Technisches Forum Sicherheit

Frage 158: Langzeitsicherheit und -schutz des Tiefengrundwassers

Grundwasser mit Fliesswegen in tiefliegenden Felsgesteinen wird als Tiefengrundwasser (TGW) bezeichnet. Charakteristisch sind in der Regel vergleichsweise lange Verweilzeiten des Wassers (Jahre bis Jahrhunderte) und geringe Erneuerungsraten. In der Schweiz besitzen die TGW in den obersten 1 – 2 km Tiefe oft Trinkwasserqualität und sind frei von anthropogenen Belastungen wie Pestiziden, Kunstdüngern, Antibiotika, Chemierückständen usw. Zusammen mit altem Gletschereis sind die TGW die einzigen grossen und wirklich sauberen Wasserreserven der Schweiz. Hauptnutzer der TGW sind heute die Betreiber von Mineral- und Thermalwasserquellen. Doch in Zukunft werden sich sowohl Nutzungskonflikte als auch der Nutzungsdruck auf die Tiefengrundwasser erhöhen (z.B. als Wasserressourcen bei zunehmenden Trockenzeiten, für die hydrothermale Tiefengeothermie, für die CO2-Sequestrierung, Bauprojekte im Untergrund, wie „swissmetro“ etc.). Vertieften Einblick in die Problematik und insbesondere in potenzielle Nutzungskonflikte gewährt die Arbeit von Burger (2016), einschliesslich seiner Vortragsfolien von 2019 (Burger 2019).

Zweifellos werden auch Atommüll-Endlager die umliegenden TGW beeinflussen, z.B. durch Kontamination im Fall von Leckagen entlang von Störungszonen, bei HAA/BE-Lagern zudem durch den massiven Wärme-Impakt. Der Fragesteller stellt aber mit Befremden fest, dass diese Themen sowohl seitens der Nagra als auch der Aufsichtsbehörden und der SGT-Verfahrensführung beim BFE ein Schattendasein fristen. Alarmierend ist insbesondere die Perspektive, dass die Aspekte des TGW-Schutzes offenkundig bei der schon für 2022 in Aussicht gestellten „Ankündigung der Standortwahl zur Ausarbeitung der Rahmenbewilligungs-Gesuche“ (ASR) als Auswahlkriterien kaum ins Gewicht fallen werden. Wie könnten sie auch: die Wissensbasis dazu als spärlich zu benennen, wäre schon übertrieben.

Daher stellt der Fragesteller folgende konkrete Fragen:

  1. Die TGW sind ein gesetzlich geschütztes, öffentliches Gut im Besitz der Kantone. Potenzielle Nutzungskonflikte betreffen also eine höchst sensible kantonal-hoheitliche Angelegenheit. Wann und über welche Instanzen werden die Kantone von BFE und ENSI dazu konsultiert?
  2. Werden vor der ASR sicherheits- und auswahlrelevante Synthesen und validierte hydraulische Modellierungen der TGW-Situation und deren langzeitlichen Entwicklung vorliegen? Werden diese Unterlagen zum Zeitpunkt der ASR für die Öffentlichkeit dokumentiert sein?
  3. Ein Tiefenlager mit hochaktiven Abfällen kann insbesondere durch seinen massiven Wärme-Impakt die Dichtegradienten im TGW verändern, was dessen konvektive Zirkulation und infolgedessen sein Fliessverhalten innerhalb der Grundwasser-Aquifere beeinflussen wird (s. dazu die Darstellungen von Heierli & Genoni 2017). Sind hinsichtlich dieser sicherheitsrelevanten, lagerinduzierten Effekte zielführende thermohydraulisch gekoppelte Modellierungen vorgesehen? Und wenn ja, zu welchem Zeitpunkt des Verfahrens?
  4. Hydraulische Modellierungen des TGW (vgl. Teilfrage b): Ein radioaktives Tiefenlager bewirkt in seiner Langzeitentwicklung Einflüsse auf die TGW eines grossen Gebietes, welches nicht nur den östlichen Jura mit seinen Thermalquellen und Mineralquellen umfasst, sondern auch Teile des Mittellandes und im Norden die Thermalwässer im kristallinen Grundgebirge. Werden die hydraulischen Modelle auch den überregionalen Raum abdecken (d.h. über alle drei noch in Frage kommenden Standortgebiete zusammen) oder nur als einzelne (randlich überlappende?) Lokalmodelle je Standortgebiet?
  5. Auf welche Beobachtungs- und Messpunkte in Raum und Tiefe werden sich diese Modelle abstützen? Auf welchen gemessenen Parametern (Tracer, Geoindikatoren etc.) soll die Modellierung aufgebaut werden? Sind auch Messdaten in der „Nachbarschaft“ (= neben und unter) der definierten Lagerzonen erhoben worden?
  6. Kann die sehr grobe „Maschenweite“ des „Etappe 3“ – Messnetzes überhaupt ausreichen, um signifikante und aussagekräftige, validierte Modellierungen zu generieren, damit die Langzeitsicherheit der Tiefenlager und der TGW überzeugend beurteilt werden können?

Referenzen

Burger, H. (2016): Nutzung und Schutz von Tiefengrundwasser im Spannungsfeld von Chancen, Risiken, Konflikten und regulatorischen Anforderungen. – Swiss Bull. Angew. Geol., 21/1 2016, 69–90.

Burger, H. (2019): Das Tiefengrundwasser: Heute kaum erforscht, morgen ein wichtiger Rohstoff. – (Vortragsfolien) https://www.klar-schweiz.com/wp-content/uploads/2019/07/Hans-Burger_Nutzung-und-Schutz.pdf

Heierli, J. und Genoni, O. (2017): The Role of Temperature in the Safety Case for High-Level Radioactive Waste Disposal: A Comparison of Design Concepts. – Geoscience 2017 7/42, 1–14.

Thema , Bereich
Eingegangen am 10. November 2021 Fragende Instanz Klar! Schweiz
Status Zur Kommentierung
Beantwortet am 6. Mai 2022 Beantwortet von ,

Beantwortet von BFE

a)

Ein geologisches Tiefenlager wird einen bestimmten begrenzten Raum im Untergrund einnehmen und in diesem Raum künftige Nutzungen über eine lange Zeitdauer einschränken. Ebenso kann ein geologisches Tiefenlager Auswirkungen auf Nutzungsinteressen in seinem geologischen Umfeld haben, und umgekehrt können solche Nutzungen potenziell die Sicherheit eines geologischen Tiefenlagers beeinflussen. Dies trifft nicht nur für die mögliche Nutzung der Tiefengrundwässer zu, sondern auch für alle anderen Arten der Nutzung des Untergrundes und der dort gebundenen Ressourcen. Es ist daher essentiell, dass Nutzungskonflikte bei der Standortauswahl und bei den Bewilligungsverfahren für die geologischen Tiefenlager umfassend abgeklärt werden. Die Erfassung, Darstellung und Beurteilung von Nutzungskonflikten obliegt bei der Standortwahl und Planung von geologischen Tiefenlagern in erster Linie der Projektantin, d. h. der Nationalen Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra). Die zuständigen Fachbehörden, das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) und das Bundesamt für Umwelt (BAFU), werden im Laufe des Verfahrens Stellung zur Beurteilung der Nagra nehmen. Dabei werden auch die Inhaber von Nutzungsrechten, so z. B. die Kantone, mehrmals miteinbezogen und angehört. Eine Konsultation der Kantone speziell zu möglichen Konflikten zwischen der Realisierung eines geologischen Tiefenlagers und der Nutzung von Tiefengrundwässern, wie dies in der Fragestellung verlangt wird, ist hingegen nicht vorgesehen.

Über die Wasservorkommen verfügen gemäss Art. 76 Abs. 4 der Bundesverfassung (BV) grundsätzlich die die Kantone. Das Zivilgesetzbuch (ZBG) berechtigt den Besitzer eines Grundstücks zur Nutzung des Grundwassers, welches sich unter der Liegenschaft befindet (Art. 667 Abs. 2 in Verbindung mit Art. 704 ZGB). Dies gilt jedoch nur für räumlich begrenzte Grundwasservorkommen. Grundwasserströme und Grundwasservorkommen, die sich über weite Gebiete erstrecken, fallen nicht in den Anwendungsbereich der privatrechtlichen Ordnung des Grundeigentums des ZGB.1 Sie gelten vermutungsweise als öffentliche Sache. Als solche unterstehen sie der Hoheit desjenigen Kantons, in dessen Gebiet sie sich befinden (siehe Art. 664 ZGB). Aus diesem Grund ist es in erster Linie Sache der Kantone, gesetzliche Bestimmungen zur Nutzung des Grundwassers auf ihrem Territorium zu erlassen.

Nach Art. 90 BV ist die Gesetzgebung im Bereich der Kernenergie Sache des Bundes. Der Bund darf in diesem Bereich in die Hoheitsrechte der Kantone eingreifen, wenn ihn ein sich auf Art. 90 BV beruhendes Gesetz dazu ermächtigt. Im Kernenergiegesetz (KEG) werden u. a. die Bewilligungsverfahren für Kernanlagen, wozu auch die geologischen Tiefenlager zählen, geregelt. Diese Verfahren sehen an mehreren Stellen eine Beteiligung der Kantone vor (s. weiter unten). Dabei ist zu beachten, dass keine kantonalen Bewilligungen erforderlich sind. Das kantonale Recht ist aber zu berücksichtigen, soweit es das Projekt nicht unverhältnismässig einschränkt (siehe Art. 49 Abs. 3 KEG). Mit Erlass des KEG darf der Bund im Bereich der Kernanlagen in die kantonalen Hoheitsrechte eingreifen. Werden durch geologische Tiefenlager oder durch die damit verbundenen Schutzbereiche kantonale Hoheitsrechte in Anspruch genommen, so muss der Kanton dafür entschädigt werden (Art. 85 KEG).

Das Sachplanverfahren geologische Tiefenlager hat zum Ziel, einen oder zwei geeignete Standorte für geologische Tiefenlager in der Schweiz festzusetzen. Im Konzeptteil zum Sachplan geologische Tiefenlager wurden 13 Kriterien zur Sicherheit und technischen Machbarkeit festgelegt (BFE 2008, Anhang I). Das ENSI hat in seinen «Präzisierungen der sicherheitstechnischen Vorgaben für Etappe 3 des Sachplans geologische Tiefenlager» (ENSI 33/649) bestätigt, dass diese Kriterien auch in der aktuell laufenden Etappe 3 des Sachplanverfahrens zur Beurteilung der Standorteigenschaften bei der definitiven Wahl der Tiefenlagerstandorte angewendet werden müssen. Eines dieser 13 Kriterien ist das Kriterium «2.4 Nutzungskonflikte». Gemäss diesem Kriterium werden die Vorkommen an nutzungswürdigen Rohstoffen – darunter können gegebenenfalls auch die Tiefengrundwässer fallen – und die sich daraus allfällig ergebenden Nutzungskonflikte beurteilt. Insbesondere wird beurteilt, ob im oder unterhalb des Wirtgesteins beziehungsweise des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches aus heutiger Sicht wirtschaftlich nutzungswürdige Rohstoffvorkommen im besonderen Mass zu finden sind. Beurteilt wird ferner, ob die Erschliessung und Nutzung der Rohstoffe die Barrierenwirkung des Wirtgesteins beeinträchtigen oder das Lager direkt treffen könnte. Als günstig wird dabei bewertet, wenn in einem Standortgebiet keine Rohstoffe, deren Nutzung die Barrierenwirkung des Wirtgesteins signifikant beeinträchtigen würde, in besonderem Masse vorkommen. Sollten an einem möglichen Standort für ein geologisches Tiefenlager bedeutende Interessen zur Nutzung von Tiefengrundwässern bestehen, so müsste dies bei der Gesamtbeurteilung der Standorteigenschaften als ungünstiger Faktor mitberücksichtigt werden. Bei den bisherigen Zwischenbeurteilungen zu den Etappen 1 und 2 des Sachplans geologische Tiefenlager wurden sowohl von der Nagra, wie auch von der überprüfenden Behörde, dem ENSI, bei der Beurteilung des entsprechenden Kriteriums Konflikte mit bestehenden Mineral- und Thermalwassernutzungen als unwahrscheinlich eingestuft. Weiter wurden keine bedeutenden Nutzungen beziehungsweise Nutzungspotenziale von Tiefengrundwässern zur Versorgung mit Trink- oder Brauchwasser festgestellt, mit denen ein Nutzungskonflikt entstehen könnte (s. Nagra 2014a, ENSI 33/454).

Mit dem Bewilligungsverfahren nach dem KEG und insbesondere mit dem zu erbringenden Nachweis der Sicherheit wird für ein geologisches Tiefenlager sichergestellt, dass die Grundsätze des Schutzes von Mensch und Umwelt vor Radioaktivität jederzeit eingehalten werden. Radioaktive Stoffe werden über eine lange Zeitdauer grösstenteils von der technischen Barriere des Tiefenlagers und im wasserundurchlässigen einschlusswirksamen Gebirgsbereich zurückgehalten werden. Somit können für ein geologisches Tiefenlager radiologische Auswirkungen ausgeschlossen werden, welche einen Einfluss auf die Nutzbarkeit der Tiefengrundwasser-Ressourcen hätten.

Den Kantonen, welche die Hoheit über die Tiefengrundwässer innehaben, wird im Standortauswahl- und Bewilligungsverfahren für die geologischen Tiefenlager verschiedentlich Möglichkeit zur Mitwirkung und zu Stellungnahmen gegeben. Die Raumplanungsverordnung (RPV) räumt in einem Sachplanverfahren den betroffenen Kantonen Mitwirkungs- und Anhörungsmöglichkeiten ein (Art. 19 und 20 RPV). Darüber hinaus wurde mit dem Sachplan geologische Tiefenlager der «Ausschuss der Kantone» geschaffen: ein Gremium für die möglichen Standortkantone, welches den Standortauswahlprozess aktiv begleitet und zuhanden der Standortkantone Stellung zu den drei Etappen des Standortauswahlverfahrens nehmen kann. Der Sachplan geologische Tiefenlager stellt überdies sicher, dass die Standortkantone in Form der «Kantonalen Expertengruppe Sicherheit (KES)» eigene Fachleute insbesondere aus den Fachbereichen Geologie, Geophysik, Hydrologie, Bautechnik, Geomechanik und Sicherheitsanalyse zur Verfügung haben. Die KES unterstützt den AdK bei der Begutachtung von sicherheitstechnischen Unterlagen und kann sich in dessen Auftrag mit weiteren sicherheitstechnischen Fragestellungen befassen.

Auch das KEG benennt verschiedene Verfahrensschritte, zu denen die Kantone im Bewilligungsverfahren eines geologischen Tiefenlagers hinsichtlich der radiologischen Sicherheit mitwirken und Stellung nehmen können oder angehört werden (Art. 43 Abs. 2, 44, 47 Abs. 1, 49 Abs. 4, 53 Abs. 1 und Art. 60 KEG). So wird ihnen Gelegenheit geboten, auch ihre allfälligen Anliegen zu den Tiefengrundwässern einzubringen.

Mögliche nicht-radiologische Umweltauswirkungen – darunter fallen chemische, physikalische, biologische oder hydrologische Auswirkungen auf die Grundwässer – werden in der Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) beurteilt. Die UVP ist eine Gesetzeskonformitätsprüfung, welche begleitend zu einem Verfahren mit dem Ziel der Planung, Errichtung oder Änderung von Anlagen, welche Umweltbereiche erheblich belasten können, durchgeführt wird. Das Vorgehen bei einer UVP ist im Umweltschutzgesetz (USG; Art 10a ff) und in der Verordnung über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPV) festgelegt. Das Ziel einer UVP ist es sicherzustellen, dass im betreffenden Verfahren die Vorschriften über den Schutz der Umwelt eingehalten werden, beziehungsweise dass deren Einhalten mit projekt- oder standortspezifischen Massnahmen sichergestellt wird. Für ein geologisches Tiefenlager schreibt die UVPV eine zweistufige UVP vor. Das bedeutet, dass sowohl im Rahmenbewilligungs- als auch im Baubewilligungserfahren jeweils eine UVP-Hauptuntersuchung durchgeführt werden muss.

Das UVP-Verfahren sieht vor, dass die Bauherrschaft initial die voraussichtlichen Umweltauswirkungen in einer Voruntersuchung ausweisen muss. Teil der Voruntersuchung ist ein Pflichtenheft, welches die relevanten Umweltbereiche bezeichnet, für welche die Umweltauswirkungen der Anlage in der ersten Hauptuntersuchung detailliert untersucht werden müssen. Die überprüfende Fachstelle – bei Bewilligungsverfahren, welche vom Bund geprüft werden, ist dies das BAFU – kann in Form von Auflagen Anpassungen am Pflichtenheft verlangen. Die ersten, vorläufigen UVP-Voruntersuchungen für die geologischen Tiefenlager erfolgten in den Jahren 2015 (Jura Ost, Zürich Nordost) und 2016 (Nördlich Lägern). Im Herbst 2022 wird die Nagra für die von ihr für die Ausarbeitung von Rahmenbewilligungsgesuchen vorgesehenen Standortgebiete aktualisierte UVP-Voruntersuchungen vorlegen.

Die UVPV sieht vor (Art. 12. Abs. 2 UVPV), dass bei der UVP zu einem Bundesverfahren auch die betroffenen Kantone bei jedem Zwischenschritt zu einer Stellungnahme eingeladen werden. In ihren Stellungnahmen zu den vorläufigen Voruntersuchungen zu den geologischen Tiefenlagern haben sich die Stellung nehmenden Kantone auch zum Tiefengrundwasser geäussert. Insbesondere haben sie dabei Anträge zur weiteren Vertiefung des Themas in der ersten UVP-Hauptuntersuchung gestellt. Diese wurden in der Stellungnahme des BAFU berücksichtigt und als Auflagen für die vorgesehene Aktualisierung der UVP-Voruntersuchung formuliert. Auch bei der kommenden Prüfung der aktualisierten Voruntersuchungen wird das BAFU wiederum die Stellungnahmen der kantonalen Fachstellen sowie des Landkreises Waldshut berücksichtigen.

Damit ein geologisches Tiefenlager vor ungewollten Beeinträchtigen durch Aktivitäten im Untergrund geschützt wird, wird um die Lagerebereiche ein Schutzbereich ausgewiesen. Eine vorläufige Festlegung des Schutzbereiches wird mit Erteilung einer Rahmenbewilligung vorgenommen, die definitive Festlegung erfolgt mit der Baubewilligung. Innerhalb dieses Schutzbereiches werden Vorhaben wie Tiefbohrungen, Stollenbauten, Sprengungen, etc. untersagt sein. Das ENSI verlangt in den «Präzisierungen der sicherheitstechnischen Vorgaben für Etappe 3 des Sachplans geologische Tiefenlager» weiter, dass vom Gesuchsteller Kriterien zu definieren sind, welche sicherstellen, dass durch Eingriffe wie Exploration und Nutzungen des Untergrundes die Sicherheit eines geologischen Tiefenlagers nicht gefährdet wird. Der Schutzbereich eines geologischen Tiefenlagers kann kleinräumig die Nutzbarkeit von Tiefengrundwässern einschränken. Zur Festlegung des Schutzbereiches im Rahmen- und Baubewilligungsverfahren können sich die Kantone im Rahmen der oben genannten Mitwirkungsmöglichkeiten des KEG äussern.

Ob es bei der Realisierung der geologischen Tiefenlager jemals zu tatsächlichen Konflikten bezüglich der Nutzung von Tiefengrundwässern kommen wird, lässt sich heute nicht abschliessend beurteilen. Bei Vorliegen der standortspezifisch konkretisierten Lagerprojekte und mit weiteren Untersuchungen der Grundwässer wird sich im Rahmenbewilligungsverfahren und bei der begleitenden UVP zeigen, ob am gewählten Standort bei der gegebenen Lagerauslegung und unter Wahrung des vorgeschlagenen Schutzbereichs tatsächlich eine vorhandene, eine konkret geplante oder eine potenziell mögliche Nutzung eines Tiefengrundwasservorkommens tangiert werden kann. Gemäss den obigen Darstellungen werden die Kantone wie auch andere Betroffene ausreichend Gelegenheit haben, sich zur gegebenen Zeit zu diesen Nutzungskonflikten zu äussern.

[1] Bundesgerichtsentscheid 65 II 143, E. 2 auf S. 146 f., bestätigt in Bundesgerichtsentscheid 93 II 170, E. 8a.

Beantwortet von Nagra

b)

Die Nagra führt schon seit vielen Jahren thermische und hydraulische Modellierungen durch (Nagra 2002a, 2013a, 2013b, 2013c, 2013d, 2013e, 2014b, 2014c, 2016a, 2016b, 2016c), welche zum Teil auch Prognosen zur Temperaturentwicklung im Umfeld des Tiefenlagers erlauben (Nagra 2014c, 2016c). Diese Modellierungen basieren, dem Projektstand entsprechend, auf provisorischen Annahmen zum Lager, auch hinsichtlich der Lagerauslegung und Lagerfeldplatzierung. Weitergehende Dokumentation liegt zum Zeitpunkt ASR nicht vor.

Da die Erwärmung des Tiefengrundwassers bei entsprechender Auslegung keinen Einfluss auf die Sicherheitsfunktionen des Tiefenlagers hat, wird dieser Aspekt weder für die Standortwahl noch für den Nachweis der Langzeitsicherheit explizit beurteilt werden. Die Auswahl der Standorte für ein geologisches Tiefenlager erfolgt gem. ENSI 33/649 in einem sicherheitstechnischen Vergleich anhand der im Anhang 1 des Sachplans geologische Tiefenlager (SGT) vorgegebenen Kriterien (BFE 2008). Dabei wird unter anderem die hydraulische Barrierewirkung des geologischen Barrierensystems als Ganzes beurteilt (BFE 2008, Anhang 1, Kriterium 1.2). Relevant für die Sicherheit des geologischen Tiefenlagers ist diesbezüglich eine geringe hydraulische Durchlässigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs. Weiter werden unter anderem auch die lagerbedingten Einflüsse auf das Wirtgestein (BFE 2008, Anhang 1, Kriterium 2.3) beurteilt. Für diesen sicherheitstechnischen Vergleich plant die Nagra im Sinne eines nachvollziehbaren und transparenten Vergleichs in allen Standortgebieten eine vergleichbare Lagerauslegung.

Die effektiv zu realisierende Lagerauslegung und die Lagerfeldplatzierung wird nach Durchführung der Erdwissenschaftlichen Untersuchungen untertag (EUU) im Hinblick auf die Baubewilligung definiert.

Die Dokumentation zur Standortwahl wird für das Rahmenbewilligungsgesuch (RBG) ausgearbeitet. Die mündliche Ankündigung der Auswahl der Standorte zur Erarbeitung eines Rahmenbewilligungsgesuchs (ASR) wurde mit einem Bericht zu den wichtigsten Argumenten zum Standortvorschlag sowie mit der vorläufigen Planungsstudie ergänzt.

c)

Wie unter b) aufgeführt, führt die Nagra entsprechende Modellierungen durch und die dazu notwendigen standortspezifische Entwürfe der Lagerprojekte liegen vor und werden mit Einreichung des RBG veröffentlicht. Die Analysen liefern die für den aktuellen Projektstand wichtigen Hinweise zur Abgrenzung des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs, für den sicherheitstechnischen Vergleich und zur Robustheit des Lagersystems.

Zusätzlich hat die Nagra Prognosen zur Temperaturentwicklung im Umfeld eines Tiefenlagers getätigt. Sie lassen in den regionalen Aquifersystemen der Standortgebiete über der Grundfläche des HAA-Lagerfeldes eine moderate Temperaturerhöhung gegenüber den ungestörten Verhältnissen erwarten, wobei die Erwärmung über mehrere hundert bis mehrere tausend Jahre erfolgt und aufgrund der höheren Grundtemperatur der Tiefengrundwässer weniger ins Gewicht fällt als in oberflächennahen Grundwässern. Zudem wurden umfassendere Sensitivitätsanalysen inklusive der Diskussion des Einflusses von Annahmen zum Modell und zur Lagerauslegung im Rahmen von Fachsitzungen mit der AG SiKa/KES durchgeführt.

Dabei ist erneut darauf hinzuweisen, dass die definitive Lagerfeldplatzierung erst nach Durchführung der erdwissenschaftlichen Untersuchungen untertag (EUU) im Hinblick auf die Baubewilligung definiert wird (siehe Teilfrage b). Das Platzangebot für die spätere Lagerfeldplatzierung ist in allen Standortgebieten um ein Mehrfaches grösser als der gemäß aktuellem Lagerkonzept mindestens erforderliche Platzbedarf für ein HAA-Lager (ca. 1 km2) oder ein Kombilager (< 2 km2). Somit besteht sowohl räumlich als auch zeitlich ausreichend Flexibilität für die Optimierung der Lagerauslegung. Nach Einreichung des Rahmenbewilligungsgesuches und unter Einbezug der Erkenntnisse der EUU ist deshalb eine Optimierungsphase geplant, in der Optimierungen im Hinblick auf die Festlegung der Lagerfelder vorgesehen sind.

d)

Die thermischen Auswirkungen von geologischen Tiefenlagern werden seit den 1980-er Jahren untersucht (siehe z.B. KBS 1983). Sie zeigen, dass der Wärmeeinfluss eines geologischen Tiefenlagers örtlich stark begrenzt ist. Vorläufige Modellierungen der Nagra für das HAA-Lagerfeld in Nördlich Lägern, welches exemplarisch dem Rahmenbewilligungsgesuch zugrunde gelegt wird, zeigen, dass zum Zeitpunkt der höchsten Temperaturentwicklung (ca. 1000 Jahren nach Einlagerung der HAA-Abfälle erwartet) in den wasserführenden Schichten der Malmkalke mit einem Temperaturanstieg im einstelligen Bereich zu rechnen ist (Figur 158-1). Die Erwärmung erreicht Bereiche im Radius von rund 500m unmittelbar unter und über der Lagerebene.

Figur 158-1: Modellierte Temperaturausbreitung der Nagra um das HAA-Lagerfeld eines vorläufigen Kombilagers in Nördlich Lägern zum Zeitpunkt 1000 Jahre nach Einlagerung in der Vertikalen (a) und räumlich in der Mitte der Malmschichten (b).
Figur 158-1: Modellierte Temperaturausbreitung der Nagra um das HAA-Lagerfeld eines vorläufigen Kombilagers in Nördlich Lägern zum Zeitpunkt 1000 Jahre nach Einlagerung in der Vertikalen (a) und räumlich in der Mitte der Malmschichten (b).

Die Ausdehnung der regionalen und lokalen hydrogeologische Modelle, welche die Nagra in der Etappe 2 erstellt hat (siehe Figur 158-2 und Nagra 2013f, 2014c, 2014d, 2014e), reicht deshalb zur Abschätzung von Temperaturerhöhungen aus. Für das RBG werden die hydrogeologischen Modelle mit den Ergebnissen aus Etappe 3 SGT aktualisiert.

Figur 158-2: Hydrogeologisches Regionalmodell der Nordschweiz: Modellgrenze (grün) und darin enthaltene regionale Störungen (rot). Quelle: Nagra (2014c)
Figur 158-2: Hydrogeologisches Regionalmodell der Nordschweiz: Modellgrenze (grün) und darin enthaltene regionale Störungen (rot). Quelle: Nagra 2014e

e)

Für die Modellierungen wird eine Vielzahl von Informationen integriert, die aus Beobachtungen in diversen Bohrungen, Auswertungen von Feldbeobachtungen, Literaturstudien und Datenkompilationen stammen (siehe auch Nagra 2014e). Im Vordergrund stehen Informationen zu diversen geologischen Schichten, welche zur Beurteilung der Barrierewirksamkeit des geologischen Tiefenlagers benötigt werden: Es sind dies insbesondere (Auflistung nicht abschliessend):

  • Hydraulische Durchlässigkeit des Gesteins in intakten und gestörten Bereichen
  • Potentialunterschied zur Bestimmung der Fliessrichtung
  • Tonreiche Gesteine: Zusammensetzung des Porenwassers
  • Aquifere: Entnahme von Wasserproben (Hydrochemie, Altersbestimmung, Isotopenzusammensetzung…)
  • Tracerprofile
  • Temperaturprofile

Zusätzlich werden die Formationswassertemperaturen und -drucke mit Langzeitbeobachtungssystemen (LZBS) über längere Zeiträume gemessen und ebenfalls in die hydrogeologischen Modelle integriert. Das LZBS Benken ist seit 1999 in Betrieb, weitere LZBS werden seit Anfang 2022 in den Bohrungen Marthalen 1, Stadel 3 und Bözberg 1 eingebaut und betrieben. Für das zu wählende Standortgebiet sind bei Bedarf weitere LZBS möglich.

Mit den neuen Tiefbohrungen wurden für die Standortwahl in jedem Standortgebiet um die für die Lagerfeldplatzierungen in Frage kommenden grossräumigen Bereiche zusätzliche Messpunkte geschaffen (siehe Figur 158-3). Mit den Tiefbohrungen wurden jeweils auch mehrere geologischen Formationen oberhalb und unterhalb des Opalinustons untersucht. Mit dem Entsorgungsprogramm 2021 der Nagra (Nagra 2021a) wurde dem ENSI ein generisches Konzept zur Überwachung der Umwelt und des geologischen Umfeldes eingereicht (Nagra 2021b), worin auch hydrogeologische Messprogramme für das geologische Tiefenlager konzeptuell beschrieben sind. Nach der Standortwahl kann dieses Konzept standortspezifisch auf den Tiefenlagerstandort verfeinert werden. Die genaue Platzierung der Lagerfelder in den grossräumig geeigneten Gebieten wird aber erst nach Durchführung der EUU im Hinblick auf die Baubewilligung definiert (siehe Teilfrage b. und c.).

Figur 158-3: Lokation der in Etappe 3 SGT durchgeführten und der bereits davor bestehenden Tiefbohrungen in der Nordostschweiz. Quelle: Nagra
Figur 158-3: Lokation der in Etappe 3 SGT durchgeführten und der bereits davor bestehenden Tiefbohrungen in der Nordostschweiz. Quelle: Nagra

f)

Die gesetzlichen und sicherheitstechnischen Vorgaben für das RBG fordern primär den Nachweis der Langzeitsicherheit für ein Tiefenlager. Dieser wurde mit dem Entsorgungsnachweis (Nagra 2002b, 2002c) bereits erbracht und vom Bundesrat 2006 genehmigt. In Etappe 3 SGT wurde der Kenntnisstand mit umfangreichen erdwissenschaftlichen Untersuchungen bestätigt und im Hinblick auf die Standortwahl in allen drei Standortgebieten zu einer robusten Datengrundlage erweitert. In den drei Standortgebieten hat die Nagra, zusätzlich zu den bestehenden älteren Tiefbohrungen der Nagra aus den früheren Untersuchungen, neun Tiefbohrungen abgeteuft, im Durchschnitt auf etwa 1’000 Meter Tiefe. Mit diesen neun Tiefbohrungen hat die Nagra über 10’000 Meter Gestein neu erbohrt und dabei mehr als 6’000 Meter Bohrkerne gezogen. Diese Bohrkerne wurden sehr detailliert beschrieben und mehr als 4’000 Proben einer detaillierten Analyse unterzogen. Ausserdem wurde eine Vielzahl von Tests in den Bohrlöchern durchgeführt. Durch die Kombination von 3D Seismik und Bohrungen besteht im Bereich um die Standortgebiete eine für die Schweiz einzigartige Datengrundlage des geologischen Untergrundes.

Der Nachweis der Langzeitsicherheit eines Tiefenlagers ist umfassend und berücksichtigt auch die hydrogeologische Situation. Er wird für das RBG aktualisiert. Die grossräumig homogenen und für ein geologisches Tiefenlager sehr günstigen Eigenschaften des Opalinustons haben sich auch in Etappe 3 SGT für alle Standortgebiete bestätigt. Der hohe Tonmineralgehalt des Opalinustons gewährleistet eine wirksame Selbstabdichtung allfälliger Risse und führt dadurch zu einer äusserst geringen hydraulischen Durchlässigkeit und einer zuverlässigen langfristigen Rückhaltung radioaktiver Stoffe. Die hydrogeologische Situation und die hydraulischen Eigenschaften des Opalinustons und der Rahmengesteine bestätigen ebenfalls die Barrierewirkung der einschlusswirksamen Gebirgsbereiche. Die robuste Datenbasis erlaubt anhand vielfältiger Modellierungen, auch unter Einbezug konservativer Annahmen und pessimistischer Entwicklungen, aufzuzeigen, dass der dauerhafte Schutz von Mensch und Umwelt bzw. die Einhaltung des Schutzziels für ein geologisches Tiefenlager in allen Standortgebieten gewährleistet ist. Die Beurteilung erfolgt nach Einreichung des RBG durch das ENSI.

 

Referenzen

BV: Bundesverfassung der Schweizerischen Eidgenossenschaft vom 18. April 1999 (Stand am 7. März 2021), SR 101.

KEG: Kernenergiegesetz vom 21. März 2003 (Stand am 1. Januar 2021), Schweiz, SR 732.1.

RPV: Raumplanungsverordnung vom 28. Juni 2000 (Stand am 1. Januar 2021), Schweiz, SR 700.1.

USG: Bundesgesetz über den Umweltschutz vom 7. Oktober 1983 (Stand am 1. Januar 2022), Schweiz, SR 814.01.

UVPV: Verordnung über die Umweltverträglichkeitsprüfung vom 19. Oktober 1988 (Stand am 1. Oktober 2016), Schweiz, SR 814.011.

ZGB: Schweizerisches Zivilgesetzbuch vom 10. Dezember 1907 (Stand am 1. Januar 2022), SR 210.

BFE (2008): Sachplan geologische Tiefenlager – Konzeptteil. Bundesamt für Energie, 2. April 2008 (Revision vom 30. November 2011).

ENSI 33/454: Nutzungskonflikte. ENSI-Expertenbericht, Sachplan geologische Tiefenlager, Etappe 2, September 2015.

ENSI 33/649: Präzisierungen der sicherheitstechnischen Vorgaben für Etappe 3 des Sachplans geologische Tiefenlager. Sachplan geologische Tiefenlager, Etappe 3. November 2018.

KBS (1983): Calculated temperature field in and around a repository for Spent Nuclear Fuel. KBS Technical Report TR-83-22.

Nagra (2002a): Calculations of the temperature Evolution of a repository for spent fuel, vitrified high-level waste and intermediate level waste in Opalinus clay. Nagra Technischer Bericht NTB 01-04.

Nagra (2002b): Projekt Opalinuston: Konzept für die Anlage und den Betrieb eines geologischen Tiefenlagers: Entsorgungsnachweis für abgebrannte Brennelemente, verglaste hochaktive sowie langlebige mittelaktive Abfälle. Nagra Technischer Bericht NTB 02-02.

Nagra (2002c): Projekt Opalinuston: Synthese der geowissenschaftlichen Untersuchungsergebnisse: Entsorgungsnachweis für abgebrannte Brennelemente, verglaste hochaktive sowie langlebige mittelaktive Abfälle. Nagra Technischer Bericht NTB 02-03.

Nagra (2013a): Regional Hydrogeological Model of Northern Switzerland. Nagra Working Report NAB 13-23.

Nagra (2013b): Hydrogeological model Zürich Nordost and Südranden – Modelling and Interpretation. Nagra Arbeitsbericht NAB 13-24.

Nagra (2013c):  Hydrogeological model Nördlich Lägern and Südranden – Modelling and Interpretation. Nagra Arbeitsbericht NAB 13-25.

Nagra (2013d): Hydrogeological model Jura Ost and Südranden – Modelling and Interpretation. Nagra Arbeitsbericht NAB 13-26.

Nagra (2013e): Hydrogeological model Jura-Südfuss and Südranden – Modelling and Interpretation. Nagra Arbeitsbericht NAB 13-27.

Nagra (2013f): Thermo-hydraulic modelling of the temperature distribution in the siting region Zürich Nordost and Südranden. Nagra Arbeitsbericht NAB 13-97.

Nagra (2014a): SGT Etappe 2: Vorschlag weiter zu untersuchender geologischer Standortgebiete mit zugehörigen Standortarealen für die Oberflächenanlage: Geologische Grundlagen: Dossier VII: Nutzungskonflikte. Nagra Technischer Bericht NTB 14-02/VII.

Nagra (2014b): Thermo-hydraulic simulations of the near-field of a SF/HLW repository during early- and late-time post-closure period. Nagra Arbeitsbericht NAB 14-11.

Nagra (2014c): Thermo-hydraulic modelling of the temperature distribution in the siting region Jura Ost. Nagra Arbeitsbericht NAB 14-39.

Nagra (2014d): Thermo-hydraulic modelling of the temperature distribution in the siting region Nördlich Lägern. Nagra Arbeitsbericht NAB 13-56.

Nagra (2014e): SGT Etappe 2: Vorschlag weiter zu untersuchender geologischer Standortgebiete mit zugehörigen Standortarealen für die Oberflächenanlage: Geologische Grundlagen Dossier V Hydrogeologische Verhältnisse. Nagra Technischer Bericht NTB 14-02 Dossier V.

Nagra (2016a): High-level waste repository-induced effects. Nagra Technischer Bericht NTB 14-13.

Nagra (2016b): Production, consumption and transport of gases in deep geological repositories according to the Swiss disposal concept. Nagra Technischer Bericht NTB 16-03.

Nagra (2016c): Sensitivity analyses of gas release from a SF/HLW repository in the Opalinus Clay. Nagra Arbeitsbericht NAB 16-08.

Nagra (2021a): Entsorgungsprogramm 2021 der Entsorgungspflichtigen. Nagra Technischer Bericht NTB 21-01.

Nagra (2021b): Überwachung Umwelt und geologisches Umfeld. Nagra Arbeitsbericht NAB 20-28.