Radionuclide and heat transport from hypothetical SNF canister in crystalline basement, case of south-eastern Lithuania

Abstract

The Strategy on Radioactive Waste Management of Lithuania (Radioaktyviųjų… 2008) envisages evaluating the possibilities of disposal of spent nuclear fuel and long-lived radioactive waste from operation and decommissioning of Ignalina NPP in a deep geological repository. The crystalline basement and sedimentary cover of south-eastern Lithuania was selected for the current model case studies due to availability of geological and hydrogeological data from previous explorations. Groundwater flow, radionuclide (iodine-129 as mobile and long-lived one) transport and heat transfer, modelling using computer code FEFLOW was performed. The model domain of south-eastern Lithuania comprises Protero-zoic-Archaean aquifer with overlaying aquifers system of sedimentary cover. The upward groundwater flow through defected canister located in tectonically damaged zone was conservatively generated. The main results of calculations are following: in case of upward groundwater flow, the maximum activity concentration of ¹²⁹I in groundwater of the tectonic fracture zone above defected canister will not exceed 10⁻⁴ Bq/l; the maximum temperature in the tectonic fracture will obtain about 30-35°C and will not impact on the radionuclide transport. Location of model domain in south-eastern Lithuania does not mean any reference to the site for deep geological repository. The results show that doses obtained by human via drinking water should be below the dose constraint (0.2 mSv /year).

Article in English.

Radionuklidų ir šilumos sklaida iš hipotetinio PBK konteinerio kristalinio pamato uolienose
(pietryčių Lietuvos pavyzdys)

Santrauka. Radioaktyviųjų atliekų tvarkymo strategija numato galimybę panaudotą branduolinį kurą ir kitas ilgaamžes radioak- tyviąsias atliekas, susidariusias eksploatuojant Ignalinos AE ir susidarysiančias ją demontuojant, galutinai patalpinti giliai geologinėse formacijose. Dėl didelio geologinės bei hidrogeologinės informacijos kiekio šiame darbe nagrinėti tik Pietryčių Lietuvos kristalinis pamatas bei jį dengiantys nuosėdinių uolienų sluoksniai. Radionuklidų bei šilumos sklaidai kristalinio pamato uolienose vertinti naudota kompiuterinė programa FEFLOW 5.0. Pasirinkta konteinerio defekto scenarijus, taikant skaičiavimus, atliktus LEI ekspertų. Modelis apima archėjaus ir proterozojaus vandeningąjį sluoksnį bei nuosėdinėje dangoje slūgsančius vandeninguosius kompleksus. Modeliuotas požeminio vandens srautas, kylantis per tektoniškai pažeistą zoną, kurioje palaidotas PBK konteineris. Iš pagrindinių modeliavimo rezultatų nustatyta, kad ilgaamžio ir mažai sorbuojamo radionuklido ¹²⁹I sklaidos intensyvumas mažai priklauso nuo geologinės aplinkos savybių, o šilumos sklaida neturi įtakos radionuklidų sklaidai. Žmogaus gaunama dozė, skaičiavimų duomenimis, nesieks ribinės vertės (0,2 mSv/metai).

Reikšminiai žodžiai: panaudotas branduolinis kuras, geologinis atliekynas, kristalinis pamatas, požeminis vanduo, baigtiniai elementai

Keyword : spent nuclear fuel, geological repository, crystalline basement, groundwater, finite elements model