- Comportamiento del sistema de barreras de un AGP
- Transporte de gas en material de sellado
- Estudio de barreras naturales (rocas arcillosas, margosas)
- Caracterización física e hidráulica de hormigón
- Caracterización física e hidráulica de suelos y materiales de cobertera
Dentro de esta área se incluyen entre otras estas líneas de investigación:
- estudio del efecto de la salinidad y la temperatura sobre las propiedades y comportamiento del material de sellado.
- estudio del comportamiento hidro-mecánico de los materiales geológicos en condiciones de saturación parcial.
- estudio de los cambios microestructurales originados en la bentonita por la hidratación y su repercusión en propiedades como la permeabilidad.
El impulso fundamental a esta línea lo dio el proyecto de ENRESA FEBEX, financiado también por la Comisión Europea y con numerosa participación internacional. Dicho proyecto incluía un ensayo subterráneo de simulación a gran escala y en condiciones naturales del campo próximo de un AGP. El ensayo in situ FEBEX fue completamente desmantelado en 2015, tras 18 años de operación, en el marco del proyecto FEBEX-DP, y el grupo lideró los trabajos de muestreo y caracterización postmórtem de la bentonita (http://www.ciemat.es/portal.do?IDM=61&NM=2&identificador=1313). Este es el ensayo in situ más largo desmantelado hasta el momento, por lo que tiene un extraordinario interés para la comunidad científica que trabaja en el ámbito del AGP.
Como parte de FEBEX se instaló en CIEMAT un ensayo en maqueta a gran escala de simulación de la barrera de ingeniería de un AGP, en operación desde 1997.
Proyectos relacionados:
CAMBAR-2 (2022-2026)
CAMBAR (2016-2019) Convenio Marco CIEMAT /ENRESA 2/6/2004. Anexo XLII.
FEBEX-DP (2014-2018)
PEBS (2010-2014)
FEBEX-E (2008-2013)
NF-PRO (2004-2007)
RESEAL I (1996-1999) y II (2000-2005)
FEBEX I (1995-1999) y II (2000-2003)
En la actualidad se presta especial atención dentro de esta línea de investigación a los siguientes aspectos:
- Estudio del comportamiento del material de sellado a largo plazo
En el contexto del AGP por largo plazo se entiende “en condiciones próximas a la saturación”, es decir, pasado el primer transitorio durante el cual se produce la saturación de la barrera bajo un gradiente térmico notable. Durante la saturación de la barrera se producen cambios de humedad y densidad que afectan a sus propiedades. Hasta el momento ni los ensayos a gran escala ni los de laboratorio han aportado información concluyente sobre la reversibilidad de estos cambios y actualmente el proyecto europeo BEACON (2017-2021) analiza la evolución mecánica de la barrera de bentonita a largo plazo.
- Efecto de temperaturas >100°C en barreras de base bentonítica
En los últimos años se ha abordado el efecto de temperaturas superiores a 100°C sobre los materiales de barrera, porque un almacenamiento en el que pudieran tolerarse mayores temperaturas sería más efectivo en términos económicos. Esta es una de las líneas consideradas por la UE dentro de Horizonte2020, y actualmente participamos en el proyecto EURAD-HITEC (Influence of temperature on clay-based material behaviour, 2019-2023).
- Alteración mineralógica de bentonitas
El proyecto MINALBEN (Experimental and modelling study of MINeralogical ALteration of BENtonites, 2016-2024) tiene como fin el desarrollo de una investigación sobre el comportamiento geoquímico y la alteración mineralógica de la bentonita en celdas termo-hidráulicas y su modelización. Se trata de un estudio experimental y de modelización llevado a cabo a través de un contrato de prestación de servicios de investigación entre el CIEMAT y AMPHOS-21, cuyo usuario final es la agencia de gestión de residuos finlandesa POSIVA.
Esta línea de investigación, aunque iniciada en 1997 para dar servicio a los proyectos GASBEN y GMT, se ha desarrollado considerablemente desde 2009 debido a la participación en el proyecto de la UE FORGE. El grupo dispone de un laboratorio específico para los estudios de transporte de gas (más información en "Instalaciones y Laboratorios --> Laboratorio de Transporte de Gas") en el que se ensayan materiales de sellado (bentonitas y sus mezclas con arena), argilitas y hormigones. Una tesis doctoral realizada en el grupo sobre el transporte de gas en materiales de barrera ha recibido el Premio Extraordinario de Doctorado de la Facultad de Ciencias Geológicas http://www.ciemat.es/cargarAplicacionNoticias.do?texto=tesis&idArea=0&identificador=1631.
En la actualidad participamos en el proyecto EURATOM 2020 EURAD-GAS sobre el estudio mecanicista de la migración de gas.
Proyectos asociados:
EURAD-GAS (2019-2024) https://www.ejp-eurad.eu/implementation/mechanistic-understanding-gas-transport-clay-materials-gas
FORGE (2009-2013) https://cordis.europa.eu/project/id/230357
GMT (1999-2000) https://www.grimsel.com/gts-phase-v/gmt/gmt-laboratory-programme/gmt-initial-tests-
GASBEN (1997-1999)
Colaboramos además como asesores en el proyecto “Impact of Coupled Gas Migration and Thermo-Hydro-Mechanical Processes on the Performance of Repositories for High Level Nuclear Waste” de la Texas A&M University financiado por el Departament of Energy de Estados Unidos. https://sites.google.com/view/doe-project/home-page
Las barreras naturales se han estudiado desde dos puntos de vista:
- como roca almacén en la que se excava el AGP, caracterizando las propiedades físicas, hidráulicas y mecánicas en función de la profundidad de formaciones arcillosas españolas (cuencas del Duero y del Ebro) y otras argilitas (la formación Opalinus, Suiza).
- como roca soporte de un almacenamiento temporal centralizado (ATC).
Proyectos asociados:
CAMBAR-2 (2022-2026)
CAMBAR (2016-2020)
ATC-THM (2012-2015)
NF-PRO (2004-2007)
MAR (1995-1999)
El hormigón también puede constituir una barrera a la migración de contaminantes, y como tal se utiliza por ejemplo en la instalación de El Cabril. Se han desarrollado las técnicas apropiadas para la determinación de la permeabilidad saturada, de la permeabilidad relativa (por retro-análisis de ensayos de evaporación en columnas de hormigón) y de las curvas de retención. Recientemente se ha realizado la caracterización de los hormigones utilizados por la agencia de gestión de residuos sueca SKB.
Proyectos asociados:
Caracterización de materiales de cobertera y de confinamiento de base hormigón (2006-2009, 2009-2013)
FORGE (2010-2013)
El grupo ha puesto a punto un sistema de ensayos de evaporación que permite determinar la permeabilidad no saturada de un suelo y que se ha utilizado para el estudio de las propiedades hidráulicas de los materiales de cobertera empleados en el almacenamiento de residuos radiactivos de baja y muy baja actividad de El Cabril.
Proyectos asociados:
Suelos y acuíferos de Aznalcóllar (1998-1999, 1999-2000)
Caracterización de materiales de cobertera (2006-2009, 2009-2013)