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Technischer Bericht NTB 88-24

Zum chemischen Verhalten von Montmorrillonit in einer Endlagerverfüllung

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Als Ergänzung eines früheren Berichtes (NTB 86-12, EIR-Bericht Nr. 576) wurden die in der Zwischenzeit erschienenen Publikationen ausgewertet. Dabei sind die Schwerpunkte auf den thermodynamischen Status der Tonmineralien, auf die Langzeitstabilität des Montmorillonits und auf die Wechselwirkungen mit weiteren Endlagerkomponenten gelegt worden.

Smectite und Illite sind vermutlich thermodynamisch instabil; die Ausbildung metastabiler Löslichkeitsgleichgewichte ist fraglich. Somit stösst man bei der Formulierung von Gleichgewichtsmodellen für die Ton/Wasserwechselwirkung auf grundsätzliche Schwierigkeiten.

Untersuchungen an Tonsedimenten lassen den Schluss zu, dass bei einer Endlagertemperatur von 50 bis 60°C der Montmorillonit in einem Zeitraum von etwa 108 Jahren höchstens zu 50 % in Illit umgewandelt wird. Die Bildung solcher Illit/Smectit­Wechsellagerungen beeinträchtigt die Funktion des Verfüllmaterials kaum. Da die Umsetzung von Calcium-Montmorillonit im Vergleich zur Natrium-Variante stark gehemmt ist, sollte als Verfüllmaterial ein Calcium-Bentonit vorgesehen werden.

Magnetit ist neben Montmorillonit vermutlich nicht beständig. Zur sicheren Beurteilung möglicher Wechselwirkungen zwischen dem Bentonit und den Korrosionsprodukten des Stahlbehälters fehlen sowohl thermodynamische Daten wie auch experimentelle Befunde. Beim gegenwärtigen Kenntnisstand ist mit der Bildung eisenreicher, mikrokristalliner Schichtsilikate zu rechnen.

Im Kontakt mit alkalischen Zement-Porenwässern reagiert der Montmorillonit zu Zeolithen. Dieser Umsatz ist mit einer Volumenzunahme und einem Verlust der Plastizität verbunden.

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