Om cement och betong i samband med slutförvaring av använt ...

Om cement och betong i samband med slutförvaring av använt kärnbränsle
I SKB:s FUD-program 2007 förekommer cement och betong i följande sammanhang:
Berglinjen omfattar tillredning och bygge av alla utrymmen i undermarksanläggningar.
Användning av cement/betong förekommer där i samband med tätning av sprickor (>0.1 mm)
genom injektering av ett cementbaserat material som ska ge lakvatten med pH>11.
Mindre sprickor avses att tätas med silica sol.
De förstärkningsmetoder av berg som i huvudsak kommer att användas är konventionella
förstärkningselement som bergbultar, sprutbetong och nät.
Vidare kommer betong med s.k. lågt pH att användas, förutom i bultbruk och sprutbetong,
att användas för att konstruera pluggar i deponeringstunnlarna, fundament i botten av
deponeringshålen och preliminärt även i vägbeläggningar i slutförvaringsanläggningens
tunnelsystem.
Receptet för sprutbetong har utvecklats av SKB i samarbete med CBI.
Det finns krav på att botten på deponeringshålet är så horisontellt och plant som möjligt för att
säkerställa att kapseln inte kommer att luta.
Buffertlinjen omfattar tillverkning, hantering och installation av den buffert, i form av ringar
och block av högkompakterad bentonit, som omger kapseln i deponeringshålen.
I buffertlinjen beskrivs avsikten att inreda deponeringshålen med en horisontell bottenplatta
av låg-pH-betong och en diffusionsspärr av en kopparplåt.
Återfyllningslinjen omfattar tillverkning, hantering och installation av återfyllning i
deponeringstunnlarna och i deponeringshålens översta del
Inom återfyllningslinjen förekommer cement/betong i samband med installation av s.k.
temporär plugg i deponeringstunneln. Pluggen ska klara av att stå emot vattentrycket på
förvarsdjup och svälltrycket i återfyllningen.
SKB undersöker f.n. två olika koncept för installation av pluggen men den ska i båda fallen
bestå av betong av låg-pH-typ som är självkompakterande och avger lite värme vid
hydratiseringen.
Utvecklingsarbetet sker i samarbete med Posiva och Numo.
Förslutningslinjen omfattar återfyllning och pluggning av alla andra utrymmen än
deponeringstunnlarna, såsom stamtunnlar, transporttunnlar, centralområde samt ramp och
schakt för transport och ventilation.
Inom förslutningslinjen förekommer cement och betong i samband med förslutning av
borrhål där om hålen paserar vattenförande sprickor de kan fyllas med silika-betong. Den
mekaniska låsningen i den övre delen av borrhålet kan åstadkommas genom en plugg av
betong armerad med kvarts eller en expanderade metallplugg.
Betong består till 80 procent av grus, sand och stenar i lämplig storlek. C:a 14% av materialet
utgörs av cement och ung. 6% vatten för att härdningsprocessen ska starta. Ibland tillförs även
små mängder tillsatsmedel (0,1-0,3%) för att förbättra betongen i något avseende, t.ex. för att
förbättra frostbeständighet eller gjutbarhet.

Men även när det gäller de kemiska tillsatserna handlar det oftast om naturprodukter, t.ex.
polykarboxylat som är en polymer som förbättrar betongens flytegenskaper dvs. den gör
betongen självkompakterande vilket verkar vara en egenskap som SKB eftersträvar.
I samband med slutförvaret är det naturligtvis mycket viktigt vilka kemiska tillsatser man
väljer i betongen så att dessa inte har en alltför negativ effekt på bentoniten.
Samarbetet med CBI och Posiva är därför välkommet.
Betongens egenskaper kommer naturligtvis också att bero på vilken typ av cementpasta som
används liksom vilken typ och dimension av ballast (grus, sand och stenar) som man blandar
in. Här finns stora möjligheter att påverka betongens egenskaper för att passa i slutförvaret.
För ungefär 10 år sedan var jag själv och min forskningsgrupp inblandad i utveckling och
undersökning av en ny typ av cement s.k. Energetically Modified Cement (EMC) som har
mycket goda egenskaper med avseende på bl.a. vattengenomsläpplighet, härdningsförmåga,
hastighet och stabilitet.
Beteckningen EMC står för att cementmineralen blandas med exempelvis ”silica fume” som
består av mycket små (nano-partiklar) av SiO2 (kvarts) som är en biprodukt vid framställning
av metalliskt kisel. Blandningen mals häftigt under c:a 30 min varefter den används som
vanligt (dvs. blandas med vatten) så snart som möjligt.
Cementpastan härdar då snabbare och kan belastas tidigare. Den blir dessutom mycket tät.
Det vore nog inte fel om SKB tittade på den produkten.
Förutom FUD 2007 har jag läst TR-01-27 ”Leaching performance of concrete based on
studies of samples from old concrete constructions”. Rapporten är författad av Björn
Lagerblad (Swedish Cement and Concrete Research Institute, CBI).
I rapporten redovisas resultat från undersökning en serie av gamla vattenbassänger från
Norsborgs vattenverk utanför Stockholm.
Cementpastan har utvecklat en karakteristisk zonering med en progressiv
dekalcifiering(=urlakning av kalcium) kopplad till en anrikning av Mg-joner och
karbonatisering (=utfällning av kalciumkarbonat) i ytan.
Erfarenheterna från undersökningen tyder på att en diffusionskontrollerad lakning kommer att
vara den dominerande mekanismen för degradering av betongen när förvaret har förslutits och
grundvattennivån har återställts.
Lakningsdjupet varierar mellan 4 och 9 mm beroende på tid och betongkvalitet. Förutsatt att
omvandlingsskalet förblir intakt kommer normal betong i normalt grundvatten att lakas
mindre än 1 cm på hundra år och 2 cm på tusen år. Förbättrad betongkvalitet minskar
angreppsdjupet ytterligare.
Slutsats:
Förutsatt att SKB väljer bästa betongkvalitet dvs. optimal kombination av cementpasta och
ballast kan jag inte finna att användningen av betong i deponeringshålets botten utgör något
hot mot bentoniten och därigenom mot den långsiktiga säkerheten.
Det skulle dock vara intressant att följa utvecklingsarbetet med cementpastan och betongen
går till och vad man har kommit fram till.
Vänligen
Willis Forsling