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Technical Report NTB 14-14
Low- and intermediate-level waste repository-induced effects
Das Ziel dieses Statusberichts ist es, in einem geologischen Tiefenlager für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA-Lager) die wechselseitige Beeinflussung von eingelagertem Abfall und eingebauten bautechnischen Materialien spezifisch auf das in den vorgeschlagenen Standortgebieten etwa 100 m mächtige Wirtgestein Opalinuston zu untersuchen, um das F&E-Programm der Nagra gezielter ausrichten zu können. Die im vorliegenden Bericht untersuchten lagerbedingten Einflüsse sind dabei:
- Thermische Effekte: D.h. Auswirkungen auf das Wirtgestein und die technischen Barrieren, die vor allem durch die vom Abfall bedingte Zerfallswärme und die Hydratation des Zements verursacht werden
- Felsmechanische Effekte: D.h. Auswirkungen, die von der mechanischen Beanspruchung des Gesteins durch den Vortrieb der Lagerkavernen und weiterer Untertagbauten hervorgerufen werden
- Hydraulische und durch Gasdruck bedingte Effekte: D.h.
Auswirkungen durch Wiederaufsättigung des Tiefenlagers und Gasbildung beispielsweise aufgrund von Metallkorrosion im Tiefenlager auf Wirtgestein und die technische Barrieren
- Chemische Effekte: D.h. chemische Wechselwirkungen von Abfall, bautechnischen Materialien und Wirtgestein
Geologische Tiefenlager sind so ausgelegt, dass die potenziell nachteiligen Auswirkungen von lagerbedingten Einflüssen möglichst begrenzt werden. Die Beurteilung der lagerbedingten Einflüsse für das in diesem Bericht betrachtete SMA-Lager zeigt, dass sich die chemischen und mechanischen Auswirkungen auf das Gestein in unmittelbarer Umgebung der Untertagbauten beschränken, die thermischen Einflüsse minimal ausfallen und der sich aufbauende Gasdruck über geeignete Auslegungsvarianten ('Engineered Gas Transport System' EGTS, ein System aus Verfüll- und Versiegelungsbauwerken zur kontrollierten Ableitung von Gasen entlang der Zugangsbauwerke) reduziert werden kann. Geeignete Massnahmen werden als Teil des Referenzkonzepts im Hinblick auf ihre Bedeutung für die lagerbedingten Einflüsse diskutiert.
Das Entsorgungskonzept für SMA beschreibt ein System mit multiplen passiven Barrieren und Sicherheitsfunktionen. Dieses Entsorgungskonzept wurde für eine Reihe von Standortbedingungen ausgelegt. Die Barrieren bestehen aus dem Wirtgestein, den einschlusswirksamen Rahmengesteinen, den Abfallgebinden mit den konditionierten Abfällen und der zementhaltigen Verfüllung. Das Barrierensystem weist intrinsische Eigenschaften auf, welche die Sicherheit erhöhen und gleichzeitig die Auswirkung von nachteiligen Phänomenen und Ungewissheiten begrenzen. Nichtsdestotrotz kann es lagerbedingte Einflüsse geben, die sich nachteilig auswirken können; diese werden im vorliegenden Bericht unter Einbezug einer grossen Bandbreite von Parametern, die unter anderem die Bedingungen an möglichen Standorten widerspiegeln, untersucht und diskutiert.
Die SMA-Lagerkavernen wurden so ausgelegt, gebaut, betrieben und schliesslich verfüllt, dass die Bildung einer Auflockerungszone (AUZ)1 möglichst begrenzt wird. Dies wird erreicht, indem die Grösse der Ausbruchzonen und die Tiefenlage des Lagers begrenzt werden, eine gebirgsschonende, kontrollierte Ausbruch- und Ausbaumethode angewendet wird und dadurch, dass die Lagerkavernen relativ schnell nach ihrem Ausbruch wieder mit einem korngestützten Mörtel verfüllt werden. Auf entsprechender Lagertiefe werden die Lagerkavernen mit Stützmitteln ausgebaut, um deren Stabilität und die Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Dadurch wird Nachfall und eine weitere Ausdehnung der AUZ verhindert. Basierend auf Modellrechnungen kann abschliessend festgehalten werden, dass sich die AUZ nicht über einen Tunnelquerschnitt hinaus ausdehnt und dass das hydraulische Leitvermögen der AUZ um Lagerkavernen, Zugangstunnel und Schächte nicht einen Wert von 10-7 m3/s übersteigt. Die Selbstabdichtung der AUZ und die niedrigen hydraulischen Gradienten entlang der Bau- und Betriebstunnel führen zu einem vernachlässigbaren Radionuklidtransport durch die AUZ.
Es wird gezeigt, dass der Gasdruckaufbau durch die Gastransportrate zwischen dem Hauptlager und dem Zugangstunnel bestimmt wird, der seinerseits durch das EGTS bestimmt wird. Die Resultate einer Sensitivitätsanalyse eines Lagers in einer Tiefe von 500 m zeigen, dass das EGTS so ausgelegt werden kann, dass ein Gasdruck, der das Wirtgestein potenziell schädigen könnte, nicht erreicht wird.
Chemische Wechselwirkungen werden sowohl bei der Planung als auch bei der Bewertung der Sicherheit eines SMA-Lagers in Betracht gezogen. Im derzeitigen Referenzkonzept wird erwartet, dass der Abbau des Betons im Tunnelausbau und die Korrosion von Stahlbehältern und anderen stahlhaltigen Stützelementen das zementhaltige Nahfeld und den Opalinuston zu einem gewissen Grad umwandeln. Diese Umwandlungen werden in die Dosisberechnungen mit einbezogen und zeigen keinen signifikanten Einfluss auf die resultierende Dosis.