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Technical Report NTB 84-41

The potential of natural analogues in assessing systems for deep disposal of high-level radioactive waste

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Prozesse, die zum Versagen der technischen Barrieren und zur Freisetzung von Radionukliden aus einem tiefen Endlager führen, zeigen oft gewisse Analogien zu Vorgängen in natürlichen, geologischen Systemen. Diese «natürlichen Analoga» werden als besonders wichtig erachtet, um einzelne Glieder in der Modellkette, die zur Analyse der Langzeitsicherheit von Endlagern dient, validieren zu können. Ihr hauptsächlichster Wert liegt in der Untersuchung von Vorgängen, die über geologische Zeiträume ablaufen und dadurch eine überzeugendere zeitliche Extrapolation der relativ kurzfristigen Laboruntersuchungen ermöglichen.

Im ersten Teil dieses Berichtes werden sämtliche Vorgänge, die zur Freisetzung von Radionukliden aus einem Endlager für hochaktive Abfälle im kristallinen Grundgebirge führen, und die Transportmechanismen während der Migration zur Biosphäre kurz zusammengefasst. Aus Empfindlichkeitsanalysen konnten neun spezifische Prozesse identifiziert werden, die innerhalb der angewandten Transportmodelle ausschlaggebend sind. Diese Prozesse werden im Detail erläutert, einzelne Mechanismen und Unbekannte dargelegt; es folgt ein Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten von Analogiestudien, welche die aufschlussreichsten Einblicke in die ablaufenden Vorgänge und deren Einflüsse erlauben. Bestehende Arbeiten werden hinsichtlich ihres Potentials als «Analoga» beurteilt. Für jeden in Frage kommenden Prozess wird gefolgert, in welchem Ausmass solche Analoga zur Validierung gängiger Modelle hinsichtlich Auswirkung, Langzeitstabilität, usw. beigezogen werden können. Wenn immer möglich, ist eine quantitative Behandlung erfolgt.

Die Schlussfolgerungen für jeden betrachteten Prozess werden zusammengefasst, und wichtigste Themen zukünftiger Arbeiten werden mit spezifischen Beispielen erforderlicher Analogiestudien angeregt.

Im vorliegenden Bericht wird konsequent versucht, Analogiestudien mit gut definierten Vorgängen und Mechanismen zu verknüpfen, da keine allumfassenden natürlichen Analoga zu gesamten Endlagersystemen existieren. Obwohl sich dieser Bericht in erster Linie auf die Eigenheiten der gängigen Entsorgungskonzepte in Schweden (KBS, direkte Endlagerung abgebrannter Brennelemente) und in der Schweiz (Nagra, Endlagerung verglaster Wiederaufarbeitungsabfälle) konzentriert, haben viele Aussagen allgemeineren Charakter. Ein ansehnlicher Teil des bearbeiteten Stoffes behält seine Gültigkeit, falls die Endlagerung weiterer Abfallsorten in anderen Wirtgesteinen beurteilt werden soll.

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