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Technischer Bericht NTB 14-02/VIII

SGT Etappe 2: Vorschlag weiter zu untersuchender geologischer Standortgebiete mit zugehörigen Standortarealen für die Oberflächenanlage Geologische Grundlagen Dossier VIII: Charakterisierbarkeit und Explorierbarkeit

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Dossier VIII: Charakterisierbarkeit und Explorierbarkeit

Das Dossier VIII 'Charakterisierbarkeit und Explorierbarkeit' des vorliegenden Berichts beschreibt die Grundlagen für die Beurteilung von drei Indikatoren des Sicherheitstechnischen Vergleichs der Etappe 2 SGT: 'Variabilität der Gesteinseigenschaften im Hinblick auf ihre Charakterisierbarkeit', 'Explorationsverhältnisse im geologischen Untergrund' und 'Explorationsbedingungen an der Oberfläche'.

In Kapitel 2 wird die 'Variabilität der Wirtgesteine im Hinblick auf ihre Charakterisierbarkeit' diskutiert. Im Rahmen des sicherheitsgerichteten Vorgehens wird für die einzelnen Wirtgesteine geprüft, ob präferenzielle Fliesspfade mit ungünstigen Radionuklid-Rückhalteeigenschaften auftreten können, welche nicht zuverlässig lokalisierbar oder charakterisierbar sind. Das Auftreten solcher Fliesspfade hängt von der Wechselwirkung von verschiedenartigen, lithofaziellen Einheiten mit tektonisch-strukturellen Elementen ab. Präferenzielle Fliesspfade können in lithofaziellen Einheiten mit reduziertem Selbstabdichtungsvermögen auch entlang tektonisch-struktureller Elemente mit sehr geringen Versätzen auftreten. Solche tektonisch-strukturellen Elemente sind seismisch nicht erfassbar und die Fliesspfade sind aufgrund ihres in der Regel komplexen internen Aufbaus auch mit Bohrungen nicht zuverlässig hydraulisch charakterisierbar. In lithofaziellen Einheiten mit reduziertem Selbstabdichtungsvermögen muss deshalb damit gerechnet werden, dass solche sicherheitsrelevanten Elemente auftreten können, welche nicht zuverlässig lokalisierbar oder charakterisierbar sind. In Gesteinen mit hohem Selbstabdichtungsvermögen ist nicht mit präferenziellen Fliesspfaden zu rechnen, welche ungünstige Radionuklid-Rückhalteeigenschaften haben.

Der Opalinuston verfügt über ein sehr gutes Selbstabdichtungsvermögen und das Potenzial für undetektierte präferenzielle Fliesswege ist deshalb sehr gering. Der 'Braune Dogger' ist nur in etwa seiner oberen Hälfte sehr gut selbstabdichtend. Im restlichen, weniger gut selbstabdichtenden Teil treten über Meter-mächtige Einschaltungen (harte Bänke) mit teilweise sehr geringen Tonmineralgehalten auf, die lateral nur unzureichend korrelierbar sind und unter dem seismischen Auflösungsvermögen liegen. Das Potenzial für undetektierte präferenzielle Fliesswege über den gesamten 'Braunen Dogger' ist erhöht. Die Effinger Schichten bestehen aus einer Wechselfolge von mässig gut selbstabdichtenden Kalkmergel- und wenig selbstabdichtenden Kalkbankabfolgen. Die Korrelation der Abfolgen zwischen Bohrungen ist teilweise gut möglich, teilweise gibt es Ungewissheiten. Das Potenzial für undetektierte präferenzielle Fliesswege in den Effinger Schichten ist erheblich, weil sie höchstens ein mässig gutes Selbstabdichtungsvermögen aufweisen. Die Mergel-Formationen des Helvetikums bestehen zu grossen Teilen aus kleinräumig zerscherten Mergeln mit mässig gutem Selbstabdichtungsvermögen. Einschaltungen von Kalkbankabfolgen sind schwer korrelierbar, Kalkschuppen mit erheblichen Ausmassen können als Fremdgesteinseinschlüsse auftreten. Das Potenzial für undetektierte präferenzielle Fliesswege in den Mergel-Formationen des Helvetikums (insbesondere entlang von Störungen) ist somit höher als in den anderen Standortgebieten.

In Kapitel 3 werden die 'Explorationsverhältnisse im geologischen Untergrund' untersucht. Hier wird massgeblich die Möglichkeit der Erkundung mit 3D-seismischen Methoden diskutiert. Die Erkundung mit 3D-Seismik bildet die wichtigste Grundlage für die räumlich abdeckende Beurteilung der strukturellen Situation unter Tage. Die zu betrachtenden Wirtgesteine der Nordschweiz Opalinuston, 'Brauner Dogger' und Effinger Schichten liegen regional in einem hoch reflektiven Schichtstapel, der mit seismischen Methoden gut abgebildet werden kann. Der Opalinuston weist eine grosse vertikale und laterale Kontinuität auf, so dass sicherheitsrelevante Versätze mit grosser Zuverlässigkeit detektiert werden können. Im 'Braunen Dogger' konnten in Aufschlüssen und Bohrungen laterale Änderungen nachgewiesen werden, die mit seismischen Methoden nicht zuverlässig erfasst werden können. Der interne Aufbau der Effinger Schichten weist zwar eine ausreichende laterale Kontinuität auf, wie aus Log-Korrelationen mehrerer Bohrungen nachgewiesen wurde. Da das Selbstabdichtungsvermögen der Kalkmergel- und Kalkbankabfolgen eingeschränkt ist, kann es jedoch bereits bei geringen tektonischen Versätzen, die mit seismischen Methoden nicht lokalisiert werden können, zur Bildung von präferenziellen Fliesspfaden kommen. Die Mergel-Formationen des Helvetikums im Standortgebiet Wellenberg weisen nur geringe Impedanzkontraste zum Nebengestein auf. Zusätzlich sind die Wirtgesteinsgrenzen steilstehend. Die Voraussetzungen für eine seismische Erkundung des Wirtgesteinskörpers und ggf. vorhandenen Störungen sind hier nicht erfüllt.

Für die ergänzende standortspezifische Bewertung der Explorationsbedingungen im Untergrund werden die jeweils in Frage kommenden Wirtgesteine betrachtet. Die räumlichen Verhältnisse im Untergrund der Standortgebiete sind für alle betrachteten Wirtgesteine gut explorierbar. Der Opalinuston und der 'Braune Dogger' sind in den Gebieten, in denen sie als Wirtgesteine in Frage kommen, in eine Sequenz mit hohen Reflektivitäten eingebettet, die eine Abbildung der tektonischen Situation stets zuverlässig ermöglichen. Unterschiede zwischen den einzelnen Standortgebieten ergeben sich aus der lokalen geologischen Situation. Die Geometrie der Effinger Schichten kann im Ostteil des Standortgebiets Jura-Südfuss anhand lokaler Hilfshorizonte interpretiert werden. Die Explorationsverhältnisse im geologischen Untergrund des Standortgebiets Wellenberg lassen eine sinnvolle Erkundung mit Hilfe von 3D-Seismik nicht zu. Die Erkundung muss sich hier vollständig auf Bohrungen oder sogar Erkundungsstollen abstützen.

Kapitel 4 legt die Grundlagen für die 'Explorationsbedingungen an der Oberfläche' dar im Hinblick auf eine flächendeckend hochauflösende 3D-Seismik. Zu diesem Zweck wurden detaillierte Studien bezüglich Messaufwand und Überdeckungsrisiko für provisorisch festgelegte Seismik-Perimeter der geologischen Standortgebiete der Nordschweiz im Hinblick auf die Erkundung des primären Wirtgesteins angefertigt und analysiert. Eine verlässliche Explorierbarkeit an der Oberfläche ist in allen geologischen Standortgebieten gegeben. Es ergeben sich leichte Unterschiede für die einzelnen Standortgebiete oder Teile davon in Abhängigkeit der Oberflächenbedingungen wie z. B. Siedlungsdichte, Flussläufe oder Infrastruktur. Die Explorationsbedingungen an der Oberfläche für die Erkundung mit Bohrungen werden für alle Gebiete der Nordschweiz aufgrund der geringen Ausmasse der Bohrplätze und der bestehenden Flexibilität bei ihrer Platzierung als gegeben und gleichwertig betrachtet.
 

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