Projektstudie für die Endlagerung von hochaktiven Abfällen in Tiefliegenden geologischen Formationen sowie für die Zwischenlagerung
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Der vorliegende Bericht wurde mit dem Ziel erstellt, die bauliche
Machbarkeit und die betriebliche Eignung von verschiedenen Zwischen-
und Endlagerkonzepten für hochaktive Abfälle aufzuzeigen. Er fasst die
Erkenntnisse einer von der Nagra in Auftrag gegebenen Projektstudie
zusammen. Der Bericht soll eine breitere Öffentlichkeit über den
möglichen Aufbau solcher Zwischen- und Endlager orientieren.
Eine klare Abgrenzung
gegenüber anderen, parallel durchgeführten Projektstudien ergibt sich
aufgrund der vorgegebenen Abfalltypen. Die hier dargestellten Arbeiten
beziehen sich auf radioaktive Abfälle, die eine ausgesprochen lange
Isolationszeit benötigen.
Wichtige Erkenntnisse aus einer separaten Studie, welche verschiedene
Aspekte der Erstellung von Tiefbohrungen zum Inhalt hat, wurden in den
vorliegenden Bericht integriert.
Wesentliche Grundlagen für die Bearbeitung der Projektstudie bildeten:
- Angaben über die einzulagernden Abfälle.
Diese Angaben stützten sich auf vorläufige Unterlagen der
Wiederaufbereitungsfirma COGEMA (F).
- Annahmen über die
Tiefenlage der Endlager, der geologischen und hydrogeologischen
Verhältnisse sowie die Anzahl der anfallenden Abfallbehälter, die
zwischen- bzw. endzulagern sind. Diese Annahmen wurden im Verlauf der
Projektstudie mit der Nagra abgesprochen und festgelegt.
Diese Grundlagen werden zusammen mit einigen abgeleiteten Ergebnissen im Kapitel 2 angegeben.
Kapitel
3 beschreibt Vorkehrungen, auf denen eine sichere Endlagerung der
hochaktiven Abfälle basieren kann. Diese beruhen auf der Errichtung von
mehreren technischen Barrieren um das Abfallgut, welches anschliessend
in eine beständige geologische Formation, tief unter der Erdoberfläche,
eingebracht wird. Als technische Barrieren sind zu nennen: eine
kombinierte Korrosions- und Abschirmhülle, das Verfüllmaterial sowie
die Versiegelung. Einzelne Abschnitte beschreiben die Anforderungen an
Bau- und Werkstoffe, welche für die erwünschten Barrieren in Frage
kommen und begründen deren Wahl.
Der letzte Teil dieses
Kapitels enthält Beschreibung und Ergebnisse von Wärmeleitrechnungen.
Diese zeigen, dass keine unzulässige Aufwärmung der hochaktiven Abfälle
und des Wirtgesteins infolge der Zerfallswärmeproduktion im Abfallgut
entsteht.
Kapitel 4 befasst sich mit
den Endlagerkonzepten. In diesen Anlagen sollen die hochaktiven Abfälle
nach einer Zwischenlagerungszeit eingebracht, deponiert und
anschliessend deren Zugänge versiegelt werden.
Zuerst werden verschiedene
Varianten des Endlagerbereiches für ein Endlager gemäss Bergbaukonzept
vorgestellt und die Aspekte solcher Anlagen beschrieben, die für alle
Varianten gültig sind. Anschliessend wird je ein Endlagerkonzept
- im Kristallingestein in 2500 m Tiefe, sowie
- im Tongestein in 800 m Tiefe
ausführlich
dargelegt. Ferner wird noch ein Endlager gemäss Tiefbohrkonzept
erläutert. Dieses besteht aus einer Gruppe von fächerartig
angeordneten, grosskalibrigen Bohrungen, die von der Erdoberfläche aus
mit dem Abfallgut beschickt und hinterher versiegelt werden.
Kapitel 5 ist den
Zwischenlagerkonzepten gewidmet. Diese Anlagen dienen der
kontrollierten Aufbewahrung der hochaktiven Abfälle für ca. 25 Jahre
nach ihrer Anlieferung aus dem Wiederaufbereitungswerk. In dieser
Zeitperiode vermindert sich die Wärmeabgabe vom Abfallgut beträchtlich.
Dies erleichtert seine anschliessende Endlagerung.
Es werden drei Zwischenlagerkonzepte vorgestellt:
- ein oberirdisches Lager mit Wasserkühlung
- ein oberirdisches Lager mit direkter Luftkühlung (im Naturumlauf)
- ein unterirdisches Lager mit Luftkühlung (im Naturumlauf)
Alle drei Konzepte zeichnen sich durch einen relativ einfachen Aufbau aus.
Im Kapitel 6 werden die
geschätzten Zeiten für die Bereitstellung der wesentlichen Anlageteile
eines Endlagers bzw. eines Zwischenlagers für hochaktive Abfälle
angegeben. Während für Zwischenlager rund 3 – 5 Jahre Erstellungszeit
veranschlagt werden, benötigen die Endlager eine Vorlaufzeit von etwa 4
Jahren (Tiefbohrkonzept), 12 Jahren (Bergbaukonzept im Tongestein) bzw.
19 Jahren (Bergbaukonzept im Kristallingestein).
Die in diesem Bericht
zusammengefassten Detailstudien, die sich auf die Grundannahmen gemäss
Kapitel 2 abstützen, lassen die folgenden wesentlichen Folgerungen zu:
- Die Realisierbarkeit der hier
beschriebenen Zwischen- und Endlagerkonzepte ist vom technischen
Gesichtspunkt aus gesehen möglich.
- Die Handhabung und der
Transport der jährlich zu erwartenden Abfallbehälter kann mit den
vorgeschlagenen Förderanlagen ohne Schwierigkeiten bewältigt werden.
-
Für das Bergbaukonzept im Tongestein dürfte die noch wirtschaftlich
vertretbare Tiefenlage des Endlagerbereiches bei ca. 900 m, für das
Bergbaukonzept im Kristallingestein bei ca. 1900 m liegen. Der Grund
für diese Begrenzung besteht für Ton hauptsächlich in den zu
erwartenden Felsdrücken, für Kristallin bei den Felstemperaturen. Für
das Tiefbohrkonzept sind Tiefen über 2000 m erreichbar.
- Das
Tiefbohrkonzept erlaubt die Rückholung der eingelagerten, verfüllten
und versiegelten HAA-Behälter praktisch nicht, dies im Gegensatz zu den
Bergbaukonzepten.
- Die Wahl von Ton/Quarzsandmischungen als Verfüllmaterial erscheint für das Bergbaukonzept als geeignet.
-
Die Versiegelungen des Endlagerbereichs und der Zugänge sollten aus
sich abwechselnden Lagen von «harten» und «weichen» Baumaterialien
aufgebaut werden, wobei diese aus Stoffen mit Silikat-Bestandteilen
bestehen sollen.
- Die Korrosionsschutzhülle eines HAA-Behälters könnte aus
| hh | • Titan, bzw. Titanlegierungen,
• Tantal,
• Hastelloy B (Ni Mo 30),
• rostfreiem Stahl (1.4439) |
| | bestehen. Sie sollte etwa 15 mm Stärke aufweisen. Eine endgültige Wahl
soll erst nach Kenntnis der standortabhängigen Gegebenheiten sowie
weiterer Festlegungen getroffen werden. |
- Die Ableitung der Zerfallswärme in einem Endlager
gemäss Bergbaukonzept erfolgt bei den vorgeschlagenen
Einlagerungskonfigurationen ohne Überschreitung einer Temperatur von
100°C im Wirtgestein. Beim Tiefbohrkonzept überschreitet die
Wirtgesteinstemperatur 120°C nie.
- Die
Abschirmung der Strahlung, welche der hochaktive Abfall emittiert, kann
mit einer verlorenen Abschirmung und für die Beförderung mit einer
mehrfach verwendbaren, zusätzlichen Transport-Abschirmung erreicht
werden.
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