På stora djup innehåller grundvattnet lösta gaser. Huvudkomponenterna är kvävgas, argon, helium, vätgas och metan. Andelen av de olika gaserna varierar regionalt samt med bergarten och djupet. Likaså varierar den totala andelen gas.
Vid platsundersökningen i Forsmark kunde vi konstatera att mängden lösta gaser ökar med djupet. Kväve är den vanligaste gasen och helium den näst vanligaste.
Flera olika gaskällor
Gasen har flera olika ursprung. En del kommer från manteln i jordens innandöme, en annan del med vatten från markytan och ytterligare en del produceras av underjordiska bakterier.
När sedan förvaret tagits i drift tillkommer ytterligare gaskällor. Flera europeiska förvarskoncept bygger till exempel på att det radioaktiva avfallet deponeras i stålkapslar. När dessa så småningom rostar sönder kommer det att bildas vätgas. Strålningen från det använda bränslet kan också orsaka så kallad radiolys, varvid vattenmolekyler i kapselns närhet sönderdelas till vätgas och syre. Någonstans måste gasen ta vägen, annars kan det byggas upp höga tryck nära kapslarna. I EU-projektet Forge (Fate of Repository Gases) vill man nu ta ett helhetsgrepp över hur gas i ett slutförvar påverkar barriärerna och därmed också säkerheten på lång sikt.
Ett högt gastryck i ett förvar som är byggt i en lerformation skulle exempelvis kunna påverka både de vattenledande och de mekaniska egenskaperna, speciellt om kapslarna är av stål och avger mycket gas. Möjligen skulle också de kemiska och termiska egenskaperna kunna ändras.
Mindre risk i urberg
Kärnbränsleförvaret har en gynnsammare utgångspunkt än ett förvar som är byggt i lera. Till skillnad från den täta leran är urberget genomkorsat av sprickor, genom vilka gasen kan ta sig ut. Trots detta finns det företeelser som måste undersökas ytterligare.
– Från SKB:s sida är vi främst intresserade av hur bentoniten påverkas av höga gastryck och hur gasrelaterade processer ska behandlas i säkerhetsanalysen, berättar Patrik Sellin, som är SKB:s representant i projektet.
– SKB leder därför den del av Forgeprojektet som handlar om de tekniska barriärerna.
Inuti kopparkapseln finns en insats av gjutjärn för att öka hållfastheten. När kapselns ytterhölje korroderar sönder efter någon eller några miljoner år kommer vatten att tränga in i den.
Full skala i Äspölaboratoriet
Järnet i insatsen rostar och det bildas vätgas, som ansamlas i tomvolymen mellan insatsen och kapseln. Om trycket blir för högt kan det finnas risk för att det bildas kanaler genom bentoniten. Genom dessa skulle då radioaktiva ämnen kunna ta sig ut.
SKB har under flera år genomfört en rad experiment i laboratorieskala med gasinjektioner genom bentonitlera. Erfarenheterna från dessa tyder på att gasbildning förmodligen inte är något problem i Kärnbränsleförvaret.
Men det är svårt att modellera vad som händer när gasen tränger genom bentoniten. Framför allt har det visat sig att försöken är känsliga för under vilka betingelser de sker. Detta gör det komplicerat att överföra resultaten till en annan skala. För att få veta mer om gastransport genom bufferten i full skala har SKB därför startat projektet Lasgit (Large Scale Gas Injection Test) i Äspölaboratoriet. Sedan 2007 görs där regelrätta gasinjektionsförsök i full skala.
– Lasgit ingår numera också i Forgeprojektet, säger Patrik Sellin.
– Eftersom Lasgit redan levererar data är ett mycket viktigt projekt i Forge.
Forgeprojektet pågår fram till 2013.