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Technical Report NTB 09-06
The Nagra Research, Development and Demonstration (RD&D) Plan for the Disposal of Radioactive Waste in Switzerland
Die Hauptaufgabe der Nagra besteht in der Vorbereitung von sicheren geologischen Tiefenlagern in der Schweiz für alle radioaktiven Abfälle, die in der Schweiz anfallen. Es sind zwei Lager vorgesehen, eines für die schwach- und mittelaktiven Abfälle (SMA) und eines für die abgebrannten Brennelemente, die verglasten hochaktiven Abfälle und die langlebigen mittelaktiven Abfälle (BE/HAA/LMA). Die Lagerrealisierung erfolgt in einem schrittweisen Prozess, der sich über mehrere Jahrzehnte erstreckt, was eine umfassende Planung der wissenschaftlichen und technischen Arbeiten erforderlich macht; diese Planung ist im vorliegenden Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrations-Plan ("Research, Development & Demonstration", engl. Abkürzung RD&D) dokumentiert. Das Hauptziel des RD&D-Plans liegt in der Festlegung des Zwecks, des Umfangs, der Art und der zeitlichen Abfolge der verschiedenen zukünftigen RD&D-Aktivitäten, basierend auf den entsprechenden Anforderungen und Planungsannahmen für die Lagerrealisierung.
Kapitel 1 diskutiert die übergeordnete Zielsetzung des Berichts und gibt einen kurzen geschichtlichen Abriss der Schritte, die zur heutigen Situation geführt haben. Die Arbeitsplanung geht vom Bundesratsentscheid zum Projekt Entsorgungsnachweis aus dem Jahre 2006 aus, welcher den Nachweis der Nagra, dass die sichere Entsorgung der BE/HAA/LMA in der Schweiz technisch machbar ist, positiv beurteilt hat. Die Machbarkeit der sicheren Entsorgung der SMA wurde bereits 1988 vom Bundesrat anerkannt. Nach dem positiven Entscheid des Bundesrats zum Projekt Entsorgungsnachweis hat der Bundesrat im April 2008 den Sachplan geologische Tiefenlager genehmigt, in dessen Rahmen die Standortwahl erfolgt. Der Sachplan legt im Konzeptteil die Sachziele des Bundes sowie das Verfahren fest, wie die Auswahl geeigneter Standorte für BE/HAA/LMA und SMA zu erfolgen hat, für die später Rahmenbewilligungsgesuche einzureichen sind. Als Planungsgrundlage für vorliegenden RD+D-Plan dienen die eingereichten Vorschläge der Nagra für Etappe 1 des Sachplans, die zur Auswahl von geeigneten geologischen Standortgebieten führen wird.
Kapitel 2 enthält die übergeordneten Planungsannahmen für die Realisierung der Tiefenlager für SMA und BE/HAA/LMA, einschliesslich des angenommenen Zeitplans, der Art und Menge der Abfälle sowie der Sicherheitsstrategie für die Tiefenlager. Der Zeitplan umfasst das Sachplanverfahren und das Rahmenbewilligungsverfahren, den Bau und Betrieb der untertägigen Felslabors an den Standorten, das nukleare Bau- und das Betriebsbewilligungsverfahren. Es wird erwartet, dass der Betrieb des SMA-Lagers ungefähr im Jahr 2035 und derjenige des Lagers für die BE/HAA/LMA ungefähr im Jahr 2050 beginnt. Nach der Abfalleinlagerung folgt eine Beobachtungsphase (Planungsannahme 50 Jahre), nach deren Ende ein Gesuch um Lagerverschluss gestellt werden wird. Das Kapitel enthält eine Zusammenfassung der verschiedenen Abfalltypen und -mengen, die in Kernkraftwerken sowie in der Medizin, Industrie und Forschung anfallen, sowie eine Darstellung der Sicherheitskonzepte für die beiden Lagertypen.
In Kapitel 3 werden die Methodik und das Vorgehen bei der Planung der RD&D-Aktivitäten diskutiert sowie die verschiedenen Kategorien von Anforderungen, welche die Art und den Zeitplan des Programms bzw. der RD&D-Aktivitäten bestimmen. Die Anforderungskategorien umfassen: Gesetzliche und behördliche Vorgaben, Vorgaben der Entsorgungspflichtigen, Erwartungen der Behörden, Erwartungen der Fachwelt und Öffentlichkeit, Anforderungen aus Technik und Wissenschaft. Daraus ergibt sich der Rahmen für die im Programm zu untersuchenden Fragestellungen und für die Art und die zeitliche Abfolge der verschiedenen technischen und wissenschaftlichen Arbeiten.
Kapitel 4 fasst die durch die Nagra identifizierten RD&D-Fragestellungen für BE/HAA aus dem Projekt Entsorgungsnachweis zusammen, einschliesslich der Empfehlungen der Behörden und Experten, die sich aus den vom Bund verlangten formalen Reviews des Projekts ergaben. Die übergeordneten Arbeitsgebiete für die Entwicklung des SMA-Lagers werden ebenfalls identifiziert. Ferner wird der Entwicklungsstand der verschiedenen Technologien, die für die Lagerrealisierung erforderlich sind, im Kontext des weltweiten Fortschritts in der Entwicklung verschiedener Technologiebereiche diskutiert.
In Kapitel 5 werden die strategischen Anforderungen für die Realisierung der beiden Lagertypen erarbeitet. Die Festlegung der zu entsorgenden Abfälle, deren Eigenschaften, die gesetzlichen und behördlichen Vorgaben sowie die technisch-wissenschaftlichen Anforderungen für die Entsorgung setzen die Rahmenbedingungen sowohl für den zeitlichen Ablauf der Lagerrealisierung als auch für die Lagerkonzepte, die für eine sichere Entsorgung der Abfälle erforderlich sind. Bei den Lagerkonzepten ist vorgesehen, dass die Langzeitsicherheit durch gestaffelte passive Sicherheitsbarrieren gewährleistet wird, wobei die geologischen und technischen Barrieren ausgewogene Beiträge leisten sollen. Die Lagerkonzepte umfassen die folgenden Elemente: i) das Hauptlager, in dem die Abfälle eingelagert werden und das innerhalb einer angemessenen Zeit nach der Einlagerung verfüllt und versiegelt wird; ii) das Testlager, in dem standortspezifische Daten für die relevanten Eigenschaften des Wirtgesteins zwecks Bestätigung der Sicherheit und technischen Machbarkeit erhoben werden; iii) das Pilotlager, in dem das Verhalten der Abfälle, der Verfüllmaterialien und des Wirtgesteins bis zum Ende der Beobachtungsphase mit dem Ziel überwacht werden, Daten für die Bestätigung der Sicherheit im Hinblick auf den Lagerverschluss zu sammeln. Wirtgesteine mit günstigen Eigenschaften sind innerhalb von geologisch-tektonisch stabilen Grossräumen auszuwählen, um einen angemessenen Beitrag der geologischen Barriere zu den Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten.
Das Sachplanverfahren wird danach im Hinblick auf die Anforderungen an das RD&DProgramm der Nagra für alle Etappen der Standortwahl bis zum Rahmenbewilligungsgesuch erläutert. Für Etappe 1 (Auswahl von geologischen Standortgebieten) werden die Schritte zusammengefasst, welche zum Vorschlag der Nagra von sechs geologischen Standortgebieten für das SMA-Lager (Südranden, Zürcher Weinland, Nördlich Lägeren, Bözberg, Jura-Südfuss, Wellenberg) und drei geologischen Standortgebieten für das HAA-Lager (Zürcher Weinland, Nördlich Lägeren, Bözberg) geführt haben. In Etappe 2 sind mindestens zwei Standorte je für das SMA- und das HAA-Lager auszuwählen und in Etappe 3 erfolgt die Standortwahl für das SMA- und HAA-Lager, für welche je ein Rahmenbewilligungsgesuch auszuarbeiten ist. Der bestehende Detaillierungsgrad der Anforderungen aus dem Sachplan, kombiniert mit den Resultaten des früheren Arbeitsprogramms, ergibt eine recht klare Definition der RD&DAktivitäten und der erwarteten Hauptberichte für die verschiedenen Etappen auf dem Weg zum Rahmenbewilligungsgesuch.
Für die nachfolgenden Schritte der Lagerrealisierung, d. h. Bau und Betrieb eines Felslabors am ausgewählten Standort, Bau und Betrieb des Lagers bis zum Verschluss, wird die Art der durchzuführenden Arbeiten definiert. Dies erlaubt es, für jede Etappe den erforderlichen Reifegrad von wissenschaftlichen und technischen Erkenntnissen so festzulegen, dass die RD&DUntersuchungen zeitgerecht geplant und die Ressourcen wirksam eingesetzt werden können.
Kapitel 6 vermittelt eine Übersicht der in den nächsten 5 bis 10 Jahren, d. h. innerhalb der Zeitspanne bis zum Rahmenbewilligungsgesuch, durchzuführenden Arbeiten, einschliesslich der Zielsetzungen, Rollen und Schwerpunkte der verschiedenen Arbeitsbereiche. Diese Arbeiten umfassen:
- Geologische Untersuchungen (Erfüllung der Anforderungen an die Eigenschaften und an die Geometrie der Wirtgesteine und Rahmengesteine sowie an die geologische Langzeitentwicklung; Daten für sicherheitsrelevante Schlüsselparameter)
- Sicherheitsanalyse (Erfüllung der Anforderungen an die Betriebssicherheit und Langzeitsicherheit)
- Radioaktive Abfälle und Materialien (Erfüllung der Anforderungen an die Abfälle)
- Technische Lagerkonzepte, einschliesslich Konzepte für die Rückholung der Abfälle und für die Beobachtungsphase. Dies umfasst auch die Konzepte für die technischen Barrieren und für deren Verhalten (Erfüllung der Anforderungen an die Lagerauslegung).