Análisis termodinámicos de rellenos de agregados de sal en galerías excavadas en rocas salinas

Abstract

La energía nuclear es una de las fuentes de energía más importante debido a su gran producción energética, a pesar de eso, actualmente ya se está empezando a implementar alternativas que la sustituyan en el futuro. En el proceso de obtención de energía se generan residuos cuyas radiaciones son muy nocivas para las personas y el medio ambiente. Los residuos más peligrosos son los de alta actividad y no se pueden eliminar, por tanto se deben buscar soluciones alternativas. En la actualidad se está trabajando en el almacenamiento de éstos en galerías profundas excavadas en roca (AGP) de manera que queden aislados. Hay varios tipos de roca que reúnen las condiciones geológicas, físicas y químicas necesarias para almacenar los residuos, entre ellas la sal. El almacenamiento en galería consiste en la excavación de una galería horizontal en un macizo rocoso salino a varios centenares de metros de profundidad, donde posteriormente se depositan los contenedores de residuos y se rellena el espacio entre éstos y el macizo encajante con agregados de sal triturada procedentes de la excavación. Por último se sella la galería con sal de alto grado de compactación. En la presente tesina se han estudiado los efectos de la convergencia de la roca por fluencia y la temperatura, sobre la compactación y reducción de la porosidad de los rellenos de sal. Adicionalmente se ha estudiado el efecto de la humedad ambiente y de pequeños contenidos de salmuera en el comportamiento mecánico del relleno. Para simular el comportamiento del relleno se ha utilizado el programa de elementos finitos CODE_BRIGHT que resuelve problemas acoplados THM (Termo-Hidro-Mecánicos) en medios geológicos. Para visualizar los resultados se ha utilizado el programa GID. Se han llevado a cabo varias simulaciones: en condiciones secas y húmedas, además para cada caso se han realizado diversos análisis de sensibilidad, variando la potencia residual o la humedad ambiente. Finalmente, a partir del análisis de los resultados obtenidos, se puede extraer ciertas conclusiones que se resumen a continuación: • Los rellenos de agregados salinos porosos están sometidos a condiciones térmicas, hidráulicas y mecánicas (fenómenos THM). El gran número de interacciones simultáneas que se dan entre estos fenómenos obliga a resolver el problema de manera acoplada. • Debido a la fluencia de la sal se produce la convergencia natural de las paredes de la galería cerrando el espacio entre los contenedores y el macizo, reduciendo la porosidad del relleno. Este fenómeno permitirá que los rellenos de sal adquieran un comportamiento y propiedades parecidas a las del macizo encajante y se garantice el confinamiento de los residuos. • La reducción de la porosidad en el relleno produce un aumento de su conductividad térmica (disipa mejor el calor) además de un aumento de las tensiones. • Las variaciones térmicas producidas por la potencia residual de los residuos, aceleran la fluencia de la sal. A medida que aumenta la potencia, el relleno se calienta más y se realzan los efectos producidos por la temperatura. • Los cambios en las condiciones hidráulicas transforman el relleno en un material mucho más deformable que en caso seco. La existencia de pequeñas cantidades de salmuera o humedad aceleran la reducción de la porosidad y favorecen que las tensiones en el relleno aumenten. También pueden aparecer fenómenos de migración de vapor. A partir de las conclusiones se han propuesto una serie de recomendaciones a tener en cuenta en próximos estudios.