Ganzheitliche Endlagerforschung: Das geowissenschaftliche Labor der GRS

29.07.2019

Dr. Tina Scharge im geowissenschaftlichen Labor der GRS in Braunschweig

Dr. Tina Scharge ist Leiterin des geowissenschaftlichen Labors der GRS in Braunschweig. Das Labor ist Teil des Endlagerforschungszentrums der GRS. Im Interview erzählt Tina Scharge von den Aufgaben des Labors, ihrem Arbeitsalltag und den Herausforderungen der Endlagerforschung.

Frau Scharge, Sie leiten das geowissenschaftliche Labor der GRS. Können Sie uns zum Einstieg kurz die Aufgaben des Labors erläutern?

Gerne. Wir haben zwei große, eigenständige Aufgabenfelder: die Geochemie und die Geotechnik. In der Geochemie machen wir zum einen Routinearbeiten, wie sie in anderen Laboratorien auch vorkommen. Also chemische Analytik. Wir bekommen beispielsweise Lösungen aus den Bergwerken hier in der Umgebung und analysieren sie hinsichtlich ihres Salzgehaltes und der Schwermetalle. Zum anderen bearbeiten wir Forschungsaufgaben und schauen uns chemische Prozesse an, wie sie in einem Endlager ablaufen können. Im Bereich der Geotechnik untersuchen wir die Eigenschaften der Wirtsgesteine und Verschlussmaterialien, die für ein Endlager in Frage kommen. Das machen wir nicht nur hier bei uns im Labor, sondern auch in sogenannten Untertagelabors unter realen Bedingungen, wie sie auch in einem Endlager herrschen. Insgesamt sind experimentelle Untersuchungen ein großer und wichtiger Teil der Endlagerforschung in der GRS. Übrigens arbeiten wir hier in unserem Labor nicht mit radioaktiven Stoffen. Es kommt immer mal wieder vor, dass Menschen das denken, weil wir ja hier Teil unseres Endlagerforschungszentrums sind.

Sie haben gerade sehr allgemein von Bergwerken gesprochen. Welche meinen Sie?

Damit meine ich die Asse und Konrad. Wir hatten aber auch schon Proben aus Morsleben oder Gorleben.

Können Sie kurz skizzieren, welchen Weg eine Probe in Ihrem Labor durchläuft?

Die Probe wird vom Kunden selbst oder auch manchmal von uns im Bergwerk genommen. Dazu fährt dann ein Kollege oder eine Kollegin mit Helm und Bergmannskluft ausgestattet bis zu 1.100 Meter tief in das entsprechende Bergwerk. Anschließend wird die Probe verpackt und ins Labor transportiert. Bei uns in der GRS angekommen, wird der Eingang der Probe dokumentiert. Jeder Probe wird eine eindeutige Labornummer zugeordnet, damit es zu keiner Verwechslung kommt. Außerdem überprüfen wir, ob der Zustand der Probe in Ordnung ist. Vor der eigentlichen Untersuchung treffen wir einige Vorbereitungen. Bei flüssigen Proben kann das beispielsweise Verdünnen und Ansäuern sein. Bei Feststoffproben kann es Trocknen, Zerkleinern und Homogenisieren sein. Proben für die Geotechnik müssen in der Werkstatt auf bestimmte Maße gebracht werden, damit sie in die Prüfmaschinen passen. Der Weg der Proben nach der Untersuchung ist sehr unterschiedlich. Einige Proben werden nach kurzer Zeit entsorgt, andere wiederum noch längere Zeit gelagert. Manche Proben gehen auch an den Kunden zurück.

Welche Stoffe analysieren Sie im chemischen Bereich?

Die meisten Proben sind hochsalinare Lösungen. Dabei handelt es sich um Lösungen mit einem sehr hohen Salzgehalt, wie sie zum Beispiel in Salzbergwerken gefunden werden. Hier analysieren wir mit unterschiedlichen technischen Geräten die Dichte und die Hauptbestandteile Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Chlorid und Sulfat. Dann werden - je nach Auftrag - die Nebenbestandteile analysiert. Typischerweise sind das Bromid, Eisen, Lithium, Blei, Kupfer und Zink. Aber es sind auch noch viele weitere Stoffe möglich. Feststoffproben können, nachdem sie entsprechend präpariert wurden, auf die gleichen Bestandteile untersucht werden. Wir haben auch die Möglichkeit, die Mineralphasen zu bestimmen und dadurch zu erkennen, aus welchen Salzen ein Stoff zusammengesetzt ist. Gasförmige Proben können wir auf Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und kleine Kohlenwasserstoffe analysieren.

Gibt es Vorschriften für die Analyse bestimmter Stoffe?

Die Analysen werden zum Teil nach DIN-Normen durchgeführt. Das bedeutet, dass es zur Untersuchung bestimmter Stoffe genaue, deutschlandweit einheitliche Vorgehensweisen gibt. Grund dafür ist, dass die Ergebnisse aller Labore miteinander vergleichbar sein sollen. Das geht nur, wenn man sichergehen kann, dass die Ergebnisse mit derselben Methode gewonnen wurden. Für manche Aufgaben, wie beispielsweise die Analyse von hochsalinaren Lösungen, gibt es aber keine Normen. Hier greifen wir auf Methoden zurück, die wir selbst entwickelt haben.

Über welche technische Ausstattung verfügt das Labor?

Wir haben hier in Braunschweig eine Vielzahl von unterschiedlichen Analysegeräten für die chemische Analyse. Verschiedene Geräte zur Multi-Elementanalyse, Chromatographen, eine Titrationsanlage, ein UV-Spektrometer und vieles mehr. Außerdem haben wir zwei Handschuhboxen, in denen wir hermetisch dicht abgeschlossen unter einer sogenannten Inertgasatmosphäre arbeiten. In der Geotechnik haben wir verschiedene Prüfmaschinen für die gesteinsmechanischen Untersuchungen. In vielen der Maschinen können wir die Temperatur variieren und Permeabilitäts- und Ultraschallmessungen durchführen. Manche der Versuche dauern einige Monate, manche sogar über Jahre hinweg. Für die Präparation der Proben hat das Labor eine eigene Werkstatt mit Maschinen, die normalerweise in der Metallverarbeitung eingesetzt werden: Drehbank, Fräsmaschine, Sägen, Schweißgerät und Standbohrer.

Wie muss man sich einen typischen Arbeitsalltag bei Ihnen vorstellen?

Den typischen Alltag gibt es eigentlich nicht. Dadurch, dass neben Routinearbeiten auch Laborversuche und Methodenentwicklung gefordert sind, ist die Arbeit sehr abwechslungsreich. Das gilt für die Labormitarbeiter genauso wie für mich.

Und arbeiten Sie auch selbst im Labor?

Also ich würde schon sagen, dass der Großteil meiner Arbeit am Schreibtisch stattfindet. Ich werte die Daten aus dem Labor aus, schreibe Prüfberichte, stehe mit den Kunden in direktem Kontakt. Da muss es dann schon auch mal schnell gehen. Es ist schon vorgekommen, dass wir freitags einen Anruf bekommen und über einen Lösungszutritt in Schacht Konrad informiert werden. Da mussten wir noch am gleichen Tag hinfahren und die Probe abholen. Ich musste dann schauen, ob Freitagnachmittag noch jemand da ist, der die Probe analysieren kann. Es gibt nämlich Parameter, die direkt innerhalb der ersten 48 Stunden analysiert werden müssen. Aber ich habe auch Besprechungen mit den Projektleitern, die ihre Projektideen an mich herantragen und fragen „Ist das überhaupt machbar? Wie viele Stunden müssen wir einplanen? Haben wir die Geräte dafür da?“. Laborbesprechungen führen wir einmal die Woche. Außerdem haben wir regelmäßig Audits, weil wir als Prüflabor akkreditiert sind. Und die Organisation rund um das Thema Arbeitssicherheit fällt ebenfalls in mein Aufgabengebiet. Die Arbeit ist unglaublich vielfältig.

Welche Eigenschaften müssen Menschen mitbringen, die hier im Labor arbeiten?

Vor allem müssen die Menschen im Labor offen für Neues sein und sich auf eine intensive Einarbeitung einstellen. Es ist selten, dass man aus der Ausbildung oder vorherigen Beschäftigungen alle Kenntnisse erworben hat, die man bei uns benötigt. Vor allem in der Geotechnik, wo die Prüfmaschinen nicht serienmäßig produziert sind, muss man zu Beginn viel Neues erlernen. Aber auch, wenn man schon länger im Labor arbeitet, muss man sich immer wieder neue Arbeitsgebiete erschließen. Und man muss flexibel sein. Wir haben viele verschiedene Geräte und Methoden. Jeder Mitarbeiter hat zwar ein Gerät, das er betreut. Aber wir sind ein relativ kleines Team. Deshalb muss jeder in der Lage sein, auch andere Geräte zu betätigen.

Das klingt sehr abwechslungsreich. Welche Ausbildung müssen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter dafür mitbringen?

Durch die unterschiedlichen Aufgabenstellungen kommen die Mitarbeiter aus den verschiedensten Berufsgruppen. Im Labor arbeiten Chemielaboranten, chemisch-technische Assistenten, aber auch ein Bergbautechniker, eine Elektrotechnikerin und Mitarbeiter, die ihre Ausbildung im Bereich Maschinenbau gemacht haben.

Wie verlief dann Ihre berufliche Laufbahn zur Laborleiterin?

Bis 2014 war ich wissenschaftliche Mitarbeiterin. Ich habe Projektarbeit gemacht und selbst auch im Labor gearbeitet. Vor allem habe ich thermodynamische Daten für endlagerrelevante Elemente entwickelt, Literaturrecherchen gemacht, experimentelle Daten ausgewertet, die wir hier im Labor ermittelt oder in der Literatur gefunden haben. Mit den Daten habe ich geochemische Modellierungen durchgeführt. Dann ist der damalige Leiter des Labors in den Ruhestand gegangen. Kurze Zeit später habe ich dann den Job als Laborleiterin übernommen.

Was ist Ihrer Meinung nach bei der Endlagerung die größte Herausforderung?

Aus wissenschaftlicher Sicht finde ich herausfordernd, dass ein Endlager eine Million Jahre sicher sein muss. Auch wenn wir in unserem Labor Versuche über mehrere Jahre hinweg laufen lassen, so ist es doch ein großer Schritt, das auf eine Million Jahre zu skalieren. Dazu kommt die Vielzahl von Prozessen, die möglichweise in einem Endlager ablaufen können. Die alle zu erkennen und zu berücksichtigen ist sehr anspruchsvoll. Eine weitere Herausforderung ist meiner Meinung nach die Akzeptanz in der Öffentlichkeit. Gerade hier in der Region ist die Asse ein unglaublich wichtiges Thema. Viele fühlen sich davon betroffen. Ich bekomme immer wieder mit, dass manche Menschen glauben, dass wir die ionisierende Strahlung der dort liegenden radioaktiven Stoffe auch hier oben haben. Ich kann mir vorstellen, dass vielen der wissenschaftliche Hintergrund fehlt, gerade um die Situation mit der Strahlenbelastung richtig einordnen zu können. Vertrauen ist sicherlich auch eine ganz wichtige Sache. Die Menschen haben die Bilder vor Augen, auf denen die Fässer mit den Abfällen damals in die Asse hineingekippt worden sind. Wenige Jahrzehnte später hat sich herausgestellt, dass heute größere Wassereinbrüche drohen. So haben viele Menschen das Vertrauen verloren. Inzwischen hat sich zwar viel geändert, es gibt einen neuen Betreiber und die Abfälle sollen zurückgeholt werden. Aber ich habe den Eindruck, dass das Vertrauen bei vielen nach wie vor nicht da ist.

Haben Sie eine Idee, wie sich das ändern lassen könnte?

Was sicher ganz wichtig ist, dass sachlich über die Fakten informiert wird. Da sind auch wissenschaftliche Institutionen wie wir gefragt. Eigentlich so, wie ich das in persönlichen Gesprächen auch immer wieder erlebe, wenn ich zu dem Thema befragt werde. Da merke ich, dass viel Interesse, aber auch viele offene Fragen da sind.

Vielen Dank für das spannende Interview!