Tietopankki

POSIVA-raportti 1996-6

Takaisin

Nimi:

Geochemical Modelling Study on the Age and Evolution of the Groundwater at the Romuvaara Site

Raportin kirjoittaja:

Petteri Pitkänen; Margit Snellman; Ulla Vuorinen

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

147

ISBN:

951-652-005-7

Tiivistelmä:

Working report: GEOKEMIALLINEN MALLI ROMUVAARAN POHJAVEDEN IÄSTÄ JA KEHITYKSESTÄ

Tiivistelmä

Pohjaveden geokemiallisen kehityksen ymmärtäminen on oleellinen osa ydinjätteiden kalliosijoituksen turvallisuutta ja toimintakykyä. Loppusijoitussysteemin teknisten päästöesteiden toiminta sekä mahdollisesti vapautuvien radionuklidien kulkeutuminen riippuvat kemiallisista olosuhteista. Näiden seikkojen ymmärtämisen edellytyksenä on
pystyä kuvaamaan niitä kallio-vesivuorovaikutuksia, jotka säätävät pohjaveden kemiallisia olosuhteita. Tutkimuksen tavoitteena on tulkita pohjaveden koostumukseen vaikuttaneet prosessit ja ne tekijät, jotka ohjaavat hydrogeokemiaa kuten pH- ja redox-olosuhteita. Tutkimuksessa luodaan malli Romuvaaran hydrogeokemiallisesta kehityksestä ja
kemiallisista virtausreiteistä kallioperän eri osissa sekä määritetään laskennallisesti kemiallisten reaktioiden merkitys pitkin eri virtausreittejä. Lisäksi tarkastellaan hydrogeokemiallisen mallin ja hydrogeologisen mallin yhtenevyyttä.
Tulkinta ja mallinnus perustuu maaperäpohjavesinäytteisiin ja viidestä monitulpatusta kairanreiästä (KR1 - KR5) otettuihin vesinäytteisiin (yhteensä 28 tulppavälistä), joista on ollut käytettävissä laaja liuenneiden kemiallisten aineiden ja isotooppien aineisto. Lisäksi on ollut käytettävissä kaasuanalyysituloksia ja niiden isotooppimäärityksiä. Analyysiaineisto kattaa Romuvaaran kallioperän 500 metrin syvyydelle ja se on edustavin ja monipuolisin kallio-
pohjavesikemiallinen aineisto, mitä suomalaisesta tutkimuskohteesta on ollut käytettävissä. Pohjavesiaineiston lisäksi tulkinnassa on hyödynnetty vastikään valmistuneita kattavia mineralogisia tutkimustuloksia sekä alustavien paikkatutkimusten (Teollisuuden Voima Oy 1992) mukaista hydrogeologista tietämystä.

Pohjaveden koostumukseen vaikuttavat tekijät, kemialliset virtaussuunnat sekä koostumusta ohjaavat prosessit arvioitiin pohjavesikemian, isotooppien, petrografisten ja termodynaamisten tasapainolaskujen (EQ3NR) tulosten perusteella. Pohjaveden kemiallisesta ja hiili-isotooppikemiallisesta kehityksestä virtausreittejä pitkin on kehitetty geokemialliset reaktiomallit massatasapainomallinnuksen (NETPATH) avulla. Aineensiirtymämallinnuksella (EQ6)
on tarkistettu kehitettyjen reaktiomallien termodynaamista kelpoisuutta.

Romuvaaran hydrogeokemiaa luonnehtii vähäsuolaisten HCO3-pitoisten kallioon suotautuvien vesien kehittyminen joko Na-Ca-Cl -tyypin tai Na-Cl -tyypin suuntaan suolaisuuden pysyessä vähäisenä. Edellinen liittyy pohjaveden ja gneissikallion väliseen vuorovaikutukseen, kun taas jälkimmäinen mafisten metadiabaasijuonten ja veden vuorovaikutukseen. Merkittävimmät pohjaveden koostumukseen liittyvät muutokset aiheutuvat karbonaattireaktioista:
orgaanisen hiilen hapettuminen, kalsiitin liukeneminen ja saostuminen. Lisäksi etenkin Na-Cl -tyypin kehityskaaressa kationinvaihto osoittautui merkittäväksi. Karbonaattireaktiot ja vähäinen silikaattien hydrolyysi kohottavat pohjaveden pH:n tasolle 8 - 9. Mafisten mineraalien vaikutuksesta pH voi nousta metadiabaasien yhteydessä korkeammaksi (n.
10). Anaerobisissa olosuhteissa tapahtuva mikrobien katalysoima sulfaatin pelkistyminen orgaanisen hiilen samalla
hapettuessa on tulkittu olevan tärkein redox-tilaa ohjaava prosessi, joka puskuroi pohjaveden Eh:n pitkällä aikavälillä
alle -200 mV. Massatasapainoon perustuvat reaktiomallit, joita testattiin liuenneen karbonaatin C-13 aineistoa käyttäen
(Rayleigh'n tislauslaskenta), tukevat esitettyä geokemiallista kehitystä, kuten myös termodynaamiset laskennat.
Vaikka pohjavesien suolapitoisuudet pysyvät pieninä, geokemiallisesti näytteet ovat kuitenkin kehittyneet pitkälle ja
saavuttaneet varsin stabiilin tilan. Reaktiomallien avulla säädettiin myös pohjaveden C-14 -iät. Pohjavesinäytteiden
viipymät vaihtelevat nykyisistä (tritiumpitoisia) noin 10 000 vuoteen virtausreitistä riippuen. Nuoret iät liittyvät
tyypillisesti korkean vedenjohtavuuden vyöhykkeisiin. Geokemiallinen käyttäytyminen on pääosin hydrogeologisen
mallin kanssa yhtenevä.
GEOKEMIALLINEN MALLI ROMUVAARAN POHJAVEDEN IÄSTÄ JA KEHITYKSESTÄ

Tiivistelmä

Pohjaveden geokemiallisen kehityksen ymmärtäminen on oleellinen osa ydinjätteiden kalliosijoituksen turvallisuutta ja toimintakykyä. Loppusijoitussysteemin teknisten päästöesteiden toiminta sekä mahdollisesti vapautuvien radionuklidien kulkeutuminen riippuvat kemiallisista olosuhteista. Näiden seikkojen ymmärtämisen edellytyksenä on
pystyä kuvaamaan niitä kallio-vesivuorovaikutuksia, jotka säätävät pohjaveden kemiallisia olosuhteita. Tutkimuksen tavoitteena on tulkita pohjaveden koostumukseen vaikuttaneet prosessit ja ne tekijät, jotka ohjaavat hydrogeokemiaa kuten pH- ja redox-olosuhteita. Tutkimuksessa luodaan malli Romuvaaran hydrogeokemiallisesta kehityksestä ja
kemiallisista virtausreiteistä kallioperän eri osissa sekä määritetään laskennallisesti kemiallisten reaktioiden merkitys pitkin eri virtausreittejä. Lisäksi tarkastellaan hydrogeokemiallisen mallin ja hydrogeologisen mallin yhtenevyyttä.
Tulkinta ja mallinnus perustuu maaperäpohjavesinäytteisiin ja viidestä monitulpatusta kairanreiästä (KR1 - KR5) otettuihin vesinäytteisiin (yhteensä 28 tulppavälistä), joista on ollut käytettävissä laaja liuenneiden kemiallisten aineiden ja isotooppien aineisto. Lisäksi on ollut käytettävissä kaasuanalyysituloksia ja niiden isotooppimäärityksiä. Analyysiaineisto kattaa Romuvaaran kallioperän 500 metrin syvyydelle ja se on edustavin ja monipuolisin kallio-
pohjavesikemiallinen aineisto, mitä suomalaisesta tutkimuskohteesta on ollut käytettävissä. Pohjavesiaineiston lisäksi tulkinnassa on hyödynnetty vastikään valmistuneita kattavia mineralogisia tutkimustuloksia sekä alustavien paikkatutkimusten (Teollisuuden Voima Oy 1992) mukaista hydrogeologista tietämystä.

Pohjaveden koostumukseen vaikuttavat tekijät, kemialliset virtaussuunnat sekä koostumusta ohjaavat prosessit arvioitiin pohjavesikemian, isotooppien, petrografisten ja termodynaamisten tasapainolaskujen (EQ3NR) tulosten perusteella. Pohjaveden kemiallisesta ja hiili-isotooppikemiallisesta kehityksestä virtausreittejä pitkin on kehitetty geokemialliset reaktiomallit massatasapainomallinnuksen (NETPATH) avulla. Aineensiirtymämallinnuksella (EQ6)
on tarkistettu kehitettyjen reaktiomallien termodynaamista kelpoisuutta.

Romuvaaran hydrogeokemiaa luonnehtii vähäsuolaisten HCO3-pitoisten kallioon suotautuvien vesien kehittyminen joko Na-Ca-Cl -tyypin tai Na-Cl -tyypin suuntaan suolaisuuden pysyessä vähäisenä. Edellinen liittyy pohjaveden ja gneissikallion väliseen vuorovaikutukseen, kun taas jälkimmäinen mafisten metadiabaasijuonten ja veden vuorovaikutukseen. Merkittävimmät pohjaveden koostumukseen liittyvät muutokset aiheutuvat karbonaattireaktioista:
orgaanisen hiilen hapettuminen, kalsiitin liukeneminen ja saostuminen. Lisäksi etenkin Na-Cl -tyypin kehityskaaressa kationinvaihto osoittautui merkittäväksi. Karbonaattireaktiot ja vähäinen silikaattien hydrolyysi kohottavat pohjaveden pH:n tasolle 8 - 9. Mafisten mineraalien vaikutuksesta pH voi nousta metadiabaasien yhteydessä korkeammaksi (n.
10). Anaerobisissa olosuhteissa tapahtuva mikrobien katalysoima sulfaatin pelkistyminen orgaanisen hiilen samalla
hapettuessa on tulkittu olevan tärkein redox-tilaa ohjaava prosessi, joka puskuroi pohjaveden Eh:n pitkällä aikavälillä
alle -200 mV. Massatasapainoon perustuvat reaktiomallit, joita testattiin liuenneen karbonaatin C-13 aineistoa käyttäen
(Rayleigh'n tislauslaskenta), tukevat esitettyä geokemiallista kehitystä, kuten myös termodynaamiset laskennat.
Vaikka pohjavesien suolapitoisuudet pysyvät pieninä, geokemiallisesti näytteet ovat kuitenkin kehittyneet pitkälle ja
saavuttaneet varsin stabiilin tilan. Reaktiomallien avulla säädettiin myös pohjaveden C-14 -iät. Pohjavesinäytteiden
viipymät vaihtelevat nykyisistä (tritiumpitoisia) noin 10 000 vuoteen virtausreitistä riippuen. Nuoret iät liittyvät
tyypillisesti korkean vedenjohtavuuden vyöhykkeisiin. Geokemiallinen käyttäytyminen on pääosin hydrogeologisen
mallin kanssa yhtenevä.

Tiedosto(t):

Geochemical Modelling Study on the Age and Evolution of the Groundwater at the Romuvaara Site (pdf) (15.5 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli:
Tämä sivusto käyttää evästeitä sivuston käyttöä koskevien tietojen keräämiseksi. Kun käytät tätä sivustoa, hyväksyt evästeiden käytön.
Sulje

Evästekäytännöt

Tätä sivustoa käyttämällä hyväksyt, että voimme asettaa evästeitä tietokoneellesi tai mobiililaitteeseesi.

1. Mitä evästeet ovat?

Evästeet ovat pieniä datatiedostoja, jotka siirtyvät tietokoneellesi, kun otat yhteyden johonkin verkkosivustoon. Evästeet tallentuvat selaimen käyttämien tiedostojen yhteyteen.

Lisätietoa evästeistä saat sivulta www.aboutcookies.org.

2. Miksi evästeitä käytetään?

Evästeet tunnistavat tietokoneesi, kun tulet sivustolle uudelleen. Ne muistavat myös sivustolla aikaisemmin tekemäsi valinnat ja parantavat siten sivuston käyttökokemusta. Evästeiden avulla pystyy esimerkiksi tunnistamaan käyttäjän laitteet sekä mukauttamaan mahdollisia mainoksia sivuilla sekä mahdollisissa muissa palveluissa.

3. Mitä evästeitä käytetään?

Jotkin evästeet ovat sivustomme teknisen toiminnan ja käytön vuoksi välttämättömiä. Nämä evästeet eivät kerää käyttäjästä tietoa, jota voitaisiin hyödyntää markkinoinnissa tai muistamaan käyttäjän valitsemia sivustoja.

Suorituskykyä mittaavat evästeemme keräävät tietoa siitä, miten käyttäjät käyttävät verkkosivujamme (esim. eniten käytetyt sivut, mahdolliset virheviestit). Nämä evästeet eivät kerää käyttäjistä tunnistettavia tietoja, vaan ne ovat anonyymejä ja niitä käytetään ainoastaan parantamaan nettisivujen toimivuutta.

Sivuilla olevat kolmansien osapuolten liitännäispalvelut (esim. mainokset, YouTube-videot, Google-tilastointi tai Facebook-liitännäiset) saattavat tallentaa käyttäjän tunnistamiseen käytettävää tietoa, mihin emme valitettavasti voi vaikuttaa. Jos haluat estää niitä seuraamasta liikkumistasi verkossa, voit kytkeä ns. kolmannen osapuolen evästeet pois käytöstä selaimesi asetuksista. Ohjeet löydät selaimesi ohjesivuilta.

Sivuillamme saattaa olla myös painikkeita, jotka helpottavat sisällön jakamista eri verkkoviestintäympäristöihin ja sosiaaliseen mediaan. Jos käytät näitä painikkeita, valitsemaltasi palvelulta voidaan asettaa eväste päätelaitteellesi. Nämä evästeet eivät ole hallinnassamme. Lisätietoja kolmannen osapuolen evästeiden käytöstä saat kyseisen osapuolen verkkosivulta.

4. Evästeiden hallinta ja estäminen

Jos et halua vastaanottaa evästeitä, voit muuttaa Internet-selaimesi asetuksia niin, että saat ilmoituksen aina kun evästeitä ollaan lähettämässä tietokoneellesi. Vaihtoehtoisesti voit estää evästeiden käytön kokonaan. Evästeiden käyttöä voi rajoittaa tai sen voi estää Internet-selaimen kautta (katso tarkemmat tiedot selaimen ohjeista).

Jos estät evästeiden tallennuksen tai poistat ne käytöstä, jotkin verkkosivujemme toiminnoista eivät välttämättä toimi oikein.

Sulje