Analysis, classification and 3D layer modelling of temperature data at Olkiluoto

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201911153930
Title: Analysis, classification and 3D layer modelling of temperature data at Olkiluoto
Author: Koskela, Elina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201911153930
http://hdl.handle.net/10138/307319
Thesis level: master's thesis
Degree program: Geologian ja geofysiikan maisteriohjelma
Master's Programme in Geology and Geophysics
Magisterprogrammet i geologi och geofysik
Specialisation: Kiinteän maan geofysiikka
Solid Earth Geophysics
Den fasta jordens fysik
Discipline: none
Abstract: Tiivistelmä/Referat – Abstract Tämä työ tarkastelee Olkiluodon kallion lämpötilamittaustietoa. Tutkimuksen tavoitteena oli luoda laatukriteeristö, jonka perusteella olemassa oleva lämpötilamittaustieto voidaan luokitella ja jaotella. Tavoitteena oli myös antaa arvio kallion häiriintymättömästä lämpötilasta tietyllä syvyydellä, arvioida alueen lämpötilagradienttia sekä mallintaa laatuluokittelun saanutta lämpötilamittaustietoa 3D formaatissa. Tällä työllä pyritään vastaamaan osaltaan haasteisiin, joita Olkiluodon termiset olosuhteet ja ominaisuudet asettavat suunnitellulle ydinjätteen loppusijoitukselle. Posivan hallussa oleva lämpötilamittaustieto on tuotettu neljällä päämenetelmällä jakautuen geofysikaalisiin kairareikämittauksiin, Posiva-virtausmittauksiin (PFL), termisten ominaisuuksien (TERO) kairareikä-mittauksiin ja Antares-mittaukseen. Laatukriteeristölle luotiin alusta tarkastelemalla jokaista mittausmenetelmää ja kohtia, jotka ovat voineet vaikuttaa mittausten lopputulokseen ja edustavuuteen. Kaikki saatavilla oleva lämpötilamittaustieto tarkastettiin WellCad-ohjelmistolla mahdollisten häiriöiden havaitsemiseksi. Tämän perusteella jokainen yksittäinen mittaus jaettiin kuuluvaksi johonkin seuraavista kolmesta luokasta: A= paras data, joka täyttää kaikki laatukriteeristön vaatimukset ja suositellaan käytettäväksi. B= data, joka vain osittain täyttää asetetut laatukriteeristön vaatimukset ja tulisi käyttää varauksella. C= käyttökelvoton data. Vain lämpötilamittaustietoa, joka ei osoittanut huomattavia häiriöitä lämpötila/syvyys profiilissa (A tai B luokka) käytettiin tässä tutkimuksessa. Kaikki saatavilla ollut lämpötilamittaustieto vertikaalikorjattiin, jolloin mitatut lämpötilat saatiin vastaamaan todellista syvyyttä kallioperässä. Olkiluodon kallion häiriintymättömäksi lämpötilaksi suunnitellussa sijoitussyvyydessä (412 m) saatiin geofysikaalisten kairareikämittauksien, PFL, TERO ja Antares mittausten perusteella 10.93 ± 0.09°C, 10.85 ± 0.02°C, 10.60 ± 0.08°C ja 10.75°C ja vastaavasti lämpötilagradientille 1.47°C/100m, 1.43°C/100m, 1.65°C/100m ja 1.39°C/100m. Tässä työssä luotu 3D malli tehtiin Leapfrog Geo ohjelmistolla. Mallinnus osoitti loppusijoitussyvyyden (412 – 432 m) sijaitsevan 10.5 – 12°C lämpötila-alueella. Työssä esitetyt mallit osoittavat useita selkeitä lämpötila-anomalioita. Osan anomalioista voitiin osoittaa liittyvän Olkiluodon suurimpiin havaittuihin rakovyöhykkeisiin, mutta osaa anomalioista ei voitu selittää työssä esitettyjen havaintojen perusteella. Mallinnuksessa havaittiin tiettyjä epävarmuuksia ja nämä tulee ottaa huomioon mahdollisia lisätulkintoja tehdessä. Yhdistämällä tässä työssä esitetyt lämpötilamallit Olkiluodon geologiseen ja hydrauliseen malliin, voidaan mahdollisesti saavuttaa parempi ymmärrys suunnitellun loppusijoitustilan termisestä tilasta. Tämän tutkimuksen perusteella yhtenäinen laatuluokittelu parantaa mittaustiedon käytettävyyttä. Työssä käytetyn lämpötilamittaustiedon perusteella Olkiluodon kallioperän lämpötila on suhteellisen homogeeninen. Työssä saavutetut tulokset kallion häiriintymättömästä lämpötilasta ja lämpötilagradientista tukevat aiempia tutkimuksia aiheesta. Työssä luotu 3D kerrosmalli osoitti selvää yhteyttä havaittujen anomalioiden ja suurimpien rakovyöhykkeiden välillä. Tässä työssä esitetyt näkemykset ja mielipiteet ovat kirjoittajan, eivätkä välttämättä vastaa Posivan näkemystä.Tiivistelmä/Referat – Abstract This study investigates temperature data that Posiva Oy has from the Olkiluoto and ONKALO® sites. The aim of the study was to create a unifying data classification for the existing temperature measurements, give an estimate of the initial undisturbed bedrock temperature and temperature gradient and model the temperature profiles in 3D. The thermal related issues, which the repository will undergo once in operating are significant and have fundamental contribution to the evolution of the repository, creating a need in such a study. Posiva Oy has temperature data obtained with four main methods; Geophysical drillhole loggings, Posiva flow log (PFL) measurements, thermal properties (TERO) measurements and Antares measurements. The data classification was carried out by creating a platform of quality aspects affecting the measurements. The classification was then applied for all the available data by inspecting the measurement specifics of each configuration and by observing the temperature/depth profiles with WellCad software. According to the specifics of each individual measurement the data was classified into three groups: A= the best data, recommended for further use, and which fulfils all quality criteria, B= data that should be used with reservation and which only partly fulfils quality criteria, and C= unusable data. Only data that showed no major disturbance within the temperature/depth profile (class A or B) were used in this study. All the temperature/depth data was corrected to the true vertical depth. The initial undisturbed average temperature of Olkiluoto bedrock at the deposition depth of 412 m and the temperature gradient, according to the geophysical measurements, PFL measurements (without pumping), TERO measurements and Antares measurements were found to be 10.93 ± 0.09°C and 1.47°C/100m, 10.85 ± 0.02°C and 1.43°C/100m, 10.60 ± 0.08°C and 1.65°C/100m, and 10.75°C and 1.39°C/100m, respectively. The 3D layer models presented in this study were generated by using Leapfrog Geo software. From the model a 10.5 – 12°C temperature range was obtained for the deposition depth of 412 – 432 m. The models indicated clear temperature anomalies in the volume of the repository. These anomalies showed relationship between the location of the major brittle fault zones (BFZ) of Olkiluoto island. Not all observed anomalies could be explained by a possible cause. Uncertainties within the modelling phase should be taken into consideration in further interpretations. By combining an up-to-date geological model and hydraulic model of the area to the temperature models presented here, a better understanding of the temperature anomalies and a clearer over all understanding of the thermal conditions of the planned disposal location will be achieved. Based on this study a uniform classification improves the usability of data and leads into a better understanding of the possibilities and weaknesses within it. The initial bedrock temperature and the temperature gradient in Olkiluoto present thermally a relatively uniform formation. The estimates of the initial bedrock temperatures and the temperature gradient presented in this study, endorse previous estimates. Presenting the classified temperature data in 3D format generated good results in the light of thermal dimensioning of Olkiluoto by showing distinct relationships between previously created brittle fault zone (fracture zone) models. The views and opinions presented here are those of the author, and do not necessarily reflect the views of Posiva.
Subject: Olkiluoto
ONKALO
temperature
temperature gradient
PFL
Geophysical multiparameter logging
TERO
3D layer model
brittle fault zone
Olkiluoto
ONKALO
lämpötila
lämpötilagradientti
PFL
Geofysikaalinen kairareikä-mittaus
TERO
3D kerrosmalli
rakovyöhyke


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Koskela_Elina_Pro_Gradu_2019.pdf 16.15Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record