Endlagerprojekte im Salzgebirge wurden in verschiedenen Nationen in Erwägung gezogen (z. B. Deutschland, Russland, Spanien, Frankreich, USA). Derzeit ist allein das Waste Isolati-on Pilot Plant (WIPP Site) nahe Carlsbad/New Mexico (USA) im Salinargebirge in Betrieb.
Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens für dieses Projekt wurden auch Konzeptionen für den Verschluss der Schächte entworfen und mehrfach überarbeitet, die zu großen Teilen auch publiziert sind.
Nach Auswertung vorliegender Literaturquellen [25], [26], [27], [28], [29] zum Waste Isolati-on Pilot Plant-Projekt, war eine deutliche kIsolati-onzeptiIsolati-onelle Änderung der zur Anwendung kommenden Strategie zwischen ca. 1984 und 1995 zu verzeichnen. Die etwa Mitte der 80iger Jahre vorgeschlagenen Varianten, konzentrierten sich auf Salzgrus als langzeitbeständiges Dichtmaterial, dem auf Grund zunehmender Kompaktion durch die Schachtstoßkonvergenz eine zeitlich verzögerte Dichtwirkung zugeschrieben wurde. Aus diesem Grunde war er mit kurzzeitig wirksamen Dichtelementen zu kombinieren. Neben den durchaus positiv zu bewer-tenden Eigenschaften eines arteigenen und damit unter salinaren Bedingungen korrosionsstabilen Materials, traten aber auch eine Reihe komplexer Problemstellungen auf.
Insbesondere die Frage des Kompaktionsverhaltens des Salzgruses wurde dabei in zahlreichen Arbeiten untersucht [27], [28]. Die Unsicherheit, die sich in Modellvorstellungen und Para-meteransätzen zu dieser Thematik, die eine außerordentliche Interaktion u.a. zwischen dem Verhalten des umgebenden Gebirges (Konvergenzverhalten), des aus der Verfüllsäule resul-tierenden Überlagerungsdruckes, dem Materialverhalten des Salzgruses sowie geochemischen Prozessen darstellte, dürfte wohl den Anlass zur Überarbeitung des ursprünglichen Entwurfs [25], [29] gegeben haben. Im überarbeiteten Konzept liegt der Schwerpunkt auf
kompaktier-ten Bentonitmaterialien als Hauptdichtelement mit Langzeitfunktion. Nach diesem Konzept soll der Bentonit den als zusätzliches Element integrierten Salzgrus langfristig vor Flüssig-keitszutritten schützen, so dass seine vollständige Kompaktion erreicht wird und er damit seine Dichtfunktion erfüllen kann. Dem heutigen Konzept zur Verwahrung der Schächte der WIPP liegt ein diversitäres System von langzeitbeständigen Dichtelementen und Materialien zugrunde. Nachfolgend soll das derzeit vorliegende Verschlusskonzept (Anlage 1) ausführlich beschrieben werden:
Das Schachtverschlusssystem für das Waste Isolation Pilot Plant-Projekt basiert auf einer geschichtet aufgebauten Vollverfüllsäule [25]. Der Verschluss ist so konzipiert, dass sowohl die Freisetzung von Stoffen aus dem Endlager als auch das Eindringen von Wässern und Lö-sungen in das Endlager begrenzt werden. Dabei wird auf ein Mehrfachkomponentensystem zurückgegriffen, dessen einzelne Elemente zu verschiedenen Zeiten wirksam sind.
Folgende Materialien kommen zum Einsatz:
- Süßwasserbeton,
- Salzwasserbeton, Solebeton,
- kompaktierter Salzgrus,
- kompaktierter Bentonit,
- Asphalt,
- Zementmaterialien.
Die Komponenten Kl bis K3 (siehe Anlage 1) werden als Auffüllgut genutzt. Das maßgebli-che Dichtungssystem beginnt mit Komponente K4, einer kompaktierten Bentonitsäule die auf einem Basisbetonpfropfen K5 lagert. Da sich dieser Betonpfropfen noch oberhalb des Salzspiegels befindet, wird er aus Süßwasserbeton aufgebaut. Alle darunter befindlichen Be-tonpfropfen werden aus Solebeton aufgebaut. K4 und K5 fungieren als separates Dichtungssystem mit Lang- und Kurzzeitfunktion zur Trennung der verschiedenen wasserfüh-renden Horizonte und zur Volumenstrombegrenzung des in den Schacht einströmenden Grundwassers von oben.
Das zweite Dichtungssystem kann in einen oberen und unteren Teil getrennt werden. Zu-nächst soll der obere Teil beschrieben werden: Er besteht aus einer auf einem Betonpfropfen K7 ruhenden Asphaltsäule K6, die die Aufgaben einer zeitlich begrenzten Barriere erfüllt und Flüssigkeitsvolumenströme aus dem Deckgebirge bzw. aus der Kontaktzone zwischen Deck-gebirge und Salinar verhindert. Der Betonpfropfen selbst ist als zweifaches, doppelkegel-stumpfförmiges Widerlager mit zwischengeschaltetem „Waterstop“ (einer Gussasphalt-schicht) ausgebildet und besteht aus Solebeton. Daran schließt sich die zum oberen Teil gehörende Langzeitbarriere an, die als kompaktierte Bentonitsäule K8 ausgeführt ist und ebenfalls auf einem Betonpfropfen K9 - bauartgleich wie K7 - aufsitzt.
Diese Bentonitsäule dient zur Begrenzung des Volumenstroms von Salzlösungen und Gasen, die hauptsächlich von unten zuströmen.
Der untere Teil des zweiten Dichtungssystems ist in folgender Weise konzipiert: Das untere Teilsystem schließt unmittelbar an den mittleren Widerlagerpfropfen an und besteht aus kom-paktiertem Salzgrus K10, der auf einem dritten Betonpfropfen K11, bauartgleich wie K7 und K9, aufliegt. Unterhalb des Pfropfens schließt sich dann wieder eine Füllsäule aus kompak-tiertem Bentonit K12 an, die auf dem unteren Abschlussbauwerk der auslaufsicheren Füllortverfüllung K13 aufsitzt. Dabei ist interessant, dass dieses untere Bentonitpaket aus Gründen der Sofortwirksamkeit feucht eingebaut werden soll. Sowohl die Bentonitsäule als auch der darüber befindliche Solebetonpfropfen übernehmen kurz- und langzeitig die Aufga-be Gas- und Flüssigkeitszutritte in die als Langzeitbarriere ausgelegte Salzgrusschicht zu verhindern. Nach erfolgter Kompaktion des Salzgruses übernimmt dieser ebenfalls Langzeit-sicherheitsaufgaben, was dann zu einem zusätzlich erhöhten Sicherheitsniveau führt.
Grundsätzlich werden für den Schachtverschluss im Waste Isolation Pilot Plant redundante Systeme eingesetzt, was ebenso auch für Verschlusssysteme von Endlagern in anderen Wirts-gesteinen diskutiert wird. Im Waste Isolation Pilot Plant liegt der Schwerpunkt auf der kom-paktierten Bentonitdichtung, der für den gesamten Schachtverschluss sowohl hinsichtlich der Langzeitfunktion als auch hinsichtlich der hydraulischen Dichtwirkung selbst die maßgebli-che Bedeutung beigemessen wird. Für Beton wird im Waste Isolation Pilot Plant nur eine Lebensdauer von ca. 100 Jahren angesetzt. Für Asphalte wurden zunächst einige Hundert, in den überarbeiteten Konzepten 10.000 Jahre Lebensdauer angesetzt. Beide stellen
unangemes-sen kurze Zeitmaße dar, die aber wegen der maßgeblichen Bentonitdichtung und der mit dem Salzgrus verbundenen Redundanz nicht zu einer Verminderung an Sicherheit führen. Der größte Unsicherheitsfaktor besteht - nach Auffassung der Betreiber - derzeit noch in der zeit-abhängigen Entwicklung von Dichte und Permeabilität des Salzgruses.
Bei der Sicherheitsbeurteilung wird darüber hinaus versucht, weitere Unsicherheiten, die aus der Einschätzung der zukünftigen geologischen/hydrologischen Veränderungen, den bean-spruchten Zonen an der Schachtkontur (Auflockerungsbereiche) und aus der Einschätzung der Langzeiteigenschaften der eingesetzten Materialien resultieren, durch folgende Maßnahmen zu begegnen:
- Nutzung der gesamten Schachtlänge zur Abdichtung,
- Beachtung der aufgelockerten Gebirgsbereiche bei der Bemessung/Konstruktion,
- Einsatz einer Vielzahl von Komponenten (konstruktive Diversität),
- Einsatz einer Vielzahl von Materialien (Diversität der Materialien).
3.1.3 Vergleich von Konstruktionsprinzipien unter besonderer