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Nagra informiert: Aktuelles zur nuklearen Entsorgung

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24.05.2013

Erste Resultate der seismischen Messungen liegen vor

Vom 24. Oktober 2011 bis 7. März 2012 wurden vier der sechs vorgeschlagenen Standortgebiete vertieft seismisch untersucht: Südranden, Nördlich Lägern, Jura Ost und Jura-Südfuss.

Die Auswertung der umfangreichen Daten läuft aktuell auf Hochtouren. Erste Resultate liegen bereits vor: die bekannten Strukturen im Untergrund haben sich bestätigt.

Die Nagra hat in den Wintermonaten 2011/2012 auf einer Länge von rund 300 Kilometern seismische Profilmessungen vorgenommen (vgl. Nagra-Info Nr. 38). Die Messungen dienten der vertieften Untersuchung der geologischen Standortgebiete und lieferten eine wesentliche Grundlage für die Beurteilung der Platzverhältnisse für geologische Tiefenlager. 121 Gemeinden und rund 1900 Grundstückbesitzer waren in die Messungen involviert. Aus den über 40’000 Einzelmessungen resultierten enorme Mengen an Rohdaten. Inzwischen ist die Datenverarbeitung abgeschlossen und die geologische Interpretation läuft auf Hochtouren. 

Gute Datenqualität

Aus früheren Untersuchungen (unter anderem aus dem Kristallinprogramm der Achtzigerjahre) liegen der Nagra bereits 1370 Kilometer seismische Profillinien vor. Die nun neu gemachten Messungen werden mit diesen bestehenden Linien synchronisiert. Damit ergibt sich ein aktualisiertes Gesamtbild des geologischen Untergrunds der Nordschweiz. Die hohe Datendichte in guter Qualität ermöglicht ein vertieftes Verständnis der geologischen Langzeitentwicklung im Untersuchungsgebiet. Die engmaschig über die Nordschweiz verteilten seismischen Profillinien erlauben eine Präzisierung des Verlaufs der geologischen Strukturen, welche Standortgebiete begrenzen können.

Vibrationsfahrzeuge im Einsatz in der Nordschweiz. Foto: COMET

Erste Resultate

Eine erste Grobauswertung der Strukturen des geologischen Untergrunds zeigt, dass es keine «Überraschungen» gibt. Das generelle Bild vom Aufbau der Tiefengesteine in der Nordschweiz hat sich aus geowissenschaftlicher Sicht nicht verändert. «Wir haben die Kenntnisse bezüglich Strukturen und Explorierbarkeit der Standortgebiete aber weiter vertiefen können», sagt Philip Birkhäuser, Projektleiter der seismischen Feldarbeiten der Nagra. «Die Daten bilden eine der Grundlagen für die anstehenden Entscheide zur Einengung der geologischen Standortgebiete.»

Geologisch interpretierter Abschnitt eines seismischen Profils. Die eingezeichneten farbigen Linien entlang der Reflexionen bezeichnen die verschiedener Gesteinsformationen (z.B. Opalinuston). An zwei Stellen werden geologische Störungszonen interpretiert (steilstehende Linien).

 

Seismische Messungen funktionieren ähnlich wie eine Ultraschalluntersuchung beim Arzt. Die Seismik liefert ein Abbild des Erdinnern bis in mehr als 1 Kilometer Tiefe. Vibrationsfahrzeuge oder kleine Sprengladungen an der Oberfläche erzeugen schwache Schwingungen, die sich im Untergrund ausbreiten und von den verschiedenen Gesteinsschichten reflektiert werden. Innerhalb von Sekunden erreichen diese «Echos» die an der Erdoberfläche angebrachten empfindlichen Messgeräte (Geophone). Diese wandeln die reflektierten Schwingungen in elektrische Signale um. Alle Daten werden zentral in einem Messwagen aufgezeichnet.

www.seismik-news.ch

 

Radioaktivität sichtbar machen – ein junger Student zeigt, wie’s geht

 

Als Diffusionsnebelkammer wird in der Physik ein Teilchendetektor bezeichnet, der dem Nachweis von natürlicher und künstlich erzeugter Strahlung dient. Dafür werden die Spuren der Alpha- und Betateilchen mit einem weissen Kondensstreifen in einem Luft-Alkohol-Gemisch sichtbar gemacht.
Alpha-Teilchen erzeugen dicke, fast gerade Spuren von wenigen Zentimetern Länge, Beta-Teilchen hingegen dünne, gekrümmte Spuren mit einigen Zentimetern Länge.
Nevzet Khasanov mit seiner eigens entwickelten Diffusionsnebelkammer anlässlich eines Fotoshootings zur Preisverleihung beim 24. Europäischen Wettbewerb für Nachwuchsforschende.

 

Der Radioaktivität gilt sein Interesse. Der junge und innovative Student Nevzet Khasanov hat mit einfachsten Mitteln eine eigene Diffusionsnebelkammer entwickelt, wofür er mit einem Preis ausgezeichnet wurde. Mit diesem Instrument macht er die uns umgebende Radioaktivität deutlich sichtbar. Die Nagra führte ein Interview mit dem aussergewöhnlichen jungen Mann.

Herr Khasanov, Sie haben den 2. Preis beim 24. Europäischen Wettbewerb für Nachwuchsforschende gewonnen. Gratulation! 

Vielen Dank. Es ist eine grosse Ehre für mich, eine solche Auszeichnung zu erhalten.

Sie haben eine eigene Diffusionsnebelkammer entworfen und gebaut. Wie kam das?

Die Motivation für die Nebelkammer fand ich vor einigen Jahren in Japan. Dort sah ich zum ersten Mal eine professionelle Nebelkammer, die schon länger auf dem Markt erhältlich ist. Da ich mich sofort für die Nebelkammer begeisterte und zu dieser Zeit zudem eine geeignete Maturaarbeit suchte, beschloss ich, eine neuartige Nebelkammer zu entwerfen und zu bauen. Meine Eltern, vor allem mein Vater, haben mich während der Arbeit sowohl moralisch als auch finanziell unterstützt. 

Wie unterscheidet sich Ihre Nebelkammer von den bereits heute erhältlichen Produkten?

Alle Nebelkammern benötigen für den Betrieb eine grosse Temperaturdifferenz. Dabei muss die Detektionsfläche gekühlt werden. Dazu eignen sich unterschiedliche Methoden: Kühlung durch Flüssigstickstoff oder Trockeneis, Kühlung durch einen Kompressor wie bei einem Kühlschrank oder die Verwendung sogenannter Peltier- Elemente. Der Nachteil einer Flüssigstickstoff- oder Trockeneiskühlung liegt darin, dass diese Stoffe flüchtig sind, und für einen Dauerbetrieb müssen sie in genügend grosser Menge vorhanden sein. Bei der Verwendung eines Kühlschrankkompressors ist die Bauweise um einiges komplizierter. Zudem beträgt die Startzeit einer solchen Nebelkammer mehrere Stunden und die ganze Konstruktion ist sehr schwer und somit nicht mobil. Als letzte Kühlungsvariante steht die Verwendung der Peltier- Elemente zur Verfügung. In der Regel werden diese in den bekannten Konstruktionen mit Wasser gekühlt. In meiner Nebelkammer verwende ich statt Wasser Luft. Somit verzichte ich durch eine spezielle Konstruktion auf einen Wasseranschluss und benötige bloss einen Stromanschluss. Zudem startet meine Nebelkammer bereits nach etwa 10 Minuten und wiegt nur etwa 6 Kilogramm. Schliesslich liegt der Preismeiner Konstruktion deutlich unter dem von bereits auf dem Markt erhältlichen Nebelkammern – er ist etwa 50–85% tiefer als bei einer identischen Konstruktion.

Wollen Sie die Nebelkammer kommerziell vertreiben?

Ja, tatsächlich plane ich, ein Unternehmen zu gründen und die Nebelkammern zu verkaufen. Mit der Nebelkammer kann experimentiert werden. Was genau haben Sie bisher nachgewiesen?
Insgesamt wurden sechs Experimente umgesetzt. Dabei konnte man sowohl die Radioaktivität visualisieren – natürliche Umgebungsstrahlung und radioaktive Quellen – als auch Experimente durchführen, wie zum Beispiel die Berechnung der Halbwertszeit bei Radon oder auch die Berechnung der Energien und Geschwindigkeiten der unterschiedlichen Elementarteilchen. 

Warum befassen Sie sich mit Radioaktivität?

Die alltägliche Materie besteht aus kleinsten Bausteinen – den Elementarteilchen. Diese faszinieren mich. Wir können sie mit blossem Auge nicht sehen. Im Rahmen der Experimente konnte ich jedoch die Spuren dieser kleinsten Teilchen nachweisen und sichtbar machen.

Natürliche Radioaktivität sichtbar gemacht: Die Aufnahme zeigt die Detektionsfläche der Nebelkammer von Nevzet Khasanov. Deutlich zu erkennen sind zwei dicke weisse Striche, die vom Zerfall des natürlich vorkommenden Gases Radon stammen.

 

Nevzet Khasanov hat Jahrgang 1981 und ist russischer Abstammung.
Er lebt heute in Brugg und studiert Wirtschaft an der Universität Zürich.
Mehr zur Startup-Firma:       www.diffusioncloud.ch

 

Test eines Lagerstollens für Tiefenlager im Felslabor Mont Terri

 

Das FE-Experiment: Längsschnitt durch den rund 50 Meter langen «Lagerstollen». Herzstück des Versuchs sind die drei Erhitzer/Heizer, welche die Wärmeabgabe von hochradioaktiven Abfällen simulieren (oben). Einbringung erster Messinstrumente im Opalinuston, noch bevor der FE-Stollen gebaut wurde (unten links).
Blick in den hinteren, mit Stahlbögen verstärkten Stollenteil, wie er sich heute präsentiert (unten rechts). Foto: COMET, Bild links unten

 

Im internationalen Felslabor Mont Terri bei St-Ursanne (Kanton Jura) sind heute über 40 Experimente im Gang, welche Fragen zur Sicherheit und Machbarkeit künftiger geologischer Tiefenlager für radioaktive Abfälle detailliert abklären. Mit einem wegweisenden Experiment, dem Full-Scale Emplacement (FE) Experiment, werden schon heute Bau, Einlagerungsprozess und Betrieb eines Tiefenlagerstollens im realen Massstab getestet.

Wir stehen mitten in der Galerie 08 des Felslabors Mont Terri bei St-Ursanne. 14 Grad Celsius kühl, rund 300 Meter unter der Erdoberfläche. Stolz zeigt Herwig Müller in Richtung des FE-Stollens. Müller ist Projektleiter des Experiments. Der Österreicher arbeitet seit fünf Jahren bei der Nagra – und das FE-Experiment ist seine Passion. «So muss man sich etwa einen Lagerstollen in einem künftigen Tiefenlager vorstellen, in den verbrauchte Brennelemente horizontal in bis zu 25 Tonnen schweren Lagerbehältern eingebracht werden.»

Wie ein Stollen eines Tiefenlagers 

«Im Wesentlichen ist der FE-Versuch ein Heizexperiment. Denn hochaktive Abfälle geben auch nach der Einlagerung in einem Endlagerstollen aufgrund ihrer Radioaktivität immer noch Wärme ab. An der Behälteroberfläche können Temperaturen bis zu maximal 150 Grad Celsius auftreten», erklärt Herwig Müller. Und diese erhöhten Temperaturen beeinflussen die angrenzende Barriere aus Bentonit sowie das Wirtgestein Opalinuston. «Genau dazu wollen wir mehr wissen», sagt Müller weiter. Diese Frage ist in der Tat wichtig, denn zu hohe Temperaturen könnten die Einschlussfähigkeit des Opalinustons stören. Bevor das Experiment starten konnte, wurde zwischen April und September 2012 der rund 50 Meter lange Stollen gebaut. Der Stollen wurde unter beengten Platzverhältnissen mit einem pneumatischen Hammer sowie einer kleinen Fräse vorgetrieben. Dann wurde er durch speziellen Spritzbetonmit einem reduzierten pH-Wert stabilisiert und im hinteren Bereich ohne Spritzbeton, aber mit Stahlbögen, ausgekleidet. «Aus gebirgsmechanischer und bautechnischer Sicht konnten wir also schon Erfahrungen zum Bau eines Lagerstollens sammeln, wenngleich ein echtes Tiefenlager aufgrund der Vortriebslängen vermutlich mit einer Tunnelbohrmaschine (TBM) ausgebrochen werden könnte», sagt Herwig Müller. Vor und während des Stollenbaus wurden Dutzende von Messinstrumenten eingesetzt, um die Reaktion des Opalinustons auf den Bauvorgang unmittelbar zu dokumentieren. 
Der Stollen ist heute bereit für den zweiten Teil des FE-Experiments: der Einlagerung der drei mit Strom beheizten, tonnenschweren Stahlbehälter (Heizer/Erhitzer). «Aktuell laufen Vortests mit speziellen Einbringungsmaschinen für die sehr schweren Behälter und den Bentonit. Voraussichtlich im Jahr 2014 werden wir dann den Stollen mit den Heizern und dem Bentonit auffüllen, Dutzende weiterer Sensoren einbauen und den Stollen versiegeln. Danach beginnt Teil drei: Wir werden die Behälter aufheizen und dann hoffentlich viele Jahre alles beobachten.» 

Jahrelang heizen, messen, beobachten ...

Das zusammen mit sieben internationalen Partnern und der EU durchgeführte FE-Experiment ist langfristig ausgelegt. Man lässt dem System viel Zeit. Herwig Müller: «Je länger wir den Versuch laufen lassen können, desto aussagekräftiger sind die Resultate. Vor allem auch, weil die Prozesse grossteils sehr langsam ablaufen und viel Zeit benötigen.» Er weiss genau, dass das Experiment wesentliche Fragen zur weiteren Auslegung und zum Bau eines Tiefenlagers beantworten wird.

Hat alles genau im Blick: Projektleiter Herwig Müller, anlässlich eines wissenschaftlichen Meetings im FE-Stollen unterwegs. Foto: COMET

 

Der FE-Versuch ist besuchenswert. Daher lohnt sich ein Ausflug in das internationale Felslabor Mont Terri in St-Ursanne. Wenn Sie den Versuch mit eigenen Augen sehen möchten, rufen Sie bei der Nagra an.
Vorteilhaft sind Gruppen ab 10 Personen.
Auskunft:  Renate Spitznagel 056 437 12 82 

etc.

Finnland: Baugesuch für das weltweit erste Tiefenlager für hochaktive Abfälle eingereicht

Die finnische Entsorgungsgesellschaft Posiva Oy hat bei der finnischen Regierung am 28. Dezember 2012 das Baugesuch für das geologische Tiefenlager für abgebrannte Brennelemente eingereicht. Das Bauvorhaben umfasst eine Oberflächenanlage («Above-Ground Encapsulation Plant») und für das geologische Tiefenlager selber. Posiva plant, im Tiefenlager die rund 9000 Tonnen hochaktiven Abfälle der vier existierenden, des sich heute in Bau befindenden (Olkiluoto 3) und des geplanten Kernkraftwerks (Olkiluoto 4) aufzunehmen. Der Standort des Tiefenlagers befindet sich auf der Halbinsel Olkiluoto neben bestehenden Kernkraftwerken. Seit Jahren werden dort im zugehörigen Felslabor Onkalo die geologischen Verhältnisse unter Tage detailliert abgeklärt. Seit Anfang Dezember 2012 werden im Felslabor Onkalo Einlagerungstechniken unter realen Bedingungen getestet. Das finnische Ministerium für Arbeit und Wirtschaft (Ministry of Employment and the Economy, MEE) bearbeitet zusammen mit der finnischen Sicherheitsbehörde STUK das Gesuch. Es ist geplant, das Baubewilligungsgesuch bis Ende 2014 der Regierung vorzulegen und mit dem Bau ab 2015 zu beginnen. Bei einer Erteilung der darauf folgenden Betriebsbewilligung könnte die Einlagerung von abgebranntem Brennstoff im Jahr 2020 beginnen. Erschlossen wird das künftige Tiefenlager über eine Zugangsrampe und über Schächte.

Im Vordergrund: die Portalzone des Zugangstunnels zum künftigen Tiefenlager in Olkiluoto. Im Hintergrund die beiden bestehenden Siedewasserreaktoren Olkiluoto 1 und 2 (rot) sowie der sich im Bau befindende Europäische Druckwasserreaktor EPR (weisse Kuppel). Foto: Posiva Oy 

 

TIME RIDE – die Tour 2013 geht weiter

Die Erlebnisausstellung TIME RIDE der Nagra gastierte Anfang Jahr 51 Tage lang im Verkehrshaus der Schweiz in Luzern. Zwischen dem 12. Januar und dem 3. März erlebten über 28’000 Personen die spannende Liftfahrt in die Tiefe und erfuhren Interessantes über den Opalinuston. Danach ging es weiter nach Aarau an die AMA-Messe und an die BEA in Bern. TIME RIDE tourt dieses Jahr weiter durch die Schweiz und bringt die Erlebnisreise durch die langen Zeitdimensionen mit der 600 Meter tiefen Liftfahrt in zwei weitere Orte der Schweiz.


TIME RIDE gastierte 7 Wochen im Verkehrshaus der Schweiz in Luzern. Stimmungsbilder zur Erlebnisausstellung, die 28’000 Besucher anzog.

Foto: Aura Fotoagentur, Luzern

«Daran arbeiten wir»: neue Pocket-Broschüre der Nagra
Die Frage, wie radioaktive Abfälle grundsätzlich entsorgt werden können, wurde mit dem Entscheid des Bundesrats zum Entsorgungsnachweis im Jahr 2006 abschliessend geklärt. Dennoch sind weitere Entwicklungsarbeiten in den Felslabors Grimsel und Mont Terri notwendig und sinnvoll. Sie dienen der Optimierung der geplanten Tiefenlager und der Präzisierung wichtiger technischer Fragen.
Eine kleine Faltbroschüre gibt in wenigen Minuten einen Überblick über die wesentlichen aktuellen Entwicklungsschwerpunkte. 
Themen
Erweiterung der geologischen Kenntnisse mit Seismik

Frage des Zugangs zum Tiefenlager: Schacht oder Rampe?
Test des Einbaus von Tiefenlagerbehältern schon heute im Felslabor Mont Terri
Entstehung von Gas in Tiefenlagern
Versiegelung der Zugänge zum Tiefenlager

«Daran arbeiten wir»
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