Estudio de la microfábrica y mineralogía de la bentonita de Cortijo de Archidona. Proyecto BARRA I: Efecto salinidad.

Abstract

Las barreras de ingeniería de tipo arcilloso han sido propuestas en el diseño conceptual de los almacenamientos de residuos radiactivos en muchos países, ya que la mayoría de las arcillas, especialmente las esmectitas, tienen una baja conductividad hidráulica y excelentes capacidades de retención para los radionucleidos. En el concepto de referencia español para almacenamiento de residuos radiactivos de alta actividad (RAA) en roca cristalina, las cápsulas de residuo se emplazan en galerías horizontales rodeadas por una barrera de arcilla formada por bloques fabricados con bentonita densamente compactada (ENRESA 1994). El comportamiento de un almacenamiento está influido por los cambios que se producen en las propiedades mecánicas, físico-químicas y geoquímicas de las barreras de ingeniería y de la roca del entorno. El propósito de este trabajo es mejorar el conocimiento del comportamiento físicoquímico y mecánico de las bentonitas mediante un estudio detallado de la microestructura de una arcilla española y correlacionarlo con los procesos químicos (cementaciones, recristalización, lavado, etc.) y físicos (conductividad hidráulica y presión de hinchamiento) analizados experimentalmente, como por ejemplo, el transporte difusivo de cationes y aniones en la barrera de arcilla. Con este estudio también se pretende observar las posibles modificaciones químicas y morfológicas de arcillas compactadas y sometidas a distintos procesos. La arcilla estudiada es la esmectita del yacimiento de Cortijo de Archidona, seleccionada como material de relleno y sellado de un almacenamiento de residuos radiactivos, principalmente por sus favorables propiedades mecánicas y químicas. Por otro lado, este yacimiento se encuadra dentro de un estudio de áreas bentoníticas-ilíticas del Cabo de Gata (Almería) para su utilización como Análogo Natural, y en él se estudian la totalidad de los procesos relevantes (térmicos, mecánicos, hidráulicos y químicos) en el análisis de evaluación del comportamiento a largo plazo en el subsistema campo próximo. Por ello, el conocimiento de las condiciones de formación de esta arcilla y su estabilidad es imprescindible para la evaluación de la durabilidad de la barrera de arcilla. Este trabajo ha sido enfocado en tres caminos paralelos: a) Estudio de la microfábrica de diferentes muestras inalteradas tomadas in situ en el yacimiento de Cortijo de Archidona, manteniendo su densidad y humedad natural. Este trabajo permite diferenciar distintas facies en el yacimiento y establecer las bases de un modelo conceptual bajo varias condiciones fisico-químicas. También se pretende analizar la influencia de las aguas intersticiales salinas en la microestructura de la esmectita y en la composición mineralógica; y consecuentemente, cómo afectan a la capacidad de la barrera. b) Estudio de la microfábrica de muestra de arcilla comercial procedente de la cantera de este yacimiento y homogeneizada en fábrica. El material corresponde a arcilla granulada (<5 mm) obtenida por secado, molienda y tamizado. Esta arcilla ha sido seleccionada como una arcilla española de referencia para la construcción de bloques compactados de arcilla para la barrera de ingeniería. Estudio de la microfábrica de muestras de la arcilla de referencia sometidas a distintos procesos fisico-químicos: q Muestras sometidas a ensayos de calentamiento e hidratación q Muestras sometidas a una presión de 64 MPa para la extracción de agua intersticial q Muestras sometidas a ensayos edométricos con succión controlada En este trabajo se presenta un estudio realizado mediante microscopía electrónica con el objetivo de, por una parte, determinar las características microestructurales de la arcilla, tanto en muestras inalteradas del yacimiento como sobre muestras de la arcilla de referencia española (FEBEX) y, por otra, identificar la presencia de cementaciones que puedan estar relacionadas con el movimiento de fases salinas, tanto en el yacimiento como en ensayos de laboratorio.