30 Jahre Forschung – für hunderttausende Jahre Sicherheit

Radioaktive Abfälle strahlen länger, als Menschen planen können. Darum setzt die Schweiz beim Tiefenlager nicht nur auf Technik, sondern vor allem auf die Geologie. Im Zentrum steht dabei der Opalinuston.

Das Tongestein verschafft den strahlenden Abfällen die nötige Zeit, um auf ein unschädliches Mass zu zerfallen. Im Felslabor Mont Terri im Kanton Jura wird seit nunmehr 30 Jahren untersucht, wie gut der Opalinuston dazu in der Lage ist.

Drei günstige Eigenschaften

Vor rund 175 Millionen Jahren lag dort, wo heute die Schweiz ist, ein flaches Meer. Auf seinem Grund sammelten sich feinste Teilchen. Schicht um Schicht wurden sie abgelagert, zusammengepresst und langsam zu Gestein verfestigt – dem Opalinuston. In der heute gut 100 Meter dicken Gesteinsschicht soll dereinst das Tiefenlager gebaut werden.

Der Opalinuston ist das Herzstück der Entsorgung radioaktiver Abfälle. Der Grund dafür sind drei Eigenschaften. Erstens ist das Gestein sehr feinporig, weshalb es Stoffe – auch radioaktive – langfristig einschliesst. Zweitens kann es Risse wieder abdichten. Drittens bleiben viele radioaktive Teilchen, sogenannte Radionuklide, an seinen Tonmineralien haften.

«Der Opalinuston gilt dank des Felslabors Mont Terri als das weltweit am besten erforschte Tongestein. Der Nachweis der Langzeitsicherheit stützt sich deshalb nicht nur auf Erkenntnisse der Nagra, sondern auf die Forschungsergebnisse einer internationalen Wissenschaftsgemeinschaft», sagt Olivier Leupin. Er ist Geochemiker und hat für die Nagra während Jahrzehnten im Felslabor Experimente durchgeführt. 

Wenn sich das Gestein selbst abdichtet

Doch was passiert, wenn der Opalinuston durch Spannungen im Untergrund bricht, sich Risse auftun würden? Im Felslabor Mont Terri wurde auch diese Frage untersucht. Und es zeigte sich: Der Opalinuston quillt auf und verschliesst diese Risse – er dichtet sie selber wieder ab.

Aus dem Felslabor Mont Terri wird später kein Tiefenlager, dort wird seit 1996 ausschliesslich geforscht. Das Labor, in dem mehrere Länder Untersuchungen durchführen, liegt rund 300 Meter unter der Erdoberfläche neben dem Sicherheitsstollen eines Autobahntunnels. Hier können Forschende direkt beobachten, wie sich der Opalinuston unter dem Einfluss von Wasser, Wärme und Druck verhält, und wie er mit Materialien wie etwa Stahl oder Beton reagiert.

«Der Opalinuston gilt dank des Felslabors Mont Terri als das weltweit am besten erforschte Tongestein.»

Olivier Leupin, Geochemiker be der Nagra

Ein Modell im Massstab 1:1

Besonders anschaulich ist das sogenannte Full-​Scale Emplacement Experiment. In dem Langzeitversuch testen Forschende im Massstab 1:1, wie Endlagerbehälter, Opalinuston und das Verfüllmaterial Bentonit zusammenwirken. Die Behälter enthalten kein radioaktives Material, sondern werden beheizt, um die Wärme abgebrannter Brennelemente zu simulieren. Hunderte Messgeräte liefern dazu laufend Daten.

Der relativ weiche Opalinuston ist für die Langzeitsicherheit sehr günstig, beim Bau des Tiefenlagers jedoch anspruchsvoll. Wird ein Stollen ausgebrochen, versucht der Fels unter dem hohen Druck in der Tiefe, den Hohlraum wieder zu schliessen. Im Mont Terri werden deshalb Bauverfahren getestet, mit denen sich das Gestein möglichst schonend und sicher bearbeiten lässt.

Niemand kann ein Experiment über hunderttausende Jahre durchführen. Trotzdem muss die Nagra zeigen, dass ein Tiefenlager auch in sehr ferner Zukunft sicher bleibt. Darum braucht es viele Puzzleteile: Messungen im Labor, Experimente im Felslabor, Tiefbohrungen in der Standortregion, Modelle und Sicherheitsanalysen.

Von den Grundlagen zur Bautechnik

Das Felslabor Mont Terri hat in den letzten drei Jahrzehnten wichtige Erkenntnisse geliefert über die Eigenschaften des Opalinustons. Kann dieses Gestein helfen, radioaktive Abfälle so lange einzuschliessen, bis sie keine Gefahr mehr für Mensch und Umwelt darstellen?

Auch dank der Forschung in Mont Terri kann diese Frage inzwischen mit Ja beantwortet werden. Und die Untersuchungen im Berg gehen weiter. Dabei steht heute verstärkt die Frage im Zentrum, wie das Tiefenlager im Opalinuston sicher gebaut und betrieben werden kann.

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