Die Berechnung der Strahlenexposition als Folge der Radionuklidausbreitung und teilweise auch Radionuklidakkumulation in der Biosphäre und aufgrund der verschiedenen Expositionspfade er-folgt, ausgehend von den berechneten Radionuklidkonzentrationen im genutzten oberflächenna-hen Grundwasser, in Anlehnung an die Allgemeine Verwaltungsvorschrift (AVV) zu § 47 StrlSchV.
Für einzelne Radionuklide von Zerfallsreihen ergibt das hier beschriebene und im Programm PROSA umgesetzte Vorgehen eine mehrfache Berücksichtigung ihres Beitrags zur Strahlenexpo-sition, was eine konservative Näherung darstellt.
Nach dem Übertritt in das oberflächennahe Grundwasser verändern sich die Konzentrationsver-hältnisse von Radionukliden einer Zerfallsreihe aufgrund der im Grundwasserträger herrschenden Sorptionsverhältnisse gegenüber den Konzentrationsverhältnissen in Lösung beim Übertritt aus der Transportstrecke durch Hutgestein und Deckgebirge (ohne Kreide und Quartär). Dies wird im Modell durch einen vereinfachten Algorithmus auf der Basis von Sorptionsparametern, die reprä-sentativ für die Oberen Alleringerslebener Schichten der Oberkreide sind, berücksichtigt (siehe Anhang A).
o Ostquerschläge
o Südliche Wetterstrecke
o Nördliche Verbindung zwischen den abgebauten Lagerteilen
UNTERTAGE-MESSFELD
RA-VBA Einlagerungsbereiche und Abdichtsysteme (4. Sohle -372 mNN)
OSTFELD
WEST-SÜDFELD
ZENTRALTEIL
Füllorte u.
Umfahrung
West-querschlag
Ost-querschlag
Nordstrec
ke
Wetterstrec ke südl.
Kalilager B Kalilager C
Kalilager D
Kalilager E
NORDFELD
4651/4sohle_372_rev4.eps/shu/30.03.09 Schacht Bartensleben Richtstrec
ke nach Süden
Abbildung 3-9 Lokationen der Abdichtungen (grün), der Kalilager (rot) und Maximalausdehnung der ModellEinlagerungsbereiche (blau schraffiert) auf der 4. Sohle
o 1. südliche Richtstrecke (2. Sohle)
Im Südfeld sind die Abfälle in den Abbauen 1, 2 und 3 der 5aSohle eingelagert. Das Südfeld ist derart stark durchbaut, dass Abbaue über Auflockerungszonen miteinander verbunden sind und in der Nähe der Einlagerungsgrubenbaue kein Abdichtsystem ausgewiesen werden kann. Die Einla-gerungsgrubenbaue des Westfeldes sind die Abbaue 1 bis 5, die nördliche Richtstrecke und das Westgesenk, alle auf der 4. Sohle. Da die im Westfeld erzeugte Gasmenge bei vollständiger Ab-dichtung zu einem Frac führen könnte, ist eine dauerhaft offene Verbindung zwischen dem West-feld und SüdWest-feld – von Abbau 1s auf der –253 mNN Sohle (SF) zum Westgesenk (WF, Bereich – 332 mNN Sohle) – vorgesehen, so dass das Westfeld und das Südfeld im Sinne des Langzeitsi-cherheitsnachweises einen Einlagerungsbereich, das West-Südfeld, bilden. Die Wahl der obersten Sohle des Südfeldes als Ansatzpunkt für die neue Verbindung zwischen West- und Südfeld ist im Hinblick auf die Langzeitsicherheit besonders günstig, weil eine lösungsgestützte Radionuklidfrei-setzung aus dem Westfeld erst erfolgen kann, nachdem das Westfeld über das Südfeld und diese neue Verbindung vollgelaufen ist. Mit großer Wahrscheinlichkeit wird der Flüssigkeitsspiegel im Südfeld die 1. Sohle nicht erreichen, weil aufgrund von Gasbildung und Konvergenz der Gasdruck bereits vorher den hydrostatischen Druck in der übrigen Grube überschreitet und der Lösungszu-tritt in das Südfeld endet. Dennoch werden das Westfeld und das Südfeld für den Langzeitsicher-heitsnachweis vereinfachend zu einem Einlagerungsbereich West-Südfeld zusammengefasst.
Als Abdichtsystem des West-Südfelds gegen die potentiellen Zutrittsorte im Zentralteil, im Nordfeld und im Südostfeld sowie im Grubenteil Marie wirken 12 Strecken zwischen den Kalilagern B und C als parallelgeschaltete Widerstände: Der hydraulische Widerstand dieses Abdichtsystems wird im Modell durch eine Barriere mit der effektiven Länge Leff = 26 m und der effektiven Querschnittsflä-che Aeff = 113,8 m2 beschrieben (vgl. Anhang D). Zur zusätzlichen Verzögerung eines Lösungs-übertrittes vom Südfeld ins Westfeld (innerhalb des gemeinsamen Einlagerungsbereiches West-Südfeld) werden zusätzlich die Westquerschläge auf der 3. und 4. Sohle sowie die Richtstrecke vom Westfeld gegen Süden auf der 4. Sohle und das Störreservelager als Abdichtungen ausge-führt. Der Fluss über die ebenfalls als Abdichtungen ausgeführten Verbindungsstrecken vom West-Südfeld nach Marie ist wegen ihrer Länge nicht relevant. Diese Strecken werden daher im Modell nicht berücksichtigt.
Von den Unterwerksbauen des Südfelds (-420 mNN, -454 mNN, -461 mNN und -475 mNN) führt ein nur begrenzt abgebautes Hartsalzflöz (Bestandteil des Kalilagers C) nach oben zum Zentralteil.
Dieses ist undurchlässig und daher hydraulisch dem intakten Wirtsgestein gleichzusetzen.
Ein Durchlösen dieses Flözes und damit ein Kurzschließen des Abdichtsystems zum ELB WSF kann sowohl vom Zentralteil gegen den Einlagerungsbereich als auch in umgekehrter Richtung ausgeschlossen werden, zumindest für lange Zeiträume. Ein Durchlösen vom Zentralteil nach un-ten zum Südfeld ist aufgrund von Dichteeffekun-ten und der Selbstabdichtung durch ausfallende Mi-neralphasen ausgeschlossen. Ein Durchlösen in umgekehrter Richtung (vom Südfeld nach oben zum Zentralteil) erfordert ein Ansteigen von MgCl2-untersättigter Lösung in den Unterwerksbauen des Südfelds (Abbaue in Lagerteil C) bis zur 4. Sohle. Aufgrund der geringen mobilen Lösungs-menge im Einlagerungsbereich zu Beginn der Zutrittsphase und des geringen Lösungszutritts durch die unkorrodierten Abdichtungen ist dies erst zu späten Zeiten möglich. Selbst dann ist ein
Durchlösen des Hartsalzflözes kaum zu erwarten, da bei der Umlösung von Hartsalz mit NaCl-Lösung das Volumen der Festphase zunimmt, was zu einer Selbstabdichtung des Hartsalzes führt.
Der Einlagerungsort im Ostfeld ist der Abbau 2 auf der 4. Sohle. Als Abdichtung wirken die beiden Ostquerschläge. Der Ostquerschlag auf der 2. Sohle hat einen Querschnitt von 21 m2 und wird mit Salzbeton auf einer Länge von 150 m abgedichtet. Das Dichtelement im Ostquerschlag auf der 4. Sohle, im Hauptanhydrit, wird über eine Länge von 110 m aus Magnesiabeton erstellt12, bei ei-nem Querschnitt von 22,5 m2. Sämtliche Abbaue des Ostfeldes befinden sich damit östlich des Abdichtsystems und können deshalb nur über das Abdichtsystem des Ostfeldes volllaufen. Welche der Abbaue letztendlich für die Gasspeicherung zur Verfügung stehen und am Prozess der Radio-nuklidmobilisierung und -freisetzung teilnehmen, somit im Sinne des Modells tatsächlich zu dem Einlagerungsbereich zugehören, ist abhängig von der real stattfindenden hydraulischen Ankopp-lung an den Einlagerungsgrubenbau. Das Hohlraum und Porenvolumen des Ostfeldes wird des-halb über einen weiten Bereich, von den Werten des Einlagerungsgrubenbaus allein bis zu jenen des gesamten Ostfeldes, variiert.
Zusätzlich befindet sich innerhalb eines Streckenstummels des Ostfelds in einem Sohlenbohrloch ein Fass in einer verlorenen Betonabschirmung (VBA) mit einem hohen Inventar an 226Ra, die so-genannte Radium-VBA. Wie in Anhang R dargelegt, zerfällt das mit der Radium-VBA eingebrachte
226Ra selbst unter ungünstigen Annahmen weitestgehend innerhalb des mit Salzbeton verfüllten Streckenstummels. Daher wird der Beitrag der Radium-VBA zum Radionuklidinventar des Ostfelds in den Modellrechnungen vereinfachend vernachlässigt, d.h. maßgeblich für das Radiuminventar des Ostfelds ist nur das mit den Abfällen in Abbau 2 eingebrachte Inventar.
Im Nordfeld umfasst der Einlagerungsbereich des Modells das Ende der Nordstrecke und den nordöstlichen Querschlag, beide auf der 4. Sohle. Die Nordstrecken nach Marie gehören konzep-tuell zur übrigen Grube. Der Einlagerungsbereich Nordfeld kann nicht nachweislich gegen die po-tentiellen Zutrittsorte abgedichtet werden. Der Einlagerungsbereich Nordfeld weist deshalb kein wirksames Abdichtsystem auf. Im Modell wird diesem der Parametersatz Leff = 1 m, Aeff = 20 m2 und k = 10-14 m2 zugewiesen, was einem vernachlässigbar kleinen hydraulischen Widerstand ent-spricht.
Im Zentralteil wurden die Abfälle im nördlichen und südlichen Abbau 1a der 4aSohle und in der sogenannten Durchsumpfungsgrube (4. Sohle) eingelagert. Aufgrund des hohen Durchbauungs-grades im Zentralteil zwischen den Einlagerungsgrubenbauen auf den Sohlen 4a und 4 einerseits und den potentiellen Lösungszutritts und –austrittsorten auf der 1. Sohle kann kein hydraulisch wirksames Abdichtsystem ausgewiesen werden (modelltechnisch: Leff = 1 m, Aeff = 20 m2, k = 10-14 m2). Das Modell wird deshalb die Dauer des Lösungszutritts (konservativ) unterschätzen, da es den bestehenden, jedoch nicht quantifizierbaren Widerstand der verfüllten Hohlräume im Zentralteil vernachlässigt.
12 Es wird unterstellt, dass der Hauptanhydrit aufgrund seiner Steifigkeit im Unterschied zum Steinsalz nicht durch Kon-vergenz auf das Abdichtungsbauwerk aufkriechen wird. Deshalb ist für die Abdichtung an dieser Lokation mit Mag-nesiabeton ein Baustoff vorgesehen, welcher beim Abbinden quillt. Dadurch wird die Firstbündigkeit des Bauwerks gewährleistet.
Im UMF kann aufgrund der metallischen Komponenten zwar eine signifikante Gasbildung stattfin-den, aber die dort vorhandenen Abfälle beinhalten ausschließlich kurzlebige Radionuklide (60Co und 137CsQuellen). Das Radionuklidinventar wird modelltechnisch dem Nordfeld zugeschlagen, das wie das UMF keine nennenswerte Barriere aufweist und wo die große Gasbildungsrate ein rasches Austreten der mobilisierten Radionuklide verursacht. Eine Freisetzung dieser Nuklide durch Hutgestein und Deckgebirge bis in den oberflächennahen Aquifer ist aufgrund ihrer kurzen Halbwertszeit jedoch ausgeschlossen.