Technisches Forum Sicherheit

Frage 110: Evaluation des Einflusses bestehender Abfallbehälter SMA auf Lagerkonzept und Langzeitsicherheit

In der Frage 83 „Kosten von Erschliessungsvarianten für das Tiefenlager“ wurde unter anderem Frage b) nach indirekt induzierten Kosten, die mit der Erschliessungsvariante zusammenhängen, gestellt. Im Hintergrund dieser Frage steht die Befürchtung, dass Ziele betrieblicher Nützlichkeit resp. der Kostenoptimierung die Priorität der Langzeitsicherheit hinsichtlich „grösst möglicher Schonung im Umgang mit dem Wirtgestein“ in den Hintergrund drängen könnten. Frage 101 fragt bereits an, ob in Etappe 2 SGT im Hinblick auf die Langzeitsicherheit geprüft wird/werden müsste, die Grösse der jetzt geplanten Endlagerbehälter LC1, die Tragkraft der Einbauten ins Wirtgestein und abgeleitet die nötige Grösse der Kavernen zu reduzieren (diese Antwort folgt mit 101).  Sind die Dimensionen der bestehenden Lagercontainer LC1 eine vorbestimmt Grösse mit Einfluss auf das Lagerkonzept und die Erschliessungsvarianten? Wenn man umgekehrt von optimaler Langzeitsicherheit ausgehen würde, käme man möglicherweise auf andere Auslegungen für die Behälter und Kavernen, würde sich aber möglicherweise zusätzliche (indirekt induzierte) Kosten z.B. für Rekonditionierung der schon in LC1 gelagerten Abfälle einhandeln. Es geht in dieser Frage um die Anwendung des Vorsorgeprinzips. Wenn die Langzeitsicherheit Primat hat, müssten weitergehende Abklärungen auch dann verlangt werden, wenn die NAGRA die  Auffassung vertritt, ihre Lagerauslegung erfülle die ENSI Anforderungen an die Langzeitsicherheit. Dieser Aspekt von Frage 83 (und 101) soll noch vertieft behandelt werden durch die Beantwortung der folgenden Fragen:

  1. Teilt das ENSI die oben ausgeführte Auffassung zur Auslegung des Vorsorgeprinzips?
  2. Wurde der Einfluss von LC1 Endlagerbehältern als fixe Randbedingung auf die Entwicklung des Lagerkonzepts SMA im Rahmen des SGT evaluiert?
  3. Wurde geprüft, ob sich durch eine andere Wahl von (kleineren) SMA Endlagerbehältern, insbesondere im bautechnisch anspruchsvollen Opalinuston, ein Plus an Langzeitsicherheit erzielen liesse? Wenn ja, mit welchem Resultat?
  4. Welche Rolle spielt die Rückholbarkeit bei der Wahl der Endlagerbehälter LC1 und der Kavernengrösse K09? Welchen Einfluss haben Massnahmen für die Gewährleistung der Rückholbarkeit auf die Langzeitsicherheit?
  5. Gibt es u.a. wegen der Grösse der Maschinen (Tragkraft), die LC1 transportieren und einlagern können, eine gewisse Präferenz für Rampen?
  6. Schliessen NAGRA und ENSI aus, dass von Kostenüberlegungen ein massgebender Einfluss auf die Wahl des vorgeschlagenen SMA Lagerkonzepts (basierend auf Behälter LC1 und Kaverne K09) ausgeht, da Nachteile für Langzeitsicherheit evtl. noch nicht nachgewiesen sind?
Thema Bereich
Eingegangen am 3. Februar 2014 Fragestellender Fragen aus der Bevölkerung | O. Schwank, FG Si SR
Status beantwortet Beantwortende Instanz ,
Beantwortet am 29. August 2016 Beantwortet von ,

Beantwortet von ENSI

Die früher vorgesehenen Behältercontainer LC1 und LC2 wurden von der Nagra durch zwei bezüglich Masse und Gewicht etwas kleinere Behältertypen LC-84 und LC-86 ersetzt. Die Optimierung des Lagerkonzepts inklusive der darin verwendeten Lagercontainer ist ein durch die Nagra kontinuierlich vorzunehmender Prozess, der durch das ENSI mindestens alle 5 Jahre im Rahmen der eingereichten Entsorgungsprogramme geprüft wird. Die nächste solche Überprüfung erfolgt nach dem Einreichen des Entsorgungsprogramms auf Ende 2016. Aufgrund der genannten Änderung der SMA-Lagercontainer sind nach Ansicht des ENSI keine signifikanten Änderungen in der Lagerauslegung zu erwarten. Für das Rückholen der SMA-Lagercontainer muss seitens Nagra im Baubewilligungsgesuch ein Konzept vorgelegt werden. Die Bevorzugung einer Rampe aufgrund grosser Containergewichte ist aus Sicht des ENSI nicht zwingend. Der Kostenfaktor ist für das ENSI kein Beurteilungskriterium.

In MIRAM 2008 (NTB 08-06) waren für schwach- und mittelaktive Abfälle die Behältercontainer LC1 und LC2 vorgesehen. Diese Container waren bzgl. Masse und Volumen die grössten für das SMA-Lager vorgesehenen Behälter. In MIRAM 2014 (NAB 14-104) werden diese Behälter  nicht mehr aufgeführt, sie sind durch zwei bezüglich Masse und Gewicht etwas kleinere Behältertypen LC-84 und LC-86 ersetzt worden. Der Einfluss dieses Wechsels auf die Dimensionen des Lagers wird seitens ENSI als gering erachtet (vgl. Antwort des ENSI zu TFS-Frage 101).

a)

Das ENSI teilt die Ansicht, dass bei einem geologischen Tiefenlager bzgl. Sicherheit angemessen optimiert werden muss. Der Aspekt der Angemessenheit wird in Art. 4 KEG angesprochen.

Das ENSI verweist auf seine Antwort zur Teilfrage 101c, gemäss derer die bundesrätliche Verfügung zum Entsorgungsprogramm 2008 in Auflage 6.5 ein Anliegen der KNS aufgenommen hat. Eine „Optimierung“ ist nicht dann erreicht, wenn die seitens Kernenergie- und Strahlenschutzgesetzgebung sowie der Richtlinie ENSI-G03 vorgegebenen Sicherheitsanforderungen erfüllt sind, sondern geht darüber hinaus. In ENSI-G03 (Kap. 6.1) heisst es dazu: Bei jedem Schritt zur Realisierung des geologischen Tiefenlagers sind für jede sicherheitsrelevante Entscheidung verschiedene Alternativen und ihre Bedeutung für die Langzeitsicherheit in qualitativer Weise zu betrachten und ein insgesamt für die Sicherheit günstiger Entscheid zu fällen. Dieses Optimierungsverfahren ist zu dokumentieren.

b) und c)

Eine detaillierte Prüfung dieser Container einschliesslich einer Evaluation von deren Einfluss auf die Langzeitsicherheit durch das ENSI hat noch nicht stattgefunden. Eine solche ist zunächst Aufgabe der Nagra im Rahmen des Entsorgungsprogramms 2016 oder im Rahmen einer Endlagerfähigkeitsbescheinigung für einen Abfallgebindetypen. Das ENSI wird die dort gemachten Aussagen prüfen. Neben den Aspekten der Langzeitsicherheit sind in gleicher Weise auch die Aspekte der Betriebssicherheit zu beachten. Falls eine Umkonditionierung grosser Container in kleinere Container vorgesehen wird, sind die dabei zu erwartenden Dosen für das Betriebspersonal und die dabei entstehenden Risiken für die Sicherheit im Sinne einer umfassenden Betrachtung  ebenso einzubeziehen.

Eine generelle Betrachtung aller Lagerelemente des SMA-Lagerkonzepts hat im Rahmen des Projekts „Lagerauslegung“ stattgefunden[1]. Grösse und Gewicht der SMA-Lagercontainer waren dabei kein Thema (siehe auch Antwort des ENSI zu TFS-Frage 101). Das Ersetzen der früheren LC1/LC2 durch LC-84/LC-86 bedeutet eine Reduktion bzgl. Volumen und Gewicht in der Grössenordnung eines Faktors 1-3. Damit können Transportrisiken abgebaut werden. Auf die Dimensionen der Untertagebauten und die SMA-Lagerkavernengrösse wird dies aus Sicht des ENSI wenig Einfluss nehmen, da mit den neuen Behältern nur die Längen, nicht aber die Breiten und Höhen der Behälter reduziert wurden (womit die minimalen Ausbruchsquerschnitte unverändert bleiben).

d)

Unter Berücksichtigung der seitens Nagra geänderten Lagercontainer wird Teilfrage d) wie folgt angepasst: Welche Rolle spielt die Rückholbarkeit bei der Wahl der SMA-Lagercontainer und der Kavernengrösse K09? Welchen Einfluss haben Massnahmen für die Gewährleistung der Rückholbarkeit auf die Langzeitsicherheit?

In ihren Unterlagen zu Etappe 2 SGT werden von der Nagra die SMA-Kavernengrössen K04, K06 und K09 betrachtet (NAB 14-99). Die SMA-Kavernen werden nach Ende der Einlagerung komplett mit Zementmörtel verfüllt. Die Nagra geht von einem System aus Massnahmen und Materialien aus, anhand dessen die SMA-Lagercontainer unabhängig von ihrer Grösse aus der Kaverne rückgeholt werden können. Das ENSI fordert in seiner Richtlinie ENSI-G03 (Kap. 5.1.4), dass die Lagercontainer bezüglich mechanischer Beständigkeit so auszulegen sind, dass sie mindestens bis zum Ende der Beobachtungsphase ohne grossen Aufwand rückgeholt werden können. Massnahmen, die zur Sicherstellung der Rückholung getroffen werden, dürfen die passiven Sicherheitsbarrieren und damit die Langzeitsicherheit nicht beeinträchtigen (Art. 11 Abs. 2c KEV). Das von der Nagra zur Trennung der eingesetzten Lagercontainer eingesetzte System muss spätestens vor Einlagerung der ersten Abfälle in den Testbereichen des Lagers demonstriert werden (Art. 65 KEV).

Ergänzung aufgrund Rückfrage des Fragestellenden

Der Fragestellende informiert sich bzgl. des Spielraums, wie zurzeit in Finnland, die Verfüllung mit Zementmörtel nach Einlagerung noch zurückzustellen und erst mit definitiven Verschluss der Lagerkavernen vorzunehmen. 

Das ENSI hält fest, dass die Machbarkeit einer Rückholung im Sachplanverfahren kein vordringliches Thema darstellt, anhand dessen Standortgebiete ungünstiger bewertet oder sogar ausgeschlossen würden. Alle Standortgebiete müssen den gesetzlichen Anforderungen an eine mögliche Rückholung ohne grossen Aufwand bis zum Verschluss (zur Erläuterung dazu vgl. Antworten des ENSI zu den TFS-Fragen 65 und 80) entsprechen. Die Rückholbarkeit stützt sich auf die Machbarkeit stabiler Ausbauverhältnisse in den Einlagerungsstollen, die eine Umkehrung der Einlagerungsprozesse ermöglicht. Diese Machbarkeit wird damit im Rahmen der seitens ENSI geforderten bautechnischen Risikoanalysen (vgl. ENSI 33/170) beurteilt. Ein Konzept zur Rückholung muss spätestens mit dem Baubewilligungsgesuch dem ENSI zur Prüfung vorgelegt werden (ENSI-G03, Kap. 5.1.4).

Die Lagerkonzepte für schwach- und mittelradioaktive Abfälle in Finnland stützen sich auf die gegenüber tonigen Wirtgesteinen sehr viel günstigeren Festigkeiten kristalliner Gesteine. Die Kavernen werden in kristallinem Gestein erstellt und mit Zement ausgekleidet. Die Betriebszeit für die vertikalen Silos (STUK-B-180) wird mit 60 Jahre angegeben, eine Beobachtungsphase ist im finnischen Realisierungskonzept nicht vorgesehen. Aus Gründen einer möglichst raschen kraftschlüssigen Verfüllung der SMA-Lagerkavernen (und damit Verhinderung ungewollt deformierter Kammerwände) ist es aus Sicht des ENSI vernünftig, für die Kammern der SMA-Lager eine möglichst rasche Verfüllung anzustreben.

e)

Es ist aus Sicht des ENSI zu erwarten, dass sich die „Maschinen“ für den Transport entlang der Zugangsbauwerke ausserhalb der Anlage befinden (Schachtförderanlage im Schachtturm, Förderanlage einer Standseilbahn entlang einer Rampe in der Oberflächenanlage). Der Absturz eines Containers ist ein in den Störfallbetrachtungen anzunehmender Störfall (vgl. UVEK-Verordnung über die Gefährdungsannahmen und die Bewertung des Schutzes gegen Störfälle in Kernanlagen, SR 732.112.2). Im Falle eines Schachtes könnte der Container in den Schacht fallen und am Schachtfuss aufschlagen. Im Falle einer Rampe würde ein herunterfallender Container entlang der Rampe gebremst und damit kaum das untere Rampenende erreichen. Dennoch wäre eine Rampe, wenn vorgesehen, nicht notwendigerweise für diesen Störfall das zu bevorzugende Zugangsbauwerk, denn eine Störfallbetrachtung muss sowohl die Wahrscheinlichkeit des Herunterfallens als auch das Versagen der für diesen Fall vorgesehenen Massnahmen beachten. Beide Zugangsbauwerkvarianten müssen u. a. gegen diesen Störfall ausgelegt werden.

Der Ersatz der LC1/ LC2 durch LC-84/ LC-86 bedeutet für diesen Störfall ein geringeres Maximalgewicht, das beim Herunterfallen gestoppt werden muss. Ohne die Auslegung von Schacht und Rampe, die Transportwerkzeuge und Massnahmen gegen den Störfall zu kennen, bleibt eine Abschätzung der Eintretenswahrscheinlichkeit ungenau. Eine signifikante Anpassung der Stollenquerschnitte im SMA-Lagerdesign ist aufgrund ähnlicher Höhen/Breiten der früheren und jetzt vorgeschlagenen Lagercontainer nicht zu erwarten.

f)

Der von den Fragestellern angesprochene Kostenfaktor ist für das ENSI kein zu beurteilendes Argument. Für das Entsorgungsprogramm 2016 muss die Nagra eine Auslegeordnung ihrer Optionen machen und darlegen, warum sie aus sicherheitstechnischer Sicht (und nicht aus Gründen der Kostenoptimierung) die von ihr gewählte Option bevorzugt. Das Entsorgungsprogramm 2016 wird durch das ENSI geprüft und öffentlich aufgelegt werden.

[1] Die Resultate des Projekts Lagerauslegung sind in einer Aktennotiz ENSI 33/503 zusammengefasst und auf der ENSI-Internetseite verfügbar.

Beantwortet von Nagra

a)

Teilfrage a ist an die Behörde gerichtet; von der Nagra ist keine Antwort zu geben.

b)

Der Endlagerbehälter LC1 wurde nicht als fixe Randbedingung verwendet. Gemäss aktuellem Behälterkonzept wird der Endlagerbehälter LC1 durch den kleineren Endlagerbehälter LC-86H mit ca. 40% des Volumens eines LC1 ersetzt.

Die heute vorhandenen Abfallgebinde bestehen grösstenteils aus 200 l – und 100 l – Gebinden. Weiter gibt es noch eine grössere Zahl verschiedener Abfallgebinde von unterschiedlicher Grösse, alle deutlich kleiner als der Endlagerbehälter LC1. Einzig in den Forschungsanlagen gibt es 8 Grosscontainer, die ca. 50% grösser als der LC-86H sind; es ist offen, ob diese Behälter so zur Einlagerung kommen. Falls notwendig, könnten diese Abfälle umgepackt werden.

Die Einlagerung von Endlagerbehältern LC1 ist also keine fixe Randbedingung für die Auslegung des SMA-Lagers; der Endlagerbehälter LC1 hat keinen Einfluss auf das SMA-Lagerkonzept.

c)

Der Querschnitt, der Ausbau und der Bauvorgang für die vorgesehenen Lagerkavernen bestimmen, in welchem Umfang das Wirtgestein beeinflusst wird. Die Grösse eines einzelnen Endlager­behälters ist für den Kavernenquerschnitt und damit für den Einfluss auf das Wirtgestein von untergeordneter Bedeutung, da immer mehrere Endlagerbehälter innerhalb des Kavernenquerschnitts aufeinander gestapelt bzw. nebeneinander gestellt werden. Wäre dies nicht der Fall, würde die notwendige Länge der Lagerkavernen so gross, dass ein übermässiger Platzbedarf resultieren würde. Dies hat zu einer aus Sicht der Nagra sinnvollen Minimalgrösse für Kavernenquerschnitte geführt (Querschnitt K04). Die von der Nagra betrachteten Kavernenquerschnitte (K04 bis K20) können einfach modifiziert werden, um Endlagerbehälter mit anderen Abmessungen aufzunehmen. Eine leichte Anpassung zur Optimierung der Ausnutzung und zur Berücksichtigung der lokalen geotechnischen Bedingungen wird voraussichtlich in den kommenden Planungsphasen vorgenommen wegen des jetzt vorgeschlagenen Endlagerbehälters LC-86H.

Der Einfluss von unterschiedlichen Kavernenquerschnitten auf die Sicherheit wurde geprüft. Dazu gehört insbesondere der Einfluss der Grösse des Kavernenquerschnitts auf die Ausdehnung des veränderten bzw. gestörten Wirtgesteins (plastische Zone bzw. Auflockerungszone) und des Platzbedarfs. Dazu wurden für SGT-Etappe 2 die entsprechenden Berechnungen durchgeführt und es wurde der Einfluss der unterschiedlichen Kavernengrössen für verschiedene Tiefenlagen untersucht.

Die durchgeführten Dosisberechnungen zeigen, dass bei Beschränkung der Tiefenlage der Einfluss der Auflockerungszone auf die berechneten Dosen klein ist und dass in jedem Fall sehr tiefe Dosen weit unterhalb der behördlichen Vorgaben resultieren.

Schliesslich ist zu beachten, dass auf Lagerebene unabhängig von der Endlagerbehältergrösse eine Minimalgrösse an Querschnitten für die Tunnels für Bau und Betrieb notwendig ist.

d)

Die Rückholbarkeit ist eine Anforderung und muss durch die Endlagerlagerbehälter erfüllt werden. Dies galt für den Endlagerlagerbehälter LC1 (nicht mehr vorgesehen) und gilt auch für den jetzt vorgesehenen Endlagerlagerbehälter LC-86H und für die Behälter z.B. für die Stilllegungsabfälle LC-84 und LC-86. Die Auslegung der Endlagerbehälter bzgl. Rückholbarkeit (Gewährleistung der erforderlichen Integrität bis zum Zeitpunkt der Rückholung, genügende Festigkeit zur Aufnahme der Kräfte bei der Rückholung) ist gut machbar.

Die Rückholung muss auch bei der Auslegung der Kavernen (Querschnitt) berücksichtigt werden. Dazu ist beim Innenprofil sicherzustellen, dass der Abstand zwischen den Endlagerbehälter und dem Ausbau und zwischen den Endlagerbehältern selber genügend gross ist, damit das Verfüllmaterial genügend einfach entfernt werden kann und die Endlagerbehälter mit entsprechendem Gerät wegbewegt werden können.

Die Rückholbarkeit ist auch beim Verfüllmaterial zu berücksichtigen, das Verfüllmaterial muss genügend einfach entfernt werden können.

Die Anforderungen bzgl. Rückholbarkeit an die Kavernenquerschnitte, die Endlager­behälter und an das Verfüllmaterial haben keine signifikanten Auswirkungen auf die Langzeitsicherheit.

Die Anforderungen bzgl. Rückholbarkeit können dazu führen, dass der Endlagerbehälter oder der Ausbau der Lagerkaverne für etwas grössere Belastungen ausgelegt wird. Dies kann z.B. zu mehr Bewehrung und Beton führen, was jedoch für die Langzeitsicherheit keine signifikanten Auswirkungen hat.

Die Anforderungen bzgl. Rückholbarkeit können auch dazu führen, dass der Abstand zwischen den Endlagerbehältern zur einfacheren Entfernung des Verfüllmaterials etwas vergrössert wird. Dies hat keinen signifikanten Einfluss auf die Langzeitsicherheit.

e)

Die Geräte zur Förderung der Endlagerbehälter können für Rampe und Schacht auf die notwendige Nutzlast ausgelegt werden; die dazu notwendige Technologie ist dazu vorhanden. Dies galt für den Endlagerlagerbehälter LC1 und gilt dementsprechend auch für den jetzt vorgesehenen Endlagerbehälter LC-86H, welcher ein Gewicht von ca. 25 Tonnen hat.

f)

Endlagerlagerbehälter LC1 wird wegen der einfacheren Handhabbarkeit durch Endlagerbehälter LC-86H ersetzt; beide Endlagerbehälter sind bzgl. Langzeitsicherheit geeignet und haben keine Nachteile für die Langzeitsicherheit. Die Kavernenquer­schnitte, welche mit den Endlagerbehälter kompatibel sind, berücksichtigen die Bedingungen in Standortgebieten (Lagerperimeter). Je nach Lagerperimeter können unterschiedliche Kavernenquerschnitte zur Anwendung kommen; die Festlegung des Kavernenquerschnitts berücksichtigt explizit die Langzeitsicherheit. Dabei werden insbesondere die Tiefenlage, die tektonische Überprägung und die Mächtigkeit sowie das Einfallen vom Wirtgestein berücksichtigt; Kostenüberlegungen haben dabei keinen massgebenden Einfluss.

g)

Teilfrage g ist an die Behörde gerichtet; von der Nagra ist keine Antwort zu geben.