Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7113

Actinide Migration Experiment in the ÄSPÖ HRL in Sweden: Results for Uranium and Technetium with Core #7 (Part IV)

B. Kienzler, P. Vejmelka, J. Römer, D. Schild, Chr. Marquardt, Th. Schäfer, E. Soballa, C. Walschburger

Abstract
Within the scope of a bilateral cooperation a series of Actinide Migration Experiment were performed by INE at the Äspö Hard Rock Laboratory in Sweden. After several experiments investigating the migration of the actinides Am, Np and Pu, this report covers investigations on uranium and technetium migration in a single fractured granite sample (core #7). To provide conditions as close as possible to nature, the experiments are performed in the CHEMLAB 2 probe under in-situ conditions of the drill hole KJ0044F01 at Äspö HRL. The same experimental setup was used as in previous experiments. Investigations of the flow path properties and the breakthrough of inert HTO tracer are reported. Breakthrough of the ²³³U tracer shows a complex pattern. Initially, a slightly retarded peak in comparison to HTO appears which is followed by a broad U distribution. After an interruption of the experiment, a sharp ²³³U peak is observed. The migration velocity of the broad ²³³U distribution agrees well with the predicted U(VI) migration based on retardation coefficients obtained from batch experiments. Natural ²³⁸U which was not present in the used tracer shows a similar pattern as the ²³³U tracer. The concentrations of natural U are interpreted by oxidation of natural uranium in the core. Breakthrough of ⁹⁹Tc is observed simultaneously with HTO. Observed Tc recovery is in the range of about 1%.

Actiniden-Migrationsexperiment im schwedischen Untertagelabor ÄSPÖ: Ergebnisse für Uran und Technetium mit Core #7 (Teil IV)

Zusammenfassung
Im Rahmen einer bilateralen Kooperation wurde eine Reihe von Actiniden-Migrationsexperimenten vom INE im schwedischen Untertagelabor Äspö durchgeführt. Nach mehreren Experimenten zur Migration der Actiniden Am, Np und Pu, werden im vorliegenden Bericht die Untersuchungen zur Uran- und Technetium-Migration in einer Kluft im Granit (core #7) vorgestellt. Um möglichst naturnahe die Migration untersuchen zu können, fanden die Experimente in der CHEMLAB 2 Bohrlochsonde unter in-situ-Bedingungen im Bohrloch KJ0044F01 statt. Es wurde der gleiche Versuchsaufbau wie bei den vorherigen Experimenten verwendet. Der Bericht beinhaltet Ergebnisse zur Fließweg-Charakterisierung mittels Durchbruchskurven des inerten HTO-Tracers. Der Durchbruch von ²³³U zeigt ein komplexes Muster. Zunächst erscheint ein U-Peak, der geringfügig gegenüber HTO verzögert ist. Diesem schließt sich eine breite Uran-Verteilung an. Nach einer Unterbrechung des Experiments folgt wieder ein scharfer Anstieg und Abfall der Urankonzentration. Die breite ²³³U-Verteilung stimmt gut mit der anhand von Laborversuchen vorhergesagten Migrationsgeschwindigkeit überein. ²³⁸U, welches nicht im verwendeten Tracer vorhanden war, zeigt ein vergleichbares Durchbruchsmuster. Die ²³⁸U-Konzentrationen werden mit einer Oxidation des natürlichen Urans im Gestein interpretiert. Der Durchbruch von ⁹⁹Tc erfolgt gleichzeitig mit dem von HTO. Der Wiedererhalt von Tc beträgt ca. 1%.

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