Technisches Forum Sicherheit

Frage 132: Sicherheitstechnischer Vergleich anhand von Dosisintervallen

Gemäss ENSI 33/075 werden für den Vergleich von Standorten die Resultate der numerischen Berechnungen herangezogen und die berechneten Dosen anhand zweier radiologischer Kriterien bewertet. Das erste Kriterium ist das in ENSI-G03 festgelegte Schutzkriterium von 0.1 mSv/Jahr, das zweite der aus der Strahlenschutzverordnung (StSV) abgeleitete Wert von 0.01 mSv/Jahr, unterhalb welchem alle Standorte als sicherheitstechnisch gleichwertig betrachtet werden. Dabei werden auch grosse Intervalle, über z. T. mehrere 10er-Potenzen, als sicherheitstechnisch “gleichwertig” betrachtet. Wie begründet das ENSI dieses Vorgehen?

Thema Bereich
Eingegangen am 3. November 2015 Fragestellender FG Si NL
Status beantwortet Beantwortende Instanz
Beantwortet am 25. August 2016 Beantwortet von

Beantwortet von ENSI

Die in der TFS-Frage 132 angesprochenen Begriffe sicherheitstechnische Eignung und Gleichwertigkeit wurde durch das ENSI in den Aktennotizen ENSI 33/075 sowie ENSI 33/154 für Etappe 2 SGT definiert. Die rechtlichen Grundlagen dafür bilden das Kernenergiegesetz, die Kernenergieverordnung, die Strahlenschutzverordnung, das Konzept des Sachplans geologische Tiefenlager (BFE 2008) und die Richtlinie ENSI-G03.

Das im Sachplan geologische Tiefenlager festgehaltene Standortauswahlverfahren sieht eine schrittweise Einengung möglicher Standortgebiete bzw. Wirtgesteine in drei Etappen und eine stufenweise Vertiefung der Sicherheitsbetrachtungen von Etappe 1 bis Etappe 3 SGT vor.

Für den sicherheitstechnischen Vergleich von potenziellen Standorten ist ein standardisiertes Vorgehen erforderlich, das einerseits die quantitativen Ergebnisse der provisorischen Sicherheitsanalysen berücksichtigt und andererseits den qualitativen Aspekten der Sicherheitsbetrachtung Rechnung trägt. Der Vergleich enthält folgende Elemente:

  1. Darlegung der quantitativen Ergebnisse der Freisetzungsberechnungen für die realistischerweise zu erwartende Entwicklung des Tiefenlagers (Referenzszenarium, zeitlicher Verlauf der Personendosiskurve).
  2. Diskussion der Robustheit des Tiefenlagersystems, Angaben zum Variationsbereich und Aufzeigen der Ungewissheiten in den bei der Modellierung verwendeten Parametern und deren Einfluss auf die Personendosiskurve unter Berücksichtigung der Vorgaben zu den durchzuführenden Rechenfällen (standardisiertes Parametervariationsverfahren).
  3. Qualitative Bewertung der 13 Kriterien bezüglich Sicherheit und technischer Machbarkeit. Weitere qualitative Sicherheitsindikatoren (z.B. Verweil- oder Einschlusszeiten natürlicher Tracerstoffe im Porenwasser des Wirtgesteins) sind zu berücksichtigen, soweit vorhanden.

Für das standardisierte Parametervariationsverfahren sollen ausgehend vom Referenzfall mindestens folgende Fälle berechnet werden (ENSI 33/075):

  1. Berechnungen mit einem gegenüber dem Referenzfall erhöhten Wasserfluss durch den Tiefenlagerbereich.
  2. Berechnungen mit gegenüber dem Referenzfall ungünstigen nuklidspezifischen Diffusionskoeffizienten in der Geosphäre.
  3. Berechnungen mit gegenüber dem Referenzfall erhöhten nuklidspezifischen Löslichkeitslimiten im Nahfeld.
  4. Berechnungen mit gegenüber dem Referenzfall verringerten Sorptionskoeffizienten im Nah- und Fernfeld.
  5. Ausgehend vom Referenzfall ist der Einfluss von möglichen alternativen Klimavarianten im Betrachtungszeitraum für das SMA- resp. HAA-Lager aufzuzeigen.
  6. Berechnungen mit einer gegenüber dem Referenzfall hundertfach erhöhten Auflösungsrate der einzulagernden abgebrannten Brennelemente.
  7. Berechnungen mit Annahme einer auf 1000 Jahre begrenzten Behälterlebensdauer.

Aus der quantitativen Analyse (Punkte A und B) wird das Dosisintervall für jedes Standortgebiet abgeleitet (Figur 132-1).

Figur 132-1: Ermittlung des in der Vergleichsmethode verwendeten charakteristischen Dosisintervalls für einen Tiefenlagerstandort: Der zeitliche Verlauf der berechneten Dosen wird für den Referenzfall (grün) und für die mit dem Parametervariationsverfahren definierten Fälle (rot) berechnet. Die jeweiligen Dosis-maxima sind eingezeichnet (gefüllte Kreise), sie legen das Dosisintervall (blau) fest. Anmerkung: Die eingezeichneten Dosiskurven sind hypothetische Beispiele.
Figur 132-1: Ermittlung des in der Vergleichsmethode verwendeten charakteristischen Dosisintervalls für einen Tiefenlagerstandort: Der zeitliche Verlauf der berechneten Dosen wird für den Referenzfall (grün) und für die mit dem Parametervariationsverfahren definierten Fälle (rot) berechnet. Die jeweiligen Dosis-maxima sind eingezeichnet (gefüllte Kreise), sie legen das Dosisintervall (blau) fest. Anmerkung: Die eingezeichneten Dosiskurven sind hypothetische Beispiele.

 

Die Ergebnisse der quantitativen provisorischen Sicherheitsanalyse werden für den sicherheitstechnischen Vergleich und die Gesamtbewertung verwendet (Figur 1 in ENSI 33/154). Ziel des Verfahrens in Etappe 2 SGT ist, dass kein Standort vorgeschlagen wird, der auf Grund dieses sicherheitstechnischen Vergleichs eindeutig als weniger geeignet bewertet ist als die anderen Standorte. Gleichzeitig dürfen Standorte nicht aufgrund von Dosisdifferenzen ausgeschlossen werden, die nur durch Ungewissheiten der zugrunde gelegten Daten verursacht werden (BFE 2008, S. 70).

Der sicherheitstechnische Vergleich der Standortgebiete erfolgt auf Basis der Dosisintervalle, der qualitativen Gesamtbewertung der Standortgebiete und anhand von eindeutigen Nachteilen auf Basis von entscheidrelevanten Merkmalen zwischen den Standortgebieten.

Für den sicherheitstechnischen Vergleich der Standortgebiete werden Dosisintervalle (Figur 132-2) mit behördlichen Vorgaben verglichen. Als Bewertungsmassstab für die Sicherheit gilt das in ENSI-G03 festgelegte Schutzkriterium von 0.1 mSv/a. Wenn das Dosisintervall eines Standortgebiets unterhalb dieses Schutzkriteriums liegt, dann wird dieses Standortgebiet als sicherheitstechnisch geeignet in Bezug auf die Dosisrechnungen für Etappe 2 SGT eingestuft. Standortgebiete die dieses Dosis-Schutzkriterium nicht einhalten, werden zurückgestellt. Im Sachplan wurde zusätzlich zu dem Dosis-Schutzkriterium ein aus der Strahlenschutzverordnung abgeleiteter Schwellenwert von 0.01 mSv/a vorgegeben. Ein Standort, bei dem ein Teil des Dosisintervalls zwischen 0.01 und 0.1 mSv/a liegt, wird ebenfalls als geeignet eingestuft, falls sein Dossisminimum tiefer ist als da bei allen Standorten tiefste ermittelte Dosismaximum. Alle Dosisintervalle, die vollständig unter diesem Schwellenwert liegen, werden in Etappe 2 SGT in Bezug auf die Dosisrechnungen als sicherheitstechnisch gleichwertig betrachtet. Die Dosisintervalle der betroffenen Standortgebiete können zwar unterschiedlich tief liegen und unterschiedlich grosse Spannweiten aufweisen. Man verzichtet jedoch unterhalb des Schwellenwertes auf eine weitere Optimierung der Auswahl der Standortgebiete für Etappe 3 SGT, da es in Etappe 2 SGT um die Zurückstellung der weniger geeigneten Standortgebiete und nicht um die Auswahl des am besten geeigneten Standortgebietes geht. Damit werden basierend auf den Dosisintervallen Standortgebiete zurückgestellt, die das Dosis-Schutzkriterium nicht erfüllen (in Bezug auf Dosisrechnung nicht sicherheitstechnisch geeignet) oder die auf Grund der Ergebnisse der Dosis-Berechnungen eindeutig weniger geeignet sind (in Bezug auf Dosisrechnung nicht sicherheitstechnisch gleichwertig).

Figur 132-2: Dosisintervalle der provisorischen Sicherheitsanalysen für fünf hypothetische Standorte (die in verschiedenen Wirtgesteinen liegen können). Jeder Standort wird mit dem radiologisch besten Standort (Standort mit tiefster Dosis im Referenzfall, im Beispiel Standort 1) verglichen. In diesem Beispiel scheidet Standort 5 aus, da der obere Wert des Intervalls der Dosismaxima über dem Schutzziel der ENSI-G03 von 0.1 mSv/Jahr liegt. Standorte 1, 2, 3 und 4 sind sicherheitstechnisch geeignet, da ihre Dosisintervalle unterhalb des Schutzziels von 0.1 mSv/Jahr liegen. Standorte 1, 2 und 3 gelten ausserdem sicherheitstechnisch als gleichwertig, da ihre Dosisintervalle unter dem Schwellenwert von 0.01 mSv/Jahr liegen. Standort 4 wird für weitere Verfahrensschritte ausgeschlossen, da sein Dosisintervall nicht mit demjenigen des besten Standorts (Standort 1) überlappt und über 0.01 mSv/Jahr hinausgeht.
Figur 132-2: Dosisintervalle der provisorischen Sicherheitsanalysen für fünf hypothetische Standorte (die in verschiedenen Wirtgesteinen liegen können). Jeder Standort wird mit dem radiologisch besten Standort (Standort mit tiefster Dosis im Referenzfall, im Beispiel Standort 1) verglichen. In diesem Beispiel scheidet Standort 5 aus, da der obere Wert des Intervalls der Dosismaxima über dem Schutzziel der ENSI-G03 von 0.1 mSv/Jahr liegt. Standorte 1, 2, 3 und 4 sind sicherheitstechnisch geeignet, da ihre Dosisintervalle unterhalb des Schutzziels von 0.1 mSv/Jahr liegen. Standorte 1, 2 und 3 gelten ausserdem sicherheitstechnisch als gleichwertig, da ihre Dosisintervalle unter dem Schwellenwert von 0.01 mSv/Jahr liegen. Standort 4 wird für weitere Verfahrensschritte ausgeschlossen, da sein Dosisintervall nicht mit demjenigen des besten Standorts (Standort 1) überlappt und über 0.01 mSv/Jahr hinausgeht.

 

Für den sicherheitstechnischen Vergleich wird ebenfalls die Bewertung der Indikatoren zu Kriterien, die Kriterien zu Kriteriengruppen und die Kriteriengruppen zur Gesamtbewertung aggregiert. Ein Standortgebiet wird zurückgestellt, wenn seine Gesamtbewertung schlechter als „geeignet“ ist. Zum Schluss wird geprüft, ob Standortgebiete eindeutige Nachteile im Vergleich zu anderen Standortgebieten aufweisen. Bei eindeutigen Nachteilen kann ein Standortgebiet zurückgestellt werden.

Standortgebiete, die das Dosis-Schutzkriterium erfüllen, die auf Grund der Ergebnisse der Dosis-Berechnungen nicht weniger geeignet als andere Standortgebiete sind, deren Gesamtbewertung mindestens „geeignet“ ist und die nicht auf Grund von eindeutigen Nachteilen im Vergleich zu anderen Standortgebieten zurückgestellt werden, werden als geeignet für die Einengung in Etappe 2 SGT bewertet und in Etappe 3 SGT weitergezogen.

Referenzen

Sachplan geologische Tiefenlager – Konzeptteil, Bundesamt für Energie BFE, 2010 (PDF, 5 MB)

ENSI-G03 Spezifische Auslegungsgrundsätze für geologische Tiefenlager und Anforderungen an den Sicherheitsnachweis. Würenlingen, Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat

ENSI 33/075: Anforderungen an die provisorischen Sicherheitsanalysen und den sicherheitstechnischen Vergleich, Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2, Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat, Brugg, 2010 (PDF, 680 KB)

ENSI 33/154 Präzisierungen zur sicherheitstechnischen Methodik für die Auswahl von mindestens zwei Standortgebieten je für HAA und SMA in Etappe 2 SGT (PDF, 1 MB)