Difusión en la matriz rocosa: ¿un factor importante en la retardo de radionúclidos?

Este documento discute la migración de radionúclidos en la roca madre que rodea un repositorio. Los modelos actualmente disponibles utilizan ya sea un concepto de reacción en superficie o de reacción a granel para describir la retardo de los nuclidos migratorios. El primer modelo asume que el nuclido reacciona solo con la superficie de las fisuras. Esto implica que la matriz rocosa no se utiliza como un sumidero. El otro modelo implica que toda la masa de la roca es accesible para los nuclidos. El documento analiza la accesibilidad de la matriz rocosa a los radionúclidos. Los mecanismos de transporte se muestran como el flujo de agua y nuclidos en las fisuras y el transporte de nuclidos del agua en las fisuras al agua en las microfisuras de la roca por difusión de poros. La difusión de los nuclidos en la matriz rocosa y su adsorción en las superficies de las microfisuras son los principales mecanismos que retrasan la migración desde un repositorio. La difusividad del nuclido puede ser tan importante como su constante de equilibrio de adsorción. Se espera que las difusividades en los poros y microfisuras en rocas tan densas como el granito bajo presiones de confinamiento de cientos de bares sean del 6 al 20% de la difusividad en agua. Estos datos se obtienen de mediciones de resistividad eléctrica en granitos llenos de agua salada. La porosidad de dichos granitos varía del 0.4 al 0.9%. Las difusividades aparentes en los granitos variarán entonces entre 0.25 · 10 −12 / K d ρ p y 10 · 10 −12 / K d ρ p m 2 /s, donde K d ρ p es la constante de equilibrio volumétrico. Esto varía de la porosidad de la roca para especies no adsorbentes hasta más de 10 4. Para un tiempo de contacto de 100 años, se puede esperar que un nuclido no adsorbente penetre decenas de metros de la matriz rocosa y un nuclido fuertemente adsorbente con K d ρ p mayor que 10 4 penetre unos pocos milímetros. La difusión en la matriz rocosa puede mejorar la retardo por muchos órdenes de magnitud en comparación con la retardo solo por reacción en superficie en fisuras. La retardo puede, por otro lado, ser muchos órdenes de magnitud menor que el valor máximo que podría obtenerse si toda la matriz rocosa fuera accesible. Esto depende mucho del ancho y espacio entre las fisuras.