Gasbildung in Tiefenlagern

Im Felslabor Mont Terri wird auch der Gastransport im Gestein untersucht.

Radioaktive Abfälle müssen in der Schweiz gemäss dem Kernenergiegesetz grundsätzlich in einem geologischen Tiefenlager entsorgt werden. Dies ist die international anerkannt beste Methode, um die Abfälle langfristig und sicher zu entsorgen. Die Erforschung der noch offenen Fragen bei der Entsorgung radioaktiver Abfälle wird deshalb intensiv vorangetrieben – auch vom ENSI. Ein Punkt, der untersucht wird, ist die Bildung von Gas in einem Tiefenlager.

Ziel der Tiefenlagerung radioaktiver Abfälle ist der Schutz von Mensch und Umwelt vor Schäden durch Radioaktivität. Tiefenlager gewähren diesen Schutz über sehr lange Zeiträume. Während des Betriebs eines Tiefenlagers werden radioaktive Abfälle in den Stollen eingelagert und die Stollen anschliessend verfüllt und versiegelt. Die Abfälle sind so über hunderttausende von Jahren gut geschützt vor den Einflüssen an der Erdoberfläche (Klima und menschliche Aktivitäten).

Für Tiefenlager werden Gesteinsschichten ausgewählt, in denen chemische Prozesse stark verzögert ablaufen. Deshalb korrodieren beispielsweise eingelagerte Endlagerbehälter aus Stahl sehr langsam. Aber auch organische Stoffe (bspw. Zellulose) zersetzen sich unter den Bedingungen in einem Tiefenlager.

Abbauprozesse stellen Sicherheit grundsätzlich nicht in Frage

Oberstes Ziel des ENSI ist die Sicherheit des gesamten geologischen Tiefenlagers, die durch viele Faktoren beeinflusst wird. Die chemische Umwandlung von eingelagerten Stoffen ist einer davon. Bei jedem Planungs- und Bewilligungsschritt prüft das ENSI den Einfluss der verschiedenen Faktoren auf die Sicherheit des Gesamtsystems. Das ENSI prüft deshalb auch, ob der Abbau von eingelagerten Materialien einen Einfluss auf die Sicherheit eines Tiefenlagers haben kann. Dabei stehen drei grundlegende Fragen im Vordergrund:

  1. Kann durch chemische Umwandlungen der Abfälle die Rückhaltefähigkeit der Stollenverfüllung und des umgebenden Gesteins so verkleinert werden, dass vermehrt radioaktive Stoffe aus dem Tiefenlager austreten können?
  2. Wie schnell sammelt sich das durch Abbauprozesse gebildete Gas (Wasserstoffgas und Methan, beide nicht radioaktiv) in den Lagerstollen an?
  3. Kann das Gas im umgebenden Gestein Risse bilden, und so die Rückhaltefähigkeit des Gesteins verkleinern, dass die Sicherheit des Tiefenlagers nicht mehr gewährleistet ist?

Diesen Fragen geht das ENSI seit Jahren nach, so beispielsweise bei der Überprüfung des Entsorgungsnachweises für hochaktive Abfälle im Jahr 2005 und aktuell bei der Beurteilung des Vorschlags der geologischen Standortgebiete (2010) und in der Stellungnahme zum Kenntnisstand der Nagra (2011) für die Sicherheitsanalysen in Etappe 2 des Sachplanverfahrens.

Das ENSI kommt aufgrund seiner Überprüfungen zum Schluss, dass die durch die Abbauprozesse bedingten Folgen die Sicherheit eines Tiefenlagers grundsätzlich nicht in Frage stellen. Berechnungen zur Menge der im Lager gebildeten Gase zeigen, dass das Gas hauptsächlich vom Abbau metallischer Stoffe stammt. Der Anteil des Gases aus dem Abbau organischer Materialien ist mehr als zehnmal kleiner.

Weiterführende Untersuchungen gefordert

Da das ENSI in den weiteren Schritten bei der Realisierung eines Tiefenlagers die Frage der Sicherheit stets detaillierter prüfen wird, hat das ENSI weiterführende Untersuchungen von der Nagra gefordert. So sind die Prozesse, die zum Abbau von eingelagerten Stoffen führen, vertiefter zu untersuchen. Auch die Frage des Gastransportes im Tiefenlager und in den umgebenden Gesteinen muss weiter untersucht werden.

Das ENSI schreibt in seiner Richtlinie ENSI-G03 vor, dass bei jedem Schritt zur Realisierung des geologischen Tiefenlagers für jede sicherheitsrelevante Entscheidung verschiedene Alternativen und ihre Bedeutung für die Langzeitsicherheit zu betrachten sind und ein insgesamt für die Sicherheit günstiger Entscheid zu fällen ist. Deshalb sind auch die Möglichkeiten zur Verringerung der Gasbildung von der Nagra weiter zu betrachten.