Frågan om kopparkorrosion allt närmare lösning

Mycket har hänt sedan frågan om huruvida koppar kan korrodera i syrgasfritt vatten aktualiserades på allvar för fyra år sedan. Nu tyder nya data på att den vätgas som observerats i flera experiment skulle kunna komma från en kortvarig reaktion på kopparns yta.

Kärnavfallsrådet arrangerade den 20-21 november ett seminarium om Kärnbränsleförvarets tekniska barriärer – kopparkapseln och bentonitbufferten. En rad forskare inom området var där för att framföra både ris och ros till SKB:s metod för att slutförvara det använda kärnbränslet.

De senaste åren har ju framför allt frågan om huruvida koppar korroderar i rent syrgasfritt vatten under bildande av vätgas varit på tapeten. Den var också huvudnumret på seminariets första dag.

Rent försök i Uppsala

Debatten om hur koppar korroderar började redan på 1980-talet. KTH-forskaren Gunnar Hultquist publicerade då data som han ansåg tydde på att metallen korroderar i rent syrgasfritt vatten.

Under de senaste åren har Gunnar Hultquist och medarbetare tagit upp tråden igen och publicerat ett antal vetenskapliga artiklar i ämnet. Parallellt har andra oberoende aktörer – Studsvik och Uppsala universitet – försökt upprepa Hultqvists ursprungliga försök. Studsvik har sett liknande vätgasutvecklingar. I Uppsala har man gått mycket långt i att renodla försöksbetingelserna.

– I vårt fall ville vi göra försöket så ”rent” som vi bara kunde, med så få störande faktorer som möjligt. Vattnet är extremt rent från föroreningar, kopparytorna är blankpolerade med en elektrokemisk metod och har inte utsatts för syreangrepp, förklarar Mats Boman från Uppsala universitet.

Vad man undersöker har också betydelse. De flesta experimenten har fokuserat på att precis som Hultquist mäta upp hur mycket vätgas som bildas. Resultaten visar att det bildas vätgas, men att mängderna varierar. I Uppsala har dock fokus varit delvis ett annat.

– Att leta efter korrosionsprodukter ger förstahandsinformation, medan vätgasutvecklingen ger andrahandsinformation, påpekar Mats Boman.

Små mängder

I Uppsala har man hittat bara mycket små mängder korrosionsprodukter. Dessa mängder matchar inte alls den vätgasutveckling man sett i andra försök, om man antar att vätgasen kommer från kopparkorrosion.

Göteborgsföretaget Micans har också gjort en försöksvariant, där man mätt vätgasutvecklingen från kopparbitar placerade i provrör med rent syrgasfritt vatten. Försöksutrustningen är enkel och ger snabbt svar på om vätgas utvecklas eller inte.

– Vi har nyligen gjort ett ytterligare försök i vilket Uppsalas mycket rena koppar har placerats i Micans mycket rena försöksutrustning, berättar Allan Hedin, som är ansvarig för SKB:s analyser av den långsiktiga säkerheten.

– I detta försök kunde Micans inte mäta upp någon vätgasutveckling. En möjlig förklaring är därför att det är kopparytans beskaffenhet som ger upphov till vätgasutvecklingen, medan den absoluta huvuddelen av kopparmaterialet beter sig som förväntat och inte korroderar.

Buffert diskuterades också

Men det var inte bara kapseln som var på tapeten under seminariet. Andra dagen ägnades helt åt bentonitbufferten. Roland Pusch, en av dem som för nästan 40 år sedan var med och drog upp riktlinjerna för hur Kärnbränsleförvaret skulle konstrueras, ställde sig nu åter i rampljuset för att kritisera delar av sin egen konstruktion:

– Alla deponeringshål i förvaret kommer att spricka, eftersom spänningarna i berget är för stora. Leran runt kapslarna tränger ut i bergets sprickor och kapslarna utsätts för korrosion av skadliga ämnen i grundvattnet. Resultatet skulle bli mycket bättre om deponeringshålen lutade 45 grader och hela deponeringen sker med paket som innehåller både kapsel och buffert, hävdar han.

Allan Hedin är dock inte orolig.

– Vi känner till detta fenomen och utvärderade det noga inför valet av Forsmark som förvarsplats och i underlaget till säkerhetsanalysen. Resultaten visar att ett fåtal deponeringshål kan drabbas av uppsprickning då de borras. Om uppsprickningen i dessa fåtal hål är måttlig kan man jämna till deponeringshålets väggar och fylla ut med extra lera. Är uppsprickningen kraftigare kommer hålet inte att användas för deponering. Allt detta finns beskrivet i underlaget till vår ansökan.