Sorption and Migration of Radionuclides in Granite (HRL ÄSPÖ, Sweden)

Abstract

Within the scope of a bilateral cooperation an Actinide Migration Experiment is planned by INE to be performed at the Äspö Hard Rock Laboratory in Sweden. The experiment will be performed using fractured rock samples. The experimental set-up is constructed in order to fit into the CHEMLAB probe which allows to study the behavior of radionuclides under the most realistic conditions attainable. In preparation of these experiments, and to design the experimental setup, some sorption experiments (batch experiments and column experiments) with fracture filling material and granite, respectively, and with groundwater from the area of Chemlab were conducted under inert gas conditions (argon/1% CO₂) in the laboratory. In this paper the results of sorption experiments using actinides such as Pu, Np, Am are presented for both types of experiments. Details of the experimental setup are documented.

Geochemical model calculations for determination of the actinide tracer concentrations of the solution applied in the migration experiment are presented. In order to evaluate actinide breakthrough and recovery, the hydraulic properties of fractured rock samples are investigated. HTO is used as inert tracer at different flow rates. The results of the HTO experiments are modelled by means of matrix diffusion models.

Sorption und Migration von Radionukliden im Granit (HRL ÄSPÖ, Schweden)

Zusammenfassung

Im Rahmen einer bilateralen Zusammenarbeit ist von INE die Durchführung des Actiniden Migration Experiments im Hard Rock Laboratory ÄSPÖ in Schweden vorgesehen. Für das Experiment werden geklüftete Granitproben verwendet. Die Proben werden entsprechend den experimentellen Randbedingungen vorbereitet, so dass sie in die in ÄSPÖ verfügbare CHEMLAB Experimentiersonde eingesetzt werden können. Die in situ Experimente ermöglichen das Studium des Verhaltens der Radionuklide unter den weitestgehend natürlichen phyikalisch/chemischen Bedingungen. Zur Vorbereitung der in situ Experimente und zur Auslegung der experimentellen Randbedingungen wurden zunächst Sorptionsexperimente (batch- und Säulenversuche) mit Kluftfüllmaterial und Granit unter Verwendung von Grundwasser aus der Umgebung des CHEMLAB unter Sauerstoffausschluss (Ar/1%CO2) im Labor durchgeführt. Im vorliegenden Bericht wird über die Ergebnisse der Sorptionsexperimente berichtet, die mit den Radionukliden Pu, Np und Am durchgeführt wurden. Einzelheiten der experimentellen Anordnung werden beschrieben.

Zur Vorhersage der Actinidenkonzentrationen unter den in situ Bedingungen wurden geochemische Modellrechnungen durchgeführt. Um die Actinidenmigration und das Recovery ermitteln zu können, wurden die hydraulischen Eigenschaften der klüftigen Granitproben be-stimmt. HTO wurde als inerter Tracer bei unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten verwendet. Die Ergebnisse der HTO-Experimente wurden unter Anwendung eines Matrix-Diffusions-Modells modelliert.