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Technischer Bericht NTB 83-15

Die Endlagerung schwach- und mitteIradioaktiver Abfälle in der Schweiz: Evaluation der potentiellen Standortgebiete

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Bei der Erzeugung elektrischer Energie in Kernkraftwerken sowie bei der Anwendung von Radioisotopen in Technik, Forschung und Medizin und später bei der Stillegung ausgedienter Kernkraftwerke entstehen radioaktive Abfälle. Ihre Menge fällt gegenüber der Menge der übrigen Industrieabfälle kaum ins Gewicht. Ihre strahlenbedingte Toxizität bedeutet keine prinzipielle Erschwerung gegenüber der Handhabung und Beseitigung anderer giftiger Abfälle.

In der Schweiz unterstehen die radioaktiven Abfälle neben den gewohnten Forderungen nach Gewährleistung von Schutz des Menschen, fremder Sachen und wichtiger Rechtsgüter zusätzlichen gesetzlichen Vorschriften über die Art ihrer Beseitigung. Die Gesetzgebung auf dem Gebiet der Kernenergie und des Strahlenschutzes ist seit 1957 Sache des Bundes. Die gesetzlichen Grundlagen zur Lagerung radioaktiver Abfälle basieren auf dem Bundesbeschluss zum Atomgesetz vom 6. Oktober 1978, dem das Schweizervolk in der Volksabstimmung vom 20. Mai 1979 mit 982’634 Ja gegen 444’422 Nein klar zugestimmt hat. Dieser Bundesbeschluss verlangt u.a. eine "dauernde, sichere Entsorgung und Endlagerung der radioaktiven Abfälle».

Radioaktive Abfälle unterscheiden sich von anderen Sonderabfällen dadurch, dass einerseits ihre Giftigkeit überwiegend durch die emittierte ionisierende Strahlung bedingt ist, und dass sich andererseits ihre Radioaktivität im Verlaufe der Zeit im genau vorausberechenbaren Ausmass von selbst abbaut. Die ionisierende Strahlung kann wirksam abgeschirmt werden. Eine Gefährdungsmöglichkeit durch radioaktive Stoffe besteht hauptsächlich dann, wenn sie in genügendem Mass in die Biosphäre und schliesslich in den menschlichen Körper gelangen. In dieser Beziehung unterscheiden sie sich nicht von chemischen Giften – beide müssen vom menschlichen Lebensbereich isoliert werden.

Im Gegensatz zu chemisch giftigen Abfällen, die üblicherweise in Sondermülldeponien überwacht gelagert werden, sieht das schweizerische Konzept der nuklearen Entsorgung entsprechend den gesetzlichen Anforderungen eine dauernde Beseitigung der radioaktiven Abfälle in Endlagern vor. Ein Endlager ist dabei so zu gestalten, dass nach seinem Verschluss auf Kontroll- und Ueberwachungsmassnahmen verzichtet werden kann und trotzdem Schutz und Sicherheit der Bevölkerung gewährleistet bleiben. Dies soll durch die konsequente Anwendung des Prinzips der mehrfachen Sicherheitsbarrieren erreicht werden: Mehrere Einschluss- und Rückhalte-Mechanismen werden so hintereinander geschaltet, dass beim Versagen einer Sicherheitsbarriere immer noch andere wirksam bleiben.

Beim spontanen Abbau der strahlenbedingten Toxizität der radioaktiven Abfälle kann man zwei Phasen unterscheiden:

Anfänglich sind die Abfälle stark strahlengiftig, und man muss sie durch einen dichten Einschluss von der Biosphäre vollständig fernhalten. Bei schwach- und mittelaktiven Abfällen dauert diese Phase einige hundert Jahre. Gemäss dem Entsorgungskonzept soll der vollständige Einschluss in dieser Phase bereits durch technische Barrieren gewährleistet werden.

Während der anschliessenden zweiten Phase fällt die Strahlengiftigkeit der Abfälle unter das Niveau verschiedener in der Natur vorkommender radioaktiver Stoffe, z.B. der Uranerze. Bei schwach- und mittelaktiven Abfällen, welche nur begrenzte Mengen langlebiger Radionuklide enthalten, dauert diese Phase einige hundert bis einige tausend Jahre. Die Schutzmechanismen der Endlager müssen in dieser Phase der zusätzlichen Isolation keinen vollständigen Einschluss mehr gewährleisten, sonder nur - gleich wie bei natürlich radioaktiven Stoffen -den Eintritt der Abfälle in die Biosphäre auf ungefährliche Mengen begrenzen. Neben den technischen soll dies zusätzlich durch natürliche, geologische Rückhaltemechanismen erzielt werden.

Der vorliegende Bericht befasst sich mit der Beseitigung von schwach- und mittelaktiven Abfällen. Ihr Einschluss wird durch Einbettung der Abfälle in Beton, Bitumen oder Kunststoff in Stahlfässern oder Grosscontainern gewährleistet, die in Felskavernen mit einer Ueberdeckung von mindestens 100 m eingelagert werden. Die Lager-Hohlräume und -Zugänge werden später z.B. durch Beton verfüllt und versiegelt. Auf eine Tonne Betonverfestigung kommen nur wenige Gramm radioaktives Material.

Der kritische Weg der Freisetzung der Radioaktivität aus einem Endlager besteht im Wassertransport allfällig ausgelaugter Radionuklide aus dem Abfallgut durch die Gesteinsschichten zur Biosphäre. Der Standort eines Endlagers muss deshalb so gewählt werden, dass die dort vorhandenen natürlichen geologischen Sicherheitsbarrieren eine solche Freisetzung wirksam verhindern können. Geeignet sind also Wirtgesteine, in denen eine weitgehende Trockenheit der Lagerkavernen resp. eine lange Migrationszeit in die Biosphäre durch die geringe Wasserdurchlässigkeit des Gesteins selbst oder seiner Ueberdeckung bewirkt wird.

Entsprechend den geologischen Anforderungen legte die Nagra zunächst die möglichen Wirtgestein-Typen fest und bewertete in den Jahren 1978-81 insgesamt 100 potentielle Standortgebiete, und zwar 12 im alpinen Anhydrit, 15 in alpinen Mergeln und Tongesteinen, 25 im Opalinuston des Jura, 23 in wasserdicht abgeschirmten Kalkformationen und 14 Standortgebiete im Kristallin.

Die Vorkommen wurden nach ihrer räumlichen Ausdehnung, der geringen Wasserdurchlässigkeit des Gesteins, den Grundwasserverhältnissen, der Eignung für den Stollenbau, der Vorhersagbarkeit künftiger geologischer Veränderungen und den bereits vorhandenen Kenntnissen resp. dem Umfang der nötigen Sondierarbeiten bewertet. Die Resultate wurden im umfangreichen, zweibändigen Nagra-Bericht NTB 81-04 vom November 1981 veröffentlicht. Sie führten zur Auswahl von 20 potentiellen Standortgebieten der engeren Wahl, für welche zusätzliche, nicht bewilligungspflichtige Abklärungen vorgenommen wurden, mit dem Ziel einer weiteren Einengung der Standortmöglichkeiten. Der vorliegende Bericht enthält die zusammenfassende Darstellung dieser Abklärungen. Sie führten zur Auswahl von drei Standorten, die für eine noch eingehendere Beurteilung durch bewilligungspflichtige Sondierarbeiten in Frage kommen.

Das oberste Beurteilungskriterium für diese Auswahl bildet das Mass der Sicherheit, welche die angetroffenen geologischen Formationen bieten. Dazu kommen Kriterien mehr praktisch-technischer und wirtschaftlicher Art und nicht zuletzt raumplanerische und Umwelt-Aspekte. Eine Erschwerung der Evaluation besteht darin, dass Schlüsse bezüglich der Standorteignung aufgrund von notwendigerweise unvollständigen Entscheidungsunterlagen zu ziehen sind - weil die Vervollständigung der Information erst durch die bewilligungspflichtigen Sondieruntersuchungen erarbeitet werden kann.

Die vertiefenden Abklärungen 1982/83 wurden in zwei Phasen vorgenommen:

In einer ersten Phase wurden die geologischen und hydrogeologischen Unterlagen so weit komplettiert, dass ein verbesserter Vergleich auch der Standortgebiete in verschiedenen Wirtgesteinen möglich war. Die Sicherheitskriterien wurden gegenüber dem Stand im NTB 81-04 noch weiter verfeinert, neu aufgenommen wurde die Beurteilung der exogenen (durch äussere Einwirkungen verursachten) standortspezifischen Störfallmöglichkeiten.

Für die Beurteilung der bautechnischen Realisierungsmöglichkeiten wurden standortunabhängige, jedoch wirtgesteinsspezifische Projektstudien erarbeitet. Die Kriterien der Raumplanung und des Umweltschutzes wurden detailliert und eine erste Auswertung wurde vorgenommen.

Aufgrund der Arbeiten der ersten Phase wurden die Standortgebiete Glaubenbüelen, Büls, Fallenflue, Mouron und Mont Aubert aus geologischen Gründen, die Opalinuston-Standorte Randen und Les Coperies wegen bautechnischer Probleme und Mayens de Chamoson aus raumplanerischen Ueberlegungen von einer weiteren Bearbeitung zurückgestellt. Das Standortgebiet Chaistenberg-Strick, über welches im Rahmen des regionalen Untersuchungsprogramms KRISTAL (im Zusammenhang mit dem Endlager Typ C für hochaktive Abfälle) ohnehin ergänzende Informationen anfallen werden, wurde als Sonderfall ebenfalls zurückgestellt.

In der zweiten Phase wurden für die verbliebenen 11 aussichtsreichsten Standorte die zweckmässigsten Realisierungsvarianten (Portalzonen, Deponien) ausgewählt und Listen der wichtigsten noch zu schliessenden Kenntnislücken erstellt. Unter Berücksichtigung der fehlenden Daten wurden Rahmenprogramme für eventuelle künftige Sondierarbeiten erstellt und der erforderliche Zeitbedarf und Aufwand geschätzt. Für jeden der 11 Standorte wurde ausserdem ein generelles bautechnisches Projekt ausgearbeitet und die raumplanerische Beurteilung wurde wiederholt.

Das Gesamtergebnis ist in der Tabelle 6 auf Seite 95/96 des Bandes 1 aufgelistet. In Abwägung der Vor- und Nachteile der einzelnen Standorte hat die Nagra für deren Weiterbearbeitung folgende Einteilung vorgenommen:

Standortgebiete, die mit erster Priorität weiterverfolgt werden

  • Bois de la Glaive (Anhydrit)
  • Oberbauen Stock (Valanginien-Mergel)
  • Piz Pian Grand (Kristallin)

Für jedes dieser drei Standortgebiete will die Nagra ihre Untersuchungen zunächst in gleicher Weise weiterführen, Arbeitsprogramme für geologische Sondierungen aufstellen und – sofern die Detailarbeiten keine unvorhergesehenen Probleme zutage bringen – die Verhältnisse im Wirtgestein durch den Bau von Sondierstollen vor Ort abklären. Weil es sich beim vorgesehenen Stollenbau um vorbereitende Handlungen im Hinblick auf die Errichtung eines Lagers für radioaktive Abfälle im Sinne der Verordnung des Bundesrates vom 24. Oktober 1979 handelt, wird die Nagra hierfür entsprechende Gesuche an die zuständigen Behörden einreichen.

Für eines der Standortgebiete - dasjenige mit dem besten heutigen Kenntnisstand – werden die Arbeiten im Hinblick auf das Projekt «Gewähr» noch im Sinne eines Sicherheitsberichtes konkretisiert. Der spätere Endlagerstandort ist damit aber in keiner Weise präjudiziert.

Standortgebiete, die mit zweiter Priorität weiterverfolgt werden

  • Le Montet (Anhydrit)
  • Niderbauen (Amdener-Mergel)
  • Schaffans (Verrucano-Schiefer)
  • Castilun (abgeschirmter Quintnerkalk)
  • Chaistenberg-Strick (Kristallin)

Für diese Standortgebiete sollen zusätzliche Informationen gesammelt und allfällig notwendige weitere – nicht bewilligungspflichtige – Abklärungen durchgeführt werden. Vorbehältlich der Eignung der Standortgebiete der ersten Priorität sind in dieser Gruppe jedoch keine Sondierarbeiten vorgesehen.

Die übrigen Standorte wurden von einer weiteren Bearbeitung zurückgestellt.

Die Ergebnisse der Evaluation 1982/83 bestätigten im wesentlichen die Vorauswahl des NTB 81-04. Keiner der 20 Standorte war vom Standpunkt der nuklearen Sicherheitskriterien insgesamt «ungenügend». Dies erlaubte überhaupt erst, auch die sekundären Realisierungskriterien auszuwerten. Die einzigen «ungenügend»-Bewertungen mussten für die bautechnische Eignung der Opalinuston-Standorte Randen und Les Coperies notiert werden.

Die fünf unterschiedlichen geologischen Konzepte (Wirtgesteinsgruppen) haben trotz ihrer grundsätzlichen Eignung Unterschiede erkennen lassen: In den Anhydrit-, Mergel- und Kristallin-Gruppen konnte bezüglich nuklearer Sicherheit ein oder mehrere Standorte als «gut» taxiert werden, in den Gruppen Opalinuston und abgeschirmte Formationen ist die jeweils beste Bewertung «mittel».

Innerhalb der einzelnen Wirtgesteinsgruppen konnte aufgrund der Sicherheitskriterien eine eindeutige Reihenfolge der Standorteignung ermittelt werden: Die jeweils bestbewerteten Standorte der drei besten Wirtgesteinskonzepte konnten so logisch zwingend der ersten Prioritätsgruppe zugeteilt werden.

Für die Beseitigung der schwach- und mittelradioaktiven Abfälle wird schliesslich nur ein Endlager des sog. Typus B benötigt. Die vorgesehenen weiteren Abklärungen und Sondierarbeiten bezwecken, für dieses Endlager aus der ersten Prioritätsgruppe einen optimal geeigneten Standort auszuwählen. Der Terminplan der weiteren Arbeiten der Nagra ist auf eine Inbetriebnahme des Endlagers Typ B ab dem Jahr 1995 ausgerichtet.

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