Ein Endlager in Kristallingestein?

09.11.2016

© Posiva Oy

Neue Untersuchung der GRS befasst sich mit konzeptionellen Fragen eines möglichen Kristallin-Endlagers für Deutschland

Wenn es um die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle geht, werden weltweit im Wesentlichen die drei Gesteinstypen Salz-, Ton- und Kristallingestein diskutiert. In Deutschland lag der Fokus lange Zeit auf den Wirtsgesteinen Salz und Ton. Im Jahr 2002 hatte der vom Bundesumweltministerium eingesetzte Arbeitskreis Endlagerung (AkEnd) in seinen Empfehlungen für ein Standortauswahlverfahren einem Sicherheitskonzept den Vorrang eingeräumt, bei dem die radioaktiven Abfälle durch einen sogenannten einschlusswirksamen Gebirgsbereich (ewG) eingeschlossen werden. Dieser sollte aus praktisch undurchlässigen und hinreichend mächtigen Formationen bestehen, womit vor allem Salz- und Tongestein in Frage kamen. Die konzeptionellen Eckpunkte wurden 2010 in den Sicherheitsanforderungen an die Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle festgehalten.

Mit dem Standortauswahlgesetz (StandAG) gelangten 2013 neben Ton und Salz auch Kristallinformationen für die Auswahl eines Endlager-Standortes ins Blickfeld. Die Endlagerkommission des Bundestages bestätigte 2016 in ihren Empfehlungen die Berücksichtigung von Kristallingestein.

Forschungsprojekt zu kristallinen Gesteinsformationen

Die GRS hat gemeinsam mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und der DBE Technology in einem aktuellen Vorhaben erforscht, ob sich das in den heutigen deutschen Sicherheitsanforderungen geforderte Konzept der Endlagerung in einer tiefen geologischen Formation mit hohem Einschlussvermögen auch auf Kristallin übertragen lässt.

Aus geologischen Gründen verfolgen Schweden und Finnland bereits die Endlagerung in Kristallingestein. Die Forscher der GRS interessierte, ob sich die dort für konkrete Standorte bis zur Genehmigungsreife entwickelten Endlager-Konzepte auf die deutschen Verhältnisse übertragen lassen.

Lassen sich skandinavische Konzepte auf Deutschland übertragen?

Die skandinavischen Endlager-Konzepte gehen davon aus, dass die hochradioaktiven Abfälle in Brennelementbehältern gelagert werden, die von einem Kupfermantel umschlossen sind. Der Kupfermantel sorgt dafür, dass die Behälter eine hohe Lebensdauer haben. Außerdem werden die Behälter als zusätzliche Barriere in mehrere Dezimeter mächtigen Bentonit eingebettet.

Die skandinavischen Konzepte lassen sich jedoch nicht ohne Anpassungen auf deutsche Verhältnisse übertragen. In Finnland und Schweden muss die Sicherheit des Endlagers für 100.000 Jahre nachgewiesen werden. In Deutschland beträgt der Nachweiszeitraum 1 Million Jahre. Darüber hinaus sind in Schweden und Finnland keine MOX-Brennelemente endzulagern. MOX-Brennelemente setzen besondere Vorkehrungen zur Vermeidung selbsterhaltender Kernreaktionen voraus und zeichnen sich durch eine höhere Wärmeleistung aus.

Wie müsste ein Endlager in Kristallin aussehen?

Das Verbundvorhaben kommt zu dem Ergebnis, dass folgende Kristallinformationen die Anforderungen erfüllen könnten:
1.    eine Formation mit hohem Einschlussvermögen (Abb. A)
2.    eine durch Schichten mit hohem Einschlussvermögen überdeckte Kristallinformation (Abb. B)
3.    innerhalb einer Kristallinformation mehrere Bereiche mit einem hohen Einschlussvermögen (Abb. C)

Die erste Option ist aufgrund der geologischen Gegebenheiten in Deutschland eher schwer zu finden. Bei der zweiten Option überlagert ein einschlusswirksamer Gebirgsbereich die Kristallinformation. Dieser Gebirgsbereich gewährleistet, dass radioaktive Stoffe eingeschlossen und zurückgehalten werden. Die dritte und letzte Option geht davon aus, dass die Abfälle in gering geklüfteten Gesteinsblöcken im Wirtsgestein positioniert werden. Der Einschluss basiert hierbei aus der Kombination aus der geringen hydraulischen Durchlässigkeit der Gesteinsblöcke und zusätzlicher technischer Barrieren. Welche der drei Optionen in Deutschland in Frage kommt, lässt sich nach aktuellem Kenntnisstand allerdings schwer bewerten.

Optionen für ein Endlager in Kristallingestein in Deutschland (Quelle: GRS)

Weitere Forschung notwendig

Die Forscher von GRS, BGR und DBE Technology kommen zu dem Schluss, dass ein größerer Bedarf an Forschung und Entwicklung besteht, um Konzepte und einen belastbaren Sicherheitsnachweis für ein Endlager in Kristallingestein zu erarbeiten. Diese Arbeiten sind die Voraussetzung für eine „wirtsgestein-offene“ Standortauswahl. Die Ergebnisse der vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Untersuchung sind in der Publikation "CHRISTA - Machbarkeitsuntersuchung zur Entwicklung einer Sicherheits- und Nachweismethodik für ein Endlager für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle im Kristallingestein in Deutschland" veröffentlicht.