Forschung zur geologischen Endlagerung

Weltweite Anstrengung

Weltweit wird intensiv im Bereich geologische Endlagerung von hochradioaktivem Abfall und Abfall mit langer Halbwertszeit geforscht. Alle Länder, die sich für die geologische Endlagerung dieser Abfälle (+ link naar p xx) entschieden haben, führen umfangreiche wissenschaftliche und technische Forschungsprogramme durch. In den letzten Jahrzehnten wurden große Fortschritte erzielt, und es hat sich gezeigt, dass die geologische Endlagerung nicht nur machbar ist, sondern derzeit auch die meisten Garantien für eine sichere Endlagerung dieser Abfälle bietet.

Obwohl ein großer Teil des vorhandenen Wissens allgemeiner Natur ist und aus Wissensgebieten wie Geologie, Geografie, Biologie, Medizin und Ingenieurwesen stammt, wurden aus der Charakterisierung potenzieller Endlager (einschließlich der Merkmale potenzieller Wirtsformationen, der Konditionierung der Abfälle ...) und aus Studien in unterirdischen Forschungslabors zahlreiche Erkenntnisse gewonnen.

Die Forschungsergebnisse werden außerdem in transparenter Weise veröffentlicht, geprüft und international verbreitet. Dies alles unter dem wachsamen Auge von Organisationen wie der Internationalen Atomenergiebehörde der Vereinten Nationen und der OECD-Agentur für Kernenergie. Diese Organisationen veröffentlichen regelmäßig Berichte zu diesem Thema.

Belgien mit EURIDICE und HADES in der ersten Reihe

Bereits 1974 begann das SCK CEN in Mol mit der Forschung zur geologischen Endlagerung von radioaktivem Abfall. 1980 wurde mit dem Bau eines unterirdischen Forschungslabors in 225 Metern Tiefe in der Tonschicht in Boom / Mol begonnen. Dieses Labor erhielt den Namen HADES (High Activity Disposal Experimental Site). Seit den Anfängen wurde das Labor schrittweise erweitert.

Seit 2000 wird HADES von der wirtschaftlichen Interessengemeinschaft EURIDICE verwaltet (European Underground Research Infrastructure for Disposal of nuclear waste in Clay Environment oder kurz ESV EURIDICE GIE), einer Partnerschaft zwischen NERAS und SCK CEN.

EURIDICE untersucht die Sicherheit und Machbarkeit der geologischen Endlagerung von hochaktiven und langlebigen Abfällen in einer unterirdischen Tonschicht in Belgien. Auf diese Weise leistet EURIDICE einen wichtigen Beitrag zum nationalen Entsorgungsprogramm für B- und C-Abfälle, stärkt aber auch das Wissen und die Fähigkeiten auf internationaler Ebene und leistet einen Beitrag zur Wissenserweiterung in anderen Ländern, die sich für die geologische Endlagerung dieser Abfälle entschieden haben.

HADES ist das älteste unterirdische Labor in Europa, das in einer tiefen Tonschicht zur Erforschung der geologischen Endlagerung errichtet wurde. Das Labor ist von der Internationalen Atomenergie-Organisation als Kompetenzzentrum für Endlagertechnologien und die Ausbildung von Wissenschaftlern anerkannt. Zum 40-jährigen Bestehen des HADES wurden neben Podcasts über das Labor eine Reihe von 12 wissenschaftlichen Artikeln in der Fachzeitschrift The Geological Society veröffentlicht, die sich mit der bahnbrechenden Forschung des HADES befassen.

Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf drei Hauptbereiche:

Aushub und Bautechniken

Der Ausbau des Untertagelabors HADES aus den späten 1990er Jahren mit industrieller Ausgrabungstechnik hat gezeigt, dass es der Bau eines Endlagers zu industriellen Zwecken in weichem Ton in mehreren hundert Metern Tiefe möglich ist. Mit anderen Worten: Es ist wirtschaftlich und technisch machbar, Zugangsschächte und mehrere Kilometer lange Stollen in einer wenig verfestigten Tonschicht wie Boom zu bauen, ohne sie zu sehr zu beeinträchtigen.

Das Verhalten von wenig verhärteten Tonschichten

Eine systematische Untersuchung hat gezeigt, dass die mit der Bauphase einhergehenden Störungen sich nur begrenzt auf die Tonschicht auswirken. Des Weiteren wurde festgestellt, dass sich die Risse in der betroffenen Zone aufgrund des plastischen Verhaltens des Tons selbst abdichten und somit die Durchlässigkeit gering bleibt. Wir können dies als das selbstschließende Verhalten des Tons bezeichnen.

Ein Endlager muss nach der Einlagerung der radioaktiven Abfälle auch verschlossen werden können. Experimente im HADES-Labor haben gezeigt, dass Bentonit-Ton, der ähnliche Eigenschaften wie Boom-Ton hat, als undurchlässige Abdichtung für Schächte und Stollen verwendet werden kann.

Hochradioaktive Abfälle erzeugen Wärme. Wenn diese Abfälle nach einer Abkühlungsphase in ein Endlager verbracht werden, erwärmt sich das Wirtsgestein um die Endlagerstollen vorübergehend. Diese Erwärmung wirkt sich auf die hydraulischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften des Gesteins aus. Durch Experimente in HADES konnten die Wärmeleitfähigkeit des Boom-Tons bestimmt und das thermische, hydraulische, mechanische und chemische Verhalten des Tons untersucht und modelliert werden.

Um diese Erkenntnisse in einem für eine reale Endlagerung repräsentativen Maßstab zu bestätigen und zu verfeinern, wurde das PRACLAY-Experiment durchgeführt. Dazu wurde ein separater Stollen gegraben, der über einen Zeitraum von zehn Jahren auf eine Temperatur aufgeheizt wird, wie sie in einem echten Tonendlager zu erwarten ist. Diese Erwärmung hat 2014 begonnen.

L'expérience de chauffe PRACLAY from Sigrid Vanspauwen on Vimeo.

Messen und überprüfen

EURIDICE blickt auf mehr als 30 Jahre Erfahrung im Einsatz von Messgeräten und Beobachtungsmethoden im Untertagelabor zurück. Diese Messungen und Beobachtungen wurden in einer umfangreichen Reihe von Experimenten durchgeführt, von denen einige seit mehr als 25 Jahren verfolgt und in einem für ein reales Endlager repräsentativen Maßstab durchgeführt werden.

Mit diesem Fachwissen unterstützt EURIDICE auch die oberirdischen Tests zur Untersuchung der technischen Machbarkeit des Baus des Endlagerbehälters für hochaktive Abfälle (Supercontainer). Auch im Rahmen der vorbereitenden Experimente für die Oberflächenlagerung von schwach- und mittelaktiven Abfall mit geringer Halbwertszeit sind die HADES-Experimente von Nutzen. Das erworbene Know-how über den Einsatz dieser Instrumente und die Beobachtungsmethoden wird NERAS schließlich bei der Entwicklung von Monitoringprogrammen für das reale Endlager helfen.

Eine internationale Dimension

Diese Abbildung vermittelt einen Überblick über die zahlreichen Experimente, die von EURIDICE durchgeführt wurden oder werden. Die lange Dauer einiger Versuche ermöglicht es, die entwickelten Modelle für das Verhalten radioaktiver Stoffe in einem geologischen Endlager an der Realität zu überprüfen und gegebenenfalls zu verfeinern.

Bei der Ermöglichung zahlreicher Versuche und Tests spielt die Europäische Kommission eine wesentliche Rolle. Bislang wurden 14 Experimente oder Projekte mit europäischer Unterstützung innerhalb der Rahmenprogramme für Forschung und Entwicklung durchgeführt.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit von EURIDICE und NERAS verfolgt eine offenen Ansatz: Wissen und Erfahrungen werden international ausgetauscht, Ressourcen werden gemeinsam bereitgestellt und Informationen in wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht und von Fachleuten begutachtet.