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Arbeitsbericht NAB 14-10

Sensitivity analyses of gas release from a SF/HLW repository in the Opalinus Clay in the candidate siting regions of Northern Switzerland

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Im Hinblick auf die provisorischen Sicherheitsanalysen für Etappe 2 des Sachplans wird in diesem Bericht untersucht, ob in den verfüllten BE/HAA-Lagerstollen des HAA-Lagers im Falle der Verwendung von Stahlbehältern durch deren Korrosion und der damit verbundenen Gasbildung Gasdrücke entstehen können, die allenfalls die Barrierenwirkung des HAA-Lagers negativ beeinflussen könnten. Für die Beurteilung dieser Frage wurden numerische Modellanalysen zum Gasdruckaufbau und zur Gasfreisetzung nach Lagerverschluss durchgeführt.

Hierzu wurden mit einem generischen 2-D-Modell eines BE/HAA-Lagerstollens Sensitivitätsstudien zur Gasfreisetzung für verschiedene Situationen durchgeführt. Der Schwerpunkt der Modellierungen lag auf der Untersuchung des Gasdruckaufbaus in den BE/HAA-Lagerstollen unter Berücksichtigung der konzeptionellen und parametrischen Unterschiede bzw. Ungewissheiten in den vorgeschlagenen Standortregionen. Es sind dies:

  • der Einfluss der Gastransportkapazität des Wirtgesteins;
  • der Einfluss der Lagertiefe;
  • der Einfluss der Gasproduktionsraten.

Gasfreisetzungsmodellierungen wurden für die gesamte Bandbreite der Gastransportparameter des Opalinustons (Referenzwerte sowie obere/untere Eckwerte) und für typische Lagertiefen (450 m, 600 m, 750 m unter Terrain) durchgeführt. Die berechneten maximalen Überdrücke in den Lagerstollen treten nach ca. 600 – 2'000 Jahren auf und liegen typischerweise zwischen 2 und 5 MPa. Mit den Referenzwerten erreichen die Gasdrücke in keinem der gerechneten Rechenfälle den lithostatischen Gebirgsdruck, der in der Literatur häufig als Indikator für die mechanische Schädigung des Gebirges herangezogen wird. Selbst unter der Annahme von konservativen Gasproduktionsraten und reduzierter Gastransportkapazität des Wirtgesteins treten nur in einem Rechenfall Gasdrücke über dem lithostatischen Druck auf. In den 2-D Modellanalysen werden die Gastransportpfade entlang der Auflockerungszone und den verfüllten Untertagebauwerken nicht berücksichtigt. Diese bilden ein zusätzliches Speichervolumen mit einer beträchtlichen Gastransportkapazität, so dass bei deren Berücksichtigung die berechneten Gasüberdrücke im BE/HAA-Nahfeld deutlich reduziert würden. Aus den dargelegten quantitativen Abschätzungen und den konzeptuellen Betrachtungen kann geschlossen werden, dass im HAA-Lager nur moderate Gasüberdrücke auftreten, welche die Barrierenwirkung der technischen Barrieren und des Wirtgesteins nicht beeinträchtigen. Diese Schlussfolgerungen gelten für alle HAA-Lagerkonfiguration in den vorgeschlagenen Standortgebieten.

Schliesslich ist zu erwähnen, dass die gasbildenden Materialien im Tunnel bei Bedarf erheblich reduziert werden könnten und dass für den BE/HAA-Behälter Materialien verwendet werden können, bei denen die Gasbildung nahezu null ist. Dies bedeutet, dass die Gasbildung in den BE/HAA-Lagerstollen weitestgehend reduziert werden kann und der Gasdruckaufbau entfällt, falls dies erforderlich wäre. 

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