Teknikutveckling återfyllning

SSM redovisar i detta avsnitt synpunkter på kapitel 13, teknikutveckling återfyllning, i SKB:s Fud-program 2010.

SKB:s redovisar att teknikutvecklingen kopplad till återfyllning omfattar tillverkning, hantering och installation av återfyllnaden i

deponeringstunnlarna. Även pluggen till deponeringstunneln ingår i återfyllningen. I kapitel 13 i SKB:s Fud-program 2010 beskrivs återfyllningens referensutformning och plugg, de krav som ställs på

återfyllnaden för att uppnå initialtillståndet samt den vidare teknikutveckling av vald referensutformning som SKB planerar att genomföra under de kommande åren.

5.6.1. Krav och förutsättningar – återfyllning

SKB:s redovisning

Enligt SKB är en av återfyllnadens funktioner att begränsa vattentransport i deponeringstunnlarna. SKB redovisar kvantitativa krav på återfyllnadens hydrauliska konduktivitet (mindre än 10-10 m s-1) och svälltryck (högre än

110

0,1 MPa). Till barriärfunktionen hör också att begränsa buffertens

uppåtriktade svällning i deponeringshålet. Det finns inget kvantitativt krav på återfyllnaden i detta avseende förutom att återfyllnadens egenskaper ska vara sådana att buffertens svällning inte leder till en buffertdensitet vid vattenmättnad som understiger 1950 kg m-3.

SSM:s bedömning

SSM anser att det krav som kopplar till barriärfunktionen att begränsa buffertens uppåtriktade svällning i deponeringshålet bör förtydligas.

Avsaknaden av ett kvantitativt krav försvårar framtagande av designkriterier och kontroll vid tillverkning, hantering och installation av återfyllnaden. SKB:s modellering av interaktionen mellan bufferten och återfyllnaden (Börgesson och Johannesson, 2006; Börgesson och Hernelind, 2009) visar att två parametrar vanligtvis behövs för att beskriva återfyllnadens elastiska egenskaper: Youngs modul E och Poissons (tvärkontraktions) tal, . SSM anser att SKB bör utreda om kravet kan baseras på sådana parametrar som kan mätas direkt hos återfyllnadsmaterialet med experimentella försök, snarare än på buffertdensitet vid vattenmättnad.

5.6.2. Val och specifikation av material och metoder

SKB:s redovisning

Referensutformningen av återfyllningen har utvecklats successivt under olika etapper av SKB:s och Posivas gemensamma projekt Baclo

(Gunnarsson m.fl., 2004; Gunnarsson m.fl., 2006; Keto m.fl., 2009). SKB har flera gånger ändrat både material och metoder. Den senaste ändringen är en minskning av andelen förkompakterade blockar i deponeringstunneln, från 80 % (Gunnarsson m.fl. 2006, sid. 35) till 73 % (Wimelius och Pusch, 2008, sid. 36), och sedan till 60 % (i SKB:s Fud-program 2010, sid. 158/9).

SSM:s bedömning

SSM är positiv till att mycket arbete har genomförts under de senaste åren inom ramen för SKB/Posiva Baclo projektet. SSM anser att SKB behöver vara öppen för att ytterligare modifikationer av konceptet för återfyllning av deponeringstunnlar kan komma att erfordras. Återfyllningens koncept har förändrats flera gånger när nya förutsättningar tillkommit eller när konceptet analyserats noggrannare. Med hänsyn till att referensutformningen inte har demonstrerats fullskaligt i den verkliga förvarsmiljön, är det svårt att bedöma ifall konceptet inte behöver ändras i framtiden. Det är därför full möjligt att ytterligare insatser inom konceptfasen kommer att krävas innan konceptet för återfyllning kan anses moget för detaljerat konstruktionsarbete.

111

SSM anser dessutom att flera tester av de lermaterial som blir valda i referensutformningen behövs för att kunna ta fram statistiskt användbara data för materialegenskaperna.

SSM anser att SKB bör bättre motivera kravet för andelen av

förkompakterade block i referensutformningen (f.n. 60 %). I Keto m.fl. (2009, sida 86) redovisas att “only the Asha 230 bentonite clay backfill is able to fulfill the average dry density requirement also at a block filling degree of 60%. For Friedland-clay backfill the block filling degree should be > 70%”.

SSM anser att SKB:s redovisning av motiven för en övergång från konceptet med en blandning av krossat berg och lermaterial till konceptet med

kompakterade lerblock är rimlig (Pusch, 1998, 2001; Gunnarsson m.fl., 2004, 2006; Sandén och Börgesson, 2006). SSM anser att SKB bör sammanställa erfarenheterna som vunnits vid försök i Äspölaboratoriet i vilka en blandning av krossat berg och lermaterial har använts som återfyllningsmaterial (t.ex. vid fältförsök i en maskinborrad tunnel; vid återfyllningsförsöket och förslutningsförsök med pluggar; samt i prototypförvaret), särskilt med hänsyn till hur frågor kring vatteninflöde och ”piping”/erosion hanterades.

SSM anser att SKB:s modeller (Börgesson och Johannesson, 2006; Johannesson och Nilsson, 2006, kapitel 7; Johannesson, 2008; Börgesson och Hernelind, 2009) för återfyllnadens komprimering vid en uppåtgående expansion av bufferten bör förbättras. Slutsatserna från denna typ av modeller har varit avgörande i att välja bort konceptet med direkt fyllning och lagervis packning av lermaterial i tunneln.

5.6.3. Installation av återfyllnad i deponeringstunnlar

SKB:s redovisning

SKB framför att installationen av återfyllnadsblock kräver utrustning med hög kapacitet som samtidigt möjliggör en hög precision. Utrustningen måste även kunna förflyttas snabbt. Hanteringen av blocken kan ske med manuellt styrda maskiner eller robotteknik. SKB bedömer att robottekniken är intressant att studera vidare (Wimelius och Pusch, 2008).

SSM:s bedömning

SSM anser ytterligare insatser krävs för att visa att återfyllningen av en deponeringstunnel kan installeras så att alla säkerhetsfunktionskrav uppfylls. SKB bör vidare studera de svårigheter som kan förekomma vid installation av återfyllnaden såsom inverkan av oregelbunden geometri av

deponeringstunneln på återfyllnadens densitet, samt inverkan av

112

grundvatteninflöde som åstadkommer ”piping”. Även om SKB:s redovisning kring dessa frågor hittills har varit omfattande (Sandén och Börgesson, 2006; Börgesson och Sandén, 2006; Dixon m.fl., 2008ab; Johannesson m.fl., 2008; Sandén m.fl., 2008) återstår enligt myndighetens bedömning behov av betydande ytterligare utvecklingsinsatser inom området.

SSM anser att resultat och erfarenheter från laboratorieförsök om ”piping”/erosion som bättre bör avspeglas i den detaljerade planeringen avseende återfyllningen (Wimelius och Pusch, 2008). SKB bör utreda om det finns risk för nya kanalbildningar med ”piping”/erosion eller om det finns risk för att de kanaler som bildades vid installationen kommer att vara öppna under en mycket lång tid efter förslutning av deponeringstunnlarna och hela slutförvaret. Se även avsnitt 6.8.6 i denna rapport.

När det gäller hantering av oregelbunden tunnelgeometri bör samverkan mellan arbetet med återfyllningen och arbetet med tunnelbyggnaden förstärkas.

5.6.4. Pluggning av deponeringstunnel

SKB:s redovisning

Deponeringstunneln försluts genom att en bentongplugg byggs strax innanför tunnelöppningen. Det primära kravet på pluggen är att den ska fungera som mothåll mot grundvattentrycket och det svälltryck som återfyllningen utvecklar i deponeringstunneln. Pluggkonstruktionen ska också hindra vattentransport ut ur deponeringstunneln. För att materialen i pluggen inte får en negativ påverkan på bentoniten i deponeringstunneln ska betong med lågt pH (Vogt m.fl., 2009) användas i pluggen. Bentongpluggen måste vara verksam till dess att vattentrycket på pluggens utsida (mot transporttunneln) är lika stort som på dess insida, det vill säga till dess att andra tomrum i slutförvarsanläggningen förslutits och det inte längre finns någon tryckgradient över pluggen. Den perioden antas vara 100 år (Fälth och Gatter, 2009, sid. 8).

Konstruktionen i referensutformningen är uppbyggd av en pluggsektion, en tätningssektion av kompakterade bentonitblock och en filtersektion av krossat berg. Prefabricerade betongplank skiljer sektionerna ifrån varandra (Fälth och Gatter, 2009). Denna konstruktion skiljer sig från pluggar som byggdes tidigare mellan sektionerna i prototypförvaret (Dahlström, 2009; Dahlström m.fl., 2009) i och med att stålarmering saknas och flera sektioner involveras.

113

SSM:s bedömning

SSM anser att SKB bör göra ytterligare insatser avseende

kravspecifikationen och konceptutvecklingen för deponeringstunnelspluggar. Nedan diskuteras frågor som SSM anser bör utredas och besvaras innan steget tas till konstruktionsfasen.

SSM anser att vissa ytterligare åtgärder kommer krävas för att visa att kravet på pluggens täthet (Dahlström, 2009; Dahlström m.fl., 2009; Fälth och Gatter, 2009) kan uppfyllas. SSM anser att SKB mer ingående bör redovisa vattentransporten genom pluggen. Dessutom bör SKB redovisa funktionerna och livslängden hos dräneringsventilerna i pluggen (Fälth och Gatter, 2009, sid. 11). Tätheten vid skärningsytan mellan pluggen och tunnelväggen bör bättre belysas.

SSM anser dessutom att SKB bör utreda de geomekaniska egenskaperna av låg-pH betong. I SKB:s modelleringar används generiska parametrar som gäller allmänna betongmaterial vilka möjligen inte överensstämmer med parametrarna för låg-pH betong.