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Endlagerforschung in der GRS: Vom Radionuklid bis zum Endlagerkonzept

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Das Endlagerforschungszentrum der GRS in Braunschweig (Quelle: GRS)Bis 2040 werden in Deutschland rund 29.000 m³ hochradioaktive und etwa 270.000 m³ mittel- und schwachaktive Abfälle anfallen. Sie stammen zum großen Teil aus Kernkraftwerken, aber auch aus Industrie, Medizin und Forschung. Bau und Betrieb von Endlagern für radioaktive Abfälle sind in Deutschland Aufgaben des Bundes. Die GRS unterstützt den Bund dabei auf zwei Ebenen: durch Endlagersicherheitsforschung und durch Endlagersicherheitsbewertungen für Genehmigungsverfahren.

Die Wissenschaftler und Gutachter der GRS betrachten die Endlagerung von den chemischen Eigenschaften einzelner radioaktiver Isotope bis hin zu technischen Konzepten für mehrere Kilometer umfassende Endlagersysteme. Im GRS-Endlagerforschungszentrum in Braunschweig erarbeiten sie grundlegende Erkenntnisse zu den Endlagerprozessen und Methoden zur Bewertung der langfristigen Sicherheit von Endlagern. Auch die Lagerung von chemisch-toxischen Abfällen in sogenannten Untertagedeponien ist ein Thema. Die Forscher möchten Antworten darWissenschaftler präparieren und analysieren Salzlösungen im akkreditierten geowissenschaftlichen Labor der GRS (Quelle: GRS)auf finden, wie die Abfälle dauerhaft sicher gelagert werden können. Wie könnte ein Endlager für radioaktive Abfälle aussehen? Welche Gesteinsarten eignen sich für die Lagerung? Wie wird sich ein Endlager in einer Million Jahren entwickeln?

Experimentelle Forschung in GRS-Labor
Im geowissenschaftlichen Labor der GRS betreiben die Fachleute anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie führen geochemische und geotechnische Experimente durch oder entnehmen und analysieren Proben – z.B. Salzlösungen, die in Endlagern oder Untertagedeponien angetroffen wurden. Das geowissenschaftliche Labor führt daneben auch Analysen durch, z.B. von Gasproben aus der Asse im Rahmen der Faktenerhebung (vgl. EPROM). Das Labor wurde 2013 als Prüflabor für Probenahme und chemische Untersuchungen von Salzlösungen akkreditiert. Außerdem ist im Bereich Endlagersicherheitsforschung für Fragen der Herkunft von Salzlösungen, der Auslaugung von Schadstoffen aus Abfällen und der Umwandlung von Betonwerkstoffen eine akkreditierte Inspektionsstelle angesiedelt.

Geotechnische Untersuchung unterschiedlicher Gesteinsproben im Technikum (Quelle: GRS)Forschung vor Ort in Untertagelaboren
Untersuchungen in Untertagelaboren tief unter der Erde ergänzen die Forschung im geowissenschaftlichen Labor. Die geologischen und bautechnischen Verhältnisse im Untertagelabor ähneln denen eines Endlagers. Experimente, die hier stattfinden, lassen sich deshalb besonders gut auf Endlager übertragen. Die GRS arbeitet in verschiedenen Untertagelaboren in Frankreich, Schweden und der Schweiz an großen internationalen Experimenten mit.

Modellierungen, Rechenprogramme, Simulationen
Die Ergebnisse aus der experimentellen Forschung nutzen die GRS-Forscher als Grundlage für Modellierungen. Mit solchen Modellen lassen sich die Prozesse, z.B. der Transport von Gas in einem Endlager für radioaktive Abfälle oder einer Untertagedeponie für chemisch-toxische Abfälle theoretisch beschreiben. Die Modelle bilden die Grundlage für Rechencodes, mit denen sich die Prozesse berechnen und simulieren lassen. Die Rechencodes setzt die GRS ein, um die Sicherheit von Endlagern über sehr lange Zeiträume prognostizieren zu können. Sie sind ein wichtiges Werkzeug beim Erarbeiten und Prüfen von Endlagerkonzepten oder beim Vergleich von Endlagern in unterschiedlichen Wirtsgesteinen.

Virtuelles Modell eines Untertagelabors in einer 360-Grad-Darstellung im Fraunhofer IFF. Wenn alle Betroffenen die Details vor Augen haben, lassen sich Entscheidungsprozesse einfacher gestalten. (Quelle: Dirk Mahler/ Fraunhofer IFF)Virtuelles Untertagelabor VIRTUS
Gemeinsam mit anderen Forschungsinstitutionen entwickelt die GRS derzeit das erste virtuelle Untertagelabor der Welt. Forscher können mit dem neuen Werkzeug virtuelle Experimente in einer detailgetreuen Nachbildung von Endlagerbergwerken in realen geologischen Formationen durchführen. Da die Prozesse in Endlagern durch 3D-Animationen dargestellt werden, kann die Software auch eingesetzt werden, um die Öffentlichkeit verständlicher über das Thema Endlagerung zu informieren.