Defining hydraulic connections in OL-KR6 area at Olkiluoto by means of interference test and suggestions to the hydrogeological modelling of the area

Abstract. Posiva is responsible for the disposal of spent nuclear fuel of its’ owners TVO and Fortum. Final disposal will be carried out at Olkiluoto in Eurajoki. The object of this thesis was to verify the hydraulic connections on the northern parts of the Olkiluoto Island by means of an interference test. The current hydrogeological model of Olkiluoto is not able to explain all of the observations gathered during the long-term pumping test in OL-KR6. During this thesis, an interference test was planned to verify the hydraulic connections in the area. The equipment used in the interference test was especially designed for this purpose. The equipment incorporated old components from earlier pumping tests together with some components from the Posiva Flow Log (PFL) equipment. Hydraulic responses were observed from the hydraulic head data of the surrounding drillholes. In addition to aforementioned observations, an automatic hydraulic head monitoring system was installed in multilevel piezometer OL-EP4. Some results gathered from the long-term pumping test on OL-KR6 between 2013 and 2019 were also presented and discussed in this thesis. Part of the thesis was being involved in the field work on the installations during an interference test. Observations of hydraulic responses were anlysed with mathematical methods. These methods have also been used in earlier evaluations of Olkiluoto data by Posiva. The most remarkable result gathered from this thesis was the hypothesis of a horizontal fracturing at the upper parts of the bedrock, at least on the northern parts of the Olkiluoto Island. Some indications of this kind of horizontal fracturing have also been observed earlier. This thesis verifies these observations. Based on this thesis, some natural fluctuation corrections could be reviewed. The thesis could also offer some help in the estimation of the effects on the groundwater system caused by Korvensuo reservoir and the rock crushing area. On the other hand, the hypothesis of the horizontal fracture network can be verified in the future in the other tectonic areas on Olkiluoto by means of pumping and interference tests. In the future, the results of this thesis can be utilised in the hydrogeological and hydrogeochemical modelling. They could also be utilised in future safety assessments of the disposal of nuclear waste, and in modelling the recovery of Olkiluoto’s groundwater system to a natural state after the final disposal project has ended and the open volumes in bedrock are closed.Hydraulisten yhteyksien määritys vuorovaikutuskokeen avulla OL-K R6:n alueella Olkiluodossa ja kehitysehdotukset alueen hydrogeologista mallinnusta varten. Tiivistelmä. Posiva Oy vastaa omistajiensa TVO:n ja Fortumin käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksesta. Loppusijoitus tullaan toteuttamaan Olkiluodon saarella Eurajoen kunnassa. Työn tavoitteena oli varmentaa Olkiluodon saaren pohjoisosan hydrogeologista mallia vuorovaikutuskokeen avulla. Alueen nykyinen hydrogeologinen malli ei täysin selitä alueella toteutetun OL-KR6:n pitkäaikaispumppauskokeen havaintoja. Työn aikana laadittiin suunnitelma vuorovaikutuskokeesta, jonka tavoitteena oli varmentaa alueen hydrogeologisia yhteyksiä. Työssä käytettiin erityisesti tätä vuorovaikutuskoetta varten suunniteltua laitteistoa, jossa hyödynnettiin aiemmissa pumppauskokeissa käytettyä kalustoa, sekä osia Posiva Flow Log (PFL) -laitteistosta. Mahdollisia hydraulisia vasteita tarkkailtiin ympäröivien kairareikien painekorkeusdatasta. Lisäksi vuorovaikutuskoetta varten asennettiin uusi painekorkeuden automaattinen seurantapiste eritasopietsometri OL-EP4:lle. Työssä myös raportoitiin osa OL-KR6:n pitkäaikaispumppauskokeen tuloksista vuosilta 2013–2019. Osa tätä opinnäytetyötä oli olla mukana kenttätöissä ja laitteistoasennuksissa vuorovaikutuskokeen aikana. Painevasteiden analysointi vuorovaikutuskokeen aikana toteutettiin matemaattisesti Posivan aiemmin hyödyntämällä tavalla. Tärkein työstä saatu tulos oli, että Olkiluodon kallioperän yläosissa, ainakin pohjoisosissa saarta, esiintyy laaja-alaista horisontaalisuuntaista rakoilua. Viitteitä tällaisesta laajasta horisontaalisesta rakoilusta kallioperän yläosissa on jo aiemminkin saatu, mutta tämä opinnäytetyö vahvistaa aiempia tuloksia ja toimii yhtenä uutena merkittävänä lähtötietona Olkiluodon tuleville paikkamalliversioille. Työn perusteella pohjaveden painekorkeuden luonnollisia korjauskertoimia voidaan mahdollisesti tarkastella uudelleen, sekä voidaan tarkentaa esimerkiksi louheen läjitysalueen ja Korvensuon altaan vaikutuksia Olkiluodon pohjavesisysteemiin. Toisaalta hypoteesia Olkiluodon kallioperän yläosan vaakarakoilun suhteen voidaan todentaa myös Olkiluodon muiden tektonisten vyöhykkeiden alueella toteutettavilla pumppaus- ja vuorovaikutuskokeilla. Tulevaisuudessa tätä hypoteesia voidaan hyödyntää hydrogeologisessa ja hydrogeokemiallisessa mallinnuksessa. Työn tuloksia voidaan mahdollisesti hyödyntää myös ydinjätteen loppusijoituksen tulevissa turvallisuusperusteluissa. Osaltaan tuloksia voidaan hyödyntää myös myöhemmin, kun pyritään mallintamaan Olkiluodon hydrogeologisten ja hydrogeokemiallisten ominaisuuksien palautumista loppusijoitustilojen sulkemisen jälkeen