Carbon steel is a potential canister material for the disposal of high-level radioactive waste in deep geological repositories in clays and clay rocks. Bentonite is considered as a potential backfill material for those multi-barrier systems.
To predict the long-term performance and for safety assessment the knowledge of canister corrosion behavior is important. The corrosion products formed and mineralogically altered bentonite at the canister/bentonite interface can potentially provide an additional barrier against radionuclide migration.
In-situ corrosion experiments were performed at the Mont Terri underground
research laboratory. Coupons of carbon steel were embedded in Volclay MX-80
bentonite with controlled densities, installed in a borehole under simulated
repository and anaerobic conditions and exposed to natural Opalinus clay
porewater for a period up to 5.5 years (Smart et al., 2017). In the present
study, the bentonite layer at the canister/bentonite interface was
characterized by complementary microscopic and spectroscopic techniques (XPS,
SEM-EDX,
The interface revealed reddish-brown staining up to 2
The
This work contributes to an increasing understanding of steel corrosion mechanisms in clay, which can improve the robustness of canister lifetime predictions.
Kohlenstoffstahl ist ein potenzieller Behälterwerkstoff für die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in geologischen Tiefenlagern in Ton und Tongestein. Bentonit wird als potenzielles Verfüllmaterial für diese Mehrbarrierensysteme angesehen.
Für die Vorhersage des Langzeitverhaltens und die Sicherheitsbewertung ist die Kenntnis des Korrosionsverhaltens der Behälter wichtig. Die gebildeten Korrosionsprodukte und der mineralogisch veränderte Bentonit an der Grenzfläche zwischen Behälter und Bentonit können möglicherweise eine zusätzliche Barriere gegen die Migration von Radionukliden bilden.
In-situ-Korrosionsexperimente wurden im unterirdischen Forschungslabor von
Mt. Terri durchgeführt. Kohlenstoffstahl wurde in Volclay MX-80-Bentonit
mit kontrollierter Dichte eingebettet, in einem Bohrloch unter simulierten
Endlager- und anaeroben Bedingungen installiert und über einen Zeitraum
von bis zu 5,5 Jahren natürlichem Porenwasser aus Opalinuston ausgesetzt
(Smart et al., 2017). In der vorliegenden Studie wurde die Bentonitschicht an
der Grenzfläche zwischen Kanister und Bentonit durch ergänzende
mikroskopische und spektroskopische Techniken (XPS, SEM-EDX,
Die Grenzfläche wies bei allen drei Proben rötlich-braune
Verfärbungen auf, die bis zu einer Tiefe von 2
Die
Diese Arbeit trägt zu einem besseren Verständnis der Stahlkorrosionsmechanismen in Ton bei, was die Robustheit von Vorhersagen über die Lebensdauer von Behältern verbessern kann.
The
This work received partial funding from the German Federal Ministry for Education and Research through the iCross collaborative project under grant agreement 02NUK 053 C, and from the Helmholtz association under grant agreement SO-093. We thank the Mont Terri IC-A Partners and Swisstopo for providing the samples. We acknowledge the provision of the beamtime at the KIT Light Source, KARA, Germany.
This research has been supported by the Bundesministerium für Bildung und Forschung (grant no. 02NUK 053 C) and the Helmholtz Association (grant no. SO-093).