BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

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Projekt AnSichT: Methodik und Anwendungsbezug eines Sicherheits- und Nachweiskonzeptes für ein HAW-Endlager im Tonstein

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.03.2012

Projektende: 31.07.2017

Projektstand: 31.07.2017

Abb.1: Endlagerstandort-Modell NORDAbb.1: Endlagerstandort-Modell NORD Quelle: BGR

Ziel des Projektes AnSichT ist es, zu prüfen, wie ein Sicherheitsnachweis für ein Endlager für hoch radioaktive Abfälle (HAW) im Tongestein in Deutschland geführt werden kann. Im Vordergrund steht dabei die Weiterentwicklung der Methodik des Sicherheitsnachweises..

Im Auftrag und gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) werden die Arbeiten gemeinsam von der DBE TECHNOLOGY GmbH in Peine (DBE TEC), der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover (BGR) und der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit mbH in Braunschweig (GRS) durchgeführt. Die Betreuung des FuE-Vorhabens erfolgt durch den Projektträger Karlsruhe Wassertechnologie und Entsorgung (PTKA-WTE).



Grundlagen

Sicherheitskonzept und Nachweisstrategie

Auf der Grundlage der vorliegenden Kenntnisse wird zunächst ein Sicherheitsnachweis-Konzept für ein HAW-Endlager in einer Tongesteinsformation entworfen. Dabei steht im Mittelpunkt der systematische Nachweis des langfristig sicheren Einschlusses der endgelagerten Abfälle.

Die BGR bearbeitet in dem Projekt

  • den Aufbau und die Modellierung der generischen Modelle,
  • die Beschreibung der geologischen Eigenschaften und
  • die geowissenschaftlichen Langzeitprognosen.

Geologische Endlagerstandort-Modelle und Zusammenstellung von Gesteinseigenschaften

Um die Anwendbarkeit des Sicherheitsnachweises zu testen, werden generische Endlagerstandort-Modelle für Nord- und Süddeutschland entwickelt. Mit diesem Vorgehen kann die Methode an unterschiedlichen geologischen Rahmenbedingungen und zukünftigen Entwicklungen getestet werden.

Das Modell NORD (Abb. 1) spiegelt typische geologische Bedingungen in Norddeutschland wider. Beispielhaft wurden Tongesteine des Hauterivium und Barremium (Unterkreide) als Wirtsgesteinsformationen verwendet. Das Modell beinhaltet 17 Modell-Einheiten vom Zechstein bis zum Quartär, die als relativ homogen entwickelte geologische Einheiten angesehen werden.

Das Modell SÜD (Abb. 2) beschreibt typische Bedingungen im Alpenvorland Süddeutschlands. Zusammengesetzt ist die mehr als 1000 Meter mächtige Schichtenfolge aus 16 Modell-Einheiten. Die Modell-Einheit jm1 repräsentiert das Wirtsgestein und entspricht geologisch der tonigen Fazies der Opalinuston-Formation.

Für beide Modelle erfolgt eine Beschreibung der Raumlage, der Lithologie und der hydrogeologischen Eigenschaften (inklusive Kluftvorkommen) der Modell-Einheiten.

Mit der Zusammenstellung von Gesteinseigenschaften werden die Modell-Einheiten der Endlagerstandortmodelle genauer charakterisiert. Für beide Bereiche liegen keine Erkundungsdaten vor, daher erfolgte eine Abschätzung von gesteinsphysikalischen, hydraulischen und mineralogischen Gesteinseigenschaften auf Basis von verschiedenen Literaturdaten und allgemeingültigen Annahmen.

Geologische Langzeitprognosen

Erweitert werden die Modellbeschreibungen durch die Prognose der geologischen Entwicklung für die zukünftigen eine Million Jahre ohne Endlagereinfluss. Wie bei den Modellen werden Langzeitprognosen jeweils für Nord- und Süddeutschland erstellt, um neben den unterschiedlichen Wirtsgesteinseinheiten auch die stark abweichenden geologischen Rahmenbedingungen erfassen zu können.

FEP-Katalog und Szenarienentwicklung

Neben der Zusammenstellung und Beschreibung der geologischen Modelle ist die BGR auch am Aufbau der FEP-Kataloge beteiligt. International ist es in Endlagerprojekten ein etabliertes Vorgehen, die wissenschaftliche Beschreibung des Anfangszustandes und das Verständnis der Faktoren, die die zukünftige Entwicklung eines Endlagersystems beeinflussen, u. a. durch eine Zusammenstellung von Zuständen, Ereignissen und Prozessen (features, events & processes, kurz FEP) zu dokumentieren. Die BGR übernimmt im Projekt AnSichT die Beschreibung der FEP mit geowissenschaftlichem Bezug. Primäre Ziele der Weiterentwicklungen der Methode des Sicherheitsnachweises sind eine klarere und eindeutigere Strukturierung des FEP-Katalogs (siehe Abb. 3) und eine nachvollziehbarere Dokumentation jener Informationen, die für die nachfolgende Szenarienentwicklung eine Rolle spielen.

Abb. 3: Struktur des FEP-Kataloges (SÜD)Abb. 3: Struktur des FEP-Kataloges (SÜD) Quelle: Projekt AnSichT

Die Weiterentwicklung, die im Katalog für Süddeutschland umgesetzt wurde, besteht darin, dass die FEP jeweils klar als Zustand oder Prozess eingestuft werden. Ein Zustands-FEP entspricht einer Komponente des Endlagersystems (z. B. Wirtsgestein) mit ihren Eigenschaften (z. B. Permeabilität, Porosität usw.). Die Gesamtmenge aller Zustands-FEP beschreibt das Endlagersystem vollständig und schnittmengenfrei.

In einer Szenarienentwicklung werden die wahrscheinlichen und weniger wahrscheinlichen Entwicklungen eines Endlagersystems (Endlager und geologischer Rahmen) systematisch abgeleitet.

Literatur:

AnSichT Geologische Referenzprofile in Süd- und Norddeutschland als Grundlage für Endlagerstandortmodelle in Tongestein (PDF, 3 MB)

AnSichT Endlagerstandortmodell Nord - Teil I: Beschreibung des geologischen Endlagerstandortmodells (PDF, 15 MB)

AnSichT Endlagerstandortmodell Nord - Teil II Zusammenstellung von Gesteinseigenschaften für den Langzeitsicherheitsnachweis (PDF, 9 MB)

AnSichT Endlagerstandortmodell Nord - Teil III Auswahl von Gesteins- und Fluideigenschaften für numerische Modellberechnungen im Rahmen des Langzeitsicherheitsnachweises (PDF, 941 KB)

AnSichT Endlagerstandortmodell Süd - Teil I: Beschreibung des geologischen Endlagerstandortmodells (PDF, 4 MB)

AnSichT Endlagerstandortmodell Süd - Teil II Zusammenstellung von Gesteinseigenschaften für den Langzeitsicherheitsnachweis (PDF, 3 MB)

AnSichT Endlagerstandortmodell Süd - Teil III Auswahl von Gesteins- und Fluideigenschaften für numerische Berechnungen im Rahmen des Langzeitsicherheitsnachweises (PDF, 713 KB)

AnSichT Geowissenschaftliche Langzeitprognose für Norddeutschland - ohne Endlagereinfluss (PDF, 10 MB)

AnSichT Geowissenschaftliche Langzeitprognose für Süddeutschland - ohne Endlagereinfluss (PDF, 18 MB)

Partner:

DBE Technology GmbH (DBE TEC),

Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit mbH (GRS)

Kontakt:

    
Sabine Mrugalla
Tel.: +49-(0)511-643-3764
Fax: +49-(0)511-643-3694
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