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NABs 2014/81-
Arbeitsbericht NAB 14-104
Erläuterungen zur Verpackung radioaktiver Abfälle im Endlagerbehälter
Summary
Im Sinne einer einfachen und sicheren Handhabung sowie Einlagerung der Abfälle werden ausschliesslich standardisierte Endlagerbehälter in die geologischen Tiefenlager eingebracht. Der vorliegende Bericht erläutert das Vorgehen bei der Verpackung der radioaktiven Abfälle in Endlagerbehälter.
Die Basis für die Berechnung von Abfallvolumina im Rahmen der Planungen der geologischen Tiefenlager ist das Modellhafte Inventar für radioaktive Materialien (Nagra 2014). In diesem werden bereits existierende schweizerische radioaktive Abfälle und zukünftig anfallende Abfälle modellhaft charakterisiert und quantifiziert. Unter der Annahme fallspezifischer Szenarien lässt sich mit MIRAM das Volumen der konditionierten Abfälle berechnen. Dieses sog. "konditionierte Volumen" wird u. a. für logistische Überlegungen (z.B. Zwischenlagerung), Kostenstudien und betriebstechnische Auslegung der Verpackungsanlagen und geologischen Tiefenlager benötigt.
Das aus der zusätzlichen Verpackung resultierende und gegenüber dem konditionierten Volumen vergrösserte "verpackte Volumen" ist u. a. für den Platzbedarf im Tiefenlager und Sicherheitsanalysen für die Tiefenlager massgebend.
Arbeitsbericht NAB 14-101
Geologie, Stratigraphie & bohrlochgeophysikalisches Logging der Bohrung Gösgen SB-4
Summary
Im Auftrag der swissnuclear wurde im September 2014 auf dem Gelände des Kernkraftwerks Gösgen-Däniken unter der Projektleitung von Proseis AG die Bohrung Gösgen SB4 abgeteuft (Fig. 1). Ziel der Bohrung war die Installation eines Beschleunigungssensors (Accelerometer) zur Aufzeichnung natürlicher seismischer Wellen. Geophysikalische Bohrlochmessungen über die gesamte Bohrlochstrecke und eine VSP-Messung (vertical seismic profile) waren Teil des Untersuchungsprogramms.
Da sich die Bohrung SB4 innerhalb des von der Nagra vorgeschlagenen geologischen Standortgebiets Jura-Südfuss befindet (vgl. Nagra 2008), übernahm die Nagra in Abstimmung mit dem ENSI eine Beobachterrolle in dem Projekt. Konkret war die Nagra durch die Beauftragung einer detaillierten geologisch-stratigraphischen Aufnahme des Bohrkleins sowie der Qualitätskontrolle der geophysikalischen Bohrlochmessungen involviert. Der Auftrag für die geologischstratigraphische Aufnahme des Bohrkleins ging an Dr. Hansruedi Bläsi (Geo-Consulting). Die Qualitätskontrolle der Bohrlochgeophysikmessungen (durchgeführt von der Firma Terratec) erfolgte durch die Nagra.
Der Schwerpunkt des vorliegenden Berichts liegt auf der geologisch-stratigraphischen Charakterisierung des Bohrprofils der Bohrung Gösgen SB4 (Kap. 3), der Erläuterung hydrogeologischer Beobachtungen (Kap. 4) sowie der Beschreibung der durchgeführten Bohrlochmessungen (Kap. 5). Der Berichtsanhang beinhaltet das geologische Profil der Bohrung im Massstab 1:1'000 sowie eine Fotodokumentation der Bohrkleinproben. Das Composite-Log der geophysikalischen Messungen, welches als Beilage abgelegt ist, rundet den Bericht ab.
Arbeitsbericht NAB 14-100
Geotechnische Beschreibung der oberflächennahen Zugangstunnelabschnitte basierend auf den Planungsstudien der Oberflächenanlagen
Summary
(Ausgangslage und Vorgehen)Standortspezifische Baugrundmodelle möglicher Zugangsbauwerke für das geologische Tiefenlager SMA und HAA sind Bestandteil des Sachplans geologische Tiefenlager (SGT) Etappe 2. In Biaggi et al. (2014) sind die geologischen Längsschnitte entlang der Zugangstunnel mit Datenbändern gemäss SIA 199 im Massstab 1:5'000/5'000 im Festgestein dargestellt. Für die Abschnitte im Lockergestein ist diese Darstellung nur bedingt geeignet. Daher wird mit dem vorliegenden ergänzenden Bericht, basierend auf den Planungsstudien der Oberflächenanlagen (OFA) (Nagra 2013/14), eine separate geotechnische Beschreibung der oberflächennahen Zugangstunnelabschnitte mit 3-fach überhöhten Profilschnitten erstellt. Es wurden dafür in erster Linie vorhandenes Wissen in Form von Literatur, Karten und ohne zusätzlichen Recherchieraufwand verfügbare ältere Baugrundinformationen verwendet. Feldaufnahmen oder Sondierungen wurden auftragsgemäss keine durchgeführt.
Im vorliegenden Bericht werden für die Standortareale SR-4-SMA, ZNO-6b-HAA, NL-2-HAA, NL-6-HAA, JO-3+-HAA, JS-1-SMA und WLB-1-SMA die geologischen, hydrogeologischen sowie bautechnischen Verhältnisse der Lockergesteinsabschnitte inkl. Übergang bis in den unverwitterten Fels der geplanten Zugangstunnel beschrieben. Im Rahmen der bautechnischen Risikoanalyse in SGT Etappe 2 werden die verschiedenen Zugangskonfigurationen untersucht und bewertet.
Weil die Lage der Schächte erst in Etappe 3 des SGT festgelegt werden, und die Quartärablagerungen in den Standortgebieten auf kurze Distanzen stark variieren, kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine Beschreibung erfolgen.
Im Vergleich mit den Längsprofilen der Zugangstunnel in Biaggi et al. (2014) können sich kleinere Abweichungen zu denjenigen der Planungsstudien ergeben, die jedoch beim gegenwärtigen Projektstand (Vorstudie) nicht relevant sind. Die Beurteilung des vorliegenden Berichts basiert auf der angenommenen Linienführung der Planungsstudien. Die konkrete Festlegung und Darstellung der Linienführung erfolgt erst in einer späteren Phase des Projekts.
Die Beschreibungen der Verhältnisse in den Lockergesteinsabschnitten der Zugangstunnel (Kapitel 2 bis 8) entsprechen grundsätzlich der Systematik der SIA-Empfehlung 199 (Erfassen des Gebirges im Untertagebau). Angesichts der frühen Projektphase (Vorstudie) und der teilweise noch lückenhaften Datenlage ist eine detaillierte Beschreibung aller Aspekte der Norm aber weder phasengerecht noch möglich.
Die im Kapitel 1.2 aufgeführten Gefahren und Gefährdungsbilder der SIA-Empfehlung 199 (Reihenfolge und Nomenklatur gemäss Anhang A5) haben für die Lockergesteinsabschnitte der Zugangstunnel nur eine untergeordnete Bedeutung. Diese Themen werden deshalb vorab für alle Standortareale pauschal abgehandelt. Nicht diskutiert werden Gefährdungen über Tag, da diese die Oberflächenanlagen betreffen und in den Planungsstudien behandelt werden (z.B. Aspekt Naturgefahren beim Portalbereich und in Bezug auf Installationsplatz).
Arbeitsbericht NAB 14-99
Unterlagen zum Platzbedarf in den Lagerperimetern der geologischen Standortgebiete
Summary
(Ausgangslage und Ziel)
Bei der Abgrenzung optimierter untertägiger Lagerperimeter als wichtiger Schritt bei der Einengung der geologischen Standortgebiete in Etappe 2 des Sachplans Geologische Tiefenlager (SGT) ist sicherzustellen, dass das Platzangebot innerhalb der optimierten Lagerperimeter der verschiedenen Standortgebiete ausreichend gross ist. Weiter ist das vorhandene Platzangebot auch zu bewerten. Dazu ist der Platzbedarf unter Berücksichtigung orientierender Lagerkonfigurationen und der erwarteten geologischen Rahmenbedingungen für die Lagerperimeter zu bestimmen. Dabei werden auch die vorhandenen geologischen Ungewissheiten berücksichtigt; wo erforderlich wird deshalb eine Bandbreite für den erforderlichen Platzbedarf angegeben.
In vorliegendem Bericht werden die wichtigsten Einflussfaktoren bezüglich des Platzbedarfs aufgezeigt und für jedes geologische Standortgebiet aufgrund der standortspezifischen geologischen Charakteristika die Bandbreite des Platzbedarfs abgeschätzt.
Arbeitsbericht NAB 14-98
Sensitivity study of gas release from a L/ILW repository – Comparison of the host rock formations in the candidate siting regions
Summary
Im Hinblick auf die provisorischen Sicherheitsanalysen für Etappe 2 des Sachplans wird unter.sucht, ob in den verfüllten Lagerkavernen des SMA-Lagers durch Korrosion sowie Material.degradation und der damit verbundenen Gasbildung Gasdrücke entstehen können, die allenfalls die Barrierenwirkung des geologischen Tiefenlagers negativ beeinflussen könnten. Für die Beurteilung dieser Frage wurden numerische Modellanalysen zum Gasdruckaufbau und zur Gasfreisetzung nach Lagerverschluss durchgeführt.
Im vorliegenden Bericht werden Sensitivitätsstudien zur Gasfreisetzung für die verschiedenen Wirtgesteine in den vorgeschlagenen Standortgebieten durchgeführt. Die Simulationen erfolgen mit einem generischen 2-D-Modell einer Anordnung von 3 parallelen SMA-Lagerkammern. Der Schwerpunkt der Sensitivitätsstudien liegt auf dem Vergleich des Gasdruckaufbaus in den verfüllten Lagerkammern unter der konservativen Annahme, dass das Gas ausschliesslich über das Wirtgestein (d.h., nicht entlang der verfüllten Untertagebauwerke) freigesetzt wird. Der Vergleich des Gasdruckaufbaus in den verschiedenen geologischen Situationen erfolgt unter Berücksichtigung der wirtgesteinsspezifischen Referenzparameter zur Gastransportkapazität (Senger et al. 2013) anhand der Referenzwerte zur Gasproduktion gemäss Papafotiou & Senger (2014a). Folgende Lagersituationen werden untersucht:
- K09-Lagersystem im Opalinuston in 2 verschiedenen Tiefenlagen (500 m, 700 m). Die Resultate der Gasfreisetzungsmodellierungen werden auch mit den Ergebnissen der 3-D Modellierungen (Papafotiou & Senger 2014a) verglichen, um den Effekt der Gas.freisetzung entlang der Untertagebauwerke zu bewerten.
- K09-Lagersystem im 'Braunen Dogger' in 2 verschiedenen Lagertiefen. Darüber hinaus wird der Einfluss der räumlichen Variabilität der hydraulischen Durchlässigkeit des 'Brau.nen Doggers' untersucht. In einem weiteren Rechenfall wird der Gasdruckaufbau in einem K04-Querschschnitt modelliert.
- K09-Lagersystem in den Effinger Schichten mit und ohne tektonische Überprägung. Es wurden 4 Rechenfälle implementiert, um den Einfluss der räumlichen Variabilität tektoni.scher Störungen auf die Gasfreisetzung zur erfassen.
- K09-Lagersystem in den Helvetischen Mergeln des Wellenbergs auf 3 verschiedenen Lagerniveaus (540, 400 und 200 m ü.M.) mit je 10 stochastischen Realisationen der hydrau.lischen Wirtgesteinseigenschaften. Weitere Simulationen wurden für den K04-Querschnitt durchgeführt.
Schliesslich ist zu erwähnen, dass die gasbildenden Materialien in den SMA-Lagerkavernen bei Bedarf deutlich reduziert werden könnten (z.B. Pyroloyse von Organika). Darüber wurden im Rahmen des aktuellen Forschungs-und Entwicklungsprogramm der Nagra umfassende Studien initiiert, um die Ungewissheiten bezüglich der erwarteten Gasgenerationsraten zu reduzieren und somit eine bessere Auslegung des EGTS zu ermöglichen.
Arbeitsbericht NAB 14-90
Feasibility evaluation study of candidate canister solutions for the disposal of spent nuclear fuel and high level waste
A status review
Summary
Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.
Arbeitsbericht NAB 14-88
Simulation of Layout Determining Fault Networks based on 2D-seismic Interpretations: Implications for Subsurface Space Reserves in Geological Siting Regions in Northern Switzerland
Summary
In the course of the first stage of the "Sachplan geologisches Tiefenlager" (SGT) Nagra pro-posed five geological siting regions in northern Switzerland to potentially host a repository for radioactive waste, namely Südranden (SR), Zürich Nordost (ZNO), Nördlich Lägern (NL), Jura Ost (JO) and Jura-Südfuss (JS) (Fig. 1.1). All five of the siting regions are considered for disposal of low and intermediate level waste (L/ILW, respectively in German: SMA1), while a repository for high level waste (HLW, respectively in German: HAA2) was only considered suitable in the siting regions ZNO, NL and JO (Nagra 2008a).In stage 2 of the SGT a minimum of two siting regions for SMA and HAA are to be nominated for further field exploration. For this purpose, the siting regions and the potential disposal perimeters within them are compared against each other in the course of the comparison of safety aspects, in German: "Sicherheitstechnischer Vergleich" (SV, Nagra 2014). The SV considers a wide variety of the siting region characteristics /indicators, including the indicator "Platzangebot untertags". It addresses the subsurface space reserves available for repository layout options in the siting regions. This report is dedicated to a study exploring the potential impact of tectonic faults (in the following referred to as "layout determining faults", LDF) on these subsurface space reserves from an engineering perspective. Its main goals can be summarized as follows:
- Develop understanding of how LDFs potentially affect the space reserves for repository layout in any given area
- Develop a methodology to simulate the LDF networks and condition these simulations to the tectonic situation in the different geological siting regions
- Explore the resulting subsurface space reserves in the different siting regions when applying the simulated LDF networks
The report first outlines the concept of LDFs in the context of the SGT and defines the space requirements for SMA and HAA repositories considered during this analysis (Chapter 2). The available data relevant for the simulation of LDF networks is described in Chapter 3. Chapter 4 outlines the fault characteristics considered in the LDF network models and the parameterisation of these characteristics. The actual methodology underlying the simulation of discrete fracture networks, subsurface space reserves queries, data analysis and site region conditioning is described in Chapter 5. Following a discussion addressing model simplifications, assumptions and limitations (Chapter 6) the results of the three study parts outlined above are presented in Chapter 7. The report concludes with a summary giving a brief comparison of the geological siting regions in northern Switzerland.
Arbeitsbericht NAB 14-87
Development and evolution of the Excavation Damaged Zone (EDZ) in the Opalinus Clay – A synopsis of the state of knowledge from Mont Terri
Summary
Beim Bau und Betrieb eines geologischen Tiefenlagers entwickelt sich im Umfeld der Untertagebauwerke eine Auflockerungszone. Im Rahmen der Risikoanalyse zur bautechnischen Machbarkeit eines geologischen Tiefenlagers werden die bautechnischen Anforderungen bezüglich der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Untertagebauwerke anhand von Entwurfskriterien formuliert, die sich vor allem auf die Form und Ausdehnung der Auflockerungszone beziehen.
Darüber hinaus stellt die Auflockerungszone nach Lagerverschluss einen möglichen Freisetzungspfad für Radionuklide dar und ist somit im Rahmen der Langzeit-Sicherheitsanalysen zu berücksichtigen. Die Wirksamkeit dieses Freisetzungspfads hängt ebenfalls von der Form und der räumlichen Erstreckung der Auflockerungszone ab und von der Art der Gebirgsauflockerung. In überkonsolidierten Tonformationen zeigen sowohl empirische Befunde als auch experimentelle Untersuchungen ausnahmslos, dass die Auflockerungszone aus diskreten, exkavationsbedingten
Trennflächensystemen besteht.
Im vorliegenden Bericht werden empirische und experimentelle Befunde zur Entstehung und Entwicklung der Auflockerungszone in tonreichen Formationen zusammengetragen und interpretiert. Die geowissenschaftlichen Grundlagen stammen vorwiegend aus dem Forschungs- und Entwicklungsprogramm des Felslabors Mont Terri sowie aus anderen Felslabors in Tonformationen. Sie dienen zur Überprüfung der Gültigkeit der bautechnischen Entwurfskriterien und sicherheitstechnischen Anforderungen zur Auflockerungszone im Rahmen der Etappe 2 des Sachplanverfahrens und zur Bewertung der Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf die Verhältnisse
in den vorgeschlagenen Standortgebieten der Nordschweiz.
Arbeitsbericht NAB 14-85
Trennflächenstudie an Oberflächen-Aufschlüssen im Malm im Umfeld der Standortgebiete Nördlich Lägern, Zürich Nordost und Südranden (Faziesraum Ost)
Summary
Im Rahmen der Phase 1 der 2. Etappe des Sachplans geologische Tiefenlager war im Jahr 2013 zunächst die Bearbeitung Formations-spezifischer Baugrundmodelle für die Festgesteinserien möglicher Zugangsstollen erfolgt (Rust & Ziegler 2013). Dafür wurde der bisher verfügbare Kenntnisstand zu den geologisch-geotechnischen Eigenschaften der für das Standortgebiet Nördlich Lägern potenziell zu durchörternden Lithologien exemplarisch für den "Faziesraum Ost" zusammengetragen. Gemäss Anforderungskatalog des ENSI, waren gleichzeitig die in den Standortgebieten zu erwartenden Trennflächenverhältnisse besser zu erfassen. Daher wurden gleichzeitig auch die vorhandenen Informationen zu bautechnisch allenfalls relevanten Trennflächensystemen zusammengetragen und interpretiert.Die diesbezüglich in Rust & Ziegler (2013) vorgenommenen Trennflächenbetrachtungen basierten fast ausschliesslich auf den Trennflächenstudien der Nagra (Madritsch & Hammer 2012, Nagra 2009 a und 2009b). Der umfangreiche Datensatz zum Trennflächeninventar ist dort in erster Linie für die Paläospannungsanalyse zusammengestellt worden. Durch die NAGRA wurde uns der Zusatzauftrag erteilt, zunächst das Strukturinventar der Jurakalke im Rahmen einer Feldstudie im Hinblick auf die bautechnische Relevanz der vorhandenen Trennflächen detaillierter zu erfassen und auszuwerten. Dabei waren insbesondere auch Verkarstungstendenzen an vorhandenen Strukturen zu beurteilen.
Es wurde vorgesehen, dafür neben der Aufnahme von Scanlines an mehreren Aufschlüssen im Umfeld des zuvor bearbeiteten Standortgebietes auch Strukturauswertungen anhand von 3D-Fotos mit einem Programm zur digitalen Strukturauswertung mit 3D-Fotos (shapeMetrix3D) vorzunehmen.
Arbeitsbericht NAB 14-84
Trennflächen-Studie an Oberflächenaufschlüssen in der Villigen- und Hauptrogenstein-Formation des Standortgebiets Jura Ost als Proxi für den Faziesraum West
Summary
(Aufgabenstellung)Für das bessere Verständnis der beiden potenziell am stärksten wasserführenden Formationen des Faziesraums West, der Villigen- und Hauptrogenstein-Formation, galt es anhand einer Feldstudie das Auftreten und die Ausbildung von Trennflächen systematisch zu erfassen. Dazu wurden an vier ausgewählten Aufschlüssen im Gebiet Jura Ost – zwei in der Villigen- und zwei in der Hauptrogenstein-Formation (Fig. 1) – Scanlines aufgenommen.
Um zu gewährleisten, dass möglichst alle, in einem Aufschluss auftretenden Trennflächentypen erfasst wurden, ist bei der Auswahl der Aufschlüsse besonders auf folgende Aspekte geachtet worden:
- möglichst geringer Verwitterungsgrad/gering Überwachsung (möglichst hohe Qualität des Aufschlusses)
- Möglichkeit, mehrere Scanlines mit unterschiedlichen Orientierungen aufzunehmen. Bemerkung: Aufgrund der häufig auftretenden Unebenheiten in den Aufschlüssen wurden teilweise anstelle einer langen Scanline mehrere kürzere mit minimalen Unterschieden in der Orientierung aufgenommen.
- ausreichende geographische Verteilung der Aufschlüsse im Gebiet Jura Ost
Arbeitsbericht NAB 14-83
Konzepte der Standortuntersuchungen für SGT Etappe 3
Summary
Die Nagra hat für die weiteren Untersuchungen für Etappe 3 des Sachplanverfahrens geologische Tiefenlager (SGT) jeweils zwei geologische Standortgebiete für das geologische Tiefenlager für die schwach- und mittelaktiven Abfälle (SMA-Lager) und für das geologische Tiefenlager für die hochaktiven Abfälle (HAA-Lager) vorgeschlagen. Es handelt sich um die Standortgebiete Zürich Nordost und Jura Ost. In beiden Gebieten besteht auch das Potenzial, das SMA- und das HAA-Lager gleichzeitig am selben Standort anzuordnen und dort ein sogenanntes Kombilager zu erstellen.Der vorliegende Bericht bildet die Planungsgrundlage für die weitere Untersuchung der vorge-schlagenen Standortgebiete für Etappe 3. Die Untersuchungen werden so geplant, dass in beiden Gebieten für die Lagerperimeter SMA und HAA – ihre Eignung vorausgesetzt – die Datengrundlage bis zum Rahmenbewilligungsgesuch vollständig erarbeitet werden kann. Im Rahmen der Standortuntersuchungen werden gleichzeitig die erforderlichen Daten für den Entscheid gesammelt, welche Standortgebiete für die Vorbereitung der Rahmenbewilligungsgesuche gewählt werden.
In den Kapiteln 1 bis 3 dieses Berichts werden zunächst die Rahmenannahmen vorgestellt, die wichtigsten Untersuchungsmittel beschrieben und die Grundsätze für ihre Anordnung in Bezug auf die einerseits zu schützenden und andererseits zu charakterisierenden Bereiche im Untergrund eingeführt.
Im Kapitel 4 werden die Untersuchungskonzepte für die vorgeschlagenen Standortgebiete Zürich Nordost und Jura Ost vorgestellt. Diese umfassen eine geologische Beschreibung, Untersuchungsziele sowie die zugeordneten Untersuchungsmethoden wie Bohrungen und 3D-Seismik und schliesslich Beschreibungen der Untersuchungsmittel (die einzelnen Sondierbohrungen, Seismikmessungen und sonstige Untersuchungen) mit ihren möglichen Lokationen.
Für die Festlegung der Bohrlokationen und der genauen Untersuchungsprogramme ist vorgesehen, mehr Sondiergesuche einzureichen, als später voraussichtlich Bohrungen abgeteuft werden. Zunächst werden in diesem Bericht Bohrlokationen grob als Bohrungsperimeter definiert, die relativ zu geologischen Elementen und den in Etappe 2 vorgeschlagenen Lagerperimetern lokalisiert sind. Unter Berücksichtigung der Bedingungen an der Oberfläche werden später die Bohrplätze in den Sondiergesuchen parzellengenau definiert. Um auf die neu gewonnenen Erkenntnisse im Verlauf der kommenden Standortuntersuchungen auf einfache Weise reagieren zu können, werden das detaillierte Untersuchungsprogramm und die Anzahl und Richtung der Bohrpfade für jeden Bohrplatz unter Berücksichtigung der jeweils neu gewonnene Erkenntnisse erst mit den durch die Aufsichtsbehörden freizugebenden Arbeitsprogrammen festgelegt.
Für das Standortgebiet Zürich Nordost ist zunächst eine Ergänzung der bestehenden 3D-Seismik über die bisher nicht oder noch nicht optimal abgedeckten Teile des Lagerperimeters für das SMA-Lager vorgesehen. Zur Charakterisierung der Lagerperimeter für das HAA- und SMA-Lager werden 7 Bohrungsperimeter für Tiefbohrungen im Standortgebiet angeordnet. Von diesen Bohrungsperimetern ist es nach heutiger Einschätzung ausreichend ca. vier Tiefbohrungen abzuteufen, um die Untersuchungsziele bis zum Rahmenbewilligungsgesuch zu erreichen (eine Bohrung im Standortgebiet Zürich Nordost liegt bereits vor). Wichtige Merkmale für die Untersuchung des Standortgebiets sind neben anderen Aspekten die glazial übertieften Rinnen, die Ausdehnung des kristallinen Grundgebirges unter dem Lagerperimeter für das SMA-Lager und die Faziesverteilung in den oberen Rahmengesteinen.
Für das Standortgebiet Jura Ost ist zunächst eine ausgedehnte 3D-Seismik vorgesehen. Zur Charakterisierung der vorgeschlagenen Lagerperimeter für das HAA- und das SMA-Lager werden 8 Bohrungsperimeter für Tiefbohrungen im Standortgebiet angeordnet. Von diesen Bohrungsperimetern ist es nach heutiger Einschätzung ausreichend ca. fünf Tiefbohrungen abzuteufen, um die Untersuchungsziele bis zum Rahmenbewilligungsgesuch zu erreichen. Wichtige Merkmale für die Untersuchung des Standortgebietes sind neben anderen Aspekten eine mögliche tektonische Beanspruchung des Wirtgesteins durch flache Überschiebungen, die Faziesverteilung in den Rahmengesteinen und die Tiefenlage im Hinblick auf Dekompaktion und Freilegungsszenarien.
Für beide Standortgebiete werden weitere Bohrungsperimeter für untiefe Bohrungen zur Erkundung des Quartärs und des Baugrunds in der Umgebung der Oberflächenanlage vorgeschlagen. Schliesslich werden für die beiden Standortgebiete jeweils weitere Untersuchungen an der Oberfläche (Kartierungen, geophysikalische Messungen, standortspezifische und regionale geowissenschaftliche Studien usw.) umrissen.
Kapitel 5 beschreibt beispielhaft ein mögliches Szenario für die Abfolge der Standortuntersuchungen in den vorgeschlagenen Standortgebieten.
Arbeitsbericht NAB 14-81
Beurteilung der Tiefenlage in Bezug auf die geotechnischen Bedingungen: Grundlagen für die Abgrenzung und Bewertung der Lagerperimeter
Summary
Die maximale Tiefe der Lagerebene ist für einige Standortgebiete von erheblicher Bedeutung für die Abgrenzung und Bewertung der Lagerperimeter und fliesst damit auch in den Einengungsentscheid ein. Die Tiefe der Lagerebene beeinflusst die geotechnischen Bedingungen für die Lagerkammern und die weiteren Bauten auf Lagerebene und ist wichtig für die Beurteilung der Möglichkeit der Beeinträchtigung des Barrierensystems in und direkt um die Lagerkammern. Dazu sind die folgenden übergeordneten Anforderungen zu beachten: (i) die Gewährleistung des sicheren und zuverlässigen Baus, Betriebs und Verschlusses der Untertaganlagen (inkl. der Lagerkammern), (ii) der begrenzte Einsatz von Baumaterialien, welche bei übermässiger Verwendung zu einer Schädigung insbesondere der technischen Barrieren (vor allem des Bentonits als Verfüll- und Versiegelungsmaterial) und nachgeordnet des umgebenden Wirtgesteins führen könnten, (iii) die Begrenzung der Störung und die Vermeidung einer unzulässigen Schädigung des Wirtgesteins im Nahbereich der Lagerkammern (BE/HAA-Lagerstollen) bzw. im Nahbereich der Versiegelungsstrecken (Wasserwegsamkeit parallel zu den BE/HAA-Lagerstollen bzw. den Versiegelungsstrecken und Beeinträchtigung der vertikalen Migrationsdistanz im Wirtgestein), sowie (iv) geeignete Bedingungen für den zuverlässigen Einbau des Verfüll- und Versiegelungsmaterials im Hinblick auf seine Barrierenwirkung (kurz- und mittelfristig wirksamer Quelldruck). Die einzelnen Aspekte werden nachfolgend kurz diskutiert.
Der Bau und Betrieb der Untertaganlagen kann bei Wahl eines geeigneten Bauvorgangs und bei Verwendung eines auf die geotechnischen Bedingungen ausgerichteten Ausbaus grundsätzlich sicher und zuverlässig bis in grössere Tiefen gewährleistet werden, falls bzgl. Störung des Gebirges im Lagerumfeld nur begrenzte Beschränkungen bestehen und auch keine Randbedingungen zum Einsatz von Material für die Sicherung und den Ausbau zu beachten sind1. Dies ist jedoch nicht der Fall, denn aus Sicht der Optimierung der Langzeitsicherheit soll die Störung des Gebirges klein bleiben und Beschränkungen beim Materialeinsatz sind zu beachten.
Im Sinne einer sicherheitsgerichteten Optimierung soll der Einsatz von Spritzbeton und weiteren zementhaltigen Materialien bei den BE/HAA-Lagerstollen und Versiegelungsstrecken soweit eingeschränkt werden, dass die Bentonitumwandlung begrenzt bleibt (kurzfristige Umwandlung von Na-Bentonit in Ca-Bentonit, langfristige Auswirkungen der pH-Fahne); die Spritzbetonstärke soll deshalb auf rund 30 cm beschränkt werden. Weiter ist auch die Menge an verwendetem Stahl aufgrund der möglichen Gasentwicklung zu begrenzen. Schliesslich ist der Ausbau der BE/HAA-Lagerstollen bzw. der Versiegelungsstrecken so zu gestalten, dass möglichst keine Hohlräume und kein loses Material im konturnahen Bereich der Ausbruchsicherung bzw. des Ausbaus auftreten. Im Bereich der Versiegelung sollen Stahlbögen eingesetzt werden können, so dass im Raum zwischen den Bögen der direkte Kontakt von Bentonit mit dem Wirtgestein gewährleistet ist.
Die Begrenzung der Störung des Gebirges soll sicherstellen, dass einerseits die Auflockerungszone um die BE/HAA-Lagerstollen bzw. die Versiegelungsstrecken so klein bleibt und die plastischen Verformungen mit Rissbildung derart sind, dass die Wasserführung in der Auflockerungszone nach Wiederaufsättigung und Selbstabdichtung parallel zu den Bauwerken genügend klein ist, um die Sicherheit nicht zu beeinträchtigen (vgl. dazu die Berechnungen in Poller et al. 2014). Weiter soll die Störung des Wirtgesteins im Umfeld der Lagerkammern und Versiegelungsstrecken auf einen kleinen Teil des vertikalen Migrationspfads beschränkt werden, damit die Radionuklidfreisetzung in vertikaler Richtung durch das Wirtgestein möglichst wenig beeinflusst wird. Dazu ist die plastifizierte Zone um die Lagerkammern genügend klein zu halten. Für die HAA-Lagerstollen wird angestrebt, die Ausdehnung bzw. den Radius der plastifizierten Zone auf 5 m; für die SMA/LMA-Lagerkavernen auf 20 m zu beschränken.
Um alle diese Anforderungen zuverlässig zu erfüllen, wird bei der Optimierung der Abgrenzung der Lagerperimeter angestrebt, die maximale Tiefenlage der Lagerebene von 800 m u.T. (Mindestanforderung für das SMA-Lager) auf ca. 600 m u.T. bzw. von 900 m u.T. (Mindestanforderung für das HAA-Lager) auf ca. 700 m u.T. zu beschränken. Diese Anpassung berücksichtigt auch die Hinweise des ENSI und seiner Experten in ihren Gutachten zu Etappe 1 (ENSI 2010, ENSI 2011, ENSI 2012, KNE 2010) und entspricht auch dem Vorgehen anderer Entsorgungsorganisationen mit vergleichbarem Wirtgestein, wo z.B. in Frankreich für ein vergleichbares Wirtgestein die Tiefe der Lagerebene auf ca. 600 m u.T. beschränkt wurde (Erfahrungsaustausch Andra, pers. Kommunikation).
__________
1 Für die in Etappe 1 verwendeten und in Etappe 2 immer noch gültigen Mindestanforderungen an die Tiefenlage der Lagerebene (800 m u.T. für das SMA-Lager und 900 m u.T. für das HAA-Lager) können die erforderlichen Untertagbauten sicher gebaut werden, falls bzgl. Störung des Gebirges im Lagerumfeld nur begrenzte Anforderungen bestehen und auch keine Randbedingungen zum Einsatz von Material für die Sicherung und den Ausbau zu beachten sind.
Um alle diese Anforderungen zuverlässig zu erfüllen, wird bei der Optimierung der Abgrenzung der Lagerperimeter angestrebt, die maximale Tiefenlage der Lagerebene von 800 m u.T. (Mindestanforderung für das SMA-Lager) auf ca. 600 m u.T. bzw. von 900 m u.T. (Mindestanforderung für das HAA-Lager) auf ca. 700 m u.T. zu beschränken. Diese Anpassung berücksichtigt auch die Hinweise des ENSI und seiner Experten in ihren Gutachten zu Etappe 1 (ENSI 2010, ENSI 2011, ENSI 2012, KNE 2010) und entspricht auch dem Vorgehen anderer Entsorgungsorganisationen mit vergleichbarem Wirtgestein, wo z.B. in Frankreich für ein vergleichbares Wirtgestein die Tiefe der Lagerebene auf ca. 600 m u.T. beschränkt wurde (Erfahrungsaustausch Andra, pers. Kommunikation).
__________
1 Für die in Etappe 1 verwendeten und in Etappe 2 immer noch gültigen Mindestanforderungen an die Tiefenlage der Lagerebene (800 m u.T. für das SMA-Lager und 900 m u.T. für das HAA-Lager) können die erforderlichen Untertagbauten sicher gebaut werden, falls bzgl. Störung des Gebirges im Lagerumfeld nur begrenzte Anforderungen bestehen und auch keine Randbedingungen zum Einsatz von Material für die Sicherung und den Ausbau zu beachten sind.
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