Published 1985 | Version v1
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A general view on the radiolysis and hydrolysis of brine in the context of direct ultimate storage of spent nuclear fuel in salt domes

Description

A study has been made investigating whether the radiolysis and hydrolysis of brine would cause problems for the ultimate storage in salt domes. The main radiolysis products are hydrogen, oxygen, chlorate and bromate. The latter will dissociate at high temperatures to oxygen and the respective halides. The G-values for hydrogen are between 0,45 (pure water) and 2.1 (concentrated chloride solution). For the sake of stoichiometry, the number of oxidized species will be the same as that of hydrogen. Most of the radiolysis gas is generated from brine bubbles in the salt. Additionally chloric acid will occur as a result of the hydrolysis of magnesium chloride solution (2.1 to 3 m) at higher temperatures. A pH-value of 3 to 4 is to be expected. An explosion-like recombination of hydrogen and oxygen will not occur under ultimate storage conditions. All fundamental thermochemical and radiochemical considerations may be transferred to the circumstances of the project 'Other waste management methods for spent nuclear fuel'. The main difference as compared with the circumstances taken as a basis in technical literature is the fact that the dose rate value will be smaller by a factor of 104 to 106, and the pH-value will be between 4 and 5. Therefore, only a few litres of radiolysis gas are to be expected during cask serviceable life. The requirements made on the cask material are exacting, because the corrosion medium is comparable to diluted chloric acid. No hydrogen generation due to cask corrosion is to be expected if the materials discussed in this report are used. (orig./HP)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Es wird abgeschaetzt, ob bei einer Endlagerung im Salz die Radiolyse und Hydrolyse von Salzlauge Probleme aufwerfen kann. Als wesentliche Radiolyseprodukte treten Wasserstoff, Sauerstoff sowie Chlorat und Bromat auf. Letztere zerfallen bei hoeheren Temperaturen in Sauerstoff und die entsprechenden Halogenide. Die G-Werte fuer Wasserstoff liegen zwischen 0,45 (reines Wasser) und 2,1 (konzentrierte chloridhaltige Loesung). Aus stoechiometrischen Gruenden entstehen genausoviel oxidierte Spezies wie Wasserstoff. Das meiste Radiolysegas entsteht aus den Laugenblaeschen im Salz. Zusaetzlich tritt infolge der Hydrolyse von Magnesiumchlorid-Loesung (2,1-3 m) bei hoeheren Temperaturen Salzsaeure auf. Es ist mit einem pH-Wert von 3-4 zu rechnen. Eine explosionsartige Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff wird unter den Endlagerbedingungen nicht eintreten. Saemtliche grundlegenden thermo- und radiochemischen Betrachtungen koennen auf die Verhaeltnisse im Projekt 'Andere Entsorgungstechniken fuer abgebrannten Kernbrennstoff' uebertragen werden. Ein entscheidender Unterschied zu den in der Literatur zugrunde gelegten Voraussetzungen besteht darin, dass der Wert der Strahlendosisleistung etwa um den Faktor 104-106 niedriger liegen wird, sowie in dem pH-Wert, der zwischen 4 und 5 liegen wird. Daher ist nur mit einigen Litern Radiolysegas waehrend der Behaelterstandzeit zu rechnen. Es werden hohe Anforderungen an das Behaeltermaterial gestellt, denn das Korrosionsmedium ist verduennter Salzsaeure vergleichbar. Mit Wasserstoffentwicklung bei der Behaelterkorrosion ist bei Verwendung der diskutierten Materialien nicht zu rechnen. (orig./HP)

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Original title (German)
Allgemeine Betrachtungen zur Radiolyse und Hydrolyse von Salzlauge im Rahmen der direkten Endlagerung von abgebranntem Kernbrennstoff im Salz

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Imprint Pagination
29 p.
Report number
INIS-mf--9773