Bakgrund
Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) granskar Svensk Kärnbränslehantering AB:s (SKB) ansökningar enligt lagen (1984:3) om kärnteknisk verksamhet om uppförande, innehav och drift av ett slutförvar för använt kärnbränsle och av en inkapslingsanläggning. Som en del i granskningen ger SSM konsulter uppdrag för att inhämta information i avgränsade frågor. I SSM:s Technical note-serie rapporteras resultaten från dessa konsultuppdrag
Projektets syfte
Det övergripande syftet med denna rapport är att ta fram synpunkte på SKB:s säkerhetsanalys, SR-Site. För specifikt denna trapport är syftet att granska av dels SKB:s krypmodell för syrefri forsforlegerad koppar och dels implementering av krypmodellen i den generella finita elementkoden ABAQUS. Baserat på detta underlag har dessutom några av SKB:s beräkningar av kopparkapselns deformationer i slutförvarsmiljöer genomförts.
Författarens sammanfattning
SKB:s krypmodell för OFP-koppar och implementering av krypmodellen i ABAQUS har granskats. Vidare har vissa av SKB:s analyser av kopparkapseln granskats med avseende på kopparkapselns mekaniska integritet.
SKB:s påstående att krypmodellen för kopparmaterialet baseras på fundamentala principer och att ingen parameteranpassning är nödvändig ifrågasätts i denna granskning. "Stage IV work hardening" beaktas på ett indirekt och förenklat sätt istället för att vara en del av modellen. Den fysikaliska grunden för att använda teknologisk spänning istället för sann spänning vid tillämpningen av krypmodellen är inte självklar. Det faktum att det enligt SKB råkar bli så vid tillämpning på enaxliga krypdata tyder på att fysiken inte är fullt förstådd. I modellen styr spänningen de olika deformationsmekanismerna. Att "stage IV work hardening" skulle ha samma inverkan på de verksamma deformationsmekanismerna ifrågasätts. Vidare är det oklart om samma spänningskorrektion även gäller för fleraxligt tillstånd.
En materialmodell som ska användas för simulering av krypning i en struktur under mer än 100.000 år kommer alltid att ifrågasättas. Av denna anledning bör fokus ligga på robustheten i tillämpningen av modellen. Vad det gäller undvikande av krypbrott i kopparkapseln är det avgörande att kunna visa att laststyrda belastningsfall övergår till att bli deformationsstyrda i slutförvaret. Om de mekaniska lasterna på kopparkapseln kan betraktas som deformationsstyrda torde krypdeformationen i kopparkapseln efter 100.000 år kunna beräknas med SKB:s krypmodell.
Granskningen visar att SKB:s implementering av krypmodellen i ABAQUS gjorts på ett korrekt sätt.
SKB:s krypanalyser av laststyrda belastningsfall har två brister. Dels är analystiden för kort i vissa av analyserna och dels bör krypning beaktas i andra.
Insatsen antas vara koncentriskt placerad i kopparkapseln i SKB:s analyser. I praktiken torde dock insatsens placering vara excentrisk efter hanteringen i samband med kapselns placering i depositionshålet.