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Beim Betrieb von Rampen oder Schächte müssen Wassersumpforte betrieben werden. Von dort aus wird das Wasser wieder an die Erdoberfläche gepumpt werden.
Wie will man nach der „Versiegelung“ des Schachts oder der Rampe sicherstellen, dass während 1 Million Jahre kein Wasser mehr durch diese Sickerstellen (Wassereindringstellen) eindringt? Warum „versiegelt“ man diese Wassereindringstellen nicht schon beim Bau des Schachts resp. der Rampe?
Die Antwort erklärt das Entwässerungskonzept der Nagra während der Betriebsphase. Es werden darin die (i) Handhabung der Bewegung von Wasser durch die Kontaktfläche des Schachtes oder der Rampe zum umgebenden Gestein und (ii) die Handhabung der Bewegung von Wasser entlang von Schacht oder Rampe beschrieben. In der Phase nach Verschluss des Lagers (Nachbetriebsphase) gibt es keine Notwendigkeit, ein Eindringen von Wasser zu verhindern, weil sich das Lager ohnehin langsam aufsättigen wird und auch darauf ausgelegt ist.
Vorbemerkung
In der Frage 92 werden zwei Sachverhalte angesprochen:
Die Bewegung von Wasser durch die Kontaktfläche des Schachtes oder der Rampe zum umgebenden Gestein, d.h. durch die “Wand” des Bauwerks. Um dieses seitliche Eindringen von Wasser während der Betriebsphase zu erschweren und somit zu reduzieren, sind Abdichtungen vorgesehen, z.B. durch das Einpressen von abdichtenden Stoffen (Injektionen). Diese Abdichtungen haben jedoch nicht das Ziel, die Wand des Bauwerks hermetisch abzudichten, d.h. zu versiegeln.
Die Bewegung von Wasser entlang von Schacht oder Rampe, d.h. parallel zur “Wand” des Bauwerks. Um diese Wasserbewegung nach dem Verschluss des Lagers zu erschweren und somit zu reduzieren, werden Versiegelungsbauwerke erstellt, wobei auch diese Bauwerke keinen hermetischen Verschluss darstellen, sondern dafür sorgen, dass allfällige Wasserflüsse durch diese Siegel klein genug sind, um die Langzeitsicherheit des Tiefenlagers zu gewährleisten.
Im Folgenden werden Massnahmen zur Reduzierung von Wasserflüssen durch die Wand des Zugangsbauwerks während der Betriebsphase als “Abdichtung” bezeichnet. Massnahmen zur Reduzierung von Wasserflüssen entlang dem Bauwerk während der Nachbetriebsphase werden als “Siegel” bzw. “Versiegelung” bezeichnet.
Einleitung
In der Einleitung zur Frage 92 wird richtigerweise festgestellt, dass beim Betrieb von Rampen oder Schächten “Wassersumpforte” betrieben werden müssen und dass von dort aus das Wasser wieder an die Erdoberfläche gepumpt wird. Grund für den Zutritt von Bergwasser ist das Druckgefälle, welches durch den Lagerbau entsteht und durch die Lagerbelüftung und den Pumpenbetrieb aufrechterhalten wird. Figur 92-1 zeigt schematisch das Entwässerungskonzept während der Betriebsphase am Beispiel des HAA-Lagers (SMA-Lager analog). Ein zentraler Aspekt des Entwässerungskonzepts ist die Aufteilung der Wasserhaltung in einen Teil innerhalb des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs (d.h. Wirtgestein mit seinen Rahmengesteinen), wo keine Wassereindringstellen erwartet werden, und einen Teil oberhalb des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs, wo Wassereindringstellen auftreten können. Das Betriebskonzept sieht vor, eindringendes Bergwasser aus solchen Wassereindringstellen schon oberhalb des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs zu sammeln und an die Oberfläche zu pumpen, wo es in der Bergwasserbehandlungsanlage so aufbereitet wird, dass es in den Vorfluter eingeleitet werden kann (Figur 92-1). Mit diesem Konzept ist sichergestellt, dass die Mengen an Bergwasser in den Anlagenteilen im einschlusswirksamen Gebirgsbereich viel geringer sind als in den Anlagenteilen in den darüber liegenden Schichten.
Betriebsphase
In der Betriebsphase fällt wie erwähnt voraussichtlich etwas Bergwasser an, das wieder an die Oberfläche gepumpt wird und dort behandelt wird. Das Bergwasser stammt voraussichtlich aus Wassereindringstellen oberhalb des Wirt- bzw. Rahmengesteins. Ein Rampenbauwerk wie auch ein Schachtbauwerk kann so gebaut werden, dass während der Betriebsphase nur wenig Bergwasser zutritt, das jederzeit über eine redundant ausgelegte Bergwasserpumpanlage an die Oberfläche abgepumpt werden kann. Im gegenwärtigen Planungsstadium wird davon ausgegangen, dass bei einer Zugangskonfiguration bestehend aus Rampe und Schächten mit einer Wasserzusickerung von weniger als ca. 20 Liter/Sekunde über alle 3 Zugänge gerechnet werden kann (Zitat aus bautechnischer Risikoanalyse zu SGT Etappe 2, NAB 14-50, S. 36). Allfällige Abdichtungen müssen nur während der Betriebsphase wirksam sein. Figur 92-2 zeigt schematisch das geologische Tiefenlager während der Betriebsphase (ohne Versiegelungssysteme).
Nachbetriebsphase
Figur 92-3 zeigt schematisch das geologische Tiefenlager während der Nachbetriebsphase. Eingezeichnet sind auch Versiegelungssysteme, welche einen Wasserfluss entlang der jeweiligen Bauwerke erschweren und somit reduzieren sollen. Bei den Versiegelungssystemen wird unterschieden zwischen solchen zur Gewährleistung der radiologischen Langzeitsicherheit (rote Versiegelungssysteme in Figur 92-3) und solchen zur hydraulischen Trennung von Grundwasserleitern (Aquiferen) nach Verschluss der Anlage im Rahmen des nicht-radiologischen Grundwasserschutzes (blaue Versiegelungssysteme in Figur 92-3). Weil bereits die Versiegelungssysteme am Eingang zum Wirtgestein die radiologische Langzeitsicherheit – und somit auch den Schutz des Grundwassers vor den eingelagerten radioaktiven Stoffen – gewährleisten, werden die Versiegelungssysteme für den nicht-radiologischen Grundwasserschutz im Folgenden nicht weiter diskutiert.
Das schweizerische Konzept für geologische Tiefenlager sieht Lagerkammern im tiefen Untergrund (d.h. hunderte von Metern unter dem Grundwasserspiegel der verschiedenen Grundwasserleiter) vor. Nach dem Verschluss des Lagers findet deshalb eine Wiederaufsättigung des Lagers statt. Wegen der erwähnten Versiegelungssysteme und der geringen Durchlässigkeit des Wirtgesteins wird dies sehr langsam geschehen. Am Ende dieses Prozesses ist das ursprüngliche Druckgefälle abgebaut und die Wasserflüsse im einschlusswirksamen Gebirgsbereich mit den verfüllten und versiegelten Lagerkammern versiegen weitgehend. Die Lagerauslegung geht dementsprechend von einer vollständigen Wassersättigung der untertägigen Anlagenteile (inkl. Versiegelungssysteme) aus; in den Langzeitsicherheitsnachweisen für geologische Tiefenlager wird dies explizit berücksichtigt.
Beantwortung von Teilfrage 1)
“Wie will man nach der „Versiegelung“ des Schachts oder der Rampe sicherstellen, dass während 1 Million Jahre kein Wasser mehr durch diese Sickerstellen (Wassereindringstellen) eindringt?”
Wie in der Vorbemerkung erwähnt, hat die Versiegelung dazu beizutragen, dass der Wasserfluss entlang der untertägigen Bauten klein ist. Dazu bewirkt sie auch günstige Rückhaltebedingungen für allfällig entlang der untertägigen Bauwerke transportierte Radionuklide. Sie muss aber nicht seitliche Wassereintritte verhindern, da ohnehin Wasser sehr langsam aus dem Wirtgestein zufliesst und das Lager langsam aufsättigt. Am Ende des Aufsättigungsprozesses ist das Druckgefälle zwischen Gestein und Zugangsbauwerken abgebaut und die Wasserzutritte versiegen.
Beantwortung von Teilfrage 2)
“Warum „versiegelt“ man diese Wassereindringstellen nicht schon beim Bau des Schachts resp. der Rampe?”
Wie erwähnt, ist aus betrieblichen Gründen (Minimierung der Bergwasserhaltung) vorgesehen, Wassereindringstellen oberhalb des Wirtgesteins schon während dem Bau des Schachts bzw. der Rampe mit Injektionen abzudichten. Diese Abdichtungen sind jedoch keine hermetischen Versiegelungen der
Bauwerkswand und sie sind nur für die Betriebsphase vorgesehen; für die Langzeitsicherheit haben sie keinerlei Bedeutung. Das Wirtgestein wurde ausgewählt u.a. wegen seiner geringen Wasserdurchlässigkeit; d.h.im Wirtgestein werden keine Wassereindringstellen erwartet.
Schlussfolgerungen
Wassereindringstellen in Rampe / Schacht oberhalb des Wirtgesteins werden erwartet, sind aber nur während der Betriebsphase relevant. Das Entwässerungskonzept während der Betriebsphase sieht vor, eindringendes Bergwasser aus solchen Wassereindringstellen schon oberhalb des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs zu sammeln und an die Oberfläche zu pumpen. Aus betrieblichen Gründen ist eine Abdichtung von Wassereindringstellen schon während dem Bau des Schachts bzw. der Rampe vorgesehen (Minimierung Bergwasserhaltung); diese Abdichtungen haben aber keine Bedeutung für die Langzeitsicherheit, denn es gibt keine Notwendigkeit, ein Eindringen von Wasser über «Sickerstellen» zu verhindern in der Phase nach Verschluss des Lagers (Nachbetriebsphase), weil sich das Lager ohnehin langsam aufsättigen wird und auch darauf ausgelegt ist.