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Technical Report NTB 09-01
Topics and processes dealt with in the IP FUNMIG and their treatment in the Safety Case of geologic repositories for radioactive waste
Das FUNMIG Integrated Project (IP) hatte zum Ziel, den Kenntnisstand über biogeochemische Prozesse in der Geosphäre zu verbessern, die für die Sicherheit von geologischen Tiefenlagern für radioaktive Abfälle relevant sind. Ein wichtiger Teil dieses Projekts beinhaltete dabei die Wechselwirkung zwischen Datenproduzenten (Forschung) und Datennutzern (europäische Entsorgungsorganisationen radioaktiver Abfälle). Dabei sollte der Nutzen der Forschungsarbeiten für die Sicherheitsanalyse und im weiteren Sinne für den Sicherheitsnachweis der Tiefenlager für radioaktive Abfälle gefördert werden. Zu diesem Zweck wurde ein angepasstes Verfahren erarbeitet. Demzufolge wurden relevante Vorgänge und Ereignisse (abgekürzt mit der englischen Bezeichnung FEPs für "features, event and processes") für die drei Wirtgesteinstypen Ton-, Kristallin- und Salzgesteine international anerkannter FEP-Kataloge entnommen und jede der 108 Forschungsaufgaben durch ein standardisiertes Verfahren erfasst. Das wichtigste Ergebnis war dabei die Schaffung eines wirtgesteinsspezifischen Tools ("Task Evaluation Table"), bei dem die Bedeutung und der Nutzen der Forschungsergebnisse evaluiert wurden, beides aus Sicht der Sicherheitsanalyse und der Forschung. Praktisch alle innerhalb des Projekts FUNMIG gewonnenen Daten beziehen sich auf die sicherheitsrelevanten FEP-Gruppen "Transportmechanismen" und "Retardation".
Generell unterstützte und verbesserte ein Grossteil der Arbeiten innerhalb von FUNMIG das Vertrauen in die vereinfachten Transport- und Retardationsmodelle der Sicherheitsanalyse, die für die Berechnung des Radionuklidtransports durch das Wirtgestein verwendet werden. Einige der Studien über Verzögerungsprozesse (z. B. gekoppelte Sorptions-/Redoxprozesse an der Mineral/Wasser-Grenzschicht) ergaben wertvolle Daten für alle drei Gesteinstypen innerhalb des IP. Jedoch lieferten die meisten Studien verbesserte Erkenntnisse über die wirtgesteinsspezi-fischen Vorgänge und Ereignisse, wobei diese Forschungsarbeiten hauptsächlich an tonreichen und kristallinen Wirtgesteinen durchgeführt wurden. Für beide Wirtgesteinstypen hat FUNMIG wesentlich zur Verbesserung des Verständnisses auf konzeptioneller Ebene beigetragen, indem jeweils neue experimentelle Daten auf unterschiedlichen räumlichen Massstäben bereitgestellt und neue Modellierungsansätze entwickelt wurden.
FUNMIG erbrachte u. a. folgende wichtige Ergebnisse: Für tonige Wirtgesteine haben systematische Untersuchungen und der Vergleich der Diffusions- und Sorptionsprozesse in verschiedenen Tongesteinen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen mit einer Reihe von Methoden den Kenntnisstand für künftige Sicherheitsnachweise wesentlich erhöht. Für kristalline Wirtgesteine wurden wertvolle Daten zu Bildung, Transport und Filtration von Tonkolloiden aus dem Nahfeld und deren Auswirkung auf den Radionuklidtransport unter realistischen Bedingungen gewonnen. Es zeigte sich, dass Ergebnisse von Studien über organische Kolloide und Biofilme und ihrer Wechselwirkung mit Radionukliden für künftige Sicherheitsnachweise von salzreichen Wirtgesteinen von Belang sind. Die wichtigsten künftigen Forschungsaufgaben hinsichtlich der Sicherheitsanalyse sind die folgenden: (i) die Frage der Irreversibilität der Radionuklidsorption an Kolloiden in Kluftzonen im Kristallin, (ii) ein umfassendes Modell für die Diffusion von Kationen und Anionen in Tonstein auf unterschiedlichen Skalen und (iii) die Anwendbarkeit von mechanistischen Retardationsmodellen für stark sorbierende Radionuklide in intakten tonigen und kristallinen Wirtgesteinen.
Eine wichtige Erkenntnis aus der Wechselwirkung zwischen Forschung und Sicherheitsanalyse ist der Wunsch nach der Durchführung eines analogen Bewertungsverfahrens für die jeweils vorgeschlagenen Forschungsarbeiten vor deren Beginn. In diesem Zusammenhang stellen die innerhalb des Projekts FUNMIG entwickelten Verfahren ein nützliches Werkzeug für die Planung zukünftiger IPs dar.