Koppar studerades i Schweiziskt lerförsök

Den schweiziska kärnavfallsorganisationen Nagra publicerade i slutet av 2017 resultaten av långtidsstudien Febex, där olika metaller – bland annat koppar – förvarats i slutförvarsliknande miljö under nästan 20 år. Resultaten visar hur koppar påverkas under den första tiden i ett slutförvar.

Febex är ett fullskaleförsök som genomförts i det schweiziska berglaboratoriet Grimsel. Det bygger på det spanska slutförvarskonceptet där det använda kärnbränslet kapslas in stål i stället för koppar, som planeras i Sverige. Trots att förhållandena skiljer sig från förutsättningarna för ett slutförvar i Forsmark har SKB deltagit i projektet med stort intresse. Främsta anledningen har varit att få en bättre förståelse för de processer som sker i bentonitleran i ett slutförvar.

Metallstudier

I försöket har även olika metallprover funnits med, och särskilt intressant för de svenska förhållandena har studierna av kopparbitar varit. I slutet av 2017 presenterades resultaten från dessa studier. De visar att kopparbitarna i försöket i allmänhet har korroderat cirka 10 tusendels millimeter under de nästan 20 år som försöket pågick.

Liksom vid alla fullskaleförsök stängs en del syrgas in i försöket vid installationen. I Febex-försöket har man visat att syrgas fanns närvarande under de två första åren efter installation. Det är tydligt att det är den instängda syrgasen som orsakat korrosionen på kopparbitarna. Resultaten är i linje med andra försök som visar att kopparn korroderar initialt på grund av den syrgas som stängs in inledningsvis. Den korrosion som skett är representativ för den mycket tidiga utvecklingen även i ett svenskt slutförvar. Detta har tagits höjd för i säkerhetsanalysen och när SKB dimensionerat kopparkapslarna och slutförvaret.

Gropar i kopparytan

På en av kopparbitarna såg man också något djupare gropar (cirka en tiondels millimeter) som skulle kunna tolkas som lokala korrosionsangrepp, så kallad gropfrätning. Om gropfrätning är allmänt förekommande i ett slutförvar skulle det kunna orsaka större påverkan på kopparkapslarna än vad som är önskvärt. Men groparna i Febex-försöket är inte helt lätta att tolka. Kopparbitarna undersöktes inte innan de installerades i berget och man vet därför inte om groparna har bildats under försökets gång eller om de fanns redan vid installationen. Dessutom finns groparna bara på ett av kopparproverna och där bara på en begränsad del av kopparytan. Om det vore en process som var verksam i Febex-miljön borde groparna vara mer allmänt utbredda.

Inget nytt för svenskt slutförvar

För det svenska slutförvaret ger resultaten från Febex-försöket inte någon förändrad syn på hur korrosionsprocesser påverkar kopparkapseln på lång sikt i slutförvaret. Resultaten visar att under den första tiden i berget korroderar kopparn till följd av den syrgas som stängts in vid installationen, vilket också visats i andra försök. Detta kommer också ske i Kärnbränsleförvaret. Som nämnts ovan har man tagit hänsyn till det när man dimensionerat kopparkapslarna och när säkerheten efter förslutning av förvaret analyserats.

Vad gäller groparna som synts i ett av kopparproverna i Febex-försöket finns inget som tyder på att de skulle ha bildats av sulfidkorrosion under syrgasfria förhållanden. Då skulle det ha funnits svavel på kopparytan och det har inte kunnat detekteras trots noggranna analyser. Om de är ett resultat av korrosion under experimentets gång, är det en process som skett under en kort, inledande period när syrgas funnits närvarande. Inte heller en sådan process skulle hota den långsiktiga säkerheten i ett svenskt slutförvar.