Geologische Tiefenlager für radioaktive Abfälle:

Transkript

1 Aus den Augen, aus dem Sinn? 13. Generalversammlung des CHGEOL, 18. März 2011, Aarau Geologische Tiefenlager für radioaktive Abfälle: Passive Sicherheit und Rückholbarkeit Piet Zuidema Mitglied der Geschäftsleitung Nagra Leiter Technik & Wissenschaft

2 Konzept zur Entsorgung der radioaktiven Abfälle Verbrauchte Brennelemente (BE), verglaste hochaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung (HAA) HAA-Lager Langlebige mittelaktive Abfälle (LMA) HAA-Lager Schwach- und mittelaktive Abfälle SMA-Lager 2

3 Zwei Lagertypen vorgesehen Lager für hochaktive Abfälle (BE, HAA, LMA): Beispiel: Projekt Opalinuston Zürcher Weinland) Lager für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA): Beispiel Projekt Wellenberg Option «Kombilager» offen (beide Lager am gleichen Standort; Lagerkammern aber räumlich getrennt im gleichen oder in verschiedenen Wirtgesteinen) 3

4 Konzept zur Entsorgung der radioaktiven Abfälle Die sichere Lagerung der radioaktiven Abfälle muss erfolgen unabhängig von der Zukunft der Kernenergie Verbrauchte Brennelemente (BE), verglaste hochaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung (HAA) HAA-Lager Langlebige mittelaktive Abfälle (LMA) HAA-Lager Schwach- und mittelaktive Abfälle SMA-Lager 4

5 HAA-Lager: Projekt Opalinuston (im Zürcher Weinland) eine solide Basis 5

6 SMA-Lager: Beispiel Wellenberg viel Erfahrung 6

7 Ca. 30 Jahre Forschung & Entwicklung Die technisch-wissenschaftliche Basis ist vorhanden und anerkannt Inventar möglicher Lagergesteine der Schweiz ist bekannt Entsorgungsnachweis für die geologische Tiefenlagerung hochaktiver Abfälle am Beispiel Opalinuston im Zürcher Weinland 2006 vom Bundesrat anerkannt (für SMA: bereits 1988 anerkannt) wichtige strategische Vorgaben sind vorhanden (Sachplan) Wie zu entsorgen ist geklärt; die Grundlagen sind vorhanden und anerkannt Wo zu entsorgen wird bearbeitet (Sachplanverfahren) 7

8 Sachplan geologische Tiefenlager Die Dokumente Prozess & Verantwortungen Kriterien (Sicherheit, Raumplanung, Umwelt, Sozio-Ökonomie) 1. Eigenschaften Wirtgestein / einschlusswirksamer Gebirgsbereich 2. Langzeitstabilität 13 übergeordnete technische Kriterien in 4 Gruppen 3. Zuverlässigkeit der geologischen Aussagen 4. Bautechnische Eignung 8

9 Stand: Vorschläge Nagra geologische Standortgebiete Zustimmung zu Vorschlägen durch ENSI (inkl. Experten) im Februar 2010, Unterstützung durch KNS im April 2010 bei Genehmigung durch Bundesrat, Ausgangspunkt für die weitere Einengung in Etappe 2 9

10 Entsorgungskonzept: verschiedene Lagertypen Abfälle mit unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene Lager mit unterschiedlichen Anforderungen an Barriereneigenschaften 10

11 Radiotoxizität & Zerfall (Gesamt-Inventar) Vergleich mit Radiotoxizität typischer Materialien (Volumen der Lagerkammern) Unterschiede in den Anforderungen Achtung: log-log Skala HAA-Lager SMA-Lager 11 P.S.: SMA werden in vielen Ländern in Oberflächenlager entsorgt

12 Radiotoxizität von 1 t BE bzw. 8 t natürlichem U Achtung: log-log Skala Nach 1 Mio. Jahren: keine unakzeptable Situation auch bei degradiertem Barrierensystem 12

13 Möglichkeit für Voraussagen für Gesamtsystem Changes acting on these elements Geological change human intrusion Climatic change Ecological change Human activities Individual habits Predictability of changes into the future ? years 13

14 Möglichkeit für Voraussagen für Gesamtsystem Changes acting on these elements Geological change human intrusion Climatic change Ecological change Human activities Individual habits Predictability of changes into the future ? years Kein Vertrauen in langzeitige Stabilität der menschlichen Gesellschaft (Geologie stabiler als menschliche Gesellschaft) 14

15 Stabilität der Gesellschaft? Für die verlangten langen Zeiten kann nur die Geologie die notwendige Stabilität bieten 15

16 Breite Abklärung verschiedener Lagerkonzepte Abklärungen der EKRA (Auftrag Bundesrat für KEG) Beurteilung bzgl. aktiver bzw. passiver Sicherheit Überwachung & Kontrolle Rückholbarkeit Aus EKRA-Bericht, 2000 (Leitung Prof. Wildi) Kontrollierte geologische Tiefenlagerung (KGL) geologisches Tiefenlager Verbindung von passiver Sicherheit mit Reversibilität (Rückholbarkeit) 16

17 EKRA: Konzept KGL (in KEG/KEV eingeflossen) Rückholung ohne grossen Aufwand vor endgültigem Verschluss Kontrolle & Überwachung mit spezifischen Massnahmen sofort passive Sicherheit durch Verfüllung & Versiegelung Aus EKRA-Bericht (2000) 17

18 Sicherheitskonzept & Anforderungen System mit mehrfachen passiven Sicherheitsbarrieren, abgestimmt auf zugeteilte Abfälle Anforderungen an Geologie - Isolation der Abfälle vom menschlichen Lebensraum (Tiefenlage, Nutzungskonflikte, etc.) - Gewährleistung der erforderlichen Langzeitstabilität (Zeitraum, Erosion, Tiefenlage, Erdbeben, etc.) - Rückhaltung im Nahfeld, Beschränkung der Freisetzung radioaktiver Stoffe & Zerfall (Durchlässigkeit, chemische Bedingungen, etc.) SMA-Lager HAA-Lager 18

19 Unabhängige Evidenzen: natürliche Analoge Uranerzlager vergleichbar mit Nahfeld eines Tiefenlagers Cigar Lake (CND): Erzlager - in 450 m Tiefe % U Mia. Jahre alt Resultate - an der Oberfläche keine erhöhte Radioaktivität - Immobilisierung von U, Rückhaltung andere Elemente Direkt vergleichbar mit Endlager 19

20 Stabile O,H-Isotope Grund- und Porenwässer unabhängige Evidenzen für extrem kleine Transportraten in Geologie (Beobachtung Opalinuston, Bohrung Benken) 20

21 Überwachung und Rückholbarkeit: Vorgaben Rückholbarkeit ist gesetzlich gefordert (Rückholung muss bis zum Verschluss ohne grossen Aufwand möglich sein; KEG, Art. 37) Rückholbarkeit darf passive Sicherheit nicht beeinträchtigen (Vorkehrungen zur Rückholung dürfen passive Sicherheitsbarrieren nicht beeinträchtigen; KEV, Art 11) Geologische Tiefenlager sind zu überwachen; dazu auch Pilotlager (Verhalten der Abfälle, der Verfüllung und des Wirtgesteins; KEV, Art. 66) Nach Abschluss der Einlagerung der Abfälle ist eine Beobachtungsphase vorgesehen (Das Departement ordnet die Überwachung an [und] legt die Dauer fest. kann diese bei Bedarf verlängern; KEV, Art. 68)) Nach dem Verschluss geht die Überwachung so lange wie gewünscht weiter (Nach Verschluss kann der Bundesrat eine weitere befristete Überwachung anordnen; KEG, Art. 39) 21

22 Überwachung und Rückholbarkeit Die Überwachung umfasst breites Programm - in-situ Monitoring (Pilotlager, weitere Überwachung des Lagers) - auf Bedürfnisse ausgerichtete ergänzende Forschungsprogramme, aktive Beobachtung von Fortschritten in Wissenschaft & Technik - periodische Auswertungen (Überprüfung Sicherheit) Rückholbarkeit & Überwachung wird in Nagra-Projekten umgesetzt - Auslegung Lager - Untersuchungen (inkl. Felslabors) & Studien 22

23 Konzept HAA-Lager (NTB 08-01) Verbindung von passiver Sicherheit mit Rückholbarkeit: Stufenweise Verfüllung/Versiegelung der eingelagerte Abfälle (vgl. nächste Folien) Stufenweise Erhöhung der passiven Sicherheit, aber verbunden mit stufenweiser Erhöhung des Aufwands für allfällige Rückholung Überwachung (mit stufenweiser Reduktion bei Verschluss der Anlage) - Umgebungsüberwachung - Pilotlager (bis Verschluss Gesamtanlage) - diverse Nachweis-Versuche in Testbereich (bis Verschluss Gesamtanlage) - Messungen in Tunnels zu Hauptlager (bis nach Abschluss Einlagerung) - periodische Auswertung - Archivierung & Markierung - 'Institutionelles Programm' 23

24 Konzept HAA-Lager: Betriebsphase (Einlagerung & Erweiterung) Überwachung - Umgebungsüberwachung - Pilotlager - Demonstrationsversuche Testbereich - Messungen in Tunnels - periodische Bewertung Eingelagerte Abfallgebinde werden umgehend verfüllt, volle Stollen versiegelt - Sofort erhebliche passive Sicherheit - Direkte Zugänglichkeit zu Stollen mit Gebinden 24 - Zugang zu Gebinde verlangt Entfernung Verfüllung (Bentonit, weich )

25 Rückholung eines HAA-Behälters: Schritte 25 Randbedingungen für allfällige Rückholung BE/HAA in massivem Behälter Bentonit einfach zu entfernen geomechanische Bedingungen bekannt

26 Konzept HAA-Lager: nach Abschluss Einlagerung Überwachung - Umgebungsüberwachung - Pilotlager - Demonstrationsversuche Testbereich - Messungen in Tunnels - periodische Bewertung Einlagerung Abfallgebinde abgeschlossen, alle Stollen verfüllt & versiegelt - Erhebliche passive Sicherheit - Direkte Zugänglichkeit zu Stollen mit Gebinden 26 - Zugang zu Gebinde verlangt Entfernung Verfüllung in Stollen (Bentonit, weich )

27 Konzept HAA-Lager: nach Verschluss Zugangstunnels Überwachung - Umgebungsüberwachung - Pilotlager - Demonstrationsversuche Testbereich - periodische Bewertung Alle Stollen und Zugangstunnel verfüllt & versiegelt - Weiter erhöhte passive Sicherheit - Zugang zu Stollen verlangt Entfernung Verfüllung Tunnels (Bentonit, weich ) 27 - Zugang zu Gebinde verlangt Entfernung Stollen-Verfüllung (Bentonit, weich )

28 Konzept HAA-Lager: nach Verschluss Rampe Überwachung - Umgebungsüberwachung - Pilotlager - Demonstrationsversuche Testbereich - periodische Bewertung Alle Stollen, die Zugangstunnel & Rampe verfüllt & versiegelt - Reduzierter Aufwand für vollständige Verschluss (Reduktion Verschluss-Risiko ) - Zugang zu Stollen verlangt Entfernung Verfüllung Tunnels (Bentonit, weich ) 28 - Zugang zu Gebinde verlangt Entfernung Stollen-Verfüllung (Bentonit, weich )

29 Konzept HAA-Lager: vollständiger Verschluss Überwachung (so lange wie die Gesellschaft es will) - Umgebungsüberwachung - periodische Bewertung Alle Stollen, Zugangstunnel, Rampe & Schacht verfüllt & versiegelt - Hohes Mass an passiver Sicherheit - Zugang zu Stollen verlangt Entfernung Verfüllung & Versiegelung von Tunnels & Zugang (Bentonit, Siegel) 29 - Zugang zu Gebinde verlangt Entfernung Stollen-Verfüllung (Bentonit, weich )

30 Rückholbarkeit in anderen Programmen Die Rückholbarkeit ist in vielen Ländern ein Thema (häufig gesetzliche bzw. behördliche Vorgaben) Es gibt verschiedene Varianten zur Berücksichtigung der Rückholbarkeit, inkl. unterschiedliche Gewichtung zwischen passiver Sicherheit & Rückholbarkeit vor vollständigem Verschluss Es wurden & werden entsprechende Untersuchungen & Experimente durchgeführt (z.b. EU-Projekte, mit Beteiligung der Nagra) Vgl. nachfolgende Beispiele 30

31 Konzept des stufenweisen Verschlusses (Schweden) 31

32 Vorgehen bei der Gebinde-Rückholung (Frankreich) 32

33 Demonstration: Entfernung Verfüllmörtel (England) 33

34 Geologische Tiefenlager in der Schweiz Die schweizerischen Lagerkonzepte basieren auf passiven Sicherheitsbarrieren, verlangen aber Überwachung und Rückholbarkeit der Abfälle Für die erforderlichen Zeiten kann aus heutiger Sicht nur eine geeignete Geologie die notwendige Stabilität bieten (aber: Nutzung des tiefen Untergrunds beachten) Ca. 30 Jahre Forschung & Entwicklung haben zu solidem technisch-wissenschaftlichen Kenntnisstand geführt Das Standortwahlverfahren (Sachplan geologische Tiefenlager, SGT) ist vorhanden; Prozess besteht aus mehreren Entscheidpunkten mit umfangreichen Prüfungen Die für Etappe 1 SGT von der Nagra vorgeschlagenen geologischen Standortgebiete werden von den technischen Behörden in ihren Gutachten unterstützt 34

35 Schlussfolgerung Radioaktive Abfälle in einem geologischen Tiefenlager: Aus den Augen in passiv sicherem Zustand, aber nicht aus dem Sinn mit Überwachung, so lange wie es die Gesellschaft wünscht 35

36 Wir stehen für Fragen zur Verfügung Weitere Informationen finden Sie auf besten dank für ihre aufmerksamkeit