Geologisches Endlager in Großbritannien Stand der Planungen unter Tage und Anforderungen an endlagerfähige Abfallgebinde

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1 Geologisches Endlager in Großbritannien Stand der Planungen unter Tage und Anforderungen an endlagerfähige Abfallgebinde Dr. Matthias Messer 5. März 2015 Essener Fachgespräch Endlagerbergbau Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 1

2 Inhalt Kernenergie in UK Radioaktive Abfälle in UK Endlager-Planung in UK Relevante Beispiele für aktuelle Bergbauprojekte Status der Konzepte Zertifizierung von Abfallgebinden Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 2

3 Magnox Erste Netzsynchronisation 1956 Brennstoff: Natur-Uran metallisch, Hülle aus Magnox ca. 5 cm ca. 100 cm ca Brennstäbe pro Reaktorblock Moderator: ca t Graphit: d x h = 12m x 7,5m Primär-Kühlung: CO2, 10 bar Design-Leistung thermisch: 2 x 530 MW Eigenverbrauch: 61 MW Output ins Netz (nach Drosselung): ca.120 MW/Block Abbrand: 3GWd / t (heutiger DWR: bis 45 Gwd / t) Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 3

4 Bradwell NPP 1957 Nuclear Technology Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 4

5 Kernenergie in UK Magnox Highlights Calder Hall: Erste Netzsynchronisation 1956; erstes kommerziell betriebenes KKW weltweit. Bradwell: Baubeginn 1957; Netzsynchronisation 1962 Wylfa: Netzsynchronisation 1971; letzte Abschaltung 2014 Insgesamt 26 Reaktoren in 11 KKW-Anlagen, 4300 MW AGR (Advanced Gas-cooled Reactor) Edelstahl BE-Hüllrohre, Brennstoff: UO 2, angereichert auf ~3% (Neutroneneinfang durch Edelstahl) 7 KKW in Betrieb mit insgesamt 8500 MW Neubau: 16 GW, erste Fertigstellung geplant 2021 EdF: Sizewell-C, Hinkley Point C, 4 x EPR Horizon Nuclear (Hitachi-GE): NuGen (Toshiba + GDF Suez): 4 x ABWR 3 x AP1000 Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 5

6 Standorte für Neubauprojekte UK Auf oder neben bereits existierenden Anlagen Infrastruktur vorhanden oder leicht auszubauen Genehmigungsverfahren ist einfacher Lokale Akzeptanz höher Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 6

7 Geological Disposal Facility (GDF) Endlagerung schwachaktiver Abfälle in oberflächennahem Endlager (Drigg, Cumbria, bereits in Betrieb) Detailplanung für MAW, HAW (wo, wie, wann) in Arbeit Einige Grundprinzipien sind jedoch festgelegt Endlagerung von allen mittel- bis hochaktiven Abfällen aus der Kerntechnik in einem zentralen geologischen Endlager Noch zu entscheiden: Standort, geologische Beschaffenheit Tiefe ca m, um mindestens zwei Eiszeiten zu überdauern Distanz zwischen HAW (auch Wärmeerzeugend) und MAW Zugang vorzugsweise über eine Rampe, Schacht ist eine Option für einzelne Wirtsgesteine 3 Barrieren: Behälter Versatz geologischer Einschluss Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 7

8 GDF Generelle Auslegung Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 8

9 GDF Auslegung, Fläche, Status Fläche unter Tage mit gegenwärtigen Annahmen (wird z.z. aktualisiert, Neubauprojekte 16 GW!) Abhängig von Wirtsgestein zwischen 6 km 2 und 20 km 2 Anlage über Tage bis zu 10 km horizontal vom Endlager entfernt, z.b.: Zugang im Komplex Sellafield (keine Transporte auf öffentlichen Wegen) Endlager dennoch in bestmöglicher geologischer Formation Zur Zeit Aufbereitung aller geologischen Information für Öffentlichkeit National Geological Society WWW-Seiten und Anwendungen Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 9

10 GDF Standortwahl Beispiel Standort Sellafield selbst geologisch kompliziert Untersuchungen seit 1975 Grundwasser-Transport schlecht vorhersagbar Erste Standortvorschläge (Cumbria, nahe Sellafield) wurden am abgelehnt Zustimmung sollte vorerst nur für weitere Untersuchungen gelten Zustimmung der zwei zuständigen Bezirksverwaltungen Ablehnung durch Cumbria-Council Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 10

11 GDF Standortwahl Rechtlicher Rahmen Planning Act 2008 regelt Infrastrukturprojekte von nationaler Bedeutung Entscheidungen durch Planning Commission Definition solcher Projekte 2008: GDF wurde nicht mit aufgenommen, um Konsens-Entscheidung zu garantieren. 2013: Erste Standortvorschläge (Cumbria, nahe Sellafield) wurde durch Cumbria-Council abgelehnt 2015: Erweiterung des Planning Act 2008 Wird zur Zeit im Parlament diskutiert Ziel: Aufnahme des GDF in die Liste von Projekten von nationaler Bedeutung Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 11

12 GDF Wirtsgesteine Gestein 1: hochfester Fels (Granit) Gestein 2: niedriger-festes Sedimentgestein (Ton) Gestein 3: Evaporit (Salz) Noch keine Festlegung, hängt von weiteren Standortkriterien ab möglichst kurze Transportwege politische Akzeptanz langfristiger Einschluss Für alle Wirtsgesteine ist ein Sicherheitsbericht (Safety- Case) als Basis für die Endlagerfähigkeit von Gebinde- Typen erstellt worden. Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 12

13 GDF Hochaktive Abfälle (HLW) Behälter aus Kupfer oder Stahl (abh. von Wirtsgestein und Wärme) Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 13

14 GDF Wirtsgestein hochfest (Granit) Oberflächentemperatur am Gebinde < 100 C Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 14

15 GDF Wirtsgestein Sediment (Ton) Temperatur im Puffer-Mittelpunkt < 125 C Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 15

16 GDF Wirtsgestein Evaporit Oberflächentemperatur am Gebinde < 200 C Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 16

17 Beispiele für modernen Bergbau Das geologische Endlager in UK wird an einem noch nicht festgelegten Ort errichtet, höchstwahrscheinlich in dünn besiedeltem Gebiet, möglicherweise unter einem Naturschutz-Park. RWM beobachtet Beispiele für moderne Bergbau-Lösungen Erkenntnisse gehen ein in Planung und Öffentlichkeitsarbeit Grosse Tiefe Keine Auswirkung auf die Oberfläche Moderne Methoden des Streckenvortriebs Vermeidung von Bergschäden in Echtzeit Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 17

18 Das YorkPotash Projekt Kali-Vorkommen unter einem Naturschutzgebiet Tiefe 1500 m North York Moors National Park Ziel: minimale Effekte über Tage! Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 18

19 Yorkshire Pottassium (Kalibergwerk) Tunnellänge 37,5 km Gebäude über Tage im Landwirtschaftlichen Stil Funktionalität größtenteils unterirdisch Vortrieb mit moderner Bohrtechnik Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 19

20 London Crossrail Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 20

21 London Crossrail Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 21

22 London Crossrail Herausforderung Erweiterung des Londoner U-Bahn Netzes mit schneller Ost-West-Verbindung 10 weitere Bahnhöfe 21 km Doppel-Tunnelstrecke Kapazität für max.1 Mio. zusätzliche Passagiere pro Tag (4 Mio. z. Zt. im gesamten U-Bahn Netz) Große Herausforderung ist die existierende Untergrund-Struktur Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 22

23 London Crossrail Ausführung Gesamtlänge unter Tage: 42 km; Röhrendurchmesser: 7 m Vortrieb m/woche pro Strang 8 Tunnelbohrmaschinen (Herrenknecht) im Einsatz Vermeidung von Bergschäden Auswirkungen in London wären katastrophal Automatische, permanente Vermessung von Gebäuden Bei beginnender Absenkung (~mm) Gegenmaßnahmen durch Einbringung von Füllmaterial in Echtzeit Permanente Vorhaltung von doppelt-geschätzter Menge an Füllmaterial im Tunnel Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 23

24 Magnox: Baseline Programm ILW Ca m 3 mittelaktiver Abfall 196 Abfallströme (fest und flüssig) Bis 2021 soll Abfall von den Entstehungsorten entfernt, konditioniert und in endlagerfähiger Form in 8 Zwischenlager eingelagert werden. Die Gebinde haben im Allgemeinen sog. robuste, selbstabschirmende Verpackungen (z.b. GNS Gusscontainer ). Die Zwischenlager sollen als einfache Lagerhallen konzipiert werden. Nach NDA-Annahme wird der Abfall 2040 bis 2050 in ein geologisches Endlager (GDF) verbracht. Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 24

25 Endlagerfähige Gebinde MAW der wesentliche Unterschied Konrad Planfestgestellt Anforderungen an Behälter und Verpackungen Störfallfestigkeit, genaue Definitionen, Festlegungen Abfallprodukte Abfallgebinde zulässige Aktivitäten Einhaltung der Endlagerbedingungen durch die Ablieferungspflichtigen Risiko beim Ablieferungspflichtigen GDF Ort, Wirtsgestein unbekannt Beurteilung der Endlagerfähigkeit durch die Behörde (NDA RWM Ltd) Konkrete Gebinde-Art Abfallstrom, Behälter Nachweisführung durch den Abfall-Eigentümer Abfall-Charakterisierung Anforderungen an Behälter Mehrstufiger Prozess Konzeptionell, Interim, Final Resultat: Letter of Compliance (LoC) Weiteres Risiko beim Staat Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 25

26 Endlagerfähige Gebinde in UK 55 befüllte MOSAIK in Sizewell-B Konditionierung durch GNS Entwässerte Ionentauscher-Harze LoC juristisch endlagerfähig! Konditionierung mit GNS FAFNIR Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 26

27 Flüssigabfälle Zertifizierte Endlagerfähigkeit GDF noch nicht genau festgelegt GNS Behälter Robust (störfallfest für Transport sowie UK Endlager) Abschirmend (dadurch einfache Zwischenlager möglich) GNS Konditionierungstechnik Inertisierung des Endproduktes Endlagerfähigkeit Aufgaben für LoC Verhalten im GDF Brand-Szenario nachweisen Absturz-Szenario Behälter fällt auf Behälter im GDF Minimierung der Gasbildung (Beispiel Schlämme) Behälter-Innendruck im Zwischenlager messen (ISF) Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 27

28 Geologisches Endlager in Großbritannien Stand der Planungen unter Tage und Anforderungen an endlagerfähige Abfallgebinde Dr. Matthias Messer 5. März 2015 Essener Fachgespräch Endlagerbergbau Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 28

29 Literatur Nummern eindeutig, Titel gekürzt: NDA/RWMD/046 Generic Transport System Designs NDA/RWMD/048 Generic Disposal facility Designs NDA/RWMD/054 Summary of Generic Designs NDA/RWMD/068 Generic Specification for Packages NDA/RWMD/072 Implications... on the Safety Case (gdssc) BFS: SE-IB-29/08-REV-2 Endlagerungsbedingungen Konrad, Dez Fachgespräch Endlagerbergbau 2015 / Dr. M. Messer / 29