Delgado Martín, Jordi

Montenegro, Luis

Samper, Javier

Vázquez, Ana

Repositorio da Universidade da Coruña

Cadernos Lab. Xeolóxico de LaxeCoruña. 2000. Vol. 25, pp. 235-238Simulación de procesos geoquímicos inducidospor el calor y la radiación en la arcilla de Boom (Bélgica)Simulation of geochemical processes due to heat and radiation in the Boom Clay (Belgium)LUIS MONTENEGRO, ANA VÁZQUEZ, JORDI DELGADO Y JAVIER SAMPER.E.T.S. Ingenieros de Caminos, Universidade da Coruña, Campus de Elviña s/n, 15192 - A CoruñaResumenLa acción combinada del calor y laradiación influyen en los procesos geoquí-micos de cualquier sistema. El experimen-to CERBERUS (Control Experiment withRadiation of the BElgian Repository forUnderground Storage) se desarrolló con elfin de estudiar la influencia de estos proce-sos sobre las arcillas de Boom. La duracióndel experimento fue de cinco años durantelos cuales se tomaron muestras de arcilla yde agua intersticial. Con los datos disponi-bles se estableció un modelo hidroquímicoy de transporte reactivo con equilibrioquímico. También se estableció un mode-lo geoquímico estático (sin transporte)teniendo en cuenta la cinética de disolu-ción/precipitación de minerales. Estos dosmodelos se resolvieron con los códigosCORE2D (Samper et al., 1999) y EQ3/6(Wolery, 1979), respectivamente. Losresultados numéricos obtenidos indicanque los códigos disponibles reproducensatisfactoriamente las tendencias del expe-rimento y que, en este caso particular, lacinética no mejora significativamente losresultados obtenidos con CORE2D.IntroducciónEl experimento CERBERUS (Noynaertet al., 2000) simula los efectos que produ-ciría el enterramiento de un contenedor deresiduos radiactivos de alta actividad trasun período de tiempo de 50 años en elentorno de una formación arcillosa (arcillade Boom). Para ello se utilizó una fuenteradioactiva de 60Co de 400 TBq y doscalentadores eléctricos de 363 W de poten-cia cada uno. La duración del experimentofue de 5 años (1989-1994). Durante estetiempo se obtuvieron datos de temperatu-ra, presión intersticial, composición deagua intersticial, dosis de radiación, pH,Eh, gases producidos por radiólisis y corro-sión (H2 and CH4) y mineralogía.Modelo conceptualLas principales características e hipó-tesis de los modelos utilizados son: (1) Laarcilla de Boom permanece siempre satu-rada. (2) Los procesos químicos considera-dos incluyen la disolución/precipitaciónde minerales, la especiación acuosa, redox,intercambio iónico y equilibrio con gases.(3) El sistema químico está formado porlos siguientes componentes; H, O, Na, K,Ca, Mg, Fe, C, Cl, S, B, F y Si. En elmodelo estático se considera además el Al.(4) En el modelo de transporte reactivo seutilizan calcita, siderita, cuarzo, pirita ygoethita mientras que en el modelo está-tico de no equilibrio se considera illita,albita, caolinita, calcedonia, feldespatopotásico, dolomita y pirita con controlcinético y calcita, siderita y goethita conequilibrio químico. (5) La radiólisis delagua se considera en ambos modelos. (6)El proceso de transporte considerado en elmodelo de transporte reactivo es la difu-sión molecular.MetodologíaLas condiciones iniciales de ambosmodelos se generaron a partir de los datoshidroquímicos y mineralógicos disponi-bles para la arcilla de Boom antes decomenzar el experimento. Estas condicio-nes químicas fueron el punto de partida236 Luis Montenegro, et al. CAD. LAB. XEOL. LAXE 25 (2000)XXas Jornadas S.E.M. Simulación de procesos geoquímicos 237del modelo de transporte reactivo y delestático de no equilibrio. La modelizaciónse realizó con los códigos CORE2D yEQ3/6. Los resultados numéricos obteni-dos con ambos códigos se compararon conlos datos hidroquímicos medidos durantey al final del experimento. La figura 1 pre-senta un detalle del dispositivo de mues-treo, en el que se mide el pH y Eh, y serecoge agua de la arcilla para su posterioranálisis químico. Cabe resaltar la impor-tancia de tomar la muestra de agua antes odespués de los electrodos de pH/Eh debi-do a problemas de contaminación (disolu-ción del vidrio del electrodo, perdida deKCl del puente salino, etc).Resultados numéricosLas figuras 2-4 muestran la compara-ción entre los valores medidos y los resulta-dos numéricos obtenidos con ambos mode-los para el pH, Ca y K en el piezómetro enel que se toman las muestras de agua. Unaexplicación detallada de los procesos geo-químicos que se producen en la arcilla deBoom por efecto del calentamiento y oxida-ción se encuentra en Delgado et al. (1999)y Noynaert et al. (2000).Figura 1. Dispositivo de muestreo Figura 2. Evolución temporal del pHFigura 3. Evolución temporal del calcio Figura 4. Evolución temporal del potasioConclusionesSe pone de manifiesto la importanciade la revisión crítica de los datos experi-mentales utilizados en la modelizaciónnumérica (condiciones iniciales y compa-ración). Los resultados que se obtienen conel modelo de transporte reactivo reprodu-cen satisfactoriamente la mayoría de lastendencias de los datos experimentales.Estos resultados no mejoran con el mode-lo estático de no equilibrio que considerala cinética para la disolución/precipitaciónde minerales. AgradecimientosEste trabajo ha sido financiado por laComisión Europea (proyecto FI4W-CT95-0008) y la Xunta de Galicia (proyectoXUGA 11802B98).BIBLIOGRAFÍADELGADO, J, MONTENEGRO, L., SAMPER, J.,VÁZQUEZ, A., JUNCOSA, R. (1999).Reactive solute transport modeling of thermally-per-turbed and irradiated Boom Clay. En Geochemistryof the Earth’s Surface. Editado por H.Armannsson, Balkema, Rotterdam, 445-448.ISBN: 90 5809 073 6.NOYNAERT, L., DE CANNIÈRE, P., DE BRUYN,D., VOLCKAERT, G. PUT, M., KURSTEN, B.,SNEYERS, A., VAN ISEGHEM, P.,BEAUCAIRE, C., PITSCH, H., BOUCHET, A.,PARNEIX, J.C., SAMPER, J., DELGADO, J.,NAVARRO, V., MONTENEGRO, L., ZHANG,G. (2000). Heat and radiation effects on the near fieldof a HLW or spent fuel repository in a clay formation(Cerberus project). Informe EUR 19125 EN. 157pp. ISBN: 92-828-8913-0.SAMPER, J., JUNCOSA, R., DELGADO, J. YMONTENEGRO, L. (1999). A code for non-isot-hermal water flow and reactive solute transport.User’s Manual. Version 2. E.T.S. Ingenieros deCaminos, Universidad de A Coruña.WOLERY, T.J. (1979). Calculation of chemical equili-brium between aqueous solution and minerals: TheEQ3/6 software package. Report UCRL-52658.Lawrence Livermore National Laboratory,Livermore, California.238 Luis Montenegro, et al. CAD. LAB. XEOL. LAXE 25 (2000)

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