Browsing by Subject "Ydinjätteen loppusijoitus"

Korroosio voi heikentää kallioperään sijoitettavien ydinpolttoainejätteen säiliöinä toimivien kuparikapselien kestävyyttä. Kalliopohjavedessä esiintyvät sulfaatinpelkistäjäbakteerit pelkistävät sulfaattia korroosiota aiheuttavaksi sulfidiksi. Tämän vuoksi ydinjätteen loppusijoitukseen liittyen on tärkeää selvittää, kuinka paljon ja missä muodossa rikkiä esiintyy kalliopohjavedessä ja mistä sitä päätyy sinne. Sulfaatinpelkistäjäbakteerien esiintyvyys ja sulfaatinpelkistyksen intensiteetti on myös oleellista selvittää loppusijoitukseen liittyvien uhkien minimoimiseksi. Tutkimuskohteena oli Tupoksella sijaitseva 1033 metriä syvä Tupos 001 -kairareikä, joka sijaitsee Muhos-muodostuman savikiviympäristössä, joka muistuttaa ominaisuuksiltaan kuparikapseleiden bentoniittipuskuria. Kairareiän pohjavedestä oli 80-luvulla tehty mittauksia sulfaatin määrästä ja sen isotooppikoostumuksesta. Nyt kairareiän pohjavedestä oli määrä selvittää sulfaattisen, sulfidisen sekä muiden rikkiyhdisteiden eli niin kutsutun X-faasin pitoisuus ja isotooppikoostumus eri osissa kairareikää. Isotooppikoostumuksen perusteella oli tarkoitus selvittää rikin lähteitä ja sulfaatinpelkistyksen intensiteettiä kairareiässä. Pohjavesinäytteet kerättiin letkuprofiilimenetelmällä 100 metrin pätkissä. Pohjavesinäytteistä analysoitiin muun muassa alkuaineiden ja ionien pitoisuuksia spektrometrilla ja ionikromatografilla. Rikin isotooppikoostumus selvitettiin eri rikkifaasien erottelun jälkeen massaspektrometrisin menetelmin. Tupos 001 -kairareiän pohjavedestä havaittiin runsaasti sulfaattia noin 800 metrin syvyyteen asti. Myös sulfidia mitattiin kairareiästä kaikilta syvyyksiltä, minkä lisäksi sulfidipitoisuuksissa havaittiin selkeä piikki 600-700 metrin syvyydellä. Sulfaattisen, sulfidisen ja X-faasin sisältämän rikin δ34S-isotooppikoostumus oli samankaltainen kairareiän ylä- ja keskiosissa vaihdellen noin 6-10 ‰:n (CDT) välillä. Kairareiän pohjalla sulfidinen rikki muuttui selvästi köyhemmäksi ja sulfaattinen ja X-faasiin sitoutunut rikki puolestaan rikastuneemmaksi 34S-isotoopin suhteen. Tupokselta saadut mikrobiologiset tulokset osoittavat sulfaatinpelkistäjäbakteerien runsaan esiintyvyyden pohjavedessä. Tässä tutkielmassa havaittu korkea sulfaattipitoisuus ja sen lasku kairareiän alaosissa, sulfidipiikki sekä sulfaatin ja sulfidin isotooppikoostumus varsinkin kairareiän pohjalla tukevat mikrobiologisia tuloksia. Etenkin tutkimuksessa havaitun sulfidipiikin perusteella sulfaatinpelkistys voi paikoitellen tuottaa huomattavasti kohonneita sulfidipitoisuuksia, minkä perusteella mikrobiologinen sulfaatinpelkistys voi lisätä ydinjäte-säiliöinä käytettävien kuparikapselien korroosion riskiä. Rikkifaasien pitoisuuksiin ja niiden isotooppikoostumukseen on sulfaatinpelkistyksen ohella todennäköisesti vaikuttanut myös merivesi ja rikkimineraalit niin sedimenttikivessä kuin kiteisessä kallioperässäkin. 80-luvulla suoritettuihin rikkitutkimuksiin verrattuna tässä tutkielmassa kolmen eri rikkifaasin ja kattavamman näytemäärän tutkiminen tuotti aiempaa tarkempia tutkimustuloksia rikin geokemiasta Tupoksen kalliopohjavedessä.