1 of 18

Vývoj kontejneru pro VJP – aktuální stavLukáš Vondrovic�

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

1

11.09.2024

Správa úložišť radioaktivních odpadů�

2 of 18

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

3 of 18

  • 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

4 of 18

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

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

5 of 18

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

6 of 18

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

7 of 18

  • 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

8 of 18

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

9 of 18

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

10 of 18

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

11 of 18

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

12 of 18

  • 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

13 of 18

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

14 of 18

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

15 of 18

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

16 of 18

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 of 18

17

Děkuji za pozornost

vondrovic@surao.cz

ÚOS

Buffer

12. 9. 2024, Jaderné dny Plzeň

18 of 18

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