MMM Pauliina Rajala tutki väitöskirjatyössään hiiliteräksen korroosiota luonnollisessa pohjavedessä, matala- ja keskiaktiivisen radioaktiivisen jätteen loppusijoitusympäristössä.
Ydinvoimalaitoksen käytön ja purkamisen yhteydessä syntyy radioaktiivisesti saastunutta materiaalia, joka luokitellaan aktiivisuustason perusteella pääosin matala- tai keskiaktiiviseksi radioaktiiviseksi jätteeksi. Metallinen osuus matala- ja keskiaktiivisesta jätteestä koostuu pääosin hiiliteräksestä ja ruostumattomasta teräksestä. Rajalan mukaan hiiliteräsjätteen korroosio on tärkeää ottaa huomioon yhtenä loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuteen vaikuttavana tekijänä, jotta estetään radioaktiivisten osasten vapautuminen loppusijoitusalueen ympäristöön.
– Mikrobiyhteisön koostumus ja toiminnallisuus syvässä kallioperässä on yhä heikosti tunnettua, mutta sillä saattaa olla vaikutusta matala- ja keskiaktiivisen jätteen loppusijoitusolosuhteiden kehittymiseen pitkällä aikavälillä, kertoo Rajala.
Olkiluodon ydinvoimalassa radioaktiivinen jäte sijoitetaan maanalaiseen loppusijoitustilaan 60 -100 metriä maanpinnan alapuolelle. Hapettomissa olosuhteissa, kuten pohjavedessä Olkiluodon loppusijoitustilassa, hiiliteräksen korroosionopeus on normaalisti hyvin matala. Paikallisesti olosuhteet voivat kuitenkin muuttua korroosiota kiihdyttäviksi pohjaveden ollessa hyvin hapanta tai jos mikrobiologinen toiminta ympäristössä on aktiivista.
Rajalan osoittaa tutkimuksessaan pohjaveden luonnollisen mikrobiyhteisön hakeutuvan hiiliteräksen pinnoille muodostaen nopeasti niin sanottua biofilmiä. Mikrobien muodostaman biofilmin alla syntyi olosuhteet, joissa hiiliteräksen korroosio, erityiseesti paikallinen korroosio, kiihtyi merkittävästi. Lisäksi tutkimuksessa ilmeni, että pohjaveden mikrobiyhteisö hyötyi hiiliteräksestä - mikrobilajisto oli monimuotoisempi ja lukuisampi hiiliteräksen läsnäollessa.
Rajalan suorittamissa koesarjoissa, joissa betoni oli läsnä, korroosionopeus oli huomattavasti matalampi. Tämä johtuu betonin korkeasta pH:sta ja kalsiumkarbonaatti-pitoisuudesta. Matala- ja keskiaktiivisen jätteen loppusijoitusolosuhteissa käytetään betonirakenteita, jotka näiden tulosten valossa voivat hidastaa korroosiota ainakin loppusijoituksen alkuvaiheessa.
Väitös
MMM Pauliina Rajala väittelee 5.7.2017 kello 12 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Microbially-induced corrosion of carbon steel in a geologic repository environment" (Hiiliteräksen mikrobiologinen korroosio geologisessa loppusijoitusympäristössä). Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Infokeskus Korona, sali 235, Viikinkaari 11.
Vastaväittäjänä on DTech Anna Kaksonen, CSIRO, Australia, ja kustoksena on professori Kaarina Sivonen.
Väitöskirja julkaistaan sarjassa VTT Science. Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa.
Väittelijän yhteystiedot:
Pauliina Rajala, pauliina.rajala@vtt.fi, puh. +358 40 5026456