Ny plugg på plats i Äspölaboratoriet

I mitten av mars göts kupolen till en ny valvplugg i Äspölaboratoriet. Pluggen är den fjärde i ordningen som byggs i det underjordiska laboratoriet. Till skillnad från de tidigare konstruktionerna består denna variant av betong med lågt pH-värde samt byggs helt utan armering.

När alla kapslar i en deponeringstunnel har deponerats och tunneln fyllts med lera ska tunnelns öppning ut mot Kärnbränsleförvarets transporttunnlar stängas igen med hjälp av en plugg – en så kallad valvplugg.

Pluggen ska hålla leran på plats samtidigt som den tätar mot vattenflödet inne i deponeringstunneln. Den ska alltså ha tillräcklig hållfasthet att stå emot både vattnets tryck och den svällande lerans tryck under lång tid.

– Valvpluggen har betydelse för den långsiktiga säkerheten i Kärnbränsleförvaret, såtillvida att den hjälper till att uppnå det tillstånd som är utgångspunkten för säkerhetsanalysen, konstaterar projektledaren Pär Grahm.

– Men den ska ”bara” fungera till dess att de utanförliggande transporttunnlarna blir förslutna och vattenmättas, det vill säga omkring hundra år.

Utformad som i ansökan

Den nya valvpluggen är den första som är utformad på det sätt som SKB beskriver i sin ansökan om att få bygga Kärnbränsleförvaret. Nytt jämfört med de tidigare pluggvarianter som byggts i Äspölaboratoriet är materialvalen samt att pluggen inte har någon armering. Bakom betongvalvet finns nu också en bentonittätning och en filtersektion.

Vanlig betong har väldigt högt pH-värde. Att den bytts ut mot betong med lågt pH-värde, det vill säga högst pH 11, beror på att mineralsammansättningen förändras så att betonitleran i förvaret sväller sämre om pH-värdet blir för högt.

Det förenklar också analysen av den långsiktiga säkerheten om det finns så få ämnen och komponenter i förvaret som möjligt. Därför togs armeringen i pluggen bort, som är stark nog utan armering.

– Vi använder oss av ett eget recept på låg-pH-betong för att gjuta pluggen. Gjutningen gick väldigt bra. Betongen höll en jämn och hög kvalitet hela tiden. Det var en god nyhet, eftersom vi inte visste från tidigare hur känslig den var, berättar Pär Grahm.

Erfarenheterna med att ha en filtersektion är också goda. Vid tidigare pluggbyggen har vattnet stört byggprocessen, men detta har undvikts denna gång tack vare filtret.

Krymper vid härdning

För närvarande kyls pluggen med kallt vatten, så att betongen kan härda. Kylningen pågår drygt en vecka. Pluggen får sedan härda ytterligare en tid utan kylning och efter ungefär hundra dagar väntar en ny kylomgång. Vid midsommartid är det sedan dags för kontaktinjektering.

– Då har pluggen krympt några millimeter så att det har bildats ett mellanrum ut till berget, förklarar Pär Grahm.

– I spalten ska vi spruta in mycket finkornig cement för att täta ordentligt mot berget.

När kontaktinjekteringen är avslutad slås kylningen av. Då blir pluggen inspänd mot berget så att den kan bära last och tätningen mot berget blir ännu bättre.

Därefter börjar trycksättningsfasen när pluggens täthet och hållfasthet ska undersökas. Vattentrycket bakom pluggen höjs först stegvis till 7 MPa (700 meter vattenpelare). Där ligger man kvar under åtta månader. Trycket höjs sedan ytterligare för ett hållfasthetstest vid 10 MPa i maj 2014. Försöket ska sedan pågå i två år till och bryts under 2016.

– Tryckhöjningarna ska inte vara något problem, säger Pär Grahm.

– Våra beräkningar visar att pluggen tål en belastning på mellan 30 och 40 MPa, men vi förväntar oss att det blir ett visst, men förhoppningsvis litet, utflöde av vatten genom pluggen.

Under hela försöket registreras förändringarna i spänningar, deformation, tryck med mera av ett hundratal olika mätinstrument som finns monterade i både själva pluggen och i berget och leran runtomkring.

Ingår i EU-projekt

Konstruktionen av valvpluggen i Äspölaboratoriet ingår i EU-projektet Dopas (Full scale Demonstration of plugs and seals). I detta samarbetar 14 avfallsorganisationer i fem storskaliga experiment för att bygga pluggar i berg, lera och saltformationer.

– Valvpluggen i Äspölaboratoriet kommer att väcka stor uppmärksamhet internationellt, eftersom den är den första i raden av fullskaleexperimenten, menar Pär Grahm.

I Kärnbränsleförvaret kommer cirka tre pluggar att behöva byggas varje år. Då gäller det att ha en enkel och driftsäker metod för att allt ska fungera.

– Vi måste ha ett koncept som är både säkert och okomplicerat, anser Pär Grahm och påpekar att det fortfarande finns förbättringsmöjligheter.