Bezpieczniejsze składowanie odpadów radioaktywnych

Odpady radioaktywne powstają na wszystkich etapach produkcji energii jądrowej, a także w wyniku stosowania materiałów promieniotwórczych w przemyśle, medycynie i badaniach naukowych. Wzorcowym rozwiązaniem w zakresie długoterminowego składowania takich odpadów jest wykorzystanie sztucznych składowisk. Jednak umieszczenie odpadów w takich budowanych głęboko pod ziemią składowiskach, oddzielonych barierami naturalnymi i sztucznymi, nie oznacza pełnego rozwiązania problemu.

Z czasem korozja metalu i radioliza powodują powstawanie różnych gazów, w tym wodoru. W niektórych odpadach mogą też znajdować się substancje organiczne, które wytwarzają metan i dwutlenek węgla w procesie rozkładu. Zrozumienie, gdzie powstają te gazy i jak przemieszczają się w składowisku, jest ważne dla zapewnienia długoterminowego bezpieczeństwa i stanowi przedmiot finansowanego ze środków UE projektu "Fate of repository gases" (FORGE).

Naukowcy podeszli do tego problemu, stosując kombinację eksperymentów laboratoryjnych oraz szeroko zakrojonych testów prowadzonych w podziemnych laboratoriach badawczych. Jako że doświadczenia mogą przynieść żądane efekty tylko pod warunkiem prowadzenia ich przez kilka lat, uczeni zastosowali także modelowanie matematyczne potencjalnych przyszłych warunków, aby uzyskać jak najpełniejszy obraz. Badacze zajmujący się modelowaniem i prowadzeniem doświadczeń wymieniali się danymi, aby uzyskać najlepsze możliwe wyniki.

Zespół FORGE zbadał w symulowanych warunkach, w jaki sposób napromieniowanie wpływa na materiały podsadzki bentonitowej mające styczność z metalem, aby określić tempo wytwarzania wodoru. Transport gazu przez elementy inżynierskie zbiornika badano w pełnoskalowych eksperymentach. Były to bentonitowe i cementowe podsadzki oraz połączenie między skałą macierzystą i materiałem podsadzkowym.

Przeprowadzono także eksperymenty laboratoryjne o różnej skali, aby lepiej poznać przepływ gazu przez spękania w skale macierzystej oraz wpływ, jaki mają na nie naprężenia skał. Mimo pewnych niewiadomych dotyczących wytwarzania się gazów, które wymagają dalszych prac badawczych, projekt FORGE dowiódł, że gazy te nie są problemem, który uniemożliwiałby składowanie odpadów radioaktywnych.

Inicjatywa FORGE odegrała ważną rolę w poszerzeniu wiedzy na temat transportu gazów w głębokich zbiornikach geologicznych, pomagając partnerom projektu w utrzymaniu wiodącej pozycji w tej szybko rozwijającej się dziedzinie. Zgromadzone dane i modele numeryczne powinny również wzbudzić zainteresowanie sektora paliwowego oraz specjalistów pracujących w branży wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.