När Kanada närmar sig att flytta allt sitt använda kärnbränsle till en enda anläggning och omsluta varje bränslebehållare i bentonitlera, studerar forskare om den leran kan stödja mikrobiellt liv - vilket kan äta bort metallbehållarna.

"Jag har upptäckt att mikrobiellt liv alltid överraskar oss", säger Myrna Simpson, en av forskarna och professor vid University of Toronto Scarboroughs avdelning för fysikaliska och miljövetenskapliga vetenskaper. "Mikrober kommer att växa på de konstigaste platserna."

Den föreslagna lagringsanläggningen, kallad ett djupt geologiskt förvar (DGR), skulle sitta 500 till 800 meter under jord på en av två platser i Ontario. Varje rum som lagrar kärnavfall kommer att packas och förseglas med bentonitlera, ett svällande material som hjälper till att avleda värme och minskar vattenrörelser när det packas tätt.

Men leran bryts från en naturlig fyndighet i Wyoming och kommer oundvikligen att anlända inbäddad med små bitar av organiskt material. Mikrober kommer också att finnas i leran och berget som omger anläggningen, och i grundvatten som kan passera genom den. En del av det mikrobiella livet kan producera sulfid, en kemisk förening som kan leda till korrosion av metallbehållarna som innehåller det använda bränslet.

För att testa om mikroberna kan växa sammanförde gruppbyggaren Kanadas DGR, Nuclear Waste Management Organization (NWMO), Simpson och professorerna Josh Neufeld och Greg Slater från University of Waterloo respektive McMaster University.

"Mitt labb har förmågan att studera kemin av organiskt material, men vad betyder det i termer av mikrobiologi?" säger Simpson. "Genom att kombinera krafter med professorerna Neufeld och Slater kan vi sätta samman resultat på ett holistiskt sätt."

Teamet kommer att studera prover av grundvatten och omgivande sten på de två föreslagna platserna för DGR, nära Ignace i norra Ontario och i sydvästra Ontarios South Bruce-område. Deras resultat kommer att läggas till en datauppsättning som hjälper NWMO att besluta om en plats, tillsammans med andra aspekter av projektet.

"Om vi ​​hittar förhållanden som främjar mikrobiell tillväxt, kan denna information tas med i DGR:s design för att minimera potentiella risker," säger Simpson.

Forskare replikerar förhållanden djupt under jorden

Kanada har cirka 3 miljoner buntar av använt kärnbränsle, som innehåller det fasta uran som driver kärnreaktorer. De lagras i behållare ovan jord vid sju anläggningar över hela landet, med 90 000 tillsatta varje år. Behållarna håller bara cirka 50 till 100 år, men använt kärnbränsle måste lagras i en miljon år innan dess strålningsnivåer återgår till den naturligt förekommande uranmalmsnivån. För Kanada – och nästan alla länder som kommersiellt producerar kärnkraft – är lösningen en DGR.

En DGR är ett nätverk av tunnlar som förbinder rum med använt kärnbränsle. Kanada planerar att placera varje bränsleknippe i en specialiserad metallbehållare, som sedan kommer att inneslutas i en låda med mycket kompakterad bentonitlera. Lådor kommer att staplas en bred och två höga, sedan kommer alla tomma utrymmen i rummet att packas med lera och förseglas med en vägg av den.

"Mikroberna kommer att driva kemin," säger Simpson. "Om kemin förändras har du ett helt annat scenario när det gäller stabilitet. Detta är något vi kommer att testa tillsammans."

Forskargruppen leds av Neufeld, som kommer att studera hur bentonitlera kan stödja mikrobiellt liv. Slater kommer att komplettera sin forskning med insikter om mikrober som kan bli aktiva. Under tiden kommer Simpson att studera hur organiskt material som finns i leran och DGR kan reagera på mikrobiellt liv.

Även om deras forskning inte helt kan simulera att de befinner sig 500 meter under jorden, säger Simpson att de flesta förhållanden i DGR kan replikeras i labbet eller studeras i motsvarande geologiska miljöer. Teamet kan simulera hur leran är packad, densitet, temperatur, salthalt i grundvattnet och andra förhållanden i anläggningen.

"Att arbeta med professorerna Neufeld och Slater kommer att ge ny och integrerad kunskap om hur mikrober kan växa och samarbeta under jorden, och vilka förhållanden som hindrar deras verksamhet", säger Simpson. "Det här partnerskapet har många fördelar och jag är glad över att vara en del av detta team." + Utforska vidare

I "århundradets projekt" försöker schweiziska begrava radioaktivt avfall