ressourcen im untergrund und geologische tiefenlager ein konflikt?

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1 ressourcen im untergrund und geologische tiefenlager ein konflikt?

2 2 Worum geht es? Abbildung 1: Mögliche Nutzungen des Untergrunds der Nordschweiz (schematisch); geologisches Profil nach Nagra NTB 14-02, Dossier II, Beilage 4-4. Radioaktive Abfälle müssen zum Schutz von Mensch und Umwelt im geologischen Untergrund in Tiefenlagern entsorgt werden. So verlangen es die Fachwelt und das Gesetz. Der Untergrund kann aber auch Ressourcen wie Erdgas, Erdöl, Kohle, Salz, Steine und Erden sowie Erze, Mineral- und Thermalwässer enthalten. Er kann zudem zur Ener giegewinnung mittels Geothermie oder zur Speicherung von Gasen genutzt werden. Gesetze schützen das Lager und regeln Nutzung von Ressourcen Die Kantone vergeben zur Nutzung von Ressourcen Konzessionen. Diese sind an die kantonalen Gesetze über die Nutzung des Untergrunds gebunden, wie man sie auch in den beiden Kantonen Aargau und Thurgau kennt. Der Kanton Zürich berät aktuell über den Gesetzesentwurf. Das Kernenergiegesetz verlangt den Schutz eines geologischen Tiefen lagers (vgl. Glossar) für radioaktive Abfälle vor Eingriffen, was Einschränkungen für andere Nutzungen mit sich bringen kann. Ein geologisches Tiefenlager darf aber vorhersehbare zukünftige Nutzun gen von Bodenschätzen nicht unnötig einschränken. Der Bund leitet die Suche nach Standorten für Tiefenlager gemäss dem dreistufigen Sachplan geologische Tiefenlager (SGT) und sorgt dafür, dass die unterschiedlichen Interessen bei der Nutzung des Untergrunds berücksichtigt werden. Nagra besitzt fundierte Kenntnisse über den Untergrund Die Nagra hat gemäss Sachplan und aufgrund der heutigen Kenntnisse beurteilt, ob ein geplantes Tiefenlager heute oder in absehbarer Zukunft zu einem potenziellen Nutzungskonflikt führen könnte. Dazu hat sie abgeklärt, wie gross das Potenzial für nutzungswürdige Ressourcen in den geologischen Standortgebieten (vgl. Glossar) für Tiefenlager ist. Als Datengrundlage dienten der Nagra eigene und fremde Erkundungen des Untergrunds. Die Beurteilungsergebnisse hat die Nagra im Technischen Bericht NTB 14-02, Dossier VII publiziert. In diesem Faltblatt werden die Resultate für die möglichen Standortgebiete Zürich Nordost, Nördlich Lägern und Jura Ost vorgestellt. Diese Gebiete werden in den nächsten Jahren vertieft untersucht.

3 3 Kohle- und Kohlenwasserstoff-Ressourcen Standortgebiete HAA Standortgebiete SMA Lagerperimeter HAA Lagerperimeter SMA Legende für die Abbildungen auf den Seiten 3, 4 und 5. Abbildung 2: Potenzial für Kohle- und Kohlenwasserstoff-Lagerstätten im Nordschweizer Permokarbontrog im Bereich der möglichen Standortgebiete. Verschiedene Arten von Erdgas und Erdöl Bei den Kohlenwasserstoff-Vorkommen (Erdgas und -öl) unterscheidet man grob zwischen konventionellen Vorkommen in porösen Reservoir-Gesteinen (poröse Sandsteine, geklüftete Karbonat gesteine) und unkonventionellen Vorkommen in dichten Gesteinen (Schiefer, dichte Sandsteine, Kohle), bei denen eine Gewinnung nur mittels «Fracking» möglich wäre. Hinweise auf potenzielle Vorkommen von Schiefergas (und -öl) geben unter anderem der Anteil an organischem Material in einer Gesteinsschicht sowie deren Reifegrad (vgl. Glossar). Nagra hat Potenzial abgeschätzt In den Sedimentgesteinen des Nordschweizer Permokarbontrogs muss mit Vorkommen von Kohle und Kohlenwasserstoffen gerechnet werden (vgl. Abb. 2 und 3). Die Wahrscheinlichkeit einer grösseren konventionellen Gaslagerstätte ist gering, weil die Porositäten der Sedimentgesteine im Permokarbontrog im Allgemeinen gering sind. Unkonventionelle Vorkommen können in grösseren Tiefen nicht ausgeschlossen werden. Im Gegensatz zu Nutzungen von konventionellen Gaslagerstätten sind Nutzungen von unkonventionellen Vorkommen räum- lich eng begrenzt (Fracking-Bereich) und sind nicht mit grossräumigen Setzungserscheinungen (vgl. Glossar) an der Erdoberfläche verbunden. Bisher konnten keine wirtschaftlich nutzungswürdigen Kohle- oder Kohlenwasserstoff-Lagerstätten nachgewiesen werden. Für die Zukunft kann dies, als Folge neuer Abbautechnologien, aber nicht ganz ausgeschlossen werden. Daher muss die Nagra das Potenzial der fossilen Ressourcen abschätzen und mögliche zukünftige Nutzungskonflikte identifizieren. Ein Potenzial für Kohle- und Kohlenwasserstoff-Ressourcen ist in den möglichen Standortgebieten Nördlich Lägern und Jura Ost in Gesteinsschichten weit unterhalb des Opalinustons im Permokarbontrog vorhanden. Beide Standortgebiete liegen über dem Permokarbontrog. In Zürich Nordost gibt es unterhalb des vorgesehenen Lagerperimeters für hochaktive Abfälle (HAA) keinen Permokarbontrog und damit verbundene Kohlenwasserstoff-Ressourcen. Beim nördlicher gelegenen Lagerperimeter für schwachund mittelaktive Abfälle (SMA) ist die Existenz eines Permokarbontrogs noch offen (vgl. Abb. 2). In Etappe 3 des Sachplans werden weitere Daten erhoben.

4 4 Abbildung 3: Ein Tiefenlager würde nur eine sehr kleine Fläche verglichen mit der Aus dehnung des Nordschweizer Permokarbontrogs beanspruchen. Diese werden auch im Hinblick auf die Geometrie und das Rohstoffpotenzial der Permokarbontröge analysiert. Die Daten werden auch Aufschluss darüber geben, ob es im Nordteil von Zürich Nordost einen Permokarbontrog gibt. Schiefergas im Opalinuston? In der Schweiz wird das Wirtgestein Opalinuston beide Abfalltypen einschliessen. Es ist extrem geringdurchlässig und besitzt die Fähigkeit, kleine Risse selbst abzudichten. In den möglichen Standortgebieten für ein Tiefenlager gibt es keine nutzungswürdigen Kohlenwasserstoff- Ressourcen innerhalb des Opalinustons: Sein Gehalt an organischem Material und dessen Reifegrad sind dort zu gering, wodurch nicht mit Schiefergasvorkommen zu rechnen ist. Weiter südlich und vor allem gegen die Westschweiz steigen Gehalt und Reifegrad des organischen Materials im Opalinuston und auch in den darunterliegenden Posidonienschiefern hingegen an, wodurch dort ein Potenzial für Schiefergas besteht. Keine relevanten Einschränkungen Der Nordschweizer Permokarbontrog hat eine Gesamtfläche von rund 1500 km 2. Im Vergleich dazu ist der Platzbedarf eines Tiefenlagers sehr gering (HAA: max. 4 bis 6 km 2, SMA: max. 2 bis 3 km 2, beide inkl. Reserve). Der Anteil der Permokarbon- Vorkommen, bei denen die Nutzung allfälliger fossiler Ressourcen durch ein Tiefenlager eingeschränkt würde, ist somit sehr klein. Der Nordschweizer Permokarbontrog In der Schweiz gibt es zahlreiche Permokarbontröge. Der Nordschweizer Permokarbontrog erstreckt sich vom Bodensee bis zum Kanton Jura. Die Standortgebiete von Nördlich Lägern und Jura Ost liegen über ihm. Begrenzt wird der mehrere Kilometer breite Trog durch Zonen, die für ein Tiefenlager nicht geeignet sind (vgl. Abb. 1), aber Thermalwässer enthalten und für die hydrothermale Geothermie genutzt werden können. Nach unten wird der Trog durch das eingesunkene kristalline Grundgebirge begrenzt. Er kann bis zu mehrere tausend Meter tief sein. Gefüllt wurde er vor allem mit Sedimenten aus der Karbon- und Perm zeit (ca. 360 bis 250 Millionen Jahre alt). Diese Sedimente können Kohle und Kohlenwasserstoffe ent halten.

5 5 Mineral- und Thermalwasser-Ressourcen Abbildung 4: Oftmals sind Mineral- und Thermalwassernutzungen an regionale Störungszonen wie die Jura-Hauptüberschiebung gebunden, so in Bad Schinznach. Solchen Zonen wird mit dem Lager ausgewichen (vgl. Abb. 1). Bei der Abgrenzung der Lagerperimeter wurde Gebieten mit Mineral- und Thermalwassernutzungen ausgewichen (vgl. Abb. 4). Untersuchungen zeigen, dass solche Nutzungen weder qualitativ noch quantitativ durch ein Tiefenlager beeinflusst werden. Ein Einfluss durch Zugangsbauwerke eines Tiefenlagers lässt sich einzig bei der ungenutzten Thermalwasserbohrung Lottstetten-Nack (D) nicht vollständig ausschliessen. Die hydraulischen Tests und hydrochemischen Analysen, die Teil der Untersuchungen der Nagra in Etappe 3 des Sachplans sind, werden weitere Informationen zu Tiefengrundwasserleitern liefern. Ein Tiefenlager beeinflusst die Grundwasserströme nicht Mineral- und Thermalwässer stammen meistens aus wasserführenden Gesteinsschichten in wenigen hundert Metern Tiefe, den Tiefengrundwasser leitern. Radioaktive Abfälle werden im extrem geringdurch lässigen Opalinuston eingeschlossen. Das Tiefenlager ist so von den darüber- und darunterliegenden Grundwasserschichten hydraulisch getrennt. Zugangsbauwerke: Bautechnische Massnahmen gut realisierbar Zugangsbauwerke von der Oberflächenanlage ins Tiefenlager müssen so angelegt werden, dass eine dauerhafte Trennung der Grundwasserleiter untereinander und gegenüber dem Tiefenlager auch langfristig zuverlässig sichergestellt ist. Insbesondere dort, wo wasserführende Schichten durchfahren werden, müssen die Bauwerke gegen eindringendes Wasser abgedichtet werden. Zudem werden sie beim Verschluss des Lagers verfüllt und versiegelt. Dies unterbindet eine Be einflussung der Grundwasserleiter und deren Nutzungen. Bevorzugt legt man Zugangsbauwerke aber so, dass keine wasserführenden Schichten oder Störungszonen durchfahren werden. Eine Beeinflussung durch Zugangsbauwerke kann in Baden, Ennetbaden, Bad Schinznach, Bad Zurzach, Bad Säckingen und Waldshut-Tiengen ausgeschlossen werden die genutzten Grundwasserleiter liegen unterhalb des Opalinustons und werden nicht durchfahren. In Nördlich Lägern wird ein Grundwasserleiter durchfahren, doch hat dies gemäss heutigen Erkenntnissen keinen Einfluss auf die ehemalige Mineralquelle Eglisau. Mineral-/Thermalwasserquellen Mineral- und Tafelwasser Mineralwasser und Therme Therme Heilbad Brauchwasser/Nutzung unbest. Regionale Störungszone Abschiebung Überschiebung Standorte Oberflächenanlage 9 Frick, 10 Bad Säckingen, 11 Sulz, 12 Bözbergtunnel, 13 Schinznach-Dorf & 14 -Bad, 16 Hausen Habsburg, 17 Mülligen, 18 Birmenstorf, 19 (Ennet-)Baden, 20 Bad Zurzach, 21 Waldshut-Tiengen, 22 Eglisau, 23 Trasadingen, 24 Lottstetten-Nack, 25 Schlattingen Zurzach Zürich Nordost 10 Frick Jura Ost Brugg Baden Nördlich Lägern Eglisau Winterthur km

6 6 Geothermie-Ressourcen Abbildung 5: Verschiedene Arten der Geothermie (Quelle: Geothermie-Schweiz / EnergieSchweiz). Zurzeit gibt es in der Schweiz noch keine petrothermalen Anlagen; es bestehen noch technische und wirtschaftliche Herausforderungen. In der Schweiz werden geothermische Anlagen zur Wärmeerzeugung genutzt. Ein Tiefenlager schränkt weder bestehende noch geplante Anlagen ein. Auch in Zukunft wird es keine unvermeidbaren Nutzungskonflikte geben: Gebieten, die für die Geothermie interessant sind, wurde entweder aufgrund der Tektonik (Störungszonen) ausgewichen oder Geothermieanlagen könnten problemlos ausserhalb der Lagerperimeter erstellt werden. Verschiedene geothermische Anlagen Es gibt untiefe geothermische Anlagen wie Erdwärmesonden und tiefe geothermische Anlagen mit hydrothermaler oder petrothermaler Nutzung (vgl. Abb. 1 und 5). Hydrothermale Anlagen nutzen die Wärme aus Thermalwässern, die in tiefen Sedimentgesteinen oder im kristallinen Grundgebirge vorkommen. Diese Gesteinsschichten liegen gegen Süden immer tiefer und die Thermalwässer werden daher immer wärmer; in der Nordschweiz sind die Temperaturen in den Sedimenten (z. B. Malm, Muschelkalk) aber für die Stromerzeugung zu niedrig. Bei petrothermalen Anlagen muss zuerst Wasser unter Druck in tiefliegendes kristallines Grundgebirge gepumpt werden, um dort das Gestein aufzubrechen (Fracking) und Wasserwegsamkeiten zu öffnen. In diesen Bereich kann dann kaltes Wasser gepumpt werden, das sich im heissen Gestein erhitzt und danach aus einer zweiten Bohrung gefördert wird. Mögliche künftige Nutzungen Randzonen des Nordschweizer Permokarbontrogs, in denen potenziell Tiefengrundwässer zirkulieren, könnten für künftige hydrothermale Anlagen interessant sein. In den Standortgebieten Zürich Nordost, Nördlich Lägern und Jura Ost werden die Lagerperimeter teilweise durch solche Randzonen begrenzt. In direkter Nähe eines Tiefenlagers könnte unter Umständen die hydrothermale Nutzung der Trogränder lokal eingeschränkt werden. Durch die grosse Verbreitung der Permokarbontröge (vgl. Abb. 3) und die Fülle an geothermischen Nutzungsmöglichkeiten wäre diese Einschränkung sehr klein. Petrothermale Anlagen nutzen heisse kristalline Gesteine im tiefen Untergrund und sind nicht an Störungen oder Grundwasserleiter gebunden. Sie lassen sich fast überall errichten, wodurch einem Tiefenlager ausgewichen werden kann Grundwassernutzung Erdwärmesonde Tiefe Erdwärmesonde Erdwärmesondenfeld Geostrukturen Thermalbad Hydrothermal, mitteltief: Wärme (Landwirtschaft, Industrie) Hydrothermal, mitteltief: Heizen und Warmwasser Hydrothermal, tief: Wärme (und Strom) Petrothermal: Strom (und Wärme) Wärme Strom + Wärme Untief Grundwasserleiter Grundwasserleiter Tiefer Grundwasserleiter Mitteltief Hydrothermale Geothermie Tief Petrothermale Geothermie 150 C 100 C 50 C 10 C

7 7 Weitere potenzielle Ressourcen Die Nagra hat auch Ressourcen wie Steine und Erden, Erze und Salz sowie die Lagerung von Gasen auf Nutzungskonflikte hin untersucht. Aufgrund der Lage und Mächtigkeit der Ressourcen sowie der Massnahmen zum Schutz des Tiefenlagers ergeben sich keine nennenswerten Nutzungskonflikte, weder in der Wirtgesteinsschicht noch in darüber- oder darunterliegenden Gesteinsschichten. Flächenbedarf und Schutz eines geologischen Tiefenlagers In den Standortgebieten und Lagerperimetern (vgl. Glossar) eines geologischen Tiefenlagers ist grundsätzlich ein Potenzial für Ressourcen vorhanden (vgl. Seiten 3 bis 6). Trotzdem kann ein sicheres Tiefenlager gebaut werden: Sowohl bei den heutigen als auch den zukünftig absehbaren Nutzungen dieser Ressourcen gibt es keine unvermeidbaren Konflikte mit der Nutzung des Untergrunds für ein Tiefenlager. Schutzmassnahmen sorgen für die Sicherheit des Tiefenlagers, schränken aber andere Nutzungen nur minimal ein. Unabhängig davon liesse sich eine Ressource auch zukünftig nur dann wirtschaftlich nutzen, wenn sie in genügend grossen Mengen vorhanden wäre und sie weder zu tief, noch zu verstreut liegen würde. Basierend auf den bisherigen Untersuchungen ist beispielsweise bei den Kohlenwasserstoffen aus heutiger Sicht keine wirtschaftlich nutzbare Lagerstätte bekannt. Die weiteren Untersuchungen des geologischen Untergrunds in Etappe 3 des Sachplanverfahrens werden den Kenntnisstand nochmals vertiefen. Schutz des Tiefenlagers prioritär Im Sachplan werden verschiedene Interessen bei der Nutzung des Untergrunds gegeneinander abgewogen (siehe Kasten). Mit dem Entscheid für ein Tiefenlager wird der Bund dieses mit einem Schutzbereich umgeben müssen. Innerhalb dessen sind Nutzungen wie kleinere Erdwärmesonden für Einfamilienhäuser weiterhin möglich, die maximale Sondentiefe wird aber auf zirka 200 Meter beschränkt. Tiefere Bohrungen, Stollenbauten, Sprengungen und andere Vor haben, durch die der Schutzbereich im Untergrund berührt wird, sind hingegen bewilligungspflichtig. Es muss nachgewiesen werden, dass diese die Sicherheit des Lagers nicht beeinträchtigen. Nur wenig Fläche nötig Der Platzbedarf eines Tiefenlagers ist gering; insbesondere verglichen mit der Gesamtfläche, in der fossile Ressourcen vorkommen können (vgl. Seite 4). Diese lassen sich daher ohne Erkenntnisverlust ausserhalb des Lagerperimeters erkunden und mit einem angemessenen Sicher heitsabstand nutzen. Der geringe Platzbedarf des Tiefenlagers trägt ebenfalls dazu bei, dass ein Anbohren unwahrscheinlich ist. Behälter für hochaktive Abfälle machen weniger als 2 % der effektiven Lager fläche aus. Entsprechend klein ist auch die Wahrscheinlichkeit eines Anbohrens in ferner Zukunft. Dies für den unwahrscheinlichen Fall, dass die Existenz eines Tiefenlagers vergessen geht, die Bohrtechnik aber trotzdem genügend weit entwickelt ist. Selbst wenn ein Behälter für verbrauchte Brennelemente im Tiefenlager angebohrt würde*, läge die Strahlenbelastung für die Bevölkerung auch im ungünstigsten Fall unterhalb des strengen ENSI-Schutzkriteriums (vgl. Glossar) und damit deutlich unterhalb der natürlichen Radioaktivität. * Für den Entsorgungsnachweis HAA (vgl. Technischer Bericht NTB 02-05) hat die Nagra mehrere Varianten und Zeitpunkte des Anbohrens von Endlagerbehältern untersucht und diese Dosisberechnungen im Rahmen des Technischen Forums Sicherheit weiter ergänzt (vgl. Seite 8 «Zum Weiterlesen», Antwort auf Frage 114). Das ENSI hat im Rahmen des technischen Forums Sicherheit festgehalten: Es ist Aufgabe der Gesellschaft, bei absehbaren Nutzungskonflikten einen Entscheid zu fällen. Ist ein Tiefenlager errichtet worden, muss der Standort durch einen Schutzbereich gemäss Art. 40 Kernenergiegesetz vor anderen Nutzungen geschützt werden. Der Bund ist zudem verpflichtet, Informationen über das Lager und den Schutzbereich aufzubewahren.

8 Glossar/Hinweise ENSI-Schutzkriterium 1: Die maximale Strahlendosis, die durch ein Tiefenlager zusätzlich für die Bevölkerung entstehen darf, liegt bei 0,1 Millisievert pro Jahr. Dies ist rund ein Fünfzigstel der durchschnittlichen Strahlenbelastung pro Jahr für eine Person in der Schweiz. Geologische Standortgebiete: Sie werden durch die geologischen Gesteinskörper definiert, die für die Lagerung der radio aktiven Abfälle im Untergrund geeignet sind. Geologisches Tiefenlager: Es besteht u. a. aus einer Oberflächenanlage, Zugangsbauwerken (Zugangstunnel, Zugangsschächte) und dem unterirdischen Lagerbereich. Dieser enthält hochaktive Abfälle (HAA) respektive schwachund mittelaktive Abfälle (SMA) und liegt im Opalinuston (Wirtgestein). Karbonatgesteine: Zu den Karbonatgesteinen gehören z. B. Kalke und Dolomite. Der überwiegende Teil der Karbonatgesteine sind Sedimentgesteine: Sie entstehen durch chemische Ausfällung aus karbonathaltigem Wasser oder durch Organismen (Schalen, Skelette). Lagerperimeter: Er umfasst den Wirtgesteinsbereich im Untergrund eines geologischen Standortgebiets, der sich unter Sicherheitsaspekten am besten für ein Tiefenlager eignet. Reifegrad: Der Reifegrad (thermische Reife, Maturität) eines organischen Materials (Pflanzenreste, Plankton etc.) ist ein Mass für den Umwandlungsgrad des organischen Materials in Erdöl beziehungsweise Erdgas. Die Umwandlung erfolgt unter Einfluss von Temperatur und Druck. Setzungserscheinungen: Durch das Ausbeuten einer grossen konventionellen Lagerstätte können sich darüber liegende Gesteinsschichten absenken. Bei Gasförderungen aus dichten, zementierten Sand steinen (unkonventionelle Gas lagerstätten) wurden solche Setzungserscheinungen weltweit noch nie beobachtet. www Zum Weiterlesen Technischer Bericht NTB «SGT Etappe 2: Vorschlag weiter zu untersuchender geologischer Standortgebiete mit zugehörigen Standortarealen für die Oberflächenanlage Geologische Grund lagen, Dossier VII: Nutzungskonflikte» Technisches Forum Sicherheit des ENSI ( Antworten auf Fragen 114 «Geothermiebohrung ins geologische Tiefenlager», 124 «Nutzungskonflikt Geothermie» und 125 «Kriterien zur Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen im Untergrund eines Lagerstandortes SMA oder HAA» Arbeitsbericht NAB «Potenzial der Kohlenwasserstoff-Ressourcen in der Nordschweiz» Arbeitsbericht NAB «Temperatur- und Wärmeflusskarten für definierte Horizonte im Untergrund der Nordostschweiz» Faltblatt «Standortgebiet Jura Ost Geologie, Grundwasser» Sie finden die Dokumente unter Publikationen/Downloads. Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle Hardstrasse 73 Postfach 280 CH-5430 Wettingen Tel Fax August 2017