Hem Miniatyrkapslar ger kunskap om mikrober och korrosion

Hallå där …

Johannes Johansson, ämnesexpert kapsel

Miniatyrkapslar ger kunskap om mikrober och korrosion

Hallå där Johannes Johansson, expert på kapselmaterial och projektledare för experimentet MiniCan. 2007 installerades ett försök med fem miniatyrkapslar på 450 meters djup i berget nere i Äspölaboratoriet.

2010 togs en första kapsel ut och nyligen togs ytterligare två kapslar ut, varför?

De fem kapslarna var installerade på lite olika sätt. Tre var omgärdade av lågkompakterad bentonitlera, en hade ingen bentonit alls och en var ingjuten i högkompakterad bentonit som mest liknar förhållandena i det framtida slutförvaret. Resultaten från 2010, då vi tog ut en av kapslarna med lågkompakterad bentonit, var inte helt lätta att tolka. Därför ville vi ta ut ytterligare kapslar för att få en bättre helhetsbild av de processer som skett under experimentets gång.

Vad är syftet med experimentet?

Ursprungligen ville vi undersöka vad som händer med kapselns insats om det bildas en mikroskopisk kanal av porer i svetsfogen så att vatten långsamt läcker in i kapseln. Det här är en defekt som kan bildas när man använder elektronstrålesvetsning vid förslutning av kapseln. Sedan dess har vi bytt svetsmetod och använder i stället friktionssvetsning som inte ger den typen av defekter. Trots detta är experimentet fortfarande intressant då det ger oss möjligheter att lära mer om hur mikrobiologisk aktivitet och korrosion av järn och koppar påverkas av bentonitlerans kompakteringsgrad.

Det var en omständlig procedur att ta ut kapslarna, varför och hur gick det till?

Kapslarna har ju legat i berget sedan 2007 och ganska snart efter installationen fick vi en reducerande miljö. Det betyder att allt syre förbrukades relativt snabbt och därefter har alla processer skett i en syrefri miljö. Därför är det viktigt att behålla den syrefria miljön när vi gör våra provtagningar.  Av den anledningen tog vi ut kapslarna under vatten i en stor container fylld med grundvatten från berget. Med hjälp av en transportbehållare fylld med grundvatten kunde vi flytta över kapslarna till en handskbox fylld med kvävgas. I början av oktober tog vi ut kapseln utan bentonit, och det var inga bekymmer. Den andra kapseln med högkompakterad bentonit runt om var besvärligare. Bentoniten har ju den egenskapen att den sväller och tätar och det hade den verkligen gjort. Vi fick arbeta hårt för att få ut kapseln från den stålbur där den var monterad. Men vi lyckades och provtagningen gick enligt plan.

Har ni sett några resultat?

Nej, inte ännu. Vi tog en rad prover som ska analyseras på olika sätt. Bland annat tog vi mikrobiologiska prover både i bentoniten och på kapselns yta. Genom DNA-analyser ska vi identifiera vilka mikrober som fanns och genom odling kan vi bestämma hur mycket av olika sorter. Därutöver ska vi göra kemiska ytanalyser på kopparen och olika typer av mikroskopi för att karaktärisera hur korrosionen på kopparen har skett.

Kan du säga något om vad ni sett så här långt?

Vi har gjort en rent visuell inspektion av kapslarna, och då kan vi konstatera att kapseln utan bentonit i stort sett liknade den första kapseln som togs ut som hade lågkompakterad bentonit runt sig. Där såg vi tydligt att mikrober hade bosatt sig inne i experimentpaketet då de små järnkomponenter som fanns i paketet var kraftigt korroderade. De hade förlorat all form och övergått till ett svampigt och poröst material. I kapseln med högkompakterad bentonit däremot hade järnet inte alls korroderat lika mycket. Komponenterna hade skarpa kanter och sin ursprungliga form kvar och man kan därför anta att mikroberna inte varit lika aktiva här.

Vad hoppas ni få ut av de två kapslarna som ni har tagit ut nu?

Bland annat hoppas vi få en bättre förståelse för vilken betydelse bentonitens densitet har för den mikrobiella aktiviteten. Det här är en fråga som vi även studerar på flera andra sätt exempelvis i kontrollerad laboratoriemiljö. Men tack vare att det här försöket är så pass komplext och genomförs i relativt realistisk slutförvarsmiljö så är resultaten viktiga för att förbättra förståelsen för de processer som sker. Dessutom har miljön i Minicanförsöket uppvisat syrefria förhållanden relativt snabbt jämfört med andra fullskaliga fältförsök i underjordsmiljö. Därför har vi stora förhoppningar om att kunna karakterisera korrosion i syrefri miljö på ett bättre sätt än tidigare.

Vad händer nu?

Vi räknar med att få löpande resultat under hösten. Det är ett ambitiöst analysprogram som ska göras och vi siktar på att all rapportering ska vara klar i februari 2016. Framöver räknar vi även med att ta ut de två kapslarna som är kvar i berget, men i dagsläget vet vi inte när det kan bli.

 

fakta

Minicanförsöket

2007 installerades fem stycken miniatyrkapslar i Äspölaboratoriet. Kapslarna var 31 cm långa och hade en diameter på 14,5 centimeter och installerades i fem meter djupa borrhål med en diameter av 30 centimeter. Kopparkvaliteten i kapslarna är densamma som hos kapslarna i det framtida Kärnbränsleförvaret.
Fyra av de fem kapslarna har monterats i paket tillsammans med bentonitlera. Hos tre av de fyra paketen har leran låg densitet medan den fjärde hade bentonit med hög densitet. Med hjälp av mätinstrument och regelbunden vattenprovtagning har en rad parametrar mätts under försökets gång, till exempel grundvattenkemi, mikrobiologi, redox-potential, pH, korrosionshastigheter och dragspänningar i kapselmaterialet.

Så gick det till
Minican-6_300px

Minikapseln togs ut under vatten och placerades i en transportbehållare innan den kunde lyftas ur vattencontainern.

Minican-27_200px

Mikrobiologiska prover togs på flera ställen i leran runt kapseln.

Minican-32_200px

När all lera hade tagits bort från minikapseln sågades den itu i flera bitar. Detta för att kunna analysera hur insatsen påverkats under tiden i berget.