Die Antworten erfolgen getrennt in einem Teil A und Teil B. Im Teil A werden die Fragen a) und b) mit Bezug zum Thema Überflutung beantwortet. Im Teil B wird die Frage c) behandelt, welche unabhängig zum Thema Überflutung im Kontext zur Belüftung eines Tiefenlagers steht.

Teil A (Thematik Überflutung)

Im Rahmen von Etappe 2 des Sachplanverfahrens wurden die Standorte für Oberflächenanlagen bereits festgelegt. Die gewählten Standortareale befinden sich allesamt auf einem erhöhten Niveau bezogen auf potenzielle Überflutungsflächen. Dadurch kann ein Wassereinbruch durch Überflutung der Oberflächenanlage mit den Zugangsbauwerken ausgeschlossen werden. Dieser Fall wurde in Frage 84 des TFS bereits beantwortet. Ebenfalls kann ein Wassereinbruch aus dem gut erforschten Opalinuston ausgeschlossen werden. Ein Wassereinbruch auf Lagerebene entspräche einem auslegungsüberschreitenden Ereignis, das mit dem gleichzeitigen Versagen technischer Sicherheitseinrichtungen einhergehen würde. Aber auch in diesem Fall blieben die Auswirkungen bezogen auf die nukleare Betriebssicherheit und die Langzeitsicherheit begrenzt. Ein geflutetes Tiefenlager müsste nicht aufgegeben werden.

Die Portalstandorte für ein geologisches Tiefenlager werden ausserhalb von Überflutungsflächen gewählt. Die Flutung eines geologischen Tiefenlagers über die Portale ist damit ausgeschlossen.

Ein Wassereinbruch aus dem gut erforschten Opalinuston kann ausgeschlossen werden. Ein relevanter, das gesamte Tiefenlager überflutende Wassereinbruch kann nur aus einem stark wasserführenden Karstsystem bzw. einer stark wasserführenden Störungszone oberhalb des Wirtgesteins erfolgen. Das Auftreten solcher (unentdeckter) grosser wasserführender Systeme ist jedoch durch eine genaue Vorerkundung der der Zugangsbauwerke sehr unwahrscheinlich. Zu den Massnahmen, die einen Wassereinbruch verhindern oder in seinem Ausmass begrenzen, zählen bspw. die Umfahrung kritischer geologischer Elemente mit erheblicher Wasserführung (insbesondere grössere offene Karstsysteme), die Abdichtung von möglichen Wassereindringstellen (Gebirgsinjektionen), der robuste, wasserdichte Ausbau und die Auskleidung der Zugangsbauwerke sowie die Bereitstellung von Retentionsbecken und zusätzlichem Retentionsvolumen in Verbindung mit redundanten Pumpenanlagen.

Der Bau der Zugangsbauwerke erfolgt immer fallend von oben nach unten, so dass ein überraschender Wassereinbruch während dem Vortrieb nie zu einer Flutung der Bauwerke im Opalinuston führen kann (Figur 127-1). Die Trassierung jedes einzelnen Zugangs nach Untertag wird mit Blick auf einen möglichen Wassereinbruch optimiert und die Schächte und Tunnel werden gegen zuströmendes Bergwasser abgedichtet.

 

Durch den sequenziellen Bau jedes einzelnen Zugangs  werden relevante Wasserzuflüsse aus wasserführenden Gebirgsformationen bereits während des Baus der Zugänge und während des Betriebs eines geologischen Tiefenlagers (Figur 127-2) im Opalinuston verhindert. Der Fall eines Wassereinbruchs über einen Zugang in der Phase des Lagerbetriebs ist Bestandteil der Auslegung und wird als beherrschbar beurteilt (siehe NAB 14-50 und NAB 14-51).

Sollte dennoch ein Teil des Lagers und/oder der Lagerkammern bei einem auslegungsüberschreitenden Ereignis um 1.5 m wie in der Frage angenommen oder höher geflutet oder unzulässig vernässt werden, kann der Opalinuston nach dem Abpumpen wieder trocknen und/oder der betroffene Opalinuston könnte ausgeräumt, Stollenprofile nachprofiliert und erneut mit Beton ausgekleidet werden.

Trotz Überflutung und einer Vernässung offener Streckenabschnitte behält der Opalinuston seine günstigen Barriereneigenschaften bei. Das geologische Tiefenlager müsste nicht aufgegeben werden. Dies nicht zuletzt deshalb, weil alle Stollen eines geologischen Tiefenlagers auf Lagerniveau mit Beton von einem direkten Wasserkontakt geschützt sind (Figur 127-3) und Stollen deshalb nach dem Abpumpen des Wassers auch ihre Standfestigkeit nicht verlieren. Die Wiederaufnahme der Einlagerung im Falle einer temporären Überflutung benötigt aber eine erneute Bewilligung der Behörden und damit den Nachweis, dass die Anforderungen trotz eines solchen Ereignisses weiterhin erfüllt werden können.

Nach Sanierungsarbeiten an den vom Wassereinfall u. U. betroffenen Stollenauskleidungen und einer Instandstellung der Betriebsausrüstungen könnte die Einlagerung fortgesetzt werden.

Bereits vollständig mit Abfällen gefüllte Lagerkammern werden versiegelt. Diese Versiegelungen sind auf eine Überflutung ausgelegt; diese Abfälle sind deshalb auch bei einer auslegungsüberschreitenden Überflutung vollständig geschützt.

Inwiefern bereits eingelagerte, weiterhin integre Endlagerbehälter aus noch nicht versiegelten, gefluteten und anschliessend leergepumpten Lagerstollen oder Lagerkavernen in trockene (nicht geflutete bzw. neu auszubrechende) Stollen/Kavernen auf Lagerebene umzulagern wären, würde von Fall zu Fall überprüft. Unabhängig ob es sich um ein HAA oder SMA Lager handelt, findet die Einlagerung immer nur in zwei Lagerstollen oder -kavernen gleichzeitigt statt (Figur 127-4)

Ein HAA-Lager unterscheidet sich von einem SMA-Lager insbesondere dahingehend, dass bei einem HAA-Lager das heutige Barrierenkonzept auch die Anordnung von Zwischensiegel in den Lagerstollen vorsieht (Figur 127-5). Die Zwischensiegel werden nicht wie alle übrigen Bauwerke mit Beton verkleidet, sondern nur mit Stahlbögen gesichert, wobei die Offenhaltungszeit jeweils auf 2 Jahre beschränkt ist (Figur 127-3). Das heisst, dass der Opalinuston in den Zwischensiegelbereich bei einer Überflutung u. U. durch die Wasseraufnahme entfestigt und die Zwischensiegel in Mitleidenschaft gezogen würden. Der Grad der Entfestigung ist abhängig von der Zeit, die für die Wiederaufsättigung zur Verfügung steht. Bei ausgedehnter Schädigung könnten die aufgefahrenen und noch nicht verschlossenen Lagerstollen u. U. nicht mehr für die Fortsetzung der Einlagerung Verwendung finden.

 

Fazit / Zusammenfassung (Fragen a und b)

• Eine Überflutung des Opalinuston im geologischen Tiefenlager während des Baus und Betriebs wird durch die Standortwahl der Portale, die Wahl der Vortriebsrichtung, Trassierung und Abdichtungsmassnahmen in den Gesteinsformationen sowie unter Berücksichtigung von technischen, betrieblichen und organisatorischen Massnahmen (Rückhaltebecken und auf ein Mehrfaches der notwendigen Kapazität ausgelegte Pumpenanlagen) ausgeschlossen.
• Die Flutung eines Tiefenlagers stellt ein sehr unwahrscheinliches Ereignis („What if“-Fall) dar. Auch solch ein Fall wird bei der Planung des Tiefenlagers berücksichtigt. Das Wasser würde aus dem Tiefenlager abgepumpt, die Ursache der Überflutung behoben (Abdichtung der Wassereinbruchstelle) und das Lager wieder instand gestellt (Ausbausanierung, Ersatz Ausrüstung, Überprüfung der Sicherheit etc.).
• Aus intakten Endlagerbehältern (ELB) kann auch im „What if“-Fall einer Flutung keine Radioaktivität entweichen. Verschweisste HAA-ELB aus Stahl sind aus Gründen der Langzeitsicherheit für mehr als 1000 Jahre dicht ausgelegt. Wasser, welches aus einem gefluteten Tiefenlager abgepumpt werden müsste, würde radiologisch überwacht und kann erst nach erfolgter Freimessung in ein Oberflächengewässer eingeleitet werden.
• Bereits für die Einlagerung erstellte Lagerkavernen im SMA-Lager könnten nach einer Inspektion und allenfalls erforderlichen Sanierung weiterhin für die Einlagerung verwendet werden. Lagerstollen für die Einlagerung von HAA-Abfällen werden „just-in-time“ für die Einlagerung erstellt, so dass lediglich maximal vier Stollen – zwei Stollen im Bau, zwei in der Einlagerung – von einem Wasserzufluss tangiert wären.
• Abfälle in bereits fertig verfüllten und versiegelten Lagerkavernen/-stollen (SMA/HAA) sind dicht verschlossen und durch die Versiegelungen gegen Überflutung geschützt.
• Abfälle aus teilweise verfüllten und noch nicht versiegelten Lagerkammern (Lagerkavernen/-stollen) müssten möglicherweise in schon gebaute oder in neu zu erstellende Lagerkammern umgelagert werden. Deshalb müssen im ausgewählten Lagerperimeter genügend geeignete Platzreserven für zusätzliche Stollen oder Kavernen vorhanden sein, um allenfalls aufzugebende Stollenabschnitte oder Kavernen zu ersetzen. Bei der späteren Standortwahl wird dieser Aspekt aber mitberücksichtigt.
• Allenfalls aufzugebene Stollenabschnitte oder Kavernen, welche für die Einlagerung nicht mehr verwendet werden könnten, würden verfüllt (primär mit Bentonit).
• Der Opalinuston als Ganzes behält seine günstigen Barriereneigenschaften auch bei einer temporären Flutung von Lagerkammern oder Betriebstunneln bei und könnte nach einer allenfalls notwendigen Sanierung betroffener Strecken weiterhin für die sichere Tiefenlagerung der radioaktiven Abfälle verwendet werden. Das geologische Tiefenlager müsste nicht aufgegeben werden.

Teil B (Thematik Änderung der relativen Luftfeuchtigkeit)

Bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit würde ein durch den Bau und Betrieb langfristig bereits ausbruchsnah entsättigter Opalinuston bei direktem Luftkontakt langsam wieder Wasser aus der Luft aufnehmen. Unversiegelter, frei liegender Opalinuston quellt dabei auf und entfestigt sich oberflächennah.

Mit Bezug auf die für den Tiefenlagerbau erforderlichen baulichen und betrieblichen Aktivitäten im Opalinuston müssen Stollen und Kavernen immer bewettert (belüftet) werden. Im Wirtgestein herrscht auf der Lagerebene eine Temperatur von 35 bis 45°C. Die Frischluft muss daher aus Gründen des Gesundheitsschutzes (vgl. EKAS Richtlinie Nr. 6514 Untertagarbeiten und SUVA Merkblatt 2869/26) an den Arbeitsstellen unter Tage gekühlt oder bereits gekühlt eingeblasen werden.

Unter Berücksichtigung einzuhaltender Vorgaben aus Normen und Richtlinien für den Untertagbau wird auf Lagerebene eine maximal zulässige Arbeitstemperatur (Trockenraumtemperatur von 28 Grad Celsius) bei deutlich tieferen relativen Luftfeuchtigkeit als 98 % (über praktisch die gesamte Offenhaltezeit der Stollen und Kavernen) vorherrschen.

Der Opalinuston wird durch diese Bewetterung im ganzen Tiefenlager langfristig ausbruchsnah entsättigt, was zu einer höheren Stabilität und bautechnisch gewünschten höheren Festigkeit des Materials führt. Die Entsättigung ist in unverkleideten Bereichen (z. B. den Zwischensiegeln) etwas höher als in den mit Spritzbeton versiegelten Zonen.

Bei einer Steigerung der relativen Luftfeuchtigkeit auf z. B. 98 % oder höher (wie in der Frage angenommen) kehrt sich der Prozess der Entsättigung langsam um und der Opalinuston lagert wieder Wasser ein. Diese langsame Wiederaufnahme von Wasser führt bei unversiegeltem Opalinuston oberflächennah zur Aufblätterung und generell zu einer Entfestigung. Eine Entfestigung geht dabei einher mit lokalen Ablösungen. Der Einbau einer Spritzbetonverkleidung verhindert diesen Prozess weitgehend (Figur 127-3).

In Bereichen von Zwischensiegeln des HAA-Lagers mit Stahlbogenausbau und unverkleidetem Opalinuston zwischen den Bögen (Figur 127-5) verhindern Armierungsnetze und Anker Ablösungen infolge einer allfälligen Entfestigung, sollte die Ventilation längerfristig ausfallen.

Experimente mit Variationen der relativen Luftfeuchtigkeit mit Opalinuston in nicht versiegelten Stollenabschnitten wurden im Felslabor Mont Terri durchgeführt (Figur 127-6). Es konnte gezeigt werden, dass der Feuchtigkeitsentzug im Gebirge nach einer längeren Belüftungsperiode bei anschliessender Steigerung der relativen Luftfeuchtigkeit praktisch vollständig reversibel verläuft (Figur 127-6, Kurve C) und bei der Steigerung der relativen Luftfeuchtigkeit[1] sich praktisch wieder langfristig die ursprüngliche vorherrschende Gebirgsfeuchte (Figur 127-6, Kurve A) im Wirtgestein einstellt. Der Feuchtigkeitsentzug war unter den Testbedingungen auf einen engen Bereich von ca. 0.4 Meter um den Ausbruchrand begrenzt.

Referenzen

• NAB 14-50 Bautechnische Risikoanalyse zur Realisierung der Zugangsbauwerke, Dezember 2014
• Mont Terri Projecet-Heater Experiment, Engineered Barrier Emplacement and Ventilation Experiment (P. Bossart and C. Nussbaum), 2007
• EKAS Richtlinie Nr. 6514, Untertagarbeiten, Ausgabe Oktober 2005
• Suva-Merkblatt 2869/26 «Arbeitsmedizinische Prophylaxe bei Arbeiten im Untertagebau im feucht-warmen Klima»

[1] Beim Betrieb eines geologischen Tiefenlagers wird sich dieser Sachverhalt mit Bezug auf eine Wiederaufsättigung des Opalinustons infolge einer nicht stattfindenden Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit nicht einstellen können. Lagerstollen werden fortlaufend mit Bentonit verfüllt. Eine langfristige Wiederaufsättigung des Opalinustons im ausbruchnahen Bereich erfolgt dann durch ein ebenfalls sehr langsames „Nachfliessen“ von Wasser aus der Matrix des Opalinustons, welches auch für den Quellvorgang des Bentonits benötigt wird.