|
Tiivistelmä:
|
Mineralogialla on tärkeä merkitys puskuri- ja täyteaineiden termo-hydro-mekaanis-kemiallisen (THMC) käyttäytymisen ymmärtämisessä. Mineralogia vaikuttaa muun muassa materiaalin huokosveden kemialliseen koostumukseen, eroosioherkkyyteen, ja radionuklidien kulkeutumiseen. Täten mineralogia vaikuttaa myös puskuri- ja täyteainekomponenttien suunnitteluun.
Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää ydinjätteen loppusijoituksessa käytettävien puskuri- ja täyteainesavien mineralogisen ja kemiallisen koostumuksen määrittämiseen toimivia menetelmiä, sekä määrittää eri tutkimusprojekteissa, kuten ABM-projektissa, käytettyjen referenssisavien kemiallinen ja mineraloginen koostumus. Tutkimus oli kaksiosainen. Ensin testattiin, verrattiin ja kehitettiin menetelmiä, ja valittiin parhaat käytettävissä olevat menetelmät. Toisessa osassa valittuja menetelmiä käytettiin referenssisavimateriaalien koostumuksen määrittämiseen.
Tutkitut materiaalit sisälsivät kolme Wyoming-bentoniittia, kaksi bentoniittia Milokselta, neljä bentoniittia Kutchin alueelta, ja kaksi Friedland-savea. Mineraalien tunnistamiseen käytettiin röntgendiffraktiota (XRD), infrapunaspektroskopiaa (FTIR) ja polarisaatiomikroskopiaa. Mineralogisen koostumuksen määrittämiseen käytettiin Rietveld-analyysiä. Alkuaineiden kokonaispitoisuudet määritettiin sulatteesta spektro-metrillä (ICP-AES) ja polttomenetelmillä (Leco-S, Leco-C). Raudan eri hapetusmuodot erotettiin titraamalla ja liukoisen sulfaatin määrä ionikromatografialla. Lisäksi määritettiin kationinvaihtokapasiteetti sekä vaihtuvien kationien laatu ja määrä. Hieno¬aineksen (<2µm) kemiallista koostumusta ja heikkouutoilla määritettyjen huonosti kiteisten Fe-, Al-, ja Si-faasien määrää käytettiin smektiitin rakennelaskuihin.
Mineralogiseen analyysiin käytetyt menetelmät paljastivat materiaaleista eri ominai-suuksia ja havainnot tukivat hyvin toisiaan. Kemiallista analyysiä käytettiin mine-ralogisten havaintojen tukena ja määritetyn mineralogisen koostumuksen luotettavuuden varmistamiseen.
Tutkitut Wyoming-tyyppiset Na-bentoniitit olivat hyvin samankaltaisia ja sisälsivät noin 80 wt.% smektiittiä. Kutchin-alueelta peräisin olevat bentoniitit olivat kaikki rikastuneet ferriraudan ja alumiinin suhteen, niiden kaoliniittipitoisuus vaihteli suuresti ja oli jopa 20 wt.%. Tutkittujen Miloksen alueelta olevien Ca-rikkaiden bentoniittien illiittipitoisuus oli aavistuksen suurempi kuin Wyoming- ja Kutchin alueelta olevien bentoniittien. Friedland-savien smektiittipitoisuus oli noin 22 wt.% ja illiittipitoisuus noin 34 wt.%.
|
