Wirtsgesteine im Vergleich

Zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen werden international drei Wirtsgesteine in Betracht gezogen: Salz, Ton und kristalline Gesteine (Granit). Jede Gesteinsart hat seine spezifischen Vor- und Nachteile im Hinblick auf seine Eignung als Wirtsgestein für die Einlagerung von wärmeentwickelnden, radioaktiven Abfällen. Grundsätzlich ist eine sichere Endlagerung in allen Wirtsgesteinen, eine entsprechend geeignete geologische Formation und ein daran angepasstes Endlagerkonzept vorausgesetzt, möglich.

Das Wirtsgestein stellt im Zusammenwirken mit den technischen Barrieren (z.B.  Endlagerbehälter, Schachtverschlüsse etc.) den „einschlusswirksamen Gebirgsbereich“ (ewG) dar. Die Abfälle müssen im ewG dauerhaft verbleiben und  sicher abgeschlossen bleiben, sodass  diesen Bereich langfristig keine bzw. allenfalls geringfügige Stoffmengen verlassen können, Mensch und Umwelt bleiben so vor den Folgen der ionisierenden Strahlung dauerhaft geschützt. Von der Barrierewirkung des überlagernden Deckgebirges wird bei Sicherheitsanalysen kein weiterer Kredit genommen.

Steinsalz

Steinsalz-Lagerstätten sind in Deutschland in großer Zahl vorhanden. Im Süden vorwiegend in flacher Lagerung, im Norden besonders als Salzkissen oder Salzstöcke. Steinsalz verhält sich bei Druck plastisch, so dass das Auftreten von zusammenhängenden Klüften und Spalten weitgehend verhindert wird. Falls doch Risse entstehen, so heilen diese schnell wieder aus.

In Deutschland herrscht durch mehr als 150 Jahre Salzbergbau eine große bergmännische Erfahrung, die auch für die Endlagerung genutzt werden kann. Die Auffahrung großer Hohlräume ist in Salz wegen seiner guten gebirgsmechanischen Eigenschaften ohne speziellen Ausbau möglich.

Weil Steinsalz Wärme besser leitet als beispielsweise Ton, können wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Vergleich besser eingelagert werden, da die Ableitung der Nachzerfallswärme begünstigt wird. Dadurch ist der Flächenbedarf eines Endlagers im Steinsalz deutlich geringer als in anderen Wirtsgesteinen.

Steinsalz kann im Vergleich zu Ton thermisch höher belastet werden, die Grenztemperatur liegt bei 200°. Die Permeabilität, d.h. die Durchlässigkeit von Steinsalz ist sehr gering, es ist für Radionuklide und andere Stoffe praktisch undurchlässig.

Ton

Tongestein hat wegen seiner typischen Plastizität und durch seine chemischen Eigenschaften eine geringe bis sehr geringe Permeabilität für Radionuklide. Dadurch wird eine mögliche Freisetzung von Radionukliden und anderen Stoffen deutlich verzögert. 

Ton kann bis zu einer Temperatur von 100° C thermisch belastet werden. Im Vergleich zu Steinsalz ist daher eine größere Endlagerfläche („Footprint“) für die gleiche Menge wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle notwendig. Daraus folgen auch Anforderungen an die flächige Ausdehnung sowie an die notwendige Mächtigkeit einer Tonformation.

In Ton muss die Standsicherheit der Strecken und Grubenräume durch bergmännischen Ausbau der Strecken erfolgen. Bergmännische Erfahrungen im Tonstein liegen nur sehr begrenzt vor.

Tongesteine werden in einigen Ländern als Wirtsgesteine untersucht, beispielsweise in Frankreich und der Schweiz.

Kristalline Wirtsgesteine (Granit)

Kristalline Gesteine wie beispielsweise Granit zeichnen sich durch ihre hohe Standfestigkeit  aus. Durch die teilweise ausgeprägte Klüftigkeit des Gesteins muss die geologische  Barrierefunktion, die sonst vom Wirtsgestein selbst übernommen wird, durch die Abfallbehälter übernommen werden. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der Behälter, die über tausende von Jahren gewährleistet bleiben muss. Um die Behälter vor der Feuchtigkeit, die über die Klüfte zutritt, zu schützen, ist in Endlagerkonzepten im Kristallingestein als technische Barriere eine Ummantelung der Behälter mit quellfähigem Bentonit vorgesehen. Bentonit ist eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien, Hauptbestandteil ist Montmorillonit.

Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) hat 2007 einen Bericht mit dem Titel „Untersuchung und Bewertung von Regionen mit potenziell geeigneten Wirtsgesteinsformationen“ veröffentlicht. Hier heißt es: „Die Kristallinvorkommen Deutschlands sind ausgewiesen und geologisch kartiert. Aus den bisherigen Bergbauerfahrungen und geologischen Befunden geht hervor, dass in Deutschland homogene und ungeklüftete Bereiche im Kristallin in einer für die Errichtung eines Endlagerbergwerkes notwendigen räumlichen Ausdehnung nicht zu erwarten sind.“

Aufgrund der vorhandenen geologischen Gegebenheiten (Baltischer Schild) stehen den skandinavischen Ländern Finnland und Schweden nur kristalline Gesteine als mögliches Wirtsgestein für ein Endlager zur Verfügung.

Weitere Informationen zu den möglichen Wirtsgesteinsformationen in Deutschland erhalten Sie hier.