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Technical Report NTB 93-06

Sorption Databases for Crystalline, Marl and Bentonite for Performance Assessment

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Im Endlager für hochradioaktive Abfälle HAA werden die Abfallbehälter von kompaktiertem Bentonit (Referenzbentonit MX-80) umschlossen; als möglicher Standort wurde das Kristallin der Nordschweiz untersucht. Das geplante Endlager für schwach- und mittelaktive radioaktive Abfälle SMA am Standort Wellenberg befindet sich im Valanginienmergel. Im vorliegenden Bericht werden die Sorptionseigenschaften des Kristallins in der Nordschweiz, des Valanginienmergels am Wellenberg und von kompaktiertem Bentonit für sicherheitsrelevante Radionuklide unter Endlagerbedingungen in Datensätzen zusammengestellt, die direkt in Sicherheitsbeurteilungen verwendet werden können.

Die Heterogenität des Kristallins und des Valanginienmergels in Bezug auf die Sorptionseigenschaften wird in verschiedenen Datensätzen berücksichtigt. Für das Kristallin werden 13 verschiedene mineralogische Zusammensetzungen und zwei Grundwassertypen in den wasserführenden Systemen unterschieden. Für den Valanginienmergel werden 5 verschiedene mineralogische Zusammensetzungen und zwei Grundwassertypen in den wasserführenden Systemen unterschieden.

Da für die verschiedenen Gesteinstypen des Kristallins und des Valangienmergels nur wenige Sorptionsmessungen vorliegen, wurden in erster Linie Sorptionsdaten für die einzelnen gesteinsbildenden Mineralien herangezogen. Für diese Mineralien existieren für die meisten sicherheitsrelevanten Radionuklide Sorptionsmessungen, die im vorliegenden Bericht in umfangreichen elementspezifischen Datenbasen von Verteilungskoeffizienten zusammengestellt sind. Die Verteilungskoeffizienten für die verschiedenen Gesteinstypen werden darauf aufbauend abgeleitet, indem die Verteilungskoeffzienten für die verschiedenen gesteinsbildenden Mineralien entsprechend ihrem Gewichtsanteil im Gestein summiert werden.

Für kompaktierten Bentonit wurden neben den Verteilungskoeffzienten aus Batch-Versuchen eine umfangreiche Datenbasis von apparenten Diffusionskoeffizienten berücksichtigt, die für den Referenzbentonit MX-80 unter endlagerrelevanten Bedingungen gemessen wurden.

Die Sorptionsdatensätze für die Sicherheitsanalyse beinhalten für jedes chemische Element und jeden Gesteinstyp einen realistischen und einen konservativen Verteilungskoeffizienten (Kd­Wert). Der realistische Kd-Wert bezeichnet den besten Schätzwert für den Gesteinstyp unter den spezifizierten Referenzbedingungen für die feste und flüssige Phase. Der konservative Kd-Wert bezeichnet den besten Schätzwert für den Gesteinstyp, wobei für die feste und flüssige Phase von den Referenzbedingungen abweichende ungünstige Parameterwerte berücksichtigt werden. Für redoxsensitive Elemente sind die Redoxbedingungen ein entscheidender Parameter, der von den Referenzbedingungen abweichen kann. Für viele chemische Elemente ist dies der pH der flüssigen Phase und für andere Elemente ist das Vorhandensein von Spuren von gewissen Feststoffen entscheidend.

Die Sorptionsdatensätze für die Sicherheitsanalyse für das Kristallin der Nordschweiz und für kompaktierten Bentonit, die in diesem Bericht zusammengestellt sind, werden mit entsprechenden Datensätzen von Endlagerprojektanden bzw. -betreibern in Finnland, Schweden und Japan (nur Bentonit) verglichen.

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