En viktig milstolpe i inkapslingstekniken har uppnåtts genom att en komplett fullstor kapsel tillverkats och förslutits med FSW enligt en kvalitetsplan. De ingående kompo- nenterna har alltså uppfyllt SKB:s nuvarande kvalitetskrav. Inga betydande

diskontinuiteter har kunnat påvisas i de utförda lock- och bottensvetsarna.

SKB sammanfattar erfarenheterna som att FSW-processen är robust och stabil. Den är emellertid inte färdigutvecklad när det gäller att fullständigt automatisera processen och därmed eliminera den mänskliga faktorn. En viktig fas av det fortsatta programmet är att optimera svetsparametrarna och fastställa toleranser för parametersättning.

Materialutvärdering som omfattar både oförstörande och förstörande provning kommer att genomföras för att utvärdera integriteten hos locksvetsar utförda med FSW.

Resultaten från metallurgiska undersökningar jämförs även med resultaten erhållna i utvecklingen av teknikerna för oförstörande provning, för att få fram defekt-

beskrivningar.

Remissinstansernas synpunkter

Stockholms universitet (Pereira) anser att SKB bör göra en masspektroskopisk studie för att belysa mängden av föroreningsmaterial som kommer från svetskronan och dess eventuella inverkan på kopparkvalitén.

SKI:s bedömning

Sedan Fud-program 2001 har SKB gjort stora framsteg i utvecklingen av FSW som förslutningsmetod för kopparkapseln, inte minst genom installationen och drifttagandet av fullskalemaskinen i Kapsellaboratoriet. SKI anser att beskrivningen i Fud-program 2004 visar SKB:s arbete med utvecklingen på ett rimligt sätt, men saknar mer detaljerat underlagsmaterial med resultat från utvecklingsarbetet. SKI förutsätter att sådant underlagsmaterial presenteras senast i samband med ansökan om inkapslings- anläggningen.

Som tas upp av Stockholms universitet (Pereira), och som SKI tidigare framfört (i granskningen av Fud-program 2001) är en viktig del av analyserna att undersöka eventuella föroreningar i svetsen (från FSW-verktyget eller genom t.ex. oxidation) och deras inverkan på materialet. Analyser av det svetsade materialets egenskaper och eventuella andra avvikelser från grundmaterialets egenskaper, behöver naturligtvis också redovisas.

4.2.3 Metoder för oförstörande provning

SKB:s beskrivning

SKB:s arbete med utveckling av provningsmetoder för svetsen har fortgått parallellt med utvecklingen av svetsmetoderna. Eftersom svetsmetoderna är olika till sin karaktär, krävs olika metoder eller olika tillämpningar av metoderna för oförstörande provning.

En milstolpe som uppnåtts är att provningsprocedurer har fastställts för röntgen- och ultraljudsprovning av förslutningssvets gjord med elektronstrålesvets. För svetsar med FSW-teknik var utvärderingen fram till 2004 främst inriktad på att undersöka volu- metriska fel med röntgenteknik. Inom utvecklingen av ultraljudstekniken för FSW- svetsar har ny utrustning införskaffats med bättre förutsättningar med avseende på programmereing, frekvensomfång och fokuseringen av ljudstrålen för sådan provning. Inom ultraljudsprovning har utvecklingsinsatserna varit att ta fram metoder för

undersökning av svetsar gjorda med FSW. För att specificera lämplig provnings- frekvens har ljuddämpning- och ljudspridningsegenskaper studerats. Ultraljuds- provningen är baserad på ”Phased array” teknik som i olika konfigurationer utvecklas för att finna diskontinuiteter med utbredning i tänkbara ledder och vinklar.

Av SKB:s beskrivning i Fud-program 2004 framgår att SKB arbetat med fördjupande studier av röntgentekniken, framförallt genom simulering, för att utreda tillförlitligheten och eventuella behov av anpassning för svetsning med FSW. Vidare har induktiva provningsmetoder studerats och resultat visar att provningstekniken inte är beroende av materialets struktur, dvs. svets och grundmaterial ger likvärdiga resultat.

Remissinstansernas synpunkter

Stockholms Universitet (Pereira) påtalar att tekniken för oförstörande provning för de båda svetsmetoderna inte svarat på hur små de defekter och diskontinuiteter är som man kan detektera med existerande metoder. Universitetet noterar att SKB skriver att inför ansökan om att få uppföra inkapslingsanläggningen måste metoderna för förslutning och oförstörande provning bestämmas. Universitetet frågar sig om tidtabellen för att ta detta specifika beslut (2006) är realistiskt och menar att forskning och utveckling om metoder för oförstörande provning kan och skall kunna fortgå efter beslutet, eftersom det knappast påverkar själva säkerhetsanalysen.

SKI:s bedömning

SKI ser positivt på det arbete som genomförts och som planeras för utvecklingen av provningsmetoder för svetsen, men anser beskrivningen av programmet för den fortsatta utvecklingen är otydlig. Det är nödvändigt att SKB tar ett samlat grepp, dels för det tekniska utvecklingsarbetet, dels med dokumentationen. Till ansökan om inkapslings- anläggningen måste det finnas en beskrivning av vilken/vilka provningsmetoder som skall användas för vald svetsmetod och hur provningen skall genomföras. Vad som skall uppnås och med vilken tillförlitlighet i svetsningen respektive provningen skall

beskrivas, utgående från de konstruktionsförutsättningar och acceptanskriterier som skall verifieras i säkerhetsanalysen för långsiktig säkerhet. Kvalificeringsprogrammet redovisar hur tillförlitligheten skall kunna visas (se vidare avsnitt 4.3.2).

Med SKB:s val av FSW som referenssvetsmetod ser SKI det som mycket angeläget att utvecklingen av provningsmetoderna fokuseras på svetsar gjorda med FSW, och att provningsprocedurer tas fram såsom tidigare gjorts för EBW.

SKI kan vidare konstatera att den induktiva provningens fortsatta roll är otydlig i Fud- program 2004.