28. maí 2021

Ljósleiðari undir hrauni - niðurstöður prófunar

Tilraun Mílu með ljósleiðara undir hrauni lauk  27. maí, eða átta dögum eftir að strengurinn fór undir hraun. Þá hafði strengurinn rofnað þar sem hann lá ofanjarðar við þann stað þar sem hann var settur niður. Hraunrennslið var þá komið að þeim stað og flæddi yfir strenginn. Sá hluti strengsins sem lá neðanjarðar sýndi þá engin merki um að hiti

 og hraun væri farið að hafa áhrif á hann. Samtengihlíf úr plasti sem liggur með strengnum í skurðinum var þó farin að sýna merki þess að hitinn hefði áhrif á hana. 

Upphaf verkefnisins

Strax við fyrstu merki um eldsumbrot og hraunflæði í nágrenni Fagradalsfjalls vaknaði spurningin um öryggi innviða Mílu á svæðinu. Fljótt beindist athyglin að ljósleiðara Mílu sem fer um sunnanvert Reykjanes þar sem hugsast gat að hraun myndi flæða í suðurátt frá eldgosinu í Fagradalsfjalli og á endanum ná að strengleiðinni. Ýmsar getgátur voru uppi varðandi áhrif hraunflæðis á strenginn í jörðu, allt frá svartsýnustu getgátum að hann yrði ónothæfur um leið og hraun flæddi yfir lagnaleiðina, til þeirra bjartsýnustu að hraunflæðið hefði engin áhrif á hann. Erlendar vísindagreinar benda til þess að hiti í jarðvegi sem hraun rennur yfir sé lengi að byggjast upp, taki jafnvel vikur eða mánuði að ná mjög miklum hita.

 Við hjá Mílu sáum því tækifæri til að gera tilraun með ljósleiðara í jörðu sem færi undir glóandi hraun. Þann 17. maí var hafist handa við þessa tilraun, í samvinnu við Verkís og Almannavarnir í tengslum við gerð varnargarða sem áttu að hindra eða tefja hraunflæði niður í Nátthaga. Leyfi fékkst fyrir því að Míla legði 150m ljósleiðarastreng fyrir framan og meðfram austari varnargarðinum. 

Þann 18. maí var grafinn skurður meðfram varnargarðinum hraunmegin og komið fyrir streng af sömu gerð og liggur sunnar í Nátthaga. Hann var grafinn niður á 70cm dýpi. Á endann á strengnum var sett svokölluð múffa eða samtengihlíf, til þess að tengja 5 þræði fram og til baka í strengnum. Á endanum sem standa átti upp úr var einnig samtengihlíf og í framhaldi var lagður ljósleiðarastrengur frá tækjahúsinu á Langahrygg að enda niðurgrafna ljósleiðarastrengsins og þræðir úr strengjunum bræðisoðnir saman. Settur var upp fjarstýrður OTDR-mælir svo hægt væri að fylgjast með strengnum miðlægt frá Reykjavík. Fylgst var náið með þeim ljósþráðum sem tengdir voru mælinum og sást í byrjun engin breyting á eiginleikum þráðanna. Við áttum von á því að samtengihlífin á enda strengsins myndi bráðna fyrst enda gaf framleiðandi upp að plastið í hlífinni myndi bráðna við 165°c. 

Hvernig gekk?

Þann 26. maí fór að bera á aukinni deyfingu á einstökum þráðum á þeim stað sem hlífin var en deyfingin var

mismikil á milli þráða, ekkert óeðlilegt kom fram á þræði nr.5. Hinir þræðirnir sýndu allir einhver einkenni um aukna deyfingu en strengurinn sjálfur að og frá samtengihlífinni mældist eðlilegur.

Aðfaranótt 27. maí jókst deyfing mjög mikið á þeim stað þar sem strengurinn fór niður í jörðina.  Hraunið hafði þá náð að þeim stað þar sem strengurinn fór niður á þeim átta dögum sem liðu frá því hraunið náði yfir strenginn. Þar með var tilrauninni lokið, strengurinn var nú rofinn í 806m fjarlægð frá mælitækjum sem staðsett eru í tækjahúsinu á Langahrygg. Strengurinn sem lá ofanjarðar hafði þá farið undir hraun og þar með rofnað. Sá hluti strengsins sem liggur neðanjarðar undir hrauninu var ekki farinn að sýna nein merki um að hiti og hraun væri farið að hafa áhrif á hann.

Það sem við höfum lært: 

• Ljósleiðarastrengir eru hannaðir fyrir 70-80°c hámarkshita.
• Það tekur hitann á 70cm dýpi um 6 daga að fara yfir 165°c í jarðveginum sem notaður var á staðnum. 
• Niðurgrafnar samtengihlífar og annað plastefni mun bráðna hægt og rólega í jarðvegi sem er undir glóandi hrauni. 
• Strengurinn sem Míla notaði er með málmkápu og málmteinum til styrkingar. hann þoldi hitann þann tíma sem tilraunin stóð yfir. 
• Við vitum ekki hvað gerist með strenginn og ljósþræðina aukist hitinn mikið eða ef tíminn undir heitu hrauni lengist.
• Við vitum ekki hver hitaleiðnin er í jarðveginum og langtímaþróun hitans.
• Við vitum ekki hvaða áhrif þrýstingsaukning í jarðvegi vegna hraunmassa hefur á lagnir og hvort þrýstingur fari upp fyrir hönnunargildi efnis. 

Afdrif núverandi strengs Mílu sem þverar Nátthaga eru því óviss renni hraun yfir hann en hann mun þola hitann í að minnsta kosti þann tíma sem prófunin nær yfir og sem gefur fyrirheit um að hann þoli hitann til lengri tíma. Prófunin gaf til kynna að samtengistaðir gætu verið veikir punktar við slíkar aðstæður, en á því svæði sem hraun mun flæða, nái það niður að strengleiðinni eru engir samtengistaðir. Töluverð vegalengd er í næstu samtengistaði út frá þeim stað sem áætlað er að hraunið flæði. Það er því lítil hætta á að þeir verði veiki punkturinn í þeim streng. Míla mun halda áfram að kanna áhrif óhóflegs hita á strengi sambærilegum þeim sem liggja um Nátthaga.

Enn er talsverður tími þar til hraunrennslið verður komið að strengnum okkar þar og verið er að undirbúa viðbrögð.