Actinide Migration Experiment in the HRL ÄSPÖ, Sweden: Results of Laboratory and In Situ Experiments (Part I)
Within
the scope of a bilateral cooperation an Actinide Migration Experiment is
performed by INE at the Äspö Hard Rock Laboratory in Sweden.
This report covers investigations on actinide migration in single fractured
granite samples (cores) performed in laboratory and in situ in the Äspö
HRL. For the in situ experiment the CHEMLAB-2 probe developed by SKB and
KTH, Stockholm is applied. Design of experimental setup, breakthrough of
inert tracer and of the actinides Am, Np and Pu are presented. Breakthrough
curves are analyzed to determine hydraulic properties of the fractured
samples. Destructive and non-destructive analyses of the samples are performed.
The different analytical techniques for characterization of the flow path
and the sorbed actinides are presented. After cutting of the samples the
abraded material is analyzed, the slices are used to visualize the flow
path. Effective volumes and inner surface areas are measured. It is found
that the fractured granite samples investigated show different characteristics.
One-dimensional transport model calculation are performed and the results
are compared to the experimental findings. The rather simple model is not
well suited for the complex flow paths and the complicated sorption processes.
Matrix diffusion processes are not relevant for cores investigated. It
is shown that the CO2 partial pressure of laboratory test and
under in situ conditions results in the same speciation of the actinide
elements under consideration. In the experiments only a breakthrough of
Np(V) is observed. The recovery of Np(V) is in any case £
40%. Recovery of Am(III) and Pu(IV) as well as of Np(IV) is not detected.
Actiniden
Migration Experiment im Untertagelabor ÄSPÖ, Schweden: Ergebnisse
von Labor und In Situ Experimenten (Teil I)
Im
Rahmen einer bilateralen Zusammenarbeit wurde vom INE ein erstes Actiniden-Migrations-Experiment
im Hard Rock Laboratory Äspö in Schweden durchgeführt. Dieser
Bericht beinhaltet Untersuchungen zur Actinidenmigration in einfach geklüfteten
Granitproben, die im Labor und unter in situ Bedingungen im Untertagelabor
Äspö durchgeführt wurden. Für die in situ Versuche
wurde die CHEMLAB-2 Sonde verwendet, die von SKB und der KTH, Stockholm
entwickelt wurde. Die Auslegung der Experimente, der Durchbruch von inerten
Tracer und der Actiniden Am, Np und Pu werden vorgestellt. Die Durchbruchskurven
werden hinsichtlich der hydraulischen Eigenschaften der geklüfteten
Probe ausgewertet. Es werden zerstörungsfreie und zerstörende
analytische Techniken an den Proben eingesetzt. Diese erlauben den Fließweg
und die sorbierten Actiniden zu erfassen. Nach dem Zerschneiden der Proben
wird das abgeschliffene Material analysiert, die Schnitte werden bezüglich
des Fließwege visualisiert. Die effektiven Volumina der Kluft und
ihren inneren Oberflächen werden vermessen. Die untersuchten Granitbohrkerne
zeigen unterschiedliche Charakteristika. Rechnungen werden mit einem eindimensionalen
Transportcode durchgeführt. Dieses Modell ist jedoch nicht hinreichend
um die komplexen Fließwege und die komplizierten Sorptionsprozesse
zu beschreiben. Matrix-Diffusionsprozesse spielen bei den hier untersuchten
Proben keine wesentliche Rolle. Es wird gezeigt, dass unter den CO2
Partialdrücken im Labor und unter in situ Bedingungen sich die Speziation
der Actiniden nicht verändert. In den Experimenten wird ein Durchbruch
nur für Np(V) beobachtet. Der gemessene Wiedererhalt liegt immer £
40%. Am(III) und Pu(IV) sowie Np(IV) konnten in den eluierten Lösungen
nicht nachgewiesen werden.