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Arbeitsbericht NAB 14-81
Beurteilung der Tiefenlage in Bezug auf die geotechnischen Bedingungen: Grundlagen für die Abgrenzung und Bewertung der Lagerperimeter
Die maximale Tiefe der Lagerebene ist für einige Standortgebiete von erheblicher Bedeutung für die Abgrenzung und Bewertung der Lagerperimeter und fliesst damit auch in den Einengungsentscheid ein. Die Tiefe der Lagerebene beeinflusst die geotechnischen Bedingungen für die Lagerkammern und die weiteren Bauten auf Lagerebene und ist wichtig für die Beurteilung der Möglichkeit der Beeinträchtigung des Barrierensystems in und direkt um die Lagerkammern. Dazu sind die folgenden übergeordneten Anforderungen zu beachten: (i) die Gewährleistung des sicheren und zuverlässigen Baus, Betriebs und Verschlusses der Untertaganlagen (inkl. der Lagerkammern), (ii) der begrenzte Einsatz von Baumaterialien, welche bei übermässiger Verwendung zu einer Schädigung insbesondere der technischen Barrieren (vor allem des Bentonits als Verfüll- und Versiegelungsmaterial) und nachgeordnet des umgebenden Wirtgesteins führen könnten, (iii) die Begrenzung der Störung und die Vermeidung einer unzulässigen Schädigung des Wirtgesteins im Nahbereich der Lagerkammern (BE/HAA-Lagerstollen) bzw. im Nahbereich der Versiegelungsstrecken (Wasserwegsamkeit parallel zu den BE/HAA-Lagerstollen bzw. den Versiegelungsstrecken und Beeinträchtigung der vertikalen Migrationsdistanz im Wirtgestein), sowie (iv) geeignete Bedingungen für den zuverlässigen Einbau des Verfüll- und Versiegelungsmaterials im Hinblick auf seine Barrierenwirkung (kurz- und mittelfristig wirksamer Quelldruck). Die einzelnen Aspekte werden nachfolgend kurz diskutiert.
Der Bau und Betrieb der Untertaganlagen kann bei Wahl eines geeigneten Bauvorgangs und bei Verwendung eines auf die geotechnischen Bedingungen ausgerichteten Ausbaus grundsätzlich sicher und zuverlässig bis in grössere Tiefen gewährleistet werden, falls bzgl. Störung des Gebirges im Lagerumfeld nur begrenzte Beschränkungen bestehen und auch keine Randbedingungen zum Einsatz von Material für die Sicherung und den Ausbau zu beachten sind1. Dies ist jedoch nicht der Fall, denn aus Sicht der Optimierung der Langzeitsicherheit soll die Störung des Gebirges klein bleiben und Beschränkungen beim Materialeinsatz sind zu beachten.
Im Sinne einer sicherheitsgerichteten Optimierung soll der Einsatz von Spritzbeton und weiteren zementhaltigen Materialien bei den BE/HAA-Lagerstollen und Versiegelungsstrecken soweit eingeschränkt werden, dass die Bentonitumwandlung begrenzt bleibt (kurzfristige Umwandlung von Na-Bentonit in Ca-Bentonit, langfristige Auswirkungen der pH-Fahne); die Spritzbetonstärke soll deshalb auf rund 30 cm beschränkt werden. Weiter ist auch die Menge an verwendetem Stahl aufgrund der möglichen Gasentwicklung zu begrenzen. Schliesslich ist der Ausbau der BE/HAA-Lagerstollen bzw. der Versiegelungsstrecken so zu gestalten, dass möglichst keine Hohlräume und kein loses Material im konturnahen Bereich der Ausbruchsicherung bzw. des Ausbaus auftreten. Im Bereich der Versiegelung sollen Stahlbögen eingesetzt werden können, so dass im Raum zwischen den Bögen der direkte Kontakt von Bentonit mit dem Wirtgestein gewährleistet ist.
Die Begrenzung der Störung des Gebirges soll sicherstellen, dass einerseits die Auflockerungszone um die BE/HAA-Lagerstollen bzw. die Versiegelungsstrecken so klein bleibt und die plastischen Verformungen mit Rissbildung derart sind, dass die Wasserführung in der Auflockerungszone nach Wiederaufsättigung und Selbstabdichtung parallel zu den Bauwerken genügend klein ist, um die Sicherheit nicht zu beeinträchtigen (vgl. dazu die Berechnungen in Poller et al. 2014). Weiter soll die Störung des Wirtgesteins im Umfeld der Lagerkammern und Versiegelungsstrecken auf einen kleinen Teil des vertikalen Migrationspfads beschränkt werden, damit die Radionuklidfreisetzung in vertikaler Richtung durch das Wirtgestein möglichst wenig beeinflusst wird. Dazu ist die plastifizierte Zone um die Lagerkammern genügend klein zu halten. Für die HAA-Lagerstollen wird angestrebt, die Ausdehnung bzw. den Radius der plastifizierten Zone auf 5 m; für die SMA/LMA-Lagerkavernen auf 20 m zu beschränken.
Um alle diese Anforderungen zuverlässig zu erfüllen, wird bei der Optimierung der Abgrenzung der Lagerperimeter angestrebt, die maximale Tiefenlage der Lagerebene von 800 m u.T. (Mindestanforderung für das SMA-Lager) auf ca. 600 m u.T. bzw. von 900 m u.T. (Mindestanforderung für das HAA-Lager) auf ca. 700 m u.T. zu beschränken. Diese Anpassung berücksichtigt auch die Hinweise des ENSI und seiner Experten in ihren Gutachten zu Etappe 1 (ENSI 2010, ENSI 2011, ENSI 2012, KNE 2010) und entspricht auch dem Vorgehen anderer Entsorgungsorganisationen mit vergleichbarem Wirtgestein, wo z. B. in Frankreich für ein vergleichbares Wirtgestein die Tiefe der Lagerebene auf ca. 600 m u.T. beschränkt wurde (Erfahrungsaustausch Andra, pers. Kommunikation).
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1 Für die in Etappe 1 verwendeten und in Etappe 2 immer noch gültigen Mindestanforderungen an die Tiefenlage der Lagerebene (800 m u.T. für das SMA-Lager und 900 m u.T. für das HAA-Lager) können die erforderlichen Untertagbauten sicher gebaut werden, falls bzgl. Störung des Gebirges im Lagerumfeld nur begrenzte Anforderungen bestehen und auch keine Randbedingungen zum Einsatz von Material für die Sicherung und den Ausbau zu beachten sind.