(GRS 302) Self-Sealing Barriers of Sand/Bentonite-Mixtures in a Clay Repository

Viele Konzepte zur Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in geologischen Formationen sehen im Hinblick auf den sicheren Einschluss der Abfälle die Verwendung von hoch kompaktiertem Bentonit als Puffermaterial (Buffer) zwischen Abfallbehälter und Wirts-gestein vor. Im Jahre 2000 begann die GRS ergänzend hierzu moderat kompaktierte Sand/Bentonit-Mischungen als alternatives Verschlussmaterial zu untersuchen, da derartige Materialmischungen möglicherweise eine geeignete Alternative insbesondere für den Verschluss gasführender Endlagerbereiche darstellen können.
 
Im Vergleich zu hoch kompaktiertem Dichtmaterial weisen Sand/Bentonit-Mischungen im ungesättigten Zustand eine hohe Gaspermeabilität und einen vergleichsweise niedrigen Gaseintrittsdruck im gesättigten Zustand auf, wobei gleichzeitig ein aus-reichendes Selbstabdichtungspotenzial aufgrund der Quellung des Tons bedingt durch die Wasseraufnahme aus dem Wirtsgestein gegeben ist. Durch die Auswahl opti-mierter Materialmischungen kann eine unerwünschte Ausbildung hoher Gasdrücke im Nahfeld des Einlagerungsbereichs infolge Korrosionsgasbildung vermieden werden. Die mögliche Migration von Radionukliden aus der Abfallmatrix in der flüssigen Phase durch den aufgesättigten Buffer wird, wie auch im Wirtsgestein, diffusionsgesteuert und damit vergleichsweise langsam erfolgen.
 
Zur Bestimmung geeigneter Materialmischungen wurden zunächst Untersuchungen im geowissenschaftlichen Labor der GRS in Braunschweig durchgeführt. Seit 2004 wurden weitere Untersuchungen zur Verifizierung des Materialverhaltens unter In-situ-Bedingungen im Mont Terri Untertagelabor (MTRL) in der Schweiz im Rahmen des SB-Experiments (Selfsealing Barriers of Clay/Sand Mixtures) vorgenommen.
 
In Endlagern in Tonformationen kann das körnige Dichtmaterial als Buffer und/oder als abdichtender Versatz in Einlagerungsbohrlöchern wie auch in Strecken eingesetzt werden, wobei das Material mit geringer Verdichtung eingebaut wird.