Langzeitversuch zur Standfestigkeit von Steinsalz nach zehn Jahren erfolgreich beendet, 25.02.2013

Nach 10 Jahren Betriebsdauer wird im Gesteinsmechanischen Labor der BGR ein Kriechversuch an einem Steinsalz-Prüfkörper aus dem Endlagerbergwerk Morsleben am 01.04.2013 beendet. Der Prüfkörper wurde ohne seitliche Stützwirkung unter einer dauerhaften und konstant einwirkenden Spannung von 12 MPa (1 MPa = 10 bar) belastet. Die Klimabedingungen (Temperatur: 22 °C; relative Luftfeuchte: 45 %) wurden während der gesamten 10 Jahre geregelt und konstant gehalten. „Dieser Versuch ist am 1. April 2003 begonnen worden. Besonders froh sind wir, dass er über für uns so lange Zeit auch gut gelungen ist. Das ist nicht selbstverständlich. Etliche Kolleginnen und Kollegen waren engagiert dabei und haben zum Gelingen dieses Versuches beigetragen.“ sagt Salzmechanik-Experte Dr. Otto Schulze, Leiter des Arbeitsbereichs „Gesteinsphysik“ in der BGR.

Der Versuch simuliert die Belastung und Verformung eines „schlanken“ Pfeilers in einem Salzbergwerk über einen sehr langen Zeitraum. In einem Bergwerk werden Pfeiler (Tragelemente um die Hohlräume in einem Grubengebäude) in der Regel sehr großzügig dimensioniert, so dass sie über die gesamte Dauer der geplanten Betriebsphase standfest bleiben. Aus geologischen oder technischen Gründen kann es jedoch erforderlich sein, die Geometrie eines Tragelementes weniger "über-dimensioniert" auszulegen. Dann muss für den Einzelfall vorhergesagt werden, welcher Belastungszustand sich an dieser Stelle einstellt und wie er sich entwickeln wird.

Um derartige Prognosen vornehmen zu können für gegebenenfalls lange Betriebszeiten oder gar für die Entwicklung in einem Endlagerbergwerk nach dessen Verfüllen und Verschließen, muss bedacht werden, dass mit Labor-Untersuchungen die In-situ-Abläufe naturgemäß nur im "Zeitraffer" nachgebildet werden. Deshalb ist neben anderen der Frage nachzugehen, ob im Zuge der Simulation der Belastungssituation in einem schlanken Steinsalzpfeiler die Verformung auch über lange Zeiten vom Kriechen dominiert wird - oder ob durch lokale Spannungskonzentration die Voraussetzung für Rissbildung und fortschreitende Schädigung gegeben ist. Dann würden damit eine fortschreitende Entfestigung und - bei konstant bleibender Auflast durch das Gebirge - der progressiv fortschreitende Verlust der Tragfähigkeit einhergehen.

Die Messergebnisse des Versuchs zeigen: Die sich nach langer Zeit einstellenden Kriechraten bleiben konstant, eine Kriechbeschleunigung oder gar eine progressive Entfestigung werden nicht beobachtet. „Damit wird unser Prozess-Verständnis bestätigt, wonach auch unter der extremen Bedingung "schlanker Pfeiler" das Kriechen dominierend bleibt und im kriechfähigen Steinsalz auch über lange Zeiten eine progressive Schädigungsentwicklung nicht auftritt“, so Dr. Otto Schulze.

Steinsalz zeichnet sich durch ein viskoses Materialverhalten aus. Dieses Kriechvermögen bewirkt den kontinuierlichen Abbau einer um einen Untertage-Hohlraum bzw. in einem Pfeiler wirkenden Spannung, ohne dass Sprödbruch-Versagen auftritt. Für Prognose- und Modellberechnungen zur Standfestigkeit eines Salzbergwerkes ist von entscheidender Bedeutung, das Kriechvermögen in dem anstehenden Steinsalz zu kennen. Dazu betreibt die BGR ein Gesteinsmechanisches Labor, in dem sehr verschiedenartige Belastungsfälle realitätsnah simuliert werden. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für das Prozess-Verständnis, auf dem die für Prognose- und Modellberechnungen erforderlichen Stoffgesetze beruhen.

Nach oben

BGR und ANDRA setzen Kooperation fort, 06.06.2012

BGR-Präsident Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel und Marie-Claude Dupuis, Präsidentin der französischen Gesellschaft für die Entsorgung und Endlagerung radioaktiver Abfälle (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) ANDRA, haben am 04. Mai 2012 einen neuen Kooperationsvertrag unterschrieben. Mit dem Vertrag verlängern die beiden Institutionen ihre Zusammenarbeit bis Ende 2016. Der Vertrag “Umbrella Cooperation Agreement concerning the Meuse/Haute-Marne Underground Research Laboratory“ regelt die wissenschaftliche Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Endlagerung radioaktiver Abfälle zwischen der BGR und der ANDRA. Im Mittelpunkt stehen dabei die Forschungsarbeiten im französischen Untertagelabor Meuse/Haute-Marne. Die BGR erweitert dort ihr Wissen und ihre Erfahrungen bei der geotechnischen Untersuchung des Wirtsgesteins Ton.

Die BGR arbeitet seit 2001 mit der ANDRA zusammen. Die ANDRA betreibt im Auftrag der französischen Regierung das Untertagelabor Meuse/Haute-Marne am Standort Bure, circa 175 km westlich von Straßburg. In etwa 490 m Tiefe wird dort die Möglichkeit der Endlagerung radioaktiver Abfälle in Tonsteinen des Jura (Callovium und Oxfordium) untersucht. Die ANDRA ermöglicht nationalen und internationalen Forschungsinstitutionen, sich an dem geplanten Untersuchungsprogramm mit eigenem Know-how und/oder Personal sowie Gerätschaften zu beteiligen.

Nach oben