+34 93 401 18 60Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.UPC: C/ Jordi Girona 31, (08034 - Barcelona) - IDAEA: C/ Jordi Girona 18-26, (08034 - Barcelona)

+34 93 401 18 60Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.
UPC: C/ Jordi Girona 31, (08034 - Barcelona) - IDAEA: C/ Jordi Girona 18-26, (08034 - Barcelona)

Líneas de Investigación

Residus radioactius

Els residus radioactius provenen principalment de la indústria nuclear, però també d'altres activitats industrials i mèdiques. La solució més acceptada internacionalment per a l'aïllament a llarg termini dels residus d'alt nivell (mitja vida> 30 anys) és l'eliminació geològica a profunditat (500-1000 m) en formacions rocoses adequades (baixa permeabilitat). Els residus de nivell baix i mitjà es disposen en profunditat o en instal·lacions superficials dissenyades per a tal fi. El lloc espanyol per a l'eliminació de residus radioactius de baix nivell es troba a El Cabril (Còrdova).
Els processos hidrogeològics i geoquímics poden afectar la possible mobilitat dels radionúclids i també les propietats de les roques que allotgen els dipòsits. La investigació d'aquests processos es realitza normalment en projectes internacionals, i cobreixen tant les barreres d'enginyeria (camp proper) com les formacions rocoses (camp llunyà). El nostre grup ha estat actiu en aquests projectes des de la dècada de 1990.
La gestió d'una instal·lació de baix nivell ha de tenir en compte diversos vectors de risc, inclosa la possible alliberament de radionúclids en el subsòl. El comportament a llarg termini del sistema una vegada que finalitza la supervisió activa també és una preocupació.


Temes

  •    Difusió i retenció en roca argila
    • Difusió i retenció en roca cristal·lina
    • Interacció entre ciment Portland i roca; Solucions d'alt pH
    • Flux en roques fissures
    • Augment del flux en els suports geològics complexos anisòtrops
    • Flux i transport multifase
    • Transport de radionúclids facilitats per col·loides

 

EXEMPLE (Appl. Geochem. 26, 1115-1129; 27, 2096-2106)


Interacció entre aigua i fractura de ciment

Posiva (agència de gestió de residus nuclears de Finlàndia) preveu l'emmotllament de fractures conductores d'aigua amb un ciment alcalí baix per al dipòsit futur potencial de residus nuclears d'alt nivell a Finlàndia (ONKALO). Una possible conseqüència de la interacció entre l'aigua subterrània i la lletada és la formació de solucions d'alt pH que podran reaccionar amb la roca amfitriona i els materials de barrera d'enginyeria, alterant la seva mineralogia i porositat. Es van realitzar càlculs que simulaven la interacció entre l'aigua fluida i la lletada i l'alteració de la roca amfitriona (gneis), ja que aquesta aigua fluïa més enllà de la secció de la fractura. Els càlculs van incloure la hidratació i lixiviació simultània de la lletada a través de l'intercanvi difusor entre el poroater en la lletada i l'aigua que flueix en la fractura. La formació d'un plomall alcalí era extremadament limitat quan es va utilitzar la lletada de pH baix. I fins i tot quan s'utilitzava una lletada amb un menor contingut de fum de sílice, l'extensió i magnitud del plomall alcalí era bastant menor.

Els resultats mostren que després de la rejuntat amb ciment de baix pH, la durada del pic inicial de pH alt és curt (<0.5 a), que es compara bé amb les observacions en un forat de prova. Mg a les aigües subterrànies indueix la precipitació de brucita a la interfície de la fractura de lama, que consumeix OH-. A més llarg termini, els resultats mostren una cua de pH gradualment decaient (pH <9) controlada per la precipitació de la calcita a la interfície de la fractura de lama. La durada d'aquesta cua es correlaciona inversament amb el contingut de carbonat de les aigües subterrànies. Un resultat important d'aquest estudi és que la precipitació mineral controla la formació d'un potencial plom d'alt pH consumint alcalinitat i limita l'intercanvi de solut difusiu entre la lletada i les aigües subterrànies circulants.

 

 EXEMPLE (Eur. J. Min., A premsa)


Interacció entre roca de formigó i argila en un forat


El ciment hidratat i el formigó són components principals del sistema de barrera enginyeria en dipòsits subterranis proposats per a residus radioactius. El formigó va estar en contacte amb una roca rica en argila durant 15 anys en un pou al laboratori de roca subterrani Tournemire a França. La superació de l'anàlisi de perforació i mineralogia ha demostrat una reducció de la porositat a la interfície a causa de la precipitació d'ettringit, C-S-H / C-A-S-H i carbonat de calci, juntament amb la dissolució de portlandita en el ciment.


En el marc del projecte GTS-LCS (JAEA, Japó, NAGRA, Suïssa, NDA, Regne Unit, POSIVA, Finlàndia, SKB, Suècia), s'ha realitzat un nou model de transport reactiu (difusió de solut + reacció mineral), incloent una anàlisi de sensibilitat Pel que fa a diversos paràmetres compositius i cinètics. Els resultats que utilitzen el codi de CrunchFlow mostren el segellat de la porositat al costat de la roca (escala mm) a causa de la precipitació de C-A-S-H (hidratat de silicat d'alumini càlcic), calcita i ettringita, juntament amb una dissolució d'argila. La ubicació del segellat està influenciada per l'intercanvi catiònic. La inclusió de l'intercanvi de cations resulta en el segellat al costat de la roca de la interfície. Sense intercanvi catiònic, el segellat es troba en el costat concret de la interfície.


Els perfils d'alteració calculats al llarg de les fractures a escala cm mostren distàncies d'alteració augmentades. El segellat de la porositat es troba en el costat concret de la interfície, a causa del menor efecte de l'intercanvi catiònic.


 
EXEMPLE (Appl. Geochem. 33, 191-198)


Modelització de la difusió i retenció de Cs + en l'argila Opalinus
A l'experiment DI-A2 de Mont Terri, es van injectar diversos traçadors no reactius i reactius com a pols en un pou embalat a l'Opalinus Clay. A diferència de la prova DI-A1 anterior, el disseny del filtre de Teflon en el forat de la injecció va obligar a l'aigua a fluir a través del filtre i l'espai obert entre el filtre i la paret del buit (el filtre no actuava com una barrera de difusió entre Solució circulant i la roca). La disminució de la concentració de traçador en la fase líquida es va controlar durant un període d'un any. Posteriorment, es va sobrecarregar la secció de perforació i es van analitzar els perfils de traçador a la roca. Un dels principals interessos d'aquest experiment era comprendre el comportament químic dels traçadors de sorbres: Cs + (estable), 85Sr2 +, 60Co2 + i Eu3 + (estable). Es va analitzar el conjunt de dades (excepte per a Eu3 + a causa d'una forta sorció a l'equip experimental) en un estudi previ amb un model de reacció de difusió 2D i es van comparar els paràmetres de difusió i sorció derivats amb dades de laboratori. Igual que a DI-A1, es va obtenir una diferència per un factor d'aproximadament 2 per a la capacitat de sorció de Cs + entre experiments in situ i de sorció de lots de laboratori.


Estudis experimentals i de modelització recents han mostrat sorres Cs + equivalents en mostres de Clàssic Opalinus intactes i desglossades. En vista d'aquests desenvolupaments, s'ha realitzat una nova modelització de la difusió i retenció de Cs + en l'experiment DI-A2 utilitzant CrunchFlow. Els càlculs inclouen el transport per difusió i un model d'intercanvi catiònic per explicar la retenció de Cs +. Els nous resultats mostren que la superació de la sorció Cs + de laboratori a camp no es requereix més.

 

Modelització d'un sistema hidrogeològic complex en mitjans fracturats 

 

 Comportament a llarg termini de les cobertes

 

 

Transport de radionúclids facilitat per col·loides

Es va desenvolupar una formulació per al transport col·loïdal amb concentracions col·loïdals transitòries i l'eliminació no lineal de sorprenents de contaminants en col·loides. Reconeix el nombre finit de llocs de sorció en superfícies col·loïdals i les variacions temporals i espacials de les concentracions de portadors. Els mecanismes de transferència de massa entre la matriu del sòl i els col·loides i la matriu / radionúclids del sòl són lineals. Aquesta formulació mostra que el model d'equilibri no lineal, que representa les variacions temporals i espacials de les concentracions col·loïdals, pot simular el doble pic (col·loïdal i dissolt), així com el reduït factor de retard de contaminants que sovint s'observa en les corbes de penetració del contaminant. 

 

 

PUBLICACIONS RECENTS

 

  • Soler J. M. (2013) Reactive transport modeling of concrete-clay interaction during 15 years at the Tournemire Underground Rock Laboratory. European Journal of Mineralogy, accepted. Soler J. M., Wersin P., Leupin O. X. (2013) Modeling of Cs+ diffusion and retention in the DI-A2 experiment (Mont Terri). Uncertainties in sorption and diffusion parameters. Applied Geochemistry 33, 191-198.
  • Jokelainen L., Meski T., Lindberg A., Soler J. M., Siitari-Kauppi M., Martin A., Eikenberg J. (2013) The determination of 134Cs and 22Na diffusion profiles in granodiorite using gamma spectroscopy. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 295, 2153-2161.
  • Soler J. M. (2012) High-pH plume from low-alkali-cement fracture grouting. Reactive transport modeling and comparison with pH monitoring at ONKALO (Finland). Applied Geochemistry 27, 2096-2106.
  • Yi S., Samper J., Naves A., Soler J. M. (2012) Identifiability of diffusion and retention parameters of anionic tracers from the diffusion and retention (DR) experiment. Journal of Hydrology 446-447, 70-76.
  • Yi S., Samper J., Naves A., Soler J. M. (2012) Inverse estimation of the effective diffusion of the filter in the in situ diffusion and retention (DR) experiment. Transport in Porous Media 93, 415-429.
  • Marty N. C. M., Cama J., Sato T., Chino D., Villiéras F., Razafitianamaharavo A., Brendlé J., Giffaut E., Soler J. M., Gaucher E. C., Tournassat C. (2011) Dissolution Kinetics of Synthetic Na-Smectite. An Integrated Experimental Approach. Geochim Cosmochim. Acta 75, 5849-5864.
  • Soler J. M., Vuorio M., Hautojärvi A. (2011) Reactive Transport Modeling of the Interaction between Water and a Cementitious Grout in a Fractured Rock. Application to ONKALO (Finland). Applied Geochemistry 26, 1115-1129.
  • Savage D., Soler J. M., Yamaguchi K., Walker C., Honda A., Inagaki M., Watson C., Wilson J., Benbow S., Gaus I., Rueedi J. (2011) A Comparative Study of the Modelling of Cement Hydration and Cement–Rock Laboratory Experiments. Applied Geochemistry 26, 1138-1152.
  • Soler J. M., Mäder U. K. (2010) Cement-Rock Interaction: Infiltration of a High-pH Solution into a Fractured Granite Core. Geologica Acta 8, 221-233.
  • M. Gran, J. Carrera, M.W. Saaltink, C. Ayora, C. Bajos and M. Rey. Design and Monitoring System of a Pilot Waste Cover, 8th ICARD Int. Conference 2009, Skelleftea, Sweden.
  • adif
  • agencia-catalana-aigua
  • agencia-residus-catalunya
  • aiguas-ter-llobregat
  • ajuntament-badalona
  • ajuntament-barcelona
  • barcelona-regional
  • bridge-technologies
  • cetaqua
  • ciudad-de-la-energia
  • clabsa
  • constructora-san-jose
  • copisa
  • cuadll
  • enresa-solucions-ambientals
  • fcc
  • gemi-arids-catalunya
  • generalitat-catalunya
  • gisa
  • gobierno-espana
  • iberinsa
  • igcg
  • incasol
  • ineco
  • instituto-geologico-minero-espana
  • port-barcelona
  • sacyr
  • sener
  • seventh-framework
  • skb
  • sqm
  • ute-sagrera-ave