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Technical Report NTB 09-07

Comparison of the reference Opalinus Clay and MX-80 bentonite sorption data bases used in the Entsorgungsnachweis with sorption data bases predicted from sorption measurements on illite and montmorillonite

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In Etappe 2 des Sachplans geologische Tiefenlager werden provisorische Sicherheitsanalysen für die potenziellen Standorte innerhalb der bereits identifizierten Standortregionen für Lager für hochaktive (HAA) sowie für schwach- und mittelaktive (SMA) Abfälle durchgeführt. Die betreffenden Wirtgesteine sind Opalinuston, 'Brauner Dogger', Effinger Schichten und Mergel des Helvetikums. Zur Durchführung der geplanten Sicherheitsanalysen werden Sorptionsdatenbanken für diese Wirtgesteine benötigt.

Ein früherer Bericht (Bradbury et al., 2010) beschreibt eine Methode zur Entwicklung von Sorptionsdatenbanken für Tongestein, sogenannte Generische Sorptionsdatenbanken. In Bradbury et al. (2010) wurde diskutiert, dass der wichtigste Einflussfaktor für die Sorption auf Tongestein der Gehalt an Schichtsilikaten ist, insbesondere der Gehalt an 2:1-Tonmineralen (Illit, Smektit und Illit/Smektit-Wechsellagerungen). Der zweite wichtige Einflussfaktor ist die Chemie des Porenwassers, da sie die Radionuklidspeziation in der wässrigen Phase bestimmt. Die Sorptionsdatenbank basiert in erster Linie auf Sorptionsmessungen auf Illit, welche dann auf die definierten Bedingungen der Tongesteine übertragen wurden. Dabei kam eine Reihe von Konvertierungsfaktoren zur Anwendung, um Unterschiede in der Mineralogie, im pH-Wert und der Radionuklispeziation zu berücksichtigen. Schliesslich wurde ein Konvertierungsfaktor Labor→Feld angewandt, um die in Suspension gemessenen Sorptionsdaten auf intaktes Gestein unter In-situ-Bedingungen zu übertragen. Es ist vorgesehen, die hier beschriebene Methode in Etappe 2 des Sachplans geologische Tiefenlager zur Erarbeitung der Sorptionsdatenbanken (SDB) für die in Frage kommenden Wirtgesteine zu nutzen.

Weil diese Methode zum Aufbau von Sorptionsdatenbanken relativ neu ist, ist es notwendig, die Anwendbarkeit zu überprüfen und so Vertrauen in die Methode zu schaffen. Daher wurde entschieden, die nach der beschriebenen Methode berechneten Sorptionswerte mit einer bereits existierenden Sorptionsdatenbank für Opalinuston aus dem Entsorgungsnachweis (Nagra, 2002) zu vergleichen. Für einen weiteren Test des Verfahrens wurde eine zweite Studie mit MX-80 Bentonit durchgeführt. Nach der gleichen Methode wurde aus Messdaten auf Montmorillonit eine Sorptionsdatenbank für MX-80 Bentonit erstellt und mit den Werten aus dem Entsorgungsnachweis (Nagra, 2002) verglichen.

Aus dem detaillierten Vergleich wurde sowohl für Opalinuston als auch für MX-80 eine wichtige Schlussfolgerung gezogen: Es konnte demonstriert werden, dass der hier benutzte Ansatz auf andere Tongesteine, für die wenige oder gar keine Sorptionsmessungen vorliegen, sicher anwendbar ist.

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