Transportarkitekten nr 2 - Vectura

Djupdykning mot istiden
bERäKNAR VäRmEflöDEN I JORD- OCH bERgARTER
Jan Sundberg, teknisk doktor och seniorkonsult på vectura, är
geohydrolog och därtill expert på förorenad mark, men en stor
del av hans arbete handlar om att beräkna värmeflöden i olika
jord- och bergarter.
Jan Sundberg har varit involverad i den termiska dimensioneringen
av slutförvaret i forsmark samt i en rad stora kabelprojekt,
från Baltic cable i Östersjön och nemo i engelska kanalen
till Sydvästlänken som Svenska Kraftnät just nu bygger.
förorenad mark är ett helt annat kompetensområde. under tio
års tid har han arbetat med saneringen av eka nobels område
i Bengtsfors där marken efter 100 års industriverksamhet var
impregnerad med kvicksilver och dioxin.
»Vår studie ger en
bättre förståelse
för variationer
i forna tiders
klimat«
/JAN SUNDBERG
Varje solig dag och varje kall natt ger ett temperaturavtryck. Allt lagras under
våra fötter. I det svenska urberget finns klimatinformation om svunna frostiga
vintrar och sekler med skiftande klimat.
TEXT STIG MEITOn ILLUSTRATION unIVOX
Några meter ned i jordlagren kan vi läsa
av de senaste dygnens temperaturvariation.
Längre ned blir informationen suddigare.
Men de stora klimatvariationerna syns som
långvågiga temperaturskiftningar djupt ned
i den Baltiska skölden som Sverige vilar på.
– Ungefär 700 meter ned kan vi läsa av
temperaturavtrycket från händelser 1 000
år tillbaka och den senaste istiden, 10 000
år tillbaka i tiden, har inverkan på än större
djup, säger Jan Sundberg på Vectura.
Ger bättre förståenle
En istid ger en temperaturpuls som sakta
fortplantar sig ned i urberget. På vägen
möter den värmen från jordens inre. Inom
ett uppdrag för SKB arbetar Vectura nu med
att tolka och sammanställa temperaturdata
från djupa borrhål på tre platser. Studien belyser
hur värmetransporten varierar rumsligt
i bergmassorna och hur temperaturfördelningen
påverkas av klimatändringar.
– Vår studie ger en bättre förståelse för
variationer i forna tiders klimat, säger Jan.
Han använder temperaturdata från
borrhål i Vättern, vid Forsmark och på
Grönland. Borrhålet under Vättern som
görs för malmprospektering är över 2 000
meter djupt. Borrhålet på Grönland går
ned i berg med permafrost och där har man
varit tvungen att använda fiberkabel för att
mäta temperaturen i det frusna borrhålet.
Frostfritt djup
Uppdragsgivare är Svensk Kärnbränslehantering,
SKB, som ansvarar för det svenska
kärnavfallet. Slutförvaret ska placeras 500
meter ned i berget utanför Forsmark.
Frostfritt djup, skulle vi säga i normala fall.
Men då talar vi om hur djupt tjälen kan
tränga under en enstaka extrem vinter.
Här är perspektivet 100 000 år. Skulle en
ny istid kunna frysa berget runt slutförvaret?
I en omfattande klimatmodellering har
SKB redan visat att permafrosten aldrig kan
tryckas ned så djupt.
– Det arbete som lagts ned är oerhört
omfattande och är ofta ren grundforskning,
förklarar Jan.
Det svenska urberget är just urgammalt.
Den Baltiska skölden består av bergarter
som bildades för mer än 1 000 miljoner år
sedan. Bergets goda värmeledningsförmåga
är en av flera faktorer som gjort att valet
av placering av slutförvaret fallit på just
Forsmark.
Bergvärme och högspänning
Den som ska borra för bergvärme möter
problemet med värmeflöde på ett vardagligt
plan. Värmepumpen tar värme från berget.
I ett sämre berg med dålig värmeledningsförmåga
måste man djupare för att ge
värmepumpen rätt mängd värmeenergi. Ett
djupare hål kostar mer. Hur det omgivande
materialet klarar av att leda bort värme är
en ännu mer kritiskt fråga när man lägger
högspänningskablar i vattenmättade havsbottnar
eller i mil efter mil genom landets
varierande jordarter.
– Det skiljer stort mellan olika typer av
jordarter. Värmetransport sker genom en
rad olika mekanismer. De påverkas i sin tur
av bland annat vattenhalt och hur poröst
materialet är, säger Jan Sundberg.
En högspänningskabel avger värme. Om
den passerar genom mark som inte leder
bort värmen tillräckligt väl kan kabeln bli
för varm med kortare livslängd som följd.
Precis som i en kedja handlar det om den
svagaste länken.
– I de här sammanhangen jobbar vi
oftast med extremvärdesproblemet – att
belysa vad som händer i de sämsta materialen.
Det är dessa material som är dimensionerande.
SVENSK KäRNbRäNSlEHANTERINg
Svensk Kärnbränslehantering, SKB, ägs gemensamt
av kärnkraftbolagen. 2011 lämnade SKB in sin
ansökan om att få bygga ett slutförvar för utbränt
kärnbränsle i forsmark. ett slutförvar ska hålla det
radioaktiva avfallet avskilt i 100 000 år.
TRANSPORTARKITEKTEN nr 2 2013
TRANSPORTARKITEKTEN nr 2 2013
10
11
500 m
1. det använda kärnbränslet
kapslas först in i täta
kopparkapslar.
2. Kapslarna placeras i
urberget på cirka 500
meters djup, inbäddade
i bentonitlera.
3. när deponeringen är
klar försluts tunnlar och
bergrum.