|
Tiivistelmä:
|
Posiva Oy ja Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) ovat yhdessä koordinoineet ydinjätteen loppusijoitustunnelin täyttö- ja sulkemisohjelmaa (Baclo). Ohjelman III vaihe on jaettu työtehtäviin, joihin sisältyy mallinnustehtävä SP1 ’Modelling task Force’. Mallinnustehtävän tavoitteena oli arvioida loppusijoitustunnelin pystysuoran loppusijoitusreiän (KBS-3V) puskuribentoniitin ja täyteaineen välisen rajapinnan muodonmuutoksia erilaisissa kuormitustilanteissa. Kapselin päällä olevan puskurin kuivatilavuuden minimiarvoksi on asetettu 1,95 tn/m3. Laskelmien tavoitteena on arvioida tämän vaikutusta tunnelin täyttömateriaalin ja täyttötavan valintaan. Tämä raportti sisältää VTT:n mallinnuslaskelmat ja niiden suuruusluokkavertailun suhteessa ClayTechnology AB:ssa suoritettuihin laskelmiin, jotka on raportoitu erikseen.
Työssä esitetyt laskelmat on tehty sekä SKB:n että Posivan tunneligeometrialle. Tunneligeometriat eroavat siten, että Posivan tunneli on selvästi pienempi. Nykyisten suunnitelmien perusteella sijoitustunneli tullaan täyttämään pääosin esipuristetuilla täyteainelohkoilla ja lopputila täytetään bentoniittipelleteillä. Näissä laskelmissa tunnelin blokkien täyttöastetta vaihdeltiin välillä 60 % ja 80 %. Laskelmien lähtöoletuksena oli täysin saturoitunut puskuri ja kuiva täyteaine, sillä se tapaus arvioitiin puskurin ja täyteaineen rajapinnan muodonmuutosten kannalta kriittisimmiksi. Kun puskuribentoniitti on täysin kyllästynyt, siihen on oletettu muodostuvan maksimissaan 7 MPa paisuntapaine. Täyteaineina tarkasteltiin pääsääntöisesti Friedland savea, mutta osa mallinuksista tehtiin myös Asha bentoniitti-tapaukselle. Laskelmissa vaihdeltiin myös muita reunaehtoja kuten kitkaa sekä tunnelin seinän että täytön välissä ja myös loppusijoitusreiän ja täyteaineen välillä. Tämän lisäksi tarkasteltiin erilaisia tilanteita, joissa pelletit olivat erodoituneet eri osista tunnelia. Työssä oli tarkoitus tehdä myös alustavia 3D laskentoja todellisella geometrialla, mutta Plaxis 3D osoittautui sopimattomaksi tähän tehtävään. Laskelmat on tehty Plaxis 2D ohjelmalla aksisymmetrisenä tarkasteluna. Materiaalimallina täyteaineelle käytettiin lineaarista elastista materiaalimallia, koska kimmo-plastisen (Mohr-Coulomb) materiaalimallin soveltaminen aiheutti epärealistisia jännityskertymiä. Täyttöaine mallinnettiin yhtenäisenä materiaalin, koska Plaxis 2D:llä ei voida mallintaa täyteainelohkoja.
Ottaen huomioon eri laskentatapojen erot ja materiaaliparametrien oletukset SKB:n tunnelin tapauksessa pystysuuntaiset muodonmuutokset puskurin ja täyteaineen rajapinnassa sijoittuvat kuivan täyteaineen tapauksessa välille 80…120 mm. Posivan tunneligeometrialle on tehty vain kaksiulotteisia Plaxis mallinnuksia. Niiden perusteella vastaava rajapinnan muodonmuutos olisi noin 80 mm. Jos oletetaan, että puskurin löytyminen tapahtuu tasaisesti, lasketut arvot ylittävät sallitun muodonmuutoksen puskurin löyhtyessä liikaa. Todellisuudessa löyhtyminen tapahtuu pääosin lähellä rajapintaa ja puskurin tilavuusvaatimus saattaa hyvinkin riittää kapselin yläpuolella, sillä pääosa tehdyistä 3D mallinnuksista viittaa tähän suuntaan.
Nämä mallinnuslaskelmat ovat alustavia ja ne sisältävät paljon oletuksia ja yksinkertaistuksia esimerkiksi täyteainelohkojen välisen muodonmuutoksen osalta. Jatkossa on tarpeen tehdä tarkasteluja myös eri saturaatioasteissa (saturoitunut täyttö). Edelleen erilaisien mallinnusmenetelmien (myös 3D) ja kehittyneempien materiaalimallien soveltaminen ovat tarpeen. Jatkon mallinnuslaskelmat tulevat olemaan oleellinen osa tunnelin täyttöratkaisujen suunnittelua.
|
