Transporte de gas en materiales de barrera

Resumen

El almacenamiento geológico profundo es la solución internacionalmente aceptada como más segura y viable para la gestión final de los residuos radiactivos de alta actividad. El diseño incluye una serie de barreras naturales, compuestas por la roca almacén, y de ingeniería, constituidas por el contenedor metálico y un material de sellado situado alrededor de los contenedores que contienen dichos residuos con el fin de mantenerlos aislados de la superficie. Los materiales escogidos habitualmente para el sellado son arcillas de naturaleza bentonítica. Uno de los procesos que pueden tener lugar durante la vida operacional del almacén es el transporte de los gases generados en el entorno de los residuos a través de las barreras. Al tratarse de formaciones de baja permeabilidad, la generación y acumulación de gas durante largos periodos de tiempo puede contribuir al desarrollo de presiones de gas elevadas que comprometerían el correcto funcionamiento del almacén afectando a su seguridad. En este contexto, el estudio del transporte de gas a través de materiales de barrera mediante ensayos de laboratorio permite entender los procesos a pequeña escala bajo condiciones controladas que simulen el impacto que sufrirá el almacén. El transporte de gas en una barrera de bentonita compactada tiene lugar mediante flujo bifásico en muestras no saturadas, que se produce sin modificación de la estructura porosa mientras que, en estados saturados, el flujo de gas sucede mediante apertura y dilatación de trayectorias. En las muestras de bentonita parcialmente saturada, los caminos de paso de gas son estables en el tiempo y, por tanto, el flujo de gas. Sin embargo, en las muestras saturadas, en las cuales es necesario aplicar una presión de gas mucho más elevada, el flujo de gas cesa cuando el gradiente de presión cae por debajo de cierto valor, lo que se interpreta como el cierre de caminos, y se reanuda cuando vuelve a aumentar. Este comportamiento cíclico puede ser interpretado como una apertura y cierre de trayectorias controladas por el valor de presión alcanzado, que en el caso de un almacenamiento real vendría dado por el volumen de gas generado y acumulado. En el almacén se producirá la rehidratación continua de la bentonita y, los caminos abiertos durante un periodo de transporte de gas se sellarán con el aporte de agua exterior, por lo que esas trayectorias forzadas no permanecerán abiertas y no supondrán caminos preferenciales para el transporte de radionucleidos en al agua subterránea.