Mer kunskap om gjutjärn behövs inför slutförvaret
Tunnel under jorden som visar hur slutförvaret kommer att se ut i framtiden.

Svensk kärnbränslehanterings underjordiska bergslaboratorium på Äspö norr om Oskarshamn som byggts för att testa framtidens slutförvar. Det riktiga slutförvaret kommer att ligga vid Forsmark. FOTO: Sanna Dolck/TT

Mer kunskap om gjutjärn behövs inför slutförvaret

Gjutjärn är en viktig del av det planerade slutförvaret av använt bränsle från Sveriges kärnreaktorer. Men kunskapen om hur gjutjärnsinsatsen kan påverkas av olika processer är otillräcklig, anser Ingmar Persson, medlem i regeringens kärnavfallsråd och professor i kemi vid Sveriges lantbruksuniversitet.

Att studera kopparkorrosion, vilket Sveriges Natur rapporterat om, räcker inte, anser Ingemar Persson. Nu efterlyser han mer kunskap om järn.

– Jag tycker att det är konstigt att man lagt ner så mycket tid på kopparkorrosion men så lite tid på gjutjärnsinsatsens roll. Gjutjärnet är känsligare än kopparen, säger Ingmar Persson.

Studier pågår vid Aalto-universitetet i Finland för att undersöka hur den kraftiga gjutjärnsinsatsen kan klara förväntade påfrestningar. Insatsen måste förbli intakt för att hindra att kraftigt radioaktiva isotoper läcker ut i omgivningen. De använda kärnbränslestavarna ska placeras inuti insatsen, i kanaler.

Insatsen har en diameter av 95 centimeter och finns under det fem centimeter tjocka kopparskiktet. Kopparen ska bland annat skydda gjutjärnet från vattnet i omgivningen, eftersom järn rostar så lätt.

Gjutjärnet ska ge mekanisk styrka åt den fem meter långa kapseln, så att den håller om berget i förvaret börjar röra sig. Jordskalv eller andra händelser får inte leda till att den börjar läcka ämnen som kan skada människor och natur.

Men väteförsprödning kan göra gjutjärnet skörare än beräknat.

Försprödning av kopparskiktet har diskuterats. Men för gjutjärnet är försprödning ännu värre. Det handlar om små väteatomer som kommer från vatten när det sönderdelas på grund av strålning från kärnavfallet till exempel. De reaktiva väteatomerna tar sig sedan in i järnet eller kopparen och stör krafterna som håller samman de större metallatomerna.

Inkapslat vatten skapar frågetecken

I gjutjärnsinsatsen handlar det inte om vatten utifrån, utan om vatten som finns i kapseln från fabriken och följer med ned i förvaret. För när bränslestavarna plockas ur vattenbassängerna i Oskarshamn, där de lagras nu, så följer vatten med. Men högst 600 gram vatten får finnas där, enligt Svensk kärnbränslehantering.

Ingmar Persson förklarar att vattnet kan vara inkapslat i materialet, och inte går att bli av med på något enkelt sätt. Det som utreds vid det finska universitetet är hur det vattnet kan tänkas skada gjutjärnsinsatsen. Resultaten planeras vara färdiga till hösten.

– Försprödningen är kanske försumbar. Men blir den betydande får man kanske ändra kriterierna för hur mycket rörelse i berget man kan ha. Då blir frågan hur stor sannolikheten är för att rörelser i berget gör att många kapslar går sönder.

Ingmar Persson menar att försprödningen av gjutjärnet ökar risken för att kapseln går sönder. Det kan påverka säkerhetsanalysen för förvaret och risken för att fastställda gränsvärden överskrids. I dagsläget har de säkerhetsansvariga räknat med mindre rörelser i berget kring förvaret. De räknar heller inte med försprödningen.

Varken radioaktiva ämnen eller gjutjärn finns med i de nyligen presenterade studier utförda av Svensk kärnbränslehantering under förhållanden som ska likna dem i slutförvaret. Det naturliga vore att studera allt sammantaget, med såväl koppar som gjutjärnsinsats och radioaktiva bränslestavar, anser Ingmar Persson.

– Tittar du på system, måste du titta på alla parametrar. Det är den här typen av riskanalys man måste göra, säger han.

Viktiga försök norr om Oskarshamn

Vid de utförda försöken finns däremot bentonitlera, den som ska omge kopparkapseln och hindra att vatten som kan skada den når fram till kopparytan. Studierna har utförts vid Äspölaboratoriet. Förhållandena på 460 meters djup på Äspö norr om Oskarshamn ska likna dem vid det planerade slutförvaret i uppländska Forsmark. De kallas Lotförsöken.

Ingmar Persson menar att de ändå visar viktiga resultat, eftersom de utförts under en längre tid. Kopparbitarna som plockades upp senast kan jämföras med dem som plockats upp vid två tidigare tillfällen. De första proverna plockades upp redan efter ett år, nästa omgång efter sex år. Resultaten som presenterades i slutet av förra året, plockades upp år 2019 efter att varit nere i förvarslaboratoriet i 20 år.

En jämförelse mellan proverna visar att korrosionen varit värst under den första tiden. Enligt Ingmar Persson stödjer det Svensk kärnbränslehanterings påstående om att syre som funnits med från starten (inte det tillkommande vattnet i förvaret) förklarar det som skett. Därmed har de utdragna processerna som kritikerna menar måste undersökas bättre mindre betydelse.

Försöken i Äspö ändå har svagheter, anser Ingmar Persson. Eftersom Äspöstudien har genomförts utan några radioaktiva ämnen på plats, så har strålningens inverkan inte studerats alls.

– Det finns en del svagheter och jag hade gjort på annorlunda sätt för att få en mer heltäckande bild av problematiken. Men de övergripande resultaten indikerar inget annat än att konceptet fungerar, säger Ingmar Persson.

Fortsatt diskussion om koppar

Kritik mot kopparförsöken kvarstår ändå, från annat håll. Miljörörelsernas kärnavfallsgranskning, anser att en avgörande svaghet är att all koppar som funnits nere i berggrunden i Äspö inte studerats. Även temperatur påverkar kopparens hållfasthet. När bränslestavarna placeras i slutförvaret, beräknas de ha en temperatur av 90 grader.

Den koppar som utsatts för högst temperatur i Äspö visar också mest korrosion, enligt de bilder som presenterats. Men just den har inte undersökts närmare och finns därför inte med i jämförelsen.

Sammantaget anser Miljörörelsernas kärnavfallsgranskning att studien i Äspö inte har genomförts på rätt sätt. ”Om det hade gjorts hade det varit tydligt att koppar inte fungerar som kapselmaterial”, står att läsa på organisationens hemsida.

Sista ordet ännu ej sagt

Ingmar Persson menar att temperaturen ändå tagits med i beräkningen, genom att några bitar som utsatts för en temperatur på 120 grader studerats.

– Man kunde ha mätt vid fler temperaturer, men jag kan inte se att det är något som fäller resultatet från försöken i Äspö, säger Ingmar Persson.

Än är sista ordet inte sagt vad gäller kopparen, för nya studier har genomförts även vad gäller den. I mars publicerades en studie utförd av Jinshan Pan, professor i korrosionslära vid KTH, med flera, i den vetenskapliga tidskriften Corrosion Science. I artikeln står att studien tydligt visar på en risk för att väte försvagar koppar i långtidsförvar av utbränt kärnbränsle. Så även väteförsprödning av koppar kvarstår som ett problem att ta hänsyn till enligt den studien.

År 2023 tas ytterligare kopparprover upp från Äspölaboratoriet.

Läs Sveriges Naturs granskning av slutförvaret

LÄS MER: Strålsäkerhetsmyndigheten mörkade brister i slutförvaret

LÄS MER: Outredda risker kring utsläpp av kärnavfall

LÄS MER: Sista striden om kärnavfallet har inletts

LÄS MER: Bristande kontroll av kärnkraftverk

LÄS MER: Analys: Svårt att säga nej till kärnkraftsbranschen

LÄS MER: Stråldoserna ska skydda kommande generationer

LÄS MER: Strålsäkerhetsmyndighten: ”Uppgifterna är irrelevanta”

LÄS MER: Efter avslöjandet – Domstolen kräver svar om risker med slutförvaret 

LÄS MER: Regeringen vill granska kärnsäkerheten

LÄS MER: Dokument avslöjar – så allvarliga är riskerna

LÄS MER: Slutförvaret saknar långsiktig plan för övervakning trots kärnvapenrisk

Läs mer om slutförvaret

Kärnavfallsrådet vill se mer forskning innan regeringens beslut
Slutförvaret av kärnavfall fortfarande osäkert menar forskare
Kärnförvarets säkerhet ifrågasätts igen

Senaste nytt från Sveriges Natur direkt i ditt flöde Följ oss på Twitter