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Technischer Bericht NTB 83-11
Bitumen, ein Verfestigungsmaterial für radioaktive Abfälle, und seine historischen Analoga
Bitumen und andere organische Materialien werden zur Verfestigung radioaktiver Abfälle verwendet. Da ein sicherer Einschluss der betreffenden Abfallkategorien im Endlager während einiger Jahrhunderte gewährleistet sein muss, stellt sich die Frage nach dem Langzeitverhalten der verwendeten Materialien unter Endlagerbedingungen. Von den verschiedenen Möglichkeiten, die Langzeitstabilität abzuklären, wurde hier die historische Methode angewendet.
Es zeigte sich, dass Bitumen selbst, Birkenteerpech oder gewisse Harze als historische Analoga von modernem organischem Verfestigungsmaterial betrachtet werden können. Entsprechende historische Fundstücke sind in der antiken Welt, insbesondere im Orient, weit verbreitet. Auch im Raume der Schweiz wurde ein Material mit ähnlichen Eigenschaften wie Bitumen schon in prähistorischer Zeit verwendet. Es handelt sich dabei um Birkenteerpech, welches zu Beginn der Jungsteinzeit vor rund 5'000 Jahren schon als Kitt- und Klebemasse eingesetzt wurde. In den Höhlen von Lascaux in Frankreich wurden noch bedeutend ältere harzartige Massen gefunden, deren Alter etwa 15'500 Jahre beträgt. Durch diese Funde kann nachgewiesen werden, dass die untersuchten historischen Materialien eine grosse Langzeitstabilität aufweisen.
Die Erhaltung und der Erhaltungszustand von (prä-)historischen bitumenähnlichen Substanzen ist aber nicht nur von den Materialeigenschaften abhängig, sondern ebenso sehr von den Konservierungsbedingungen. Hier spielen Milieufaktoren physikalischer und biologischer Art eine wesentliche Rolle. Solche Umweltbedingungen, die günstige Voraussetzungen für eine Langzeitkonservierung darstellen, sollten deshalb im Rahmen einer zusätzlichen Untersuchung festgestellt werden; dabei ist von neueren Grabungen im Raume der Schweiz auszugehen, die hinsichtlich der Konservierung naturwissenschaftlich dokumentiert sind.
Bitumen dient der Verfestigung mittel- und schwachaktiver radioaktiver Abfälle und muss die Rückhaltung der Nuklide während einiger Jahrhunderte gewährleisten. In diesem Bericht wird qualitativ nachgewiesen, dass Bitumen grundsätzlich die erforderliche Langzeitstabilität aufweisen kann, indem auf historische Analoga von Bitumen Bezug genommen wird. So weist Birkenteerpech aus der prähistorischen Schweiz ein Alter von etwa 5'000 Jahren auf und Harz aus den Höhlen von Lascaux (F) ein Alter von 15'500 Jahren.