Herkunft, Art und Menge der radioaktiven Abfälle und Materialien

2 Vorgaben und Vorgehen

2.2 Abfallzuteilung auf das SMA- und das HAA-Lager

2.2.1 Herkunft, Art und Menge der radioaktiven Abfälle und Materialien

In der Schweiz fallen radioaktive Abfälle bei der Nutzung der Kernenergie und bei der Ver-wendung radioaktiver Materialien in Medizin, Industrie und Forschung (MIF) an. Gemäss SGT (BFE 2008) soll das Sachplanverfahren zu geologischen Tiefenlagern führen, welche die Abfälle aus den bestehenden und allfälligen neuen Kernkraftwerken (KKW), aus deren Still-legung und Abbruch sowie die MIF-Abfälle (inkl. StillStill-legung und Abbruch von Forschungs-einrichtungen) aufnehmen können. Die maximalen Lagerkapazitäten der geologischen Tiefen-lager werden mit den Rahmenbewilligungen verbindlich festgelegt. Bereits in der Etappe 1 des Sachplanverfahrens muss gemäss SGT aufgezeigt werden, ob bzw. welche Reserven bei den vorgeschlagenen geologischen Standortgebieten vorhanden sind.

Ausgangspunkt für die Planung sind die Abfälle aus den bestehenden KKW bei einer ange-nommenen Betriebsdauer von 50 Jahren und die MIF-Abfälle bei einer Sammelperiode bis Ende Einlagerung der Abfälle aus den bestehenden KKW in das SMA-Lager (bis 2050). Dies umfasst die Abfälle der Kleinproduzenten sowie Abfälle von grossen Forschungseinrichtungen (Paul Scherrer Institut, CERN) und Stilllegungsabfälle von Forschungsreaktoren und –ein-richtungen verschiedener Hochschulen und Universitäten. Die diesbezüglich erwarteten Abfall-mengen sind in Tab. 2.2-1a aufgeführt, in der für die Beschreibung der Abfälle die Kategorien gemäss Art. 51 KEV (2004) verwendet werden: Hochaktive Abfälle (HAA), alphatoxische Abfälle (ATA) und schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA).

9 Zusätzlich wird für ausgewählte Indikatoren die Stufe ungenügend eingeführt; damit werden Varianten mit unge-nügenden Eigenschaften für sehr wichtige Merkmale ausgeschlossen.

Nach Ausführung dieser fünf Auswahlschritte haben die Entsorgungspflichtigen eine zusam-menfassende Bewertung der Standortgebiete vorzulegen. Die Bewertungsergebnisse der einzelnen Kriterien werden dabei mit Hilfe einer Bewertungsmatrix zu einem Gesamturteil über die Eignung der Standortgebiete zusammengeführt. Das Ergebnis wird auf der ent-sprechenden qualitativen Werteskala (d.h. sehr geeignet / geeignet / bedingt geeignet / weniger geeignet) dargestellt. Das Vorgehen und das Ergebnis sind in einem Bericht zu dokumentieren, mit welchem die Entsorgungspflichtigen Vorschläge für potenzielle Stand-ortgebiete unterbreiten. Als potenzielle StandStand-ortgebiete kommen nur solche in Frage, welche mindestens die Bewertung bedingt geeignet erreicht haben.

Tab. 2.2-1a: Abfallmengen in Kubikmeter (gerundet) bei 50 Jahren Betriebszeit der bestehen-den KKW und einer Sammelperiode der Abfälle aus dem MIF-Bereich bis 2050.

Erläuterung: Volumen der konditionierten Abfälle und Volumen, bei denen die konditio-nierten Abfälle zusätzlich in Endlagerbehälter verpackt sind (Zahlen in Klammern). Die Angaben sind gegliedert nach Kategorien gemäss KEV Art. 51 (HAA: hochaktive Abfälle, ATA: alphatoxische Abfälle, SMA: schwach- und mittelaktive Abfälle) und bezüglich Her-kunft (BE: abgebrannte Brennelemente; HAA: verglaste hochaktive Abfälle aus der Wie-deraufarbeitung; WA-MA: mittelaktive Abfälle aus der WieWie-deraufarbeitung; BA: Betriebs-abfälle der KKW (inkl. austauschbarer Kernkomponenten der KKW (RA)); SA: Still-legungsabfälle der KKW; MIF: Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung; BEVA:

Abfälle aus dem Betrieb und der Stilllegung der Verpackungsanlage für BE und HAA).

Herkunft

2) Diese Abfälle resultieren aus der Wiederaufarbeitung von 1'140 tU.

3) Darin enthalten sind auch die Abfälle aus der Stilllegung von Forschungseinrichtungen sowie für die Planung eine Reserve von 12'000 m³ für heute noch nicht im Detail spezifizierte SMA-Abfälle, z.B.

aus dem CERN und dem PSI. Es ist zu erwarten, dass es sich dabei ausschliesslich um SMA-Abfälle handelt.

Zur Illustration möglicher zusätzlicher Abfallmengen wird in Tab. 2.2-1b und c aufgezeigt, welche zusätzlichen Abfallmengen bei einer Verlängerung der Betriebsdauer der bestehenden KKW sowie einer Verlängerung der Sammelperiode der Abfälle aus dem MIF-Bereich um 10 Jahre bzw. bei einer zusätzlichen Elektrizitätsproduktion von 5 GWe während 60 Jahren¹⁰ durch neue KKW zu erwarten wären. In Tab. 2.2-1c sind auch die wegen der Verlängerung der Sammelperiode zusätzlich anfallenden MIF-Abfälle aufgeführt¹¹, die zusätzlich 25'000 m³ Abfälle aus der Stilllegung von angenommenen neuen, noch nicht geplanten Forschungsein-richtungen einschliessen. Eine detaillierte Beschreibung der Abfalleigenschaften findet sich in Nagra (2008d).

10 Dies würde den Ersatz der heute bestehenden KKW und der auslaufenden Lieferverträge mit Frankreich unter Berücksichtigung einer moderaten Zunahme des Strombedarfs abdecken (vgl. z.B. Angaben in Nuklearforum 2007).

Die Kernkraftwerk Niederamt AG (KKN), eine Tochtergesellschaft der Atel Holding AG, hat am 9. Juni 2008 ein Rahmenbewilligungsgesuch für ein neues Kernkraftwerk im solothurnischen Niederamt eingereicht.

Axpo und BKW haben im Dezember 2007 angekündet, dass auch sie im Jahre 2008 Rahmenbewilligungsgesuche für zwei neue KKW einreichen wollen im Zusammenhang mit der sich abzeichnenden Produktionslücke in der Höhe von ca. 3'200 MW_e.

11 Sammelperiode bis Ende Einlagerung der Abfälle aus den neuen KKW in das SMA-Lager (modellhafte Annahme: bis 2120).

Tab. 2.2-1b: Zusätzlich erwartete Abfallmengen in Kubikmeter (gerundet) bei einer Verlänge-rung der Betriebsdauer der bestehenden KKW um 10 Jahre und der Sammelperiode für die Abfälle aus dem MIF-Bereich um 10 Jahre (bis 2060).

Die angegebenen Abfallmengen werden verwendet zur Beurteilung des erforderlichen Platzbedarfs infolge möglicher zusätzlicher Abfallmengen. Erläuterungen: vgl. Tab. 2.2-1a.

Herkunft

Tab. 2.2-1c: Zusätzliche Abfallmengen in Kubikmeter (gerundet) bei einer optionalen Elektrizi-tätsproduktion von zusätzlich 5 GWe während 60 Jahren durch neue KKW und einer entsprechenden Verlängerung der Sammelperiode für die MIF-Abfälle.

Für die neuen KKW wird konservativ angenommen, dass die abgebrannten Brennelemente nicht der Wiederaufarbeitung zugeführt werden. Für die MIF-Abfälle werden die zusätz-lichen Abfälle wegen Verlängerung der Sammelperiode bis Ende der Einlagerung der SMA-Abfälle der neuen KKW (bis 2120) und zusätzlich 25'000 m³ Abfälle aus der Still-legung von angenommenen neuen, noch nicht geplanten Forschungseinrichtungen aufge-führt.

Die angegebenen Abfallmengen werden verwendet zur Beurteilung des erforderlichen Platzbedarfs infolge möglicher zusätzlicher Abfallmengen. Erläuterungen: vgl. Tab. 2.2-1a.

Herkunft

2.2.2 Abfallzuteilung auf das SMA- bzw. das HAA-Lager

Gemäss SGT, Anhang I, haben die Entsorgungspflichtigen den Behörden einen Vorschlag zu unterbreiten, wie die Zuteilung der Abfälle auf das SMA- bzw. das HAA-Lager vorgenommen werden soll (Schritt 1 gemäss SGT). Die Abfallzuteilung hat zum Ziel, für die Ableitung der Anforderungen an das Barrierensystem (geologische Barriere, technische Barrieren) eine mög-lichst gute Ausgangslage zu schaffen. Dazu sollen einerseits Abfälle mit ähnlichen sicherheits-bezogenen Eigenschaften im gleichen Lager bzw. im gleichem Lagerkompartiment¹² entsorgt werden, und andererseits sollen möglichst ausgewogene Anforderungen an das Barrierensystem und an das gesamte Lager (z.B. bezüglich des zugeteilten Abfallvolumens) resultieren.

Die für die Abfallzuteilung, Lagerauslegung und Festlegung von geologischen Standortgebieten zu berücksichtigenden Abfalleigenschaften sind gemäss SGT Anhang I (vgl. Tab. 2.1-3):

• Inventar, Halbwertszeiten, Aktivität und Radiotoxizität der sicherheitsrelevanten Radio-nuklide sowie ihre zeitliche Entwicklung

• Abfallvolumen

• Materialeigenschaften und ihre möglichen Auswirkungen auf das Wirtgestein;

• Wärmeentwicklung

• Gehalt an potenziell Gas produzierenden Bestandteilen (Metalle, Organika)

• Gehalt an Komplexbildnern

Die Eigenschaften der Abfälle (Inventar, Halbwertszeiten, Aktivität und Radiotoxizität der sicherheitsrelevanten Radionuklide, ihre zeitliche Entwicklung, etc.) sind in Nagra (2008d) im Detail dokumentiert und fliessen einerseits direkt bei der Abfallzuteilung ein (vgl. Nagra 2008a). Andererseits werden sie bei der Festlegung von geologischen Standortgebieten berück-sichtigt, indem sie in die Anforderungen an die Geologie einfliessen (primär Anforderungen bezüglich Barrierenwirkung, Langzeitstabilität und räumlicher Verhältnisse). Alle anderen Abfalleigenschaften (Wärmeentwicklung, verwendete Materialien (Konditionierung, Ver-packung), Gehalt an Gas produzierenden Bestandteilen und Gehalt an Komplexbildnern) werden insofern berücksichtigt, als dass mögliche Beeinträchtigungen der Langzeitsicherheit durch bauliche bzw. betriebliche Massnahmen bei der Lagerauslegung vermieden oder klein gehalten werden (vgl. Nagra 2008a). Abfälle mit niedriger Wärmeleistung (SMA, ATA) werden von denjenigen mit hoher Wärmeleistung (HAA) räumlich getrennt. Die Auswirkungen der Wärmeleistung der HAA auf die technischen und geologischen Barrieren können nicht gänzlich vermieden, sondern nur durch eine angepasste Dauer der Zwischenlagerung bzw. durch eine geeignete Einlagerungsdichte klein gehalten werden. Bezüglich verwendeter Materialien wird bei der Lagerauslegung sichergestellt, dass im HAA-Lager Abfälle ohne Zementanteil (abge-brannte Brennelemente, verglaste hochaktive Abfälle) von zementhaltigen Abfällen (LMA) räumlich getrennt gelagert werden (Vermeidung von gegenseitigen Beeinträchtigungen); ferner wird sichergestellt, dass die verwendeten Materialien mit dem schliesslich gewählten Wirtge-stein so weit wie möglich kompatibel sind. Um die Auswirkungen der Gasproduktion zu mini-mieren, gibt es ein breites Spektrum von möglichen Massnahmen (bei HAA: Wahl des Be-hältermaterials; LMA/SMA: Vorgaben an die Abfallproduzenten zur Minimierung der Gas produzierenden Materialien und Hinweise bezüglich der Behandlung der Abfälle, günstige Platzierung der Abfälle innerhalb der Lagerkammern, Verwendung geeigneter Verfüllungen

12 Lagerkompartiment: Lagerkammern, die für spezifische Abfälle vorgesehen sind und die von den anderen Lager-kompartimenten im erforderlichen Mass abgetrennt sind.

bzw. Versiegelungen). Schliesslich werden Abfälle mit einem signifikanten Gehalt an Kom-plexbildnern (gewisse SMA und ATA) räumlich getrennt von den anderen Abfällen eingelagert (Vermeidung von gegenseitigen Beeinträchtigungen).

Grundsätzlich ist es gemäss SGT möglich, einen Teil oder alle ATA im SMA-Lager einzulagern oder aber alle ATA und einen Teil der SMA im HAA-Lager einzulagern. Wie in Nagra (2008a) dargelegt, sollen aus Gründen der Sicherheit einige der nach Art. 51 KEV (2004) als SMA sowie alle als ATA eingestuften Abfälle im HAA-Lager entsorgt werden. In Übereinstimmung mit dem früheren Sprachgebrauch (z.B. Nagra 2005) werden alle SMA- und ATA-Abfälle, die zusammen mit den BE/HAA ins HAA-Lager eingebracht werden, als "langlebige mittelaktive Abfälle (LMA)" bezeichnet.

Bei der Abfallzuteilung werden im ersten Teil der Einengung zwei Varianten verwendet: Bei der Evaluation potenziell möglicher Wirtgesteine wird eine Variante verwendet, die auf der Annahme von etwas ungünstigeren Standortbedingungen (grossräumige hydraulische Durch-lässigkeit von 10^-9 m/s für das Wirtgestein für das SMA-Lager) basiert und bei der knapp 10 % des Volumens der SMA-Abfälle (gemäss KEV) dem HAA-Lager zugeteilt werden müssten. Die relativ wenig strenge Anforderung bezüglich Durchlässigkeit soll zu einem möglichst breiten Spektrum an möglichen Wirtgesteinen führen. Die Evaluation der Wirtgesteine zeigt aber (vgl.

Kap. 4), dass das Spektrum an potenziell möglichen Wirtgesteinen bei einer Durchlässigkeit von 10^-9 m/s nicht signifikant breiter wird als bei Verwendung einer besser auf die geologischen Möglichkeiten abgestimmten Durchlässigkeit von 10^-10 m/s. Deshalb wird für die weiteren Einengungsschritte ein Wirtgestein angenommen mit einer grossräumigen Durchlässigkeit von

≤ 10^-10 m/s; dann müssen nur einige wenige der SMA-Abfälle¹³ (gemäss KEV) dem HAA-Lager zugeteilt werden (weniger als 1 % des Volumens).

Für die Festlegung der Abfallzuteilung und die Ableitung der Anforderungen an die Barrieren-wirkung der Geologie wurden zahlreiche Modellrechnungen durchgeführt, in denen der Dosis-beitrag der verschiedenen Abfallsorten¹⁴ für ein breites Spektrum von Rechenfällen¹⁵ analysiert wurde (vgl. dazu einen Auszug von Resultaten in Fig. 2.2-1).

Tab. 2.2-2 zeigt die resultierenden Volumina für die Abfallzuteilung bei einer Wirtgesteins-durchlässigkeit von ≤ 10^-10 m/s für das SMA-Lager, basierend auf den bestehenden 5 KKW bei einer Betriebsdauer von 50 Jahren und einer Sammelperiode der Abfälle aus dem MIF-Bereich bis 2050. Für die Evaluation des erforderlichen Platzbedarfs infolge möglicher zusätzlicher Abfallmengen (vgl. Tab. 2.2-1b und c) gilt die gleiche prozentuale Abfallzuteilung auf das SMA- und das HAA-Lager. Im Rahmen der Etappe 1 (Vororientierung) wird für alle geolo-gischen Standortgebiete diese Abfallzuteilung verwendet, ungeachtet der Unterschiede in den geologischen Verhältnissen, die grundsätzlich eine differenzierte Beurteilung zulassen würde¹⁶. Die Festlegung der Kategorien des Lagerguts und der maximalen Lagerkapazität der Lager erfolgt gemäss KEG Art. 14 mit der Rahmenbewilligung, basierend auf der zu diesem Zeitpunkt bestehenden Datengrundlage bezüglich des erwarteten Abfallinventars.

13 Dabei handelt es sich insbesondere um Reaktor-Steuerstäbe, stark aktivierte Teile von Messlanzen und sonstige stark aktivierte Kleinteile aus den KKW sowie um Uran-haltige Abfälle aus der Forschung.

14 Die radioaktiven Abfälle werden im Modellhaften Inventar der Radioaktiven Abfälle und Materialien (MIRAM, Nagra 2008d)durchinsgesamt152Abfallsortenerfasst(SMA:126Abfallsorten,ATA:21Abfallsorten,BE/HAA:

5Abfallsorten).

15 Die Rechenfälle analysieren die Freisetzung von Radionukliden aus dem Lager in die Biospäre und den Einfluss der Erosion auf die Barrierenwirkung (erhöhte Wasserführung infolge Dekompaktion, erosive Freilegung des Lagers am Ende des betrachteten Zeitraums).

16 Für Wirtgesteine und geologische Situationen von sehr guter Qualität könnte gemäss den Resultaten der orien-tierenden Sicherheitsanalysen eine Zuteilung aller ATA zum SMA-Lager in Betracht gezogen werden.

Tab. 2.2-2: Abfallzuteilung auf das SMA- und das HAA-Lager (Nagra 2008a).

Abfälle der bestehenden KKW bei 50 Jahren Betrieb und einer Sammelperiode der Abfälle aus dem MIF-Bereich bis 2050 (in m³ konditionierter und zusätzlich in Endlagerbehältern verpackter Abfälle, Zahlen gerundet). Die Zahlen enthalten für das SMA-Lager Reserven von 12'000 m³ für Abfälle aus dem MIF-Bereich, vgl. Tab. 2.2-1a.

HAA-Lager SMA-Lager

in BE/HAA-Stollen in LMA-Tunnels in SMA-Kavernen

Total

HAA 7'325 ¹⁾ − − 7'325

ATA − 2'280 − 2'280

SMA − 430 88'980 89'410

Kategorien gemäss KEV

Total 7'325 ¹⁾ 2'710 88'980 ²⁾ 99'015

1) Entspricht 1'955 Behältern.

2) Da die dem SMA-Lager zugeteilten Abfälle der BE-/HAA-Verpackungsanlage (2'220 m³) erst nach Verschluss des SMA-Lagers anfallen, werden diese im Referenzfall gemäss Entsorgungsprogramm (Nagra 2008c) in Abweichung zu den Zahlen in dieser Tabelle im HAA-Lager in den LMA-Tunnels entsorgt; dies ergibt 4'930 m³ Abfälle, welche im Referenzfall in den LMA-Tunnels entsorgt werden.

Fig. 2.2-1: Übersicht über ausgewählte Resultate von Rechnungen zur Abfallzuteilung (homo-gen-poröses Wirtgestein ohne Störungszonen), vgl. Nagra (2008a).

Für jede betrachtete hydraulische Durchlässigkeit K des Wirtgesteins (untere Skala) ent-spricht der oberste Datenpunkt dem berechneten Dosismaximum für den Fall, dass alle Abfallsorten der Kategorie SMA (gemäss KEV) im SMA-Lager entsorgt werden; dies ent-spricht einem Volumenanteil von 100 % (obere Skala). Für die Berechnung des zweitober-sten Datenpunkts wurde diejenige Abfallsorte aus dem SMA-Lager entfernt, die den höch-sten Dosisbeitrag liefert. Entsprechend ist auf der oberen Skala ersichtlich, welcher Volu-menanteil für diesen Fall im Lager verbleibt, und auf der Dosisskala (links), wie sich die Dosis dadurch erniedrigt. Für die Durchlässigkeit von 10^-9 m/s zeigt die Darstellung z.B., dass durch Entfernen der beiden Abfallsorten mit den höchsten Dosisbeiträgen das Dosis-maximum um mehr als eine Grössenordnung reduziert wird, ohne dass der Volumenanteil der verbleibenden Abfälle merkbar reduziert wird (gutes Aufwand / Nutzen-Verhältnis).

Die Resultate dieser Art von Rechnungen bilden die Basis für die Festlegung der Abfallzu-teilung und für die Ableitung von Anforderungen an die Barrierenwirkung der Geosphäre.

Abfallvolumen [%]

0 20 40 60 80 0

K [m/s]

Dosis[mSv/a]

10^-9 10^-8 10^-7 10^-6 10^-5 10^-4 10^-3 10^-2 10^-1 10¹ 10² 10³ 10⁴

10⁰

204060 80 2040 60 80 2040 60 80 2040 60 80 2040 60 80 2040 6080 100

10^-9 10^-8 10^-7 10^-10

10^-11 10^-12

10^-13

0 0 0 0 0

Schutzziel: 0.1 mSv/a

2.3 Barrieren- und Sicherheitskonzept für das SMA- und das HAA-Lager 2.3.1 Festlegung des Barrieren- und Sicherheitskonzepts für das SMA- und das

HAA-Lager

Abgestimmt auf die gewählte Abfallzuteilung wird im vorliegenden Kapitel das Barrieren- und Sicherheitskonzept für das SMA- und das HAA-Lager festgelegt und erläutert. Das Barrieren-konzept beschreibt die funktionale Beschaffenheit der verschiedenen technischen und geo-logischen Barrieren des Tiefenlagers. Fig. 2.3-1 und 2.3-2 zeigen beispielhafte Auslegungen der geologischen Tiefenlager für SMA und HAA. Die entsprechenden Referenz-Barrierenkonzepte für HAA (und BE, ähnlich demjenigen für HAA) sowie SMA (und LMA, ähnlich demjenigen für SMA) sind in Fig. 2.3-3 abgebildet. Alle diese Konzepte basieren auf einem System von gestaffelten passiven Sicherheitsbarrieren, bestehend aus folgenden Elementen:

• Abfallmatrizen: Glas im Falle der HAA, UO₂- bzw. MOX-Brennstofftabletten (in Hüll-rohren) im Falle der BE und Verfestigungsmatrizen aus diversen Materialien im Falle der SMA und LMA

• Endlagerbehälter: Stahlbehälter im Falle von HAA und BE, Betoncontainer im Falle von SMA und LMA

• Verfüllung der untertägigen Lagerkammern: Bentonit-Verfüllung im Falle von HAA und BE und zementbasierter Mörtel im Falle von SMA und LMA

• Verfüllung und Versiegelung der untertägigen Bauwerke (insbesondere Zugänge)

• Wirtgestein, allenfalls vorhandene Rahmengesteine (einschlusswirksamer Gebirgsbereich)

• Geologische Situation

Für verschiedene Elemente des Barrierensystems sind alternative Varianten möglich. Beispiels-weise können bei Bedarf Kupferbehälter statt Stahlbehälter für HAA und BE oder zusätzliche Bentonit-Barrieren für SMA und LMA verwendet werden. Diese Varianten sind nicht Bestand-teil der Referenz-Barrierenkonzepte und werden in diesem Bericht nicht weiter diskutiert¹⁷. Das Sicherheitskonzept zeigt auf, wie die verschiedenen technischen und geologischen Barrieren zur Sicherheit des Gesamtsystems beitragen. Generell wird ein Sicherheitskonzept angestrebt, bei dem sowohl die technischen Barrieren als auch die natürlichen Barrieren (Wirt-gestein/Rahmengesteine und ihre geologische Situation) in signifikantem Masse zur Barrieren-wirkung des Gesamtsystems beitragen. Gemäss diesem Grundsatz werden Sicherheitskonzepte, die sich praktisch vollständig auf die Barrierenwirkung der technischen Barrieren abstützen (z.B. Kupferbehälter in durchlässigeren Gesteinsformationen) oder bei denen die technischen Barrieren praktisch nicht zur Barrierenwirkung beitragen (z.B. nicht sorbierendes Verfüll-material in Lagerkammern und Zugangsbauwerken, Lager mit Langzeitkontrolle ohne Ver-füllung), bei der Evaluation der Standortmöglichkeiten nicht in Betracht gezogen. Des Weiteren werden Wirtgesteine nicht betrachtet, die zwar von einschlusswirksamen Rahmengesteinen umschlossen sind, sonst aber über keine eigene Barrierenwirkung verfügen (z.B. höher durch-lässige Fremdgesteinseinschlüsse).

17 Für die spätere Realisierung der geologischen Tiefenlager bleiben jedoch alternative Barrierenkonzepte grund-sätzlich offen.

Fig. 2.3-1: Konzeptionelle Darstellung des geologischen Tiefenlagers SMA für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA).

Lagerkaverne SMA Testbereich

Pilotlager Hauptlager SMA

Wirtgestein Betonausbau

Spezial-Mörtel

SMA- Lager-behälter Zugangstunnel

Schacht

Fig. 2.3-2: Konzeptionelle Darstellung des geologischen Tiefenlagers HAA für abgebrannte Brennelemente (BE), verglaste hochaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung (HAA) und langlebige mittelaktive Abfälle (LMA).

Lager LMA Pilotlager

Hauptlager BE/HAA Wirtgestein

Lagertunnel LMA Wirtgestein

Bentonit-granulat

BE/HAA-Lagerbehälter

Lagerstollen BE/HAA

Wirtgestein

LMA- Lager-behälter

Bentonit-blöcke

Spezialmörtel

Betonausbau Testbereich

Zugangstunnel

Schacht

Fig. 2.3-3a: Referenz-Barrierenkonzept für verglaste hochaktive Abfälle (HAA).

Die Referenz-Barrierenkonzepte für abgebrannte Brennelemente (BE) und langlebige mittelaktive Abfälle (LMA) sind nicht abgebildet; sie sind den Barrierenkonzepten für HAA (im Falle der BE) und SMA (im Falle der LMA) sehr ähnlich. Eine ausführliche Dis-kussion aller Referenz-Barrierenkonzepte ist in Nagra (2008a) zu finden.

Sicherheitsbarrieren HAA

? Fixierung der Radionuklide in der Glasmatrix

? Einschluss der Abfälle für mehrere tausend Jahre

? Geringe Wasserführung

? Günstige Bedingungen für Langzeitstabilität des Barrierensystems

? Isolation der Abfälle

? Schutz vor unbeabsichtigtem Eindringen

? Schutz vor unerwünschtem Zugriff

? Geeigneter Übergang zwischen Endlagerbehältern und Wirtgestein

? Kleine Glaskorrosionsrate

? Danach: Begrenzung Wasserzutritt und Radionuklid-Rückhaltung (Sorption an Korrosionsprodukten)

? Günstige Ausbildung des Porenraums

? Abwesenheit von in absehbarer Zukunft nutzungswürdigen Rohstoffvorkommen

? Günstige geochemische Bedingungen für Radionuklid-Rückhaltung

? Günstige Bedingungen für Langzeitstabilität der technischen Barrieren

? Günstige Konfiguration Wirtgestein zur Anordnung der Lagerstollen

? Günstige Radionuklid-Rückhalteeigenschaften

? Günstige Bedingungen für Langzeitstabilität der Endlagerbehälter

Abfallmatrix (Glas)

Endlagerbehälter

Wirtgestein

Geologische Situation

Anordnung der Lagerkammern tief im Untergrund Verfüllung (Bentonit)

? Schutz vor Erosion

Geosphäre

Wirtgestein

geologisches Tiefenlager

Fig. 2.3-3b: Referenz-Barrierenkonzept für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA).

Sicherheitsbarrieren SMA

? Fixierung der Radionuklide in der Abfallmatrix

? Einschluss der Abfälle für eine beschränkte Zeit

? Geeigneter Übergang zwischen Endlagerbehältern und Wirtgestein

? Kleine Degradationsrate der Abfallmatrix

? Danach: Begrenzung Wasserzutritt und Radionuklid-Rückhaltung (Sorption an Behältermaterialien und Korrosionsprodukten)

? Günstige Radionuklid-Rückhalteeigenschaften

? Günstige Bedingungen für Langzeitstabilität der Endlagerbehälter

Abfallmatrix (diverse Materialien)

Endlagerbehälter

Verfüllung (Zementmörtel)

? Geringe Wasserführung

? Günstige Bedingungen für Langzeitstabilität des Barrierensystems

? Isolation der Abfälle

? Schutz vor unbeabsichtigtem Eindringen

? Schutz vor unerwünschtem Zugriff

? Günstige Ausbildung des Porenraums

? Abwesenheit von in absehbarer Zukunft nutzungswürdigen Rohstoffvorkommen

? Günstige geochemische Bedingungen für Radionuklid-Rückhaltung

? Günstige Bedingungen für Langzeitstabilität der technischen Barrieren

? Günstige Konfiguration Wirtgestein zur Anordnung der Lagerkavernen

Wirtgestein

Geologische Situation

Anordnung der Lagerkammern tief im Untergrund

? Schutz vor Erosion

Geosphäre

Wirtgestein

geologisches Tiefenlager

Die Elemente des Barrierensystems müssen eine Reihe von Sicherheitsfunktionen gewähr-leisten, welche einen unerwünschten direkten Kontakt des Menschen mit den radioaktiven Abfällen verhindern, die Freisetzung von Radionukliden aus dem geologischen Tiefenlager klein halten und damit die radiologische Langzeitsicherheit des Tiefenlagers und den Schutz des spaltbaren Materials vor unerwünschtem menschlichen Zugriff gewährleisten. Die Sicherheits-funktionen umfassen:

• Physische Trennung der Abfälle vom menschlichen Lebensraum ("Isolation") und Gewähr-leistung der erforderlichen Langzeitstabilität des Barrierensystems – Die Sicherheit der Abfälle, inkl. Schutz des spaltbaren Materials vor unerwünschtem menschlichen Zugriff (Non-Proliferation, Schutz bei Krisen) und der Schutz vor unbeabsichtigtem menschlichen Eindringen wird sichergestellt durch die Anordnung der Lagerkammern tief im Untergrund, wobei alle Zugangswege verfüllt und versiegelt werden. Dies schützt das Lager auch vor Prozessen und Ereignissen an der Erdoberfläche, welche die Sicherheit eines Lagers an der

Im Dokument für das SMA- und das HAA-Lager (Seite 42-55)