Approaches to Disposal of Nuclear Waste Michael I. Ojovan

2022
,
 15
, 7804 
14 of 24 
Figure 7. 
Estimates of corrosion rates of glasses, ceramics, and metal alloys depicting the initial (
r
0
) 
and steady state (
r
r
) rates. Reproduced from open access reference [33], courtesy of John Vienna, 
PNNL. 
For example, even in the case of less resistant carbon steel containers, the lifetime of 
2 mm-thick primary canisters used for vitrified waste is about 660 years at the corrosion 
rate of carbon steel, 20 g/m
2
y (about 3 μm/y) [34], with the lifetime of stainless-steel can-
isters being significantly longer. Borosilicate glasses are used to immobilise LILW and 
HLW corrode in non-saturated conditions via hydrolytic mechanism with corrosion rates 
of about 0.1 μm/y [35], which means that the average lifetime of vitrified product even 
after the corrosion of stainless-steel containers is at least about a million years. 
4.4. Natural Barrier System (NBS) 
GDFs are constructed within geologically stable formations to confine the radionu-
clides over geological timeframes. The key functions of a GDF are aimed at: 

Isolation of waste from near-surface processes and human activities. 

Protection of the biosphere. 

Limitation of any release from the progressively degrading EBS. 

Dispersion and diluting the flux of long-lived radionuclides potentially released from 
the wasteform. 
Eventually the engineered barriers will degrade, mainly due to interaction with 
groundwaters, which may take many thousands or tens of thousands of years (see Tables 
4 and 5). After that, the radionuclides will be mobilised by water contacting the wasteform 
via corrosion and degradation processes although the partly degraded EBS will continue 
to hinder the mobilisation to some degree. The radionuclides in the groundwater around 
the disposal facility will be in minute amounts, being dispersed during slow movement 
of water through the geological environment. In line with IAEA safety principles, the pres-
ence of any such radioactivity in the groundwater system does not cause unacceptable 
health risks to future generations [14]. 
Geological formations selected for siting GDFs must contribute to the isolation of the 
waste and limit radionuclide release to minimise potential adverse effects on the environ-
ment. The sites suitable for building GDFs are selected accounting for specific require-
ments aiming to use the geological formations as NBS [2,3]. Factors considered when se-
lecting suitable geological formations that act as an NBS of a GDF include: 

---

Energies
2022
,
 15
, 7804 
15 of 24 

Stability: the site is expected to possess a stable geology with overall predictability of 
site evolution. 

Acceptable hydrogeology: limited contact between waste and groundwater is pre-
ferred to minimise the mobilisation and transport of radionuclides. 

Suitable geochemistry: characteristics minimising the potential for radionuclide mi-
gration, for example, reducing conditions, are preferred. 

Low seismicity: the potential of earthquakes to affect the site must be considered. 
Table 6 gives examples of geological formations selected or considered suitable for 
GDF constructions.