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Technical Report NTB 14-14

Low- and intermediate-level waste repository-induced effects

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Das Ziel dieses Statusberichts ist es, in einem geologischen Tiefen­lager für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA-Lager) die wechselseitige Beeinflussung von eingelagertem Abfall und eingebauten bau­tech­nischen Materialien spezifisch auf das in den vorgeschlagenen Standortgebieten etwa 100 m mäch­tige Wirtgestein Opalinuston zu untersuchen, um das F&E-Programm der Nagra gezielter aus­richten zu können. Die im vorliegenden Bericht unter­suchten lagerbedingten Einflüsse sind dabei:

  • Thermische Effekte: D.h. Auswirkungen auf das Wirtgestein und die technischen Barrie­ren, die vor allem durch die vom Abfall bedingte Zerfallswärme und die Hydratation des Zements verursacht werden
     
  • Felsmechanische Effekte: D.h. Auswirkungen, die von der mechanischen Beanspruchung des Gesteins durch den Vortrieb der Lagerkavernen und weiterer Untertagbauten hervor­gerufen werden
     
  • Hydraulische und durch Gasdruck bedingte Effekte: D.h.
    Auswirkungen durch Wieder­auf­sättigung des Tiefenlagers und Gasbildung beispiels­weise aufgrund von Metallkorrosion im Tiefenlager auf Wirtgestein und die technische Barrieren
     
  • Chemische Effekte: D.h. chemische Wechselwirkungen von Abfall, bautechnischen Mate­ri­a­lien und Wirtgestein

Geologische Tiefenlager sind so ausgelegt, dass die potenziell nachteiligen Auswirkungen von lager­bedingten Einflüssen möglichst begrenzt werden. Die Beurteilung der lagerbedingten Ein­flüsse für das in diesem Bericht betrachtete SMA-Lager zeigt, dass sich die chemischen und mecha­nischen Auswirkungen auf das Gestein in unmittelbarer Umgebung der Untertagbauten beschränken, die thermischen Einflüsse minimal ausfallen und der sich aufbauende Gas­druck über geeignete Auslegungsvarianten ('Engineered Gas Transport System' EGTS, ein System aus Verfüll- und Versiegelungsbauwerken zur kontrollierten Ableitung von Gasen ent­lang der Zugangs­bauwerke) reduziert werden kann. Geeignete Massnahmen werden als Teil des Refe­renzkonzepts im Hinblick auf ihre Bedeutung für die lagerbedingten Einflüsse diskutiert.

Das Entsorgungskonzept für SMA beschreibt ein System mit multiplen passiven Barrieren und Sicher­heitsfunktionen. Dieses Entsorgungskonzept wurde für eine Reihe von Standort­bedin­gun­gen ausgelegt. Die Barrieren bestehen aus dem Wirtgestein, den einschlusswirksamen Rah­men­gesteinen, den Abfallgebinden mit den konditionierten Abfällen und der zementhaltigen Ver­füllung. Das Barrierensystem weist intrinsische Eigen­schaf­ten auf, welche die Sicherheit erhöhen und gleichzeitig die Auswirkung von nachteiligen Phäno­menen und Ungewissheiten begrenzen. Nichtsdestotrotz kann es lager­be­dingte Einflüsse geben, die sich nachteilig aus­wirken können; diese werden im vorliegenden Bericht unter Einbezug einer grossen Bandbreite von Parametern, die unter anderem die Bedin­gun­gen an mög­lichen Standorten widerspiegeln, untersucht und diskutiert.

Die SMA-Lagerkavernen wurden so ausgelegt, gebaut, betrieben und schliesslich verfüllt, dass die Bildung einer Auflockerungszone (AUZ)1 möglichst begrenzt wird. Dies wird erreicht, indem die Grösse der Ausbruchzonen und die Tiefenlage des Lagers begrenzt werden, eine gebirgs­schonende, kontrollierte Ausbruch- und Ausbaumethode angewendet wird und dadurch, dass die Lagerkavernen relativ schnell nach ihrem Ausbruch wieder mit einem korngestützten Mörtel verfüllt werden. Auf entsprechender Lagertiefe werden die Lagerkavernen mit Stütz­mitteln ausgebaut, um deren Stabilität und die Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Dadurch wird Nachfall und eine weitere Ausdehnung der AUZ verhindert. Basierend auf Modellrechnungen kann abschliessend festgehalten werden, dass sich die AUZ nicht über einen Tunnelquerschnitt hin­aus ausdehnt und dass das hydraulische Leitvermögen der AUZ um Lagerkavernen, Zugangs­tunnel und Schächte nicht einen Wert von 10-7 m3/s übersteigt. Die Selbstabdichtung der AUZ und die niedrigen hydraulischen Gradienten entlang der Bau- und Betriebstunnel führen zu einem vernachlässigbaren Radionuklidtransport durch die AUZ.

Es wird gezeigt, dass der Gasdruckaufbau durch die Gastransportrate zwischen dem Hauptlager und dem Zugangstunnel bestimmt wird, der seinerseits durch das EGTS bestimmt wird. Die Resultate einer Sensitivitätsanalyse eines Lagers in einer Tiefe von 500 m zeigen, dass das EGTS so ausgelegt werden kann, dass ein Gasdruck, der das Wirtgestein potenziell schädigen könnte, nicht erreicht wird.

Chemische Wechselwirkungen werden sowohl bei der Planung als auch bei der Bewertung der Sicherheit eines SMA-Lagers in Betracht gezogen. Im derzeitigen Referenzkonzept wird erwar­tet, dass der Abbau des Betons im Tunnelausbau und die Korrosion von Stahlbehältern und anderen stahlhaltigen Stützelementen das zementhaltige Nahfeld und den Opalinuston zu einem gewissen Grad umwandeln. Diese Umwandlungen werden in die Dosis­berechnungen mit ein­bezogen und zeigen keinen signifikanten Einfluss auf die resultierende Dosis.

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