Browsing by Author "Westenius, Mathias"

Kärnkraftsproducenterna TVO och Fortum har beslutit att deponera kärnavfall i berggrunden i Olkiluoto. Kärnavfallet kommer att placeras i kopparkanistrar, vilka omringas av en buffert bestående av leran bentonit. Buffertens uppgifter är extremt viktiga för slutförvaringens säkerhet, då bufferten skall skydda kanistrarna från externa kontaminanter och seismiska rörelser samt hindra transporten av radioaktivt material. Bentonitens viktigaste komponent är lermineralen montmorillonit. Montmorillonit består av skivor vilka är en nm tjocka och flera hundratals nm breda. Dessa skivor bildar olika strukturer. I detta arbete studerades montmorillonitpartiklarnas former, samt deras andelar, i kolloidala lösningar. Som lösningsämnen användes olika natrium- och kalciumlösningar, vilka motsvarar möjliga omständigheter i berggrunden i Olkiluoto. Lösningarna studerades med lågvinkelröntgenspridning (SAXS) samt med anpassningar av en teoretisk modell utvecklad av Pizzey et al (2009). Med hjälp av dessa kunde partikelstorlekarna, samt andelarna av de olika partiklarna, bestämmas för varje lösning. I alla lösningar påträffades enskilda bentonitskivor samt bentonitskivor i staplar, d.v.s. varierande lager av bentonit och lösning. Stapelstorlekarna, samt deras andelar, berodde på lösningen. I kalciumlösningarna bildades stora, kompakta staplar. Avståndet mellan skivorna var i dessa c. 1 nm och staplarna kunde bestå av över 10 skivor. Andelen av dessa staplar ökade klart med kalciumkoncentrationen. I natriumlösningarna uppstod staplar bestående endast av två skivor. Avståndet mellan skivorna varierade mellan 6-10 nm beroende på natriumkoncentrationen. I blandningar av både kalcium- och natriumlösningar dominerades växelverkan mellan skivorna av kalciumjonerna, d.v.s. stapelstrukturerna bestod till största delen av den kompaktare strukturen.