Multibarrierensystem

Ziel einer untertägigen Endlagerung von radioaktiven Abfällen ist es, diese langfristig sicher einzulagern und damit dauerhaft von der Biosphäre, d.h. unserem Lebensraum, fernzuhalten. Um dieses Ziel zu erreichen, werden natürliche und technische Barrieren eingesetzt.  In diesem Mehr- oder Multibarrierensystem stellen die unterschiedlichen Einzelbarrieren die Isolation der Abfälle sicher.

Natürliche Barrieren

Die Wirkungsweise der natürlichen Barrieren wird durch das Isolationspotenzial des Wirtsgesteins bestimmt. Das Verhalten von Gesteinen und Lagerstätten in der Natur, auch über lange geologische Zeiträume, ist gut erforscht. Wir wissen daher, dass das Rückhaltevermögen der verschiedenen Gesteinsarten (Salz, Tongesteine, Granit) unterschiedlich ist. Dieses ist für die Auswahl und Planung eines Endlagers ebenso wichtig wie die umfassende Untersuchung der Geologie am konkreten Standort.

Einer der ersten Schritte auf dem Weg zu einem Endlagerbergwerk ist somit die Auswahl und sorgfältige Erkundung eines potenziellen Standortes, wobei neben der Erarbeitung und Sammlung aller notwendigen Daten zur Geologie und Hydrogeologie auch die Bewertung des Rückhaltevermögens bzw. der Barrierenwirkung des geologischen Körpers eine wichtige Rolle spielt. Als natürliche Barrieren wirken beispielsweise folgende Faktoren:

  • Wirtsgestein
  • Reduzierende Bedingungen (kein freier Sauerstoff), d.h. keine oder nur geringe Korrosion von Endlagerbehältern
  • Konzentrierte und im Verhältnis zu Wasser schwerere Salzlösungen im tiefen geologischen Untergrund über dem Wirtsgestein
  • Unterschiedliche Barrierewirkung übereinanderliegender Formationen (z.B. im Deckgebirge) mit unterschiedlichen Wasserdurchlässigkeiten.

Technische Barrieren

Durch die Art der Abfallbehandlung, die Verpackung, die Einlagerungs- und Verfülltechnik bei der Einlagerung sowie weitere Maßnahmen werden zusätzlich zu den natürlichen Barrieren künstliche oder technische Barrieren errichtet. Diese von Menschenhand geschaffenen Barrieren müssen den Anforderungen wie z.B. Dichtheit, Undurchlässigkeit und Rückhaltevermögen entsprechend gestaltet sein. Abhängig von der Art der Einlagerung handelt es sich im Wesentlichen um folgende Komponenten:

  • Konditionierung, d.h. die dauerhafte Verfestigung und Verpackung der Abfälle durch Pressen, Trocknen, Verglasen, Verbrennen oder Verdampfen mit dem Ziel der Verringerung des Volumens und der Immobilisierung der Schadstoffe
  • Gebinde, Behälter, Container
  • Mineralgemische wie Bentonit, die zutretendes Wasser von den Behältern abhalten oder solche, die im Wasser gelöste Nuklide binden
  • Dichtes Versatzmaterial zur Verfüllung von Bohrlöchern und Kammern
  • Bohrloch- bzw. Kammerverschlüsse
  • Dammbauwerke
  • Schachtverfüllung
  • Schachtverschlüsse

Je nach Wirtsgestein und Abfallart lassen sich für geeignete Standorte jeweils angepasste Mehrbarrierensysteme entwickeln. Für ein Endlager im Salz etwa sähe das Barrierensystem somit anders aus als bei einem Standort in einem Granit oder Ton. Salz als Wirtsgestein hat den Vorteil, dass durch die geologischen Voraussetzungen, insbesondere durch die Trockenheit, eine viel größere Barrierenwirkung erzielt wird als bei einem Endlager im Granit, der grundsätzlich von Wasser durchflossen wird. Im Granit spielen somit die technischen Barrieren eine viel bedeutendere Rolle als beim Salz. Im Tonstein werden gelöste Nuklide relativ gut zurückgehalten. Durch die im Ton vorhandene Feuchtigkeit sind die Anforderungen an den Endlagerbehälter allerdings auch deutlich höher im Vergleich zu Salz.