4 ABLEITUNG VON ERKUNDUNGSMAßNAHMEN FÜR DEUTSCHLAND
4.4 A BLEITUNGSVORGANG
Auf Basis der bewerteten internationalen Informationen (siehe Kap. 3) sowie des Experten-wissens der Bearbeiter des Forschungsvorhabens wurden generische Erkundungen (die an-zuwendenden Maßnahmen sowie deren jeweiliger Umfang) für die vier Formationen bzw.
sechs Standortszenarien abgeleitet. Grundlage bildeten die folgenden Festlegungen:
• Die Schwerpunkte der Erkundungsmaßnahmen sind darauf ausgerichtet, dass die Durchführung eines Langzeitsicherheitsnachweises - der letztlich die Eignung eines Standortes für die Errichtung eines Endlagers belegt - und die Überprüfung einer prak-tischen Realisierbarkeit des Endlagers möglich werden. Dazu gehören:
- Exploration der geologischen Situation:
o Bestätigung der ausreichenden lateralen und vertikalen Ausdehnung des Wirtsgesteins bzw. Deckgebirges (räumliche Verbreitung)
o Lokalisierung von Störungszonen
- Nachweis der geforderten Barriereeigenschaften der jeweiligen Schutzschicht (z.B.
Homogenität, hydraulische Eigenschaften, Absorptionseigenschaften)
- Nachweis der bautechnischen Machbarkeit der Hohlraumerstellung unter den standortspezifischen Gegebenheiten
• Erkundungsmaßnahmen, die Ergebnisse von guter Qualität liefern, sind im Allgemei-nen zu bevorzugen. Die ausgewählten Maßnahmen entsprechen dem jeweiligen Stand von Wissenschaft und Technik.
• Die dem Schritt 5 zuzuordnenden Erkundungsmaßnahmen sind ausschließlich diejeni-gen, die untertägig durchzuführen sind.
Die Ableitung der Anforderungen an die Erkundungsmaßnahmen erfolgte schrittweise - wie unten dargestellt - und die entsprechenden Ergebnisse für die jeweiligen Formationen bzw.
Szenarien sind in den Anhängen 9 bis 14 dokumentiert:
(1) Die zur Bestimmung der jeweiligen Inhalte der Themenkomplexe für erforderlich gehal-tenen Erkundungsmaßnahmen wurden definiert und in entsprechende numerische Qualitäts- und Quantitätskategorien (1 bis 3) eingestuft. Die Grundlage der Einstufung von Erkundungsmaßnahmen in Qualitäts- bzw. Quantitätskategorien ist in Anhang 4 dargestellt.
(2) Die Erkundungsmaßnahmen wurden in eine Maßnahmendatei mit den entsprechen-den Qualitäts- und Quantitätskategorien bezüglich der Inhalte der Themenkomplexe aufgelistet sowie in eine Übersichtstabelle eingetragen.
(3) Anschließend wurden die Zuverlässigkeitsindizes für die einzelnen Inhalte der The-menkomplexe berechnet (siehe Abs. 3.2.1) und grafisch dargestellt. Zum Vergleich werden die vorhandenen internationalen Ergebnisse als Orientierungswerte in den gra-fischen Darstellungen den vorgeschlagenen Erkundungen gegenübergestellt. Auf-grund der Unterscheidung zwischen übertägigen und untertägigen Erkundungsmetho-den können die Maßnahmen bezüglich des unterschiedlichen Standes gemäß Schritt 4 bzw. einer Kombination der Schritte 4 + 5 dargestellt werden.
Bei einer ausreichenden Anzahl von internationalen Standorten für jeden Gesteinstyp bzw.
Erkundungsschritt wäre die Verwendung von statistischen Methoden zur Vorbereitung einer Orientierungsbasis möglich, so dass z.B. die Festlegung von mindestens zu erreichenden Zuverlässigkeitswerten gegeben wäre. Dies ist jedoch aufgrund der geringen Standortanzahl für die jeweiligen Gesteine nicht umsetzbar.
Es wird auch als nicht gerechtfertigt angesehen, Vergleichsdaten zwischen verschiedenen Gesteinen zu übertragen, da die Wertigkeit der einzelnen Inhalte der Themenkomplexe ge-steinsbezogen sehr verschieden sein kann. Beim Kristallin sind insbesondere infolge der zu-meist vorliegenden tektonischen Zergliederung und Deformationen die standortbezogenen Eigenschaften von Wegsamkeiten von überwiegender Bedeutung, während davon auszuge-hen ist, dass diese im Salzgestein nicht auftreten. Im Gegensatz sind dort die stoffbezogenen Eigenschaften des Wirtsgesteins (z.B. lithologische Homogenität) zu berücksichtigen. Ähnli-che Unterschiede bzw. spezifisÄhnli-che Vor- und Nachteile ergeben sich auch beim wechselseiti-gen Vergleich der anderen Wirtsgesteine.
Aufgrund der oben diskutierten Einschränkung wurden zum orientierenden Vergleich mit den berechneten Zuverlässigkeitsindizes für die abgeleiteten Erkundungen spezifische, internatio-nale Standorte einbezogen. Dies sind:
• Salzgesteine in flacher Lagerung (Schritte 4 + 5) - WIPP/USA
• Tone und Tonsteine (Schritt 4) - Benken/Schweiz und Wellenberg/Schweiz (Mittelwer-te)
• Tone und Tonsteine (Schritte 4 + 5) - Bure/Frankreich und Mol/Belgien (Mittelwerte)
• Kristallin (Schritt 4) - Forsmark/Schweden und Oskarshamn/Schweden (Mittelwerte)
• Kristallin (Schritte 4 + 5) - Whiteshell/Kanada
Für die Salzgesteine wurde Scanzano Jonico/Italien wegen der sehr spärlichen Abdeckung der einzelnen Inhalte der Themenkomplexe bei der Festlegung der Orientierungswerte nicht berücksichtigt. Es steht kein Vergleichsstandort für Salzgesteine in steiler Lagerung zur Ver-fügung. Da Sellafield/England, Bataapati/Ungarn sowie Onkalo/Finnland im Gegensatz zu Forsmark/Schweden und Oskarshamn/Schweden keinem expliziten Auswahlverfahren im Sinne des AkEnd unterliegen, wurden sie bei der Festlegung der Orientierungswerte für das Kristallin nicht berücksichtigt. Es steht auch kein Vergleichsstandort für sonstige Gesteine unter Tonbedeckung zur Verfügung.
Zusammenfassende Darstellungen der für die einzelnen Inhalte der Themenkomplexe vor-handenen Orientierungswerte zum jeweiligen Zuverlässigkeitsindex sind in der Tabelle 4.4-1 sowie in den Abbildungen 4.4-1 für Erkundungsschritt 4 bzw. 4.4-2 für die Schritte 4 + 5 ent-halten.
Im Sinne künftiger Erkundungsvorbereitungen wird darauf hingewiesen, dass bei der Planung für reale Standorte einige relevante Informationen schon vorhanden sein könnten. Dieser Zu-stand würde dann zu den folgenden Zu-standortspezifischen Schritten führen:
• Sichtung und Analyse aller vorhandenen Daten
• Zusammenstellung aller durch Neumessung zu gewinnenden Informationen
Zur Definition der Einzelheiten einer Erkundung für einen realen Standort gehört auch die Erarbeitung der zeitlichen Abfolge der vorgesehenen Erkundungsmaßnahmen. Die o.g. Bear-beitungsschritte waren nicht Gegenstand der vorliegenden Arbeit, haben aber Einfluss auf den Aufwand für die Erkundung.
Sonstige Gesteine Mittelwert 4+5
Inhalte der Themenkomplexe Scanzano Jonico WIPP Benken Wellenberg Bure Mol Oskarshamn Forsmark Sellafield Bataapati Onkalo Whiteshell Yucca Mountain Ton/Tonstein Ton/Tonstein Kristallin Salzgestein 4+5 Ton/Tonstein 4 Ton/Tonstein 4+5 Kristallin 4 Kristallin 4+5 Regionale Geologie (20 km*20 km)
Wirtsgestein / Rahmengestein (Geometrie, Materialwechsel) A1 kA 2,0 2,8 1,4 3,8 6,4 7,5 2,8 8,3 5,5 11,7 9,0 8,4 5,1 2,1 5,2 2,0 2,1 5,1 5,2 9,0
Stratigraphie A2 kA 2,8 3,8 kA kA 6,4 7,4 kA 4,2 kA kA kA 6,7 6,4 3,8 7,4 2,8 3,8 6,4 7,4 kA
Strukturgeologie und Tektonik (Störungsmuster, Faltung) A3 kA 5,4 2,8 1,4 kA 5,0 kA kA 8,3 6,3 4,9 5,2 8,4 5,0 2,1 kA 5,4 2,1 5,0 kA 5,2
Regionales Spannungsfeld A4 kA kA kA kA 2,0 kA kA kA kA kA 5,2 kA kA 2,0 kA kA kA kA 2,0 kA kA
Temperatur und Wärmeleitfähigkeit A5 kA kA 3,1 kA kA kA 2,8 2,8 kA kA kA kA kA kA 3,1 2,8 kA 3,1 kA 2,8 kA
Geodynamik / Entwicklungsgeschichte (z.B. Eiszeitauflast, Erosion,
Seismizität) A6 kA 2,8 kA 1,0 2,8 kA kA kA 3,5 kA kA kA 6,0 2,8 1,0 kA 2,8 1,0 2,8 kA kA
Rohstoffvorkommen A7 kA 1,8 2,8 kA kA kA 3,5 kA kA kA kA kA 4,0 kA 2,8 3,5 1,8 2,8 kA 3,5 kA
Eigenschaften des Wirtsgesteins und der Rahmengesteine am Standort
Lithologie B1 6,1 7,1 7,9 6,8 9,4 7,9 12,5 11,7 10,0 9,5 12,0 8,0 9,2 8,7 7,3 12,1 7,1 7,3 8,7 12,1 8,0
Geometrie (Tiefenlage, Ausdehnung) B2 6,1 4,9 5,2 6,2 8,0 7,2 10,7 7,9 9,9 6,2 9,8 8,0 4,9 7,6 5,7 9,3 4,9 5,7 7,6 9,3 8,0
Makro-Struktur (Großgefüge: Störungen / Faltungen / Deformationen /
Klüfte) B3 4,5 2,8 7,6 6,7 6,8 2,8 11,9 11,8 11,1 12,8 10,1 10,2 8,4 4,8 7,2 11,9 2,8 7,2 4,8 11,9 10,2
Mikro-Struktur (Korngefüge / Porenstruktur) B4 kA kA 1,0 kA 7,9 kA 7,3 5,2 1,4 kA 1,4 3,0 kA 7,9 1,0 6,3 kA 1,0 7,9 6,3 3,0
In-situ-Spannungsverhältnisse B5 kA 3,1 3,7 4,1 3,5 1,0 7,3 2,8 5,4 kA 4,5 1,0 3,5 2,2 3,9 5,1 3,1 3,9 2,2 5,1 1,0
Mineralogie B6 kA kA 3,5 4,0 kA 4,2 7,3 5,2 kA kA kA 1,4 kA 4,2 3,7 6,3 kA 3,7 4,2 6,3 1,4
Petrophysikalische Eigenschaften (Probenmaßstab)
Gesteinsmechanik (z.B. Festigkeit, Kriechen) B7a kA 8,5 4,0 4,5 7,5 6,7 5,2 6,7 4,1 2,8 4,2 1,0 8,0 7,1 4,3 5,9 8,5 4,3 7,1 5,9 1,0
Hydraulik (z.B. Permeabilität, Porosität, Sättigung) B7b kA 7,2 6,5 3,0 1,7 5,2 5,2 2,8 2,8 kA kA 1,0 kA 3,5 4,8 4,0 7,2 4,8 3,5 4,0 1,0
Diffusion B7c kA kA 4,2 1,5 3,0 kA 5,9 2,8 kA kA kA kA kA 3,0 2,9 4,3 kA 2,9 3,0 4,3 kA
Thermik B7d kA 7,3 2,0 kA kA kA 5,2 4,0 kA kA kA 1,0 7,7 kA 2,0 4,6 7,3 2,0 kA 4,6 1,0
THMC-Kopplung B7e kA 7,3 kA kA kA 6,0 kA kA kA kA kA kA 6,6 6,0 kA kA 7,3 kA 6,0 kA kA
Chemismus (z.B. Oxidation, Adsorption) B7f kA kA kA kA 7,8 6,8 1,0 kA kA kA kA 1,0 kA 7,3 kA 1,0 kA kA 7,3 1,0 1,0
Hydrogeologie des Wirtsgesteins und der Rahmengesteine (Feldmaßstab)
Hydraulisch wirksame Einheiten C1 kA 8,2 4,1 4,9 6,1 4,9 3,7 7,3 9,6 8,5 9,1 6,7 kA 5,5 4,5 5,5 8,2 4,5 5,5 5,5 6,7
Porenwasserdrücke im Wirts- und Rahmengestein C2 kA 3,4 2,8 5,4 8,8 5,0 4,1 6,6 3,5 3,4 4,2 6,8 2,0 6,9 4,1 5,3 3,4 4,1 6,9 5,3 6,8
Fließ- und Speicherparameter C3 kA 7,0 4,3 5,0 7,8 3,4 8,2 10,1 5,8 6,8 10,3 4,1 5,9 5,6 4,6 9,1 7,0 4,6 5,6 9,1 4,1
Zwei-Phasenfluss-Parameter C4 kA kA 2,0 3,0 kA kA kA kA kA kA kA kA kA kA 2,5 kA kA 2,5 kA kA kA
Hydrochemie
Wasseralter (isotopengeochemische Charakterisierung) D1 kA 7,7 5,2 8,1 13,7 4,3 6,3 6,3 6,3 9,0 7,3 9,6 5,2 9,0 6,6 6,3 7,7 6,6 9,0 6,3 9,6
Porenwasserchemismus D2 kA 10,1 6,7 17,7 13,6 7,2 8,3 7,4 6,1 14,4 15,1 14,6 3,5 10,4 12,2 7,9 10,1 12,2 10,4 7,9 14,6
Transporteigenschaften D3 kA 4,2 kA kA kA 6,1 kA 5,0 kA 1,4 kA kA 1,4 6,1 kA 5,0 4,2 kA 6,1 5,0 kA
Kolloide usw. D4 kA kA kA 3,0 kA kA kA kA kA kA kA kA kA kA 3,0 kA kA 3,0 kA kA kA
Mittelwert 4 Orientierungswerte
Salzgesteine Tone /Tonsteine Kristallin
0 3 6 9 12 15 18 Wirtsgestein / Rahmengestein (Geometrie, Materialwechsel) A1
Stratigraphie A2 Strukturgeologie und Tektonik (Störungsmuster, Faltung) A3 Regionales Spannungsfeld A4 Temperatur und Wärmeleitfähigkeit A5 Geodynamik / Entwicklungsgeschichte (z.B. Eiszeitauflast, Erosion, Seismizität) A6 Rohstoffvorkommen A7
Lithologie B1 Geometrie (Tiefenlage, Ausdehnung) B2 Makro-Struktur (Großgefüge: Störungen / Faltungen / Deformationen / Klüfte) B3 Mikro-Struktur (Korngefüge / Porenstruktur) B4 In-situ-Spannungsverhältnisse B5 Mineralogie B6
Gesteinsmechanik (z.B. Festigkeit, Kriechen) B7a Hydraulik (z.B. Permeabilität, Porosität, Sättigung) B7b Diffusion B7c Thermik B7d THMC-Kopplung B7e Chemismus (z.B. Oxidation, Adsorption) B7f
Hydraulisch wirksame Einheiten C1 Porenwasserdrücke im Wirts- und Rahmengestein C2 Fließ- und Speicherparameter C3 Zwei-Phasenfluss-Parameter C4
Wasseralter (isotopengeochemische Charakterisierung) D1 Porenwasserchemismus D2 Transporteigenschaften D3 Kolloide usw. D4
Inhalte der Themenkomplexe
Schritt 4 Orientierungswerte für den Zuverlässigkeitsindex - Zkg
Salzgestein Ton/Tonstein Kristallin
Abb. 4.4-1 Vorhandene Orientierungswerte Schritt 4
0 3 6 9 12 15 18 Wirtsgestein / Rahmengestein (Geometrie, Materialwechsel) A1
Stratigraphie A2 Strukturgeologie und Tektonik (Störungsmuster, Faltung) A3 Regionales Spannungsfeld A4 Temperatur und Wärmeleitfähigkeit A5 Geodynamik / Entwicklungsgeschichte (z.B. Eiszeitauflast, Erosion, Seismizität) A6 Rohstoffvorkommen A7
Lithologie B1 Geometrie (Tiefenlage, Ausdehnung) B2 Makro-Struktur (Großgefüge: Störungen / Faltungen / Deformationen / Klüfte) B3 Mikro-Struktur (Korngefüge / Porenstruktur) B4 In-situ-Spannungsverhältnisse B5 Mineralogie B6
Gesteinsmechanik (z.B. Festigkeit, Kriechen) B7a Hydraulik (z.B. Permeabilität, Porosität, Sättigung) B7b Diffusion B7c Thermik B7d THMC-Kopplung B7e Chemismus (z.B. Oxidation, Adsorption) B7f
Hydraulisch wirksame Einheiten C1 Porenwasserdrücke im Wirts- und Rahmengestein C2 Fließ- und Speicherparameter C3 Zwei-Phasenfluss-Parameter C4
Wasseralter (isotopengeochemische Charakterisierung) D1 Porenwasserchemismus D2 Transporteigenschaften D3 Kolloide usw. D4
Inhalte der Themenkomplexe
Schritte 4+5 Orientierungswerte für den Zuverlässigkeitsindex - Zkg
Salzgestein Ton/Tonstein Kristallin
Abb. 4.3.2-2 Vorhandene Orientierungswerte Schritte 4 + 5