Vývoj kontejneru pro VJP – aktuální stav��Lukáš Vondrovic�

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

1

11.09.2024

Správa úložišť radioaktivních odpadů�

Ukládací obalový soubor (UOS)

​

Cíl VaV: 2020-2025:

​

• Ověření funkčnosti a spolehlivosti dvouvrstvého UOS

​

• Aktualizace požadavků na UOS

​

• Zahájení dlouhodobého laboratorního a in-situ programu pro vybrané materiály a stanovení distribuce poškozování UOS v hlubinném úložišti

​

• Výběr a zdůvodnění vybraných UOS pro VJP pro syntézu úložného systému

​

​

​

​

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

• Dvouplášťový koncept – vnitřní pouzdro/pouzdra z korozivzdorné oceli a vnější obal z uhlíkové oceli
• Vnější obal z uhlíkové oceli – predikovatelná rychlost koroze v podmínkách HÚ, chrání vnitřní pouzdro než teplota klesne pod určitou hodnotu 40 °C (Stoulil et al. 2024), kdy korozivzdorná ocel koroduje velmi pomalu a ne bodově

Forman a kol. (2020)

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Časové rámce bezpečnostních rozborů hlubinného úložiště (Vrba, TZ710/2023)

​

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Ověřování životnosti UOS

​

• Jeden z nejdůležitějších parametrů pro bezpečnost HÚ
• Dlouhodobé anaerobní in situ experimenty (min 10 let)
• Archeologické analogy
• Přírodní analogy
• Modely

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

I. fáze životnosti UOS - řádově 10¹ let

Lokalizace koroze:

​

• Zbytkový kyslík

​

• Nerovnoměrná saturace bentonitu

​

• Zvýšení pH póróvého roztoku nad 9 (2-5x)

​

• Heterogenní mikrostruktura oceli (5x)

​

• Mikrobiální koroze (20x)

​

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

• Experiment in situ a v laboratoři
• Interakce mezi materiály
• 10 modulů + 1 (bez topidla)
• 550 m pod povrchem
• 12 ks vzorků základního materiálu a 12 vzorků mědi Cu-OF (EN1652/1997). Celkem se tedy jedná o 120 ks vzorků uhlíkové oceli – základního materiálu, 60 ks vzorků uhlíkové oceli – svaru a 60 ks vzorků mědi. BCV – bentonit Černý Vrch – bentonitové segmenty
• Teplota nad 70 °C
• 1,3,5,7 a 10 let

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Pilotní korozní experiment v PVP Bukov 2021-2035

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

II. fáze životnosti UOS - řádově 10³ let

• Snaha o dosažení ustálené korozní rychlosti v ustáleném stavu

​

• Omezení korozního transportu přes vznikající korozní produkty

​

• Data z dlouhodobých experimentů

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Archeologické analogy (Stoulil et al. 2022)

• Data z 15 archeologických lokalit a více než 200 artefaktů, kontakt kov a jíl
• Stáří 500-2600 let
• Siderit, žádné sekundární křemičitanové fáze, možné zrychlení

Ukázka vnitřních vrstev korozních produktů

Životnost UOS

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

III. fáze životnosti UOS řádově >10³ let

• Velmi obtížné stanovení rychlosti koroze

​

• Geometrie po porušení vnějšího obalu

​

• Kromě transportu i kinetiku precipitace korozních produktů a složitější rovnováhy zahrnující koloidní částice

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

• Interakce magnetit/jíl (hloubka 1320 m, kontakt až XOO mil. let)
• XRD, SEM/EDS, BET
• Upřesnění mineralogického složení rovnoměrné koroze (siderit hlavní produkt), vyloučení hlinitokřemičitanové fáze

​

Přírodní analogy (Stoulil et al. 2023)

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Výzkumná podpora pro bezpečnostní hodnocení ukládacího konceptu

​

• Komplexní hodnocení všech vlivů, které mohou mít vliv na bezpečnost UOS (analýza FEP+scénáře)

​

• Geometrie souboru po porušení vnějšího obalu

​

Referenční scénář:

​

• Výrobní vada

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Výzkumná podpora pro bezpečnostní hodnocení ukládacího konceptu

​

• Poškození vnějšího pláště (screeningové výpočty)

​

Referenční tlak 20 MPa

• Míra koroze pro porušení vnějšího obalu: 49 mm (vnější plášť), 6 mm (vnitřní plášť)
• Kritické posunutí (buckling) vnějšího pláště směrem k vnitřnímu

​

Zvýšení tlaku

• Korozní produkty a jiné extrémní vlivy

​

​

​

​

​

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Výzkumná podpora pro bezpečnostní hodnocení ukládacího konceptu

• Předpokládané prostředí kolem vnitřního pouzdra po selhání vnějšího obalu (THMC) – řešené otázky

​

• Tepelné podmínky: maximální přípustná teploty na povrchu VP UOS, vliv vody na odvod tepla
• Chování tekutin (kapaliny, plyny): inertní plyny (součást konstrukce UOS), plynné korozní produkty a voda (pórová voda bentonitu, samostatná fáze).
• Mechanické: kvazi-rovnoměrné tlakové působení bufferu a lokální kontaktní působení částí VO po jeho porušení, působení na vnitřní pouzdro.
• Chemické: prediktivní transportně-reakčního model koroze a korozních produktů, stanovení rozsahu přípustných hodnot pH pro pasivní korozi.

​

​

​

​

​

​

​

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

Výzkumná podpora pro bezpečnostní hodnocení ukládacího konceptu

​

• Plánované práce:

​

• Vývoj transportně-reakční modelů ovlivnění rychlosti koroze tvorbou vrstvy korozních produktů

​

• Určení rychlosti úbytku vnějšího obalu, která v kombinaci se zde prezentovanými výsledky bude vést k určení doby selhání vnějšího obalu

​

• Specifikace podmínek (THMC) v okolí vnitřního pouzdra po selhání vnějšího obalu

​

• Po skončení projektu: možná změna (úprava?) designu

​

​

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

17

Děkuji za pozornost

​

vondrovic@surao.cz

​

ÚOS

Buffer

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

18

Ukládací obalový soubor – CZ koncept

• Rozdílné rozměry VJP z Temelína a Dukovan → 2 různá řešení
• stejný vnější průměr vnějšího obalu
• Různá délka UOS
• Různá hmotnost

Temelín

Dukovany