Transportverzögerung in Hutgestein und Deckgebirge (ohne Kreide und Quartär)

Krei-de und Quartär) in das oberflächennahe Grundwasser bewirkt eine zeitliche Verzögerung, wäh-rend der die Aktivität des aus den Einlagerungsbereichen ausgetretenen Inventars durch

radioakti-ven Zerfall weiter abnimmt. Zudem breiten sich die Schadstoffe durch hydraulische und Dichteef-fekte auch lateral aus, so dass die Freisetzung in die Biosphäre an verschiedenen Orten, d.h.

räumlich verteilt stattfindet.

Die ungestörte Bewegung von Grundwasser im Hutgestein, d.h. jene ohne Zutritt von Wässern ins Grubengebäude oder Auspressung von Lösungen aus diesem, ist äußerst gering. Modellrechnun-gen ergeben unter Berücksichtigung von Dichteeffekten einen kleinen abwärtsgerichteten Fluss oberhalb der potentiellen Austrittsstellen aus dem Grubengebäude durch das Salinar in das Hut-gestein [Colenco 2002b]. Eine nach oben gerichtete Grundwasserbewegung in diesem Bereich, welche Voraussetzung für einen Radionuklidtransport in Lösung bis in oberflächennahes Grund-wasser ist, entsteht erst durch das Auspressen von Lösung aus dem Grubengebäude.

Nahe der potentiellen Austrittsorte am Salzspiegel oberhalb des Zentralteiles und des Nordfeldes verläuft die Struktur mit der höchsten hydraulischen Durchlässigkeit im Hutgestein, die Schichten-folge „Deckanhydrit – Grauer Salzton – Leinekarbonat“ (SchichtenSchichten-folge DGL), welche etwa 500 m NW des Nordfeldes und etwa ebenso weit entfernt SE des Zentralteils mit der tief ausgebildeten Oberkreiderinne in Kontakt steht. Es kann angenommen werden, dass die DGL in Streichrichtung zerblockt ist und über diese Distanzen nicht hydraulisch durchgehend verläuft.

Modellrechnungen zur Ausbreitung von Grubenlösung, die an den potentiellen Austrittsstellen in das Hutgestein ausgepresst wird, zeigen, dass die Ausbreitung von Radionukliden in Lösung ent-lang drei Typen von Austragswegen durch das Hutgestein und das Deckgebirge ins oberflächen-nahe Grundwasser erfolgen kann [Colenco 2002a], [Colenco 2002b]:

(i) durch das Hutgestein im Südwesten der Schichtenfolge DGL direkt (oder durch eine gering-mächtige Schicht Jura) in den Oberkreidetrog und entlang dessen Basis nach Nordosten an-steigend bis ins Exfiltrationsgebiet nahe der Aller,

(ii) entlang der Schichtenfolge DGL oder nordöstlich davon durch das Hutgestein und dann durch das Deckgebirge der Allertalzone (Schilfsandstein, Oberer Gipskeuper, Steinmergel-keuper) ins oberflächennahe Grundwasser,

(iii) entlang der Schichtenfolge DGL oder nordöstlich davon durch das Hutgestein, dann entlang des Schilfsandstein nach Nordosten in die Weferlinger Triasplatte und durch die Schichten des Buntsandstein ins oberflächennahe Grundwasser.

Transportpfade, die über größere Distanzen in Streichrichtung der Schichtenfolge DGL nach NW oder SE führen, können ausgeschlossen werden.

Bei Ausschluss von wenig plausiblen Randbedingungen betragen die berechneten Transportzeiten (ohne Sorption) für den Pfad Typ (i) rund 1000 Jahre bis mehrere 10 000 Jahre, für den Typ (ii) mehrere 10 000 Jahre bis einige 100 000 Jahre und für den Typ (iii) einige 10 000 Jahre. Die Pfa-de Pfa-des Typs (ii) und (iii) führen immer durch sorbierenPfa-de Schichten Pfa-des Keuper oPfa-der Pfa-des Bunt-sandstein, jene des Typs (i) durch die Unteren und Oberen Alleringerslebener Schichten an der Basis der Oberkreide und eventuell zusätzlich durch die Schicht Jura zwischen Hutgestein und Oberkreide. Außerhalb der Schichtenfolge DGL kann im Hutgestein keine nennenswerte Sorption angenommen werden.

Für die quantitative Langzeitsicherheitsanalyse wird für den Transport durch das Hutgestein und das Deckgebirge (ohne Kreide und Quartär) ein modellhafter Transportpfad unterstellt, dessen Merkmale in Anlehnung an Struktur und Eigenschaften der Schichtenfolge DGL festgelegt werden (vgl. Kapitel 4.1). Des weiteren wird angenommen, dass der Radionuklidtransport entlang des mo-dellhaften Transportpfads lateral begrenzt als eindimensionaler Prozess erfolgt, der durch die Lö-sungsauspressung aus dem Grubengebäude angetrieben wird. Mit den in Kapitel 4.1 angeführten Parameterwerten des modellhaften Transportpfades ergibt dies für die während einer langen Zeit-periode zu erwartende Lösungsauspressrate von 10 m³ pro Jahr eine Transportzeit für nichtsorbie-rende Radionuklide von knapp 1000 Jahren.

Eine Verzögerung des Radionuklidtransports anschließend an diesen modellhaften Transportpfad wird vernachlässigt. Sorption in der Oberkreide wird nur zur Berechnung der Aktivitätsverhältnisse von Radionukliden einer Zerfallsreihe im oberflächennahen Grundwasser berücksichtigt (vgl. Kapi-tel 3.3.11).

In Bezug auf den kleinräumigen Transportprozess wird angenommen, dass dieser entlang des modellhaften Transportpfads gleich erfolgt wie entlang der Schichtenfolge DGL: Die Lösungsbe-wegung und damit der advektive Transport finden im Grauen Salzton statt [BfS 2001]. Die kompe-tenteren Gesteine Deckanhydrit und Leinekarbonat sind kleinräumig zerbrochen, in die tonig-schluffige Matrix des Salzton eingebettet und sehr gering durchlässig. Risse und Klüfte in diesen Bruchstücken sind durch Mineralausfällungen verfüllt. Die zeitliche Verzögerung als Folge von kleinräumigen Transportprozessen vom Salzspiegel bis ins oberflächennahe Grundwasser wird im Modell unter Verwendung von Parametern ermittelt, die für den Grauen Salzton charakteristisch sind.

Grundwasserstrom

Salzspiegel Transport im Deckgebirge

Sorption Advektiver Transport

4651/rsk_07.eps/shu/03.02.00

Abbildung 3-8 Freisetzung von Radionukliden aus dem Grubengebäude ins oberflächennahe Grundwasser: Transportverzögerung im Hutgestein und Deckgebirge

Der Transport entlang des modellhaften Transportpfades durch Hutgestein und Deckgebirge wird als rein advektiver Transport mit reversibler, linearer Sorption und zeitlich veränderlicher Lösungs-fließrate berechnet (siehe Abbildung 3-8). In Bezug auf die Vernachlässigung der Dispersion gilt

das Gleiche wie für die Modellierung des Transports entlang des Abdichtsystems (vgl. Abschnitt 3.3.8).

Die Parameter sind die Transportdistanz, der Fließquerschnitt, die Porosität und die Kd-Werte. Die Fließporosität und die diffusionszugängliche Porosität des Grauen Salzton sind sehr ähnlich, des-halb werden diese Parameter auch für den modellhaften Transportpfad gleichgesetzt.

Die Ausbreitung der in das Hutgestein ausgepressten Salzlösung erfolgt einerseits in Streichrich-tung der Schichtenfolge DGL. Dies ist u.a. eine Auswirkung der Subrosionsrinne, die nahe der Schichtenfolge DGL entlang des Ausbisses des Kaliflözes am Salzspiegel verläuft. Es ist anzu-nehmen, dass deren Durchlässigkeit als Folge von Lösungsprozessen durch die zuvor ins Gru-bengebäude zugetretenen Wässer in der Umgebung der Zutrittsstelle angestiegen ist. Zum ande-ren breitet sich die ausgepresste Lösung auch hydraulisch in horizontaler Richtung aus, sowohl in Streichrichtung der Schichtenfolge DGL als auch quer dazu. Für die Festlegung des Fließquer-schnitts wird angenommen, dass dieser gleich ist wie bei einem Transport entlang der Schichten-folge DGL, wobei aufgrund von Permeabilitätsunterschieden im Grauen Salzton aber nur ein Teil des geometrischen Querschnittes tatsächlich durchströmt wird (Channeling) (vgl. Kapitel 4.1).

Die zeitlich veränderliche Lösungsfließrate ergibt sich als Summe der berechneten Lösungsaus-pressraten aller Einlagerungsbereiche und jener aus dem übrigen Grubengebäude.

Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass durch geologische Vorgänge nach mehreren zehn-tausend Jahren im Hutgestein neue Wegsamkeiten entstehen, die als Fließpfade für die ausge-presste Lösung dienen und in denen keine Sorption stattfindet [BGR 2002]. Für die Langzeitsi-cherheitsanalyse wird deshalb in einem Alternativszenario (vgl. Kapitel 3.5.8) unterstellt, dass nach 30 000 Jahren der Radionuklidtransport durch Hutgestein und Deckgebirge entlang einem neuen modellhaften Transportpfad erfolgt, der dieselben charakteristischen Werte für die Transportdis-tanz, den Fließquerschnitt und die Porosität aufweist wie der oben beschriebene modellhafte Transportpfad, jedoch keine Radionuklidrückhaltung durch Sorption bewirkt. Nach 30 000 Jahren wird somit in diesem Alternativszenario ein Radionuklidtransport vom Salzspiegel durch Hutgestein und Deckgebirge bis ins oberflächennahe Grundwasser ohne Sorption unterstellt.

3.3.11 Verdünnung im oberflächennahen Grundwasser und Berechnung der