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Technical Report NTB 12-05

Comparison of Sorption Measurements on Argillaceous Rocks and Bentonite with Predictions Using the SGT-E2 Approach to Derive Sorption Data Bases

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In der Etappe 1 des Sachplans geologische Tiefenlager wurden vier Wirtgesteine identifiziert, die für ein Lager für radioaktive Abfälle geeignet sind. Diese Gesteine sind: Opalinuston für ein Lager für hochaktive Abfälle (HAA) sowie für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA) sowie 'Brauner Dogger', Effinger Schichten und Helvetische Mergel für ein Lager für SMA. Für die provisorischen Sicherheitsanalysen werden Sorptionsdatenbanken (SDB) für alle diese Wirtgesteine benötigt. Dies schliesst auch die möglichen Varianten der Porenwässer und der mineralogischen Zusammensetzung der Gesteine ein. Ausserdem sind SDB für die unteren Rahmengesteine des Opalinustons und für das Versatzmaterial Bentonit im HAA-Lager erforderlich.

Es wurde ein detailliertes Verfahren zur Ableitung von SDB für Tongesteine (und Bentonit) entwickelt. Dieses basiert auf der Messung von Sorptionskanten auf Illit (und Montmorillonit), auf der Hypothese, dass 2:1-Tonminerale das dominierende Sorbens sind sowie einer Reihe von sogenannten Konvertierungsfaktoren, welche die unterschiedliche Speziation der Radionuklide in den einzelnen Porenwässern berücksichtigen.

Das Verfahren zur Herleitung von SDB ist relativ neu. Deshalb wurde dessen Validierung und die Demonstration der Robustheit und Zuverlässigkeit der abgeleiteten Sorptionswerte als notwendig erachtet. Im vorliegenden Bericht wird eine umfangreiche Studie vorgestellt, in der blinde Vorhersagen der Sorptionswerte mit gemessenen Werten verglichen werden.

Sorptionsisothermen wurden für Metallionen Cs(I), Co(II), Ni(II), Eu(III), Th(IV) und U(VI) in Bereichen realistischer Grundwasserzusammensetzung und Wirtgesteinsmineralogie gemessen. Insgesamt wurden 53 Isothermen aufgenommen. Für jede dieser Isothermen wurde mittels der Methode zur Ableitung von SDB eine Vorhersage über die Sorption bei Spurenkonzentration getroffen. Für jeden dieser Fälle wurde anschliessend ein Vergleich zwischen gemessenen und vorhergesagten Werten durchgeführt.

Die Studie zur Validierung zeigt, dass das Verfahren zur Herleitung von Sorptionsdatenbasen für Tongestein und Bentonit zuverlässige Sorptionswerte generiert.

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