Utlysning: Medel med inriktning på degradering av strukturellt material för använt kärnbränsle samt härdkomponenter under långtids våtlagring

Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) utlyser härmed forskningsmedel för ett projekt avseende degradering av strukturellt material för använt kärnbränsle samt härdkomponenter under långtidsvåtlagring. Bidraget uppgår till maximalt 1 000 000 kr med en tentativ fördelning på 300 000 kr under 2021, 500 000 kr under 2022 samt 200 000 kr under 2023.

Om utlysningen

Utlysningen riktar sig till universitet, högskolor och forskningsinstitut i Sverige och utomlands, samt även till konsultföretag med relevant bakgrund och erfarenhet i materialvetenskap i allmänhet, och i området degradering av metalliskt material vid mellanlagring av använt kärnbränsle och radioaktivt avfall i synnerhet. Ansökningar får lämnas in antingen på svenska eller på engelska.

För att undvika förhållanden med jäv och intressekonflikter som kan påverka allmänhetens förtroende för SSM krävs det att sökande inte har haft uppdrag från Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) (eller från Posiva i Finland som har en motsvarande roll som SKB i Sverige) de senaste två åren. Dessutom krävs det att sökande aldrig tidigare har genomfört forskning för SKB eller Posiva av samma frågeställningar som denna utlysning avser.

Syfte

Syftet med detta forskningsprojekt är att systematiskt försöka identifiera olika degraderingsmekanismer för strukturellt material för använt kärnbränsle och härdkomponenter under långtids våtlagring. Ett annat syfte är att försöka bestämma hur degraderingsmekanismerna kan påverka materialets integritet, vilket skulle kunna leda till säkerhetsrisker i samband med efterföljande hantering och torkning av bränslet och avfallet vid mellanlagring och inkapsling. Ytterligare ett syfte är att föreslå metoder för att upptäcka och övervaka eventuella brott på integritet baserat på de identifierade mekanismerna.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Bakgrund

Internationellt används olika lagringskoncept för mellanlagring av använt bränsle, högaktivt avfall och vissa reaktoravvecklingsavfall inför slutförvaring. Det vanligaste lagringskonceptet är torrlagring, men vissa länder har valt konceptet för våtlagring. I våtlagring lagras använt kärnbränsle eller radioaktivt avfall i vattenbassänger. Vattnet fungerar både som ett kylmedium för att avleda resteffekt från använt kärnbränsle eller från högaktivt avfall, samt som ett skärmningsmedium för att skydda personal i anläggningen från strålning. Med torrlagringskonceptet lagras använt kärnbränsle eller radioaktivt avfall i tunnor eller i centraliserade anläggningar av valv eller silor.

I Sverige lagras det använda bränslet och en del avvecklingsavfall från reaktorer i vattenbassänger i den centraliserade mellanlagringsanläggningen Clab. Det använda bränslet är planerat att deponeras i ett slutförvar av typen KBS-3. Härdkomponenterna från avveckling av reaktorer planeras slutligen att deponeras i ett förvar för SFL med långlivat låg- och medelaktivt avfall. Licensprocessen för slutförvaret för använt kärnbränsle har påbörjats och pågår fortfarande. Förvaret för använt bränsle planeras vara i drift år 2030. Licensprocessen för SFL planeras att börja år 2030 och anläggningen planeras vara i drift 15 år senare.

Enligt den senast uppdaterade planen (SKB Fud-program 2019) kommer mellanlagringsanläggningen Clab att vara i drift fram till åren mellan 2070 och 2075. Under denna period kommer en inkapslingsanläggning för använt bränsle (Clink) att integreras i anläggningen mellan 2030 och 2035. Sedan starten 1985 har den licensierade lagringskapaciteten för Clab, räknat med vikten av tungmetaller i använt kärnbränsle, utökats flera gånger, från 3000 till 5000 ton (år 1989) och från 5000 till 8000 ton (år 1998). SKB planerar nu att utöka den licensierade lagringskapaciteten till 11 000 ton. Att lagra fler bränslepatroner i kompakta kassetter innebär mer hantering av bränslet i Clab. Inkapslingsprocessen kräver att bränslet tål torkning (i vakuum) och andra typer mekanisk hantering.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Behovsgrund för att förbättra kunskapsläget

Använt kärnbränsle och härdkomponenter kommer att lagras i Clab i flera decennier innan de slutligen kan deponeras i geologiska slutförvar. Det är nödvändigt att veta om degradering och åldring av materialen eventuellt kan bli så intensiv att materialens integritet äventyras. De senare etappernas hantering av materialen, dvs. inkapsling av använt bränsle och konditionering av härdkomponenter, kan möjligen bli mer komplicerad. Hade mycket intensiv degradering skett kan det så småningom leda till utsläpp av radionuklider i vattnet i bassänger och orsaka driftsproblem för mellanlagringsanläggningen.

Det finns relativt få studier av degraderingsmekanismer i mellanlagringsanläggningar och majoriteten av studierna har fokuserat på degradering under torrlagring. Studier av degradering i våta mellanlagringsanläggningar är ännu färre. I ett av IAEA samordnade forskningsprojekt om Beteende av bränslepatroner vid lagring (Behaviour of Spent Fuel Assemblies in Storage, BEFAST I-III) samt i projektet Säkerhetsvärdering och forskning av använt kärnbränsle (Spent Fuel Performance Assessment and Research, SPAR I - III) har tre degraderingsmekanismer under våtlagring studerats: allmän korrosion med vattenlösning, lokal korrosion (gropkorrosion, galvanisk korrosion, mikrobiellt förmedlad korrosion (MIC)) och hydridbildning (IAEA TecDoc 1862). Eftersom det finns väldigt få studier av degraderingsmekanismer vid långtidsvåtlagring förväntas resultaten från denna studie vara av intresse både för SSM och för de internationella utövare som hanterar radioaktivt avfall.

Ägaren till Clab, dvs. Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB), har startat ett program för hantering av materialåldring i Clab. SSM behöver bygga upp sin egen kompetens inom detta område för att kunna följa upp programmet i samband med tillsynsverksamhet.

Detta forskningsprojekt kommer att fokusera på att studera degradering av metalliska strukturella material till använt kärnbränsle samt härdkomponenter. Degradering av de strukturella materialen i den rådande kemiska miljön under våtlagring är långsamma processer. Mekanismidentifiering av sådana långsamma processer är vetenskapligt och tekniskt utmanande. Forskning inom dessa områden är teoretiskt avancerad och lovande inom applikationer. Denna forskning förväntas också vara tvärvetenskaplig och kräver kunskap inom många olika vetenskapsområden, t.ex. korrosion, mikrobiologi och materialvetenskap.

Biofilmer har tidigare hittats vid kanterna av lagringsbassängen i den svenska mellanlagringsanläggningen Clab. Det är därför en fokuserad fråga i detta forskningsprojekt att studera effekterna av mikrober i biofilmer på mikrobiellt förmedlad korrosion av det använda bränslets strukturmaterial.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Önskade resultat och rapportering

Slutprodukten ska vara en SSM-rapport som redovisar forskningsresultat för identifiering av degraderingsmekanismer, för bedömning av hur degraderingsmekanismerna kan påverka strukturell integritet, samt för förslag på metoder för att upptäcka och övervaka eventuella integritetsfel. Det förväntas att utföraren ska presentera sina resultat för myndigheten och eventuellt även för en bredare publik genom bland annat publikationer i den vetenskapliga litteraturen.

Tillbaka till innehållsförteckningen

SSM:s användning av resultaten

Resultaten från denna forskning kan tillämpas direkt i SSM:s verksamhet för tillståndsprövning och tillsyn för slutförvarsanläggningar. Det förväntas att resultaten även kommer att tillgodose kravet från andra organisationer internationellt som behöver hantera metalliskt radioaktivt avfall eller annat metalliskt avfall efter en lång tid av våt mellanlagring.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Utlysningens omfattning

Utlysningen syftar till att stödja forskning som tar fram kunskap som kommer både myndigheten och externa intressenter till del. Detta forskningsprojekt omfattas inte av lagen (2016:1145) om offentlig upphandling (se 1 kap. 5 §).

Tillbaka till innehållsförteckningen

Utlysningens genomförande

Ansökan ska inkomma till myndigheten senast 2021-05-31. Högsta belopp för ansökan är 1 000 000 kr.

Förutom ifylld ansökningsblankett ska ansökan (max 10 A4-sidor) innehålla:

  • Projektsammanfattning
  • Projektplan som redovisar ett väl genomarbetat förslag för hur forskningen ska bedrivas (specifika mål, bakgrund, teori/hypoteser, metoder, arbetsplan, preliminära resultat, betydelse, referenser)
  • Beskrivning av hur resultat ska kommuniceras
  • Tidplan med etappmål och budget fördelat på de utlysta åren
  • Meritförteckning (CV) för sökande (max två av tio A4-sidor)
  • Högst tre egna publikationer av betydelse för ansökan
    Ansökan med bilagor ska skickas elektroniskt till Strålsäkerhetsmyndigheten.

Ansökan skickas till e-postadressen registrator@ssm.se med kopia till jinsong.liu@ssm.se 

  • Ange referens SSM2020-7419.
  • Ansökningsblanketten ska vara undertecknad av prefekt eller motsvarande där forskningen ska bedrivas.
  • Ofullständiga eller sent inkomna ansökningar beaktas inte.
  • Ansökningar över totalt 1 000 000 kronor beaktas inte.

Projektet bör vara avslutat och rapporterat senast 2023-08-31. Rapporteringen ska, utöver en utförlig vetenskaplig rapport, innehålla en kort sammanfattning där de viktigaste resultaten och slutsatserna redovisas. Resultaten ska sättas i sitt sammanhang inom det specifika forskningsområdet. Rapporten kan skrivas på svenska eller engelska.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Beredning av ansökningar

Beredning av inkomna ansökningar sker i en grupp sakkunniga. Ansökningarna bedöms utifrån kvalitet, kompetens, genomförbarhet och relevans för SSM:s forskningsmål.

Myndigheten har som målsättning att fatta beslut senast 2021-06-30. Projektet förväntas starta så snart som möjligt efter beslut.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Ansökningar är allmänna handlingar

SSM är en statlig myndighet och omfattas av den så kallade offentlighetsprincipen. Det innebär bland annat att var och en har rätt att på begäran få ta del av allmänna handlingar som är offentliga (handlingsoffentlighet). Ansökningar om forskningsfinansiering blir allmänna handlingar som i stora delar innehåller uppgifter som är offentliga och därmed måste lämnas ut på begäran.

Tillbaka till innehållsförteckningen

Övrigt

Om det förekommer skillnader mellan den svenska versionen av utlysningstexten och den engelska översättningen äger den här originaltexten på svenska företräde.

Frågor besvaras av

Jinsong Liu, utredare, tel. 08-799 43 81

Cheuk Lau, forskningssekreterare, tel. 08-799 43 06

Tillbaka till innehållsförteckningen