CHRISTA (Machbarkeitsstudie)

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.07.2015

Projektende: 30.06.2016

Projektstand: 30.06.2016

Abb. 1: Anstehendes Kristallin Quelle: A. Weitkamp

Ein Endlager für stark radioaktive Abfälle muss zahlreiche Sicherheitsanforderungen erfüllen. Für Salz- und Tongestein sind bereits Konzepte vorhanden, um die Sicherheit einer Gesteinsformation nachzuweisen, für Kristallingestein in Deutschland jedoch nicht. Im Rahmen des Projektes CHRISTA haben BGE Technology, BGR und GRS untersucht, wie ein solches Sicherheitskonzept für Kristallingestein aussehen könnte.

Die erste Frage war, inwieweit sich das Konzept der Endlagerung in einer tiefen geologischen Formation mit hohem Einschlussvermögen (Konzept des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs ewG) auf kristalline Wirtsgesteine übertragen lässt. Darüber hinaus wurde untersucht, in welchem Umfang sich das skandinavische sogenannte KBS-3-Konzept, bei dem der sichere Einschluss der Abfälle hauptsächlich durch die kupferummantelten Behälter gewährleistet wird, auf deutsche Verhältnisse übertragen lässt.

Bei Anwendung des ewG-Konzepts ergeben sich verschiedene Optionen, bei denen das kristalline Wirtsgestein entweder selbst einen oder mehrere ewG enthält oder bei denen sich der ewG in überlagernden Sedimentgesteinen (Steinsalz, Tongestein) befindet.

Grundtyp

Ein einzelner ewG in einem für das Endlagerbauwerk ausreichend großen Kristallinvorkommen mit hohem Einschlussvermögen kann ausgewiesen werden. Diese Option wird aufgrund der vorherrschenden geologischen Konstellation in Deutschland mit z. T. stark geklüfteten Kristallinvorkommen als unrealistisch angesehen.

Abb. 2: Umschließender ewG in schwach geklüftetem, barrierewirksamem Wirtsgestein Quelle: BGR

Typ „multipler ewG"

Hierbei werden mehrere kleinere ewG-Komponenten ausgewiesen, die in gering geklüfteten Gesteinsblöcken positioniert werden.

Abb. 3: Verteilung des ewG auf mehrere umschlossene Komponenten in schwächer geklüfteten, barrierewirksamen Bereichen des Wirtsgesteins Quelle: BGR

Typ „überlagernder ewG"

Hierbei wird die Einschlussfunktion durch überlagernde Sedimentgesteine mit geringer hydraulischer Durchlässigkeit (z. B. Steinsalz oder Tongestein) und den Schachtverschluss gewährleistet.

Abb. 4: ewG als Teil eines barrierewirksamen Gesteinskörpers überlagert ein geklüftetes, nicht barrierewirksames Wirtsgestein Quelle: BGR

Erste vereinfachte Modellrechnungen zeigen, dass eine Vereinbarkeit mit den Sicherheitsanforderungen (ewG-Konzept) zwar prinzipiell möglich ist, aber nicht generell gefolgert werden kann. Bei der Anwendung der Kriterien zur Überprüfung der Integrität ist die Nachweisführung schwierig, aber grundsätzlich möglich.

Wird das ewG-Konzept und damit eine geologische Barriere nicht berücksichtigt, müssen allein geotechnische Barrieren die Einschlusswirksamkeit gewährleisten, was durch eine Modifikation des KBS-3-Konzepts theoretisch möglich wäre.

Literatur:

• Jobmann, M., Becker, D.-A., Hammer, J., Jahn, S., Lommerzheim, A., Müller-Hoeppe, N., Noseck, U., Krone, J., Weber, J.R., Weitkamp, A. & Wolf, J. (2016): Projekt CHRISTA – Machbarkeitsuntersuchung zur Entwicklung einer Sicherheits- und Nachweismethodik für ein Endlager für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle im Kristallingestein in Deutschland. DBETEC: 122 S.; Peine.
• Weitkamp, A. (2016): Darstellung des Kenntnisstandes zur Geologie der Kristallinvorkommen in Deutschland (CHRISTA Task 3.1). BGR, Abschlussbericht: 39 S.; Hannover.

Links:

• Machbarkeitsuntersuchung zur Entwicklung einer Sicherheits- und Nachweismethodik für ein Endlager für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Kristallingestein in Deutschland (CHRISTA). Laufzeit: 2015-2016
• PTKA Projektträger Karlsruhe: Forschung zur Entsorgung radioaktiver Abfälle. Projekt CHRISTA (Flyer)
• BGE TEC – Mediathek – Forschungsberichte: Projekt CHRISTA. Machbarkeitsuntersuchung zur Entwicklung einer Sicherheits- und Nachweismethodik für ein Endlager für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle im Kristallingestein in Deutschland. Abschlussbericht (2016)