Angenommen, das geologische Tiefenlager befindet sich 600 m unter Terrain und durch eine Eiszeit werde 10, 100, 200, 300, 400, 500 und 600 Meter Erde Oberhalb des geologischen Tiefenlagers abgetragen. Bitte informieren Sie uns über folgende Themen:
Gesamte Radioaktivität in Becquerel (Anzahl Atomkernzerfälle pro Sekunde) an der Oberfläche nach Rückzug des Gletschers in Abhängigkeit von der Zeit: 10 Jahre nach Verschluss, 100, 1’000, 10’000, 100’000 und 1’000’000 Jahre nach Verschluss.
Aufgenommene Dosis in Milli-Sievert für einen typischen menschlichen Körper mit 80 kg Gewicht an der Erdoberfläche über dem Lager bei einer Aufenthaltsdauer von 1 Stunde 10 Jahre nach Verschluss, 100, 1’000, 10’000, 100’000 und 1’000’000 Jahre nach Verschluss in Abhängigkeit vom der Dicke der abgetragenen Erdmenge (10 m, 100 m, 200 m, 300 m, 400 m, 500 m, 600 m).
Vergleichen Sie die Werte aus b. für den Fall, dass sich eine Person während 1 Monat permanent im entsprechenden Abstand zu den Rissen aufhält
Die Beantwortung der TFS-Frage 119 „Gletschererosion“ erfolgt unter Berücksichtigung von wissenschaftlich-technischen Fakten. Das der Fragestellung zugrunde liegende Erosionsszenario (Erosion durch Gletscher während Eiszeiten) wird grundsätzlich vom ENSI im Rahmen seiner Aufsichtstätigkeit beurteilt. Im Rahmen dieser Antwort erfolgt eine detaillierte Betrachtung der Aspekte bezüglich notwendiger Überdeckung eines geologischen Tiefenlagers, bezüglich des Einsetzens einer nächsten Eiszeit und der Quantifizierung verbleibender Erosionsszenarien. Für die in dieser Frage postulierten Entwicklungsszenarien stellt eine Restüberdeckung des Lagers von mindestens 200 m kein unmittelbares Freisetzungspotenzial dar. Modellergebnisse basierend auf bekannten orbitalen Erdbahnparameter (Exzentrizität sowie Schiefe und Präzision der Erdachse) zeigen, dass ein signifikantes Gletscherwachstum in den kommenden 50‘000 Jahren nicht zu erwarten ist. Aufgrund von Beobachtungen zu den alpinen Eisvorstössen der letzten 2,6 Millionen Jahre erachtet es das ENSI als unwahrscheinlich, dass mit glazialen Erosionsbeträgen von mehr als 400 m gerechnet werden muss.
Auf der Basis dieser naturwissenschaftlichen Einschränkungen werden daher in der Antwort des ENSI nur die Erosionsszenarien für die Zeitpunkte 100‘000 und 1 Mio. Jahre und 200 m und 300 m postulierte Erosion betrachtet. Nach einem Betrachtungszeitraum von 100‘000 bzw. 1 Mio. Jahren besitzt das Radionuklid-Inventar noch eine Aktivität in der Grössenordnung von 1015 bis 1016 Bq. Basierend auf der Erkenntnis, dass Gletschervorstösse früher als 50‘000 Jahre nach Verschluss eines Tiefenlagers als unrealistisch eingestuft werden, und der Tatsache, dass für den Abtrag von Gesteinsschichten längere Zeiträume notwendig sind, kommt das ENSI zum Schluss, dass die jährliche Strahlendosis eines freigelegten geologischen Tiefenlagers zu einem Zeitpunkt 100‘000 Jahre nach Lagerverschluss dem Niveau der natürlichen Strahlenexposition in der Schweiz entspricht.
Einleitung
Die TFS-Frage 119 „Gletschererosion“ ist eine von zehn Fragen (TFS-Fragen 111 bis 120 ) desselben Fragestellers, welche losgelöst von jeglichen Eintretenswahrscheinlichkeiten, verschiedene theoretische Extrem-Ereignisse im Zusammenhang mit geologischen Tiefenlagern vorgeben. Gemäss vorliegenden Informationen erhofft sich der Fragesteller daraus ein „vertieftes Verständnis der Gefährlichkeit radioaktiver Abfälle sowie ein Vergleich mit ähnlichen Ereignissen“ damit „die Wirksamkeit der diversen Schutzmassnahmen im Normalbetrieb bzw. im Ereignisfall zuverlässiger beurteilt werden können“.
Mit der Beantwortung der TFS-Frage 111 hat das ENSI bereits über die grundsätzliche Gefährlichkeit von radioaktiven Materialien informiert und dabei das Gefährdungspotential ausgehend von einem nicht abgeschirmten Brennelement auf der Wiese durch Direktstrahlung, das Abklingen der Aktivität von Brennelementen als Funktion der Zeit und die Einwirkung der Radioaktivität auf Mensch und Umwelt erläutert bzw. aufgezeigt.
Die Beantwortung der TFS-Fragen 111 bis 120 erfolgt unter den Rahmenbedingungen zum Umgang mit Störfällen und Szenarien in der Schweiz, d. h. den gesetzlichen Vorgaben für Störfallanalysen (Umgang mit Auslegungsstörfällen und auslegungsüberschreitenden Störfällen) für Kernanlagen sowie dem Umgang mit übergeordneten Szenarien auf Ebene Bund durch KomABC (Eidgenössische Kommission für ABC-Schutz) und Bundesstab ABCN. Diese Rahmenbedingungen werden in der Antwort zur TFS-Frage 111 ausführlich erläutert.
Das ENSI beantwortet die eingereichten Fragen grundsätzlich basierend auf wissenschaftlich-technischen Fakten unter Einbezug
physikalisch-chemischer Stoffeigenschaften (d. h. dem Schadstoffpotential: Welche radioaktiven Stoffe liegen wann in welchen Mengen und in welcher Form (fest, flüssig, gasförmig, brennbar, nicht brennbar) vor);
möglicher Expositionspfade (Szenarien);
der entsprechenden Eintrittswahrscheinlichkeiten (d. h. mögliche Ereignisabläufe, in Kenntnis der vorherrschenden Randbedingungen wie z. B. Auslegung der Anlage, Inventar, Betriebsprozesse); sowie
der Einwirkungen auf die Schutzziele (Mensch und Umwelt, z. B. Strahlenexposition mit nennenswerter Dosis).
Die Beantwortung erfolgt ähnlich wie bei Risikobetrachtungen in anderen Bereichen z. B. bei der Beurteilung des Gefährdungspotentials von Altlasten durch die Kantone, welche das Schadstoffpotenzial, das Freisetzungspotenzial und die Exposition und Bedeutung von Schutzgütern berücksichtigt.
Aus der Formulierung der eingereichten Fragestellung identifiziert das ENSI einleitend drei grundlegende Aspekte, welche vor der Beantwortung mit einer detaillierten Betrachtung gewürdigt werden. Als Fragen formuliert lauten diese Aspekte:
Wieviel Überdeckung ist ausreichend, um den notwendigen Radionuklideinschluss gewährleisten zu können?
Wann ist mit der nächsten Eiszeit zu rechnen bzw. wann überfährt der nächste Gletschervorstoss ein zukünftiges geologisches Tiefenlager?
Mit welchen Erosionsbeträgen ist bei einem solchen Gletschervorstoss zu rechnen?
Im Zusammenhang mit der Beantwortung der vorliegenden Frage wird ebenfalls auf die Antworten zu folgenden Fragen verwiesen:
Die Aufrechterhaltung der Barrierenwirkung eines Wirtgesteins ist zur wirksamen Rückhaltung radioaktiver Stoffe zwingend. Aus diesem Grund, wurde die Frage nach der notwendigen Überdeckung eines geologischen Tiefenlagers eingehend in der Etappe 1 des Sachplans geologische Tiefenlager mit Hilfe des Indikators „Tiefenlage unter Terrain im Hinblick auf Gesteins-Dekompaktion“ thematisiert. Im NTB 08-04 schreibt die Nagra schlussfolgernd: „In mässig überkonsolidierten Tongesteinen ist der (Dekompaktions-)Effekt in den obersten 10 bis 30 m sehr ausgeprägt und kann, wenn auch stark abgeschwächt, bis in eine Tiefe von rund 200 m nachgewiesen werden.“ Diese Aussage wurde seitens des ENSI im sicherheitstechnischen Gutachten zur Etappe 1 (ENSI 33/070) bestätigt. Für die postulierten Entwicklungsszenarien der Fragestellung bedeutet dies, dass Szenarien, welche eine Restüberdeckung des Lagers von mindestens 200 m umfassen (vgl. Fig. 119-1), kein unmittelbares Freisetzungspotenzial darstellen.
Die Frage nach dem Einsetzen einer nächsten Eiszeit kann mit Hilfe von Modellrechnungen abgeschätzt werden. Diese simulieren unter Berücksichtigung der bekannten orbitalen Erdbahnparameter (Exzentrizität sowie Schiefe und Präzision der Erdachse) den durch die Sonneneinstrahlung verursachten Wärmeeintrag auf unseren Planeten. Diese sogenannte Insolation steuert zusammen mit dem Gehalt an Treibhausgasen, insbesondere dem CO2-Gehalt, massgeblich den Wärmegehalt der Erdatmosphäre. Eine hohe Insolation sowie hohe CO2-Gehalte wirken sich negativ auf die Grösse der kontinentalen Eiskappen aus. Fig. 119-2 illustriert beispielhaft die durch Berger und Loutre (2002) modellierte Insolation sowie das Eisvolumen auf der Nordhemisphäre im Zeitraum von vor 200‘000 Jahren bis 130‘000 Jahre in die Zukunft. Die Modellergebnisse legen nahe, dass ein signifikantes Gletscherwachstum in den kommenden 50‘000 Jahren nicht zu erwarten ist. Zu vergleichbaren Schlüssen kommt auch das von der Europäische Atomgemeinschaft (heute EURATOM) getragene Forschungsprojekt „BioCLIM“ (http://www.andra.fr/bioclim/index.html). Die Figuren 119-3 und 119-4 stellen Teilergebnisse dieses Projekts beispielhaft dar. Sie zeigen ebenfalls das simulierte Eisvolumen auf der Nordhemisphäre, decken aber im Gegensatz zu Berger und Loutre (2002) den Betrachtungszeitraum für hochaktive Abfälle von 1 Mio. Jahren vollständig ab. Zwischen diesen für die Nordhemisphäre gemachten und den tatsächlich lokal in der Schweiz zu erwartenden Vereisungen muss mit Abweichungen gerechnet werden, die alpine Vergletscherung ist jedoch stark von der Entwicklung der grossen Eismassen auf dem nordamerikanischen Kontinent und in Skandinavien abhängig. Beide gezeigten Simulations-Studien legen den Schluss nahe, dass sich das Eisvolumen auf der Nordhemisphäre mindestens in den kommenden 50‘000 Jahren, je nach Berücksichtigung des durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen verursachten CO2-Eintrags auch erst nach 200‘000 Jahren, nicht bedeutend, vergrössern wird. Für die postulierten Entwicklungsszenarien der Fragestellung bedeutet dies, dass Szenarien, welche Gletschervorstösse früher als in 50‘000 Jahren nach Verschluss eines Tiefenlagers beinhalten, seitens ENSI als unrealistisch eingestuft werden. Damit beschränken sich die in der Fragestellung aufgelisteten Zeiten auf die letzten beiden Zeitschnitte bei 100‘000 Jahren bzw. bei 1 Million Jahre.
Für die verbleibenden Erosionsszenarien ist zu klären, mit welchen Erosionsbeträgen zu rechnen ist. Ein Blick in die Vergangenheit liefert hierzu entsprechende Hinweise. Fig. 119-5 zeigt die Mächtigkeit der Lockersedimentbedeckung der Nordostschweiz. Diese spiegelt die durch sämtliche Eisvorstösse der vergangenen 2,6 Millionen Jahre erodierten Becken wider, da sich die entstandenen Hohlformen nach dem Abschmelzen der Eismassen wieder bis auf das Niveau der heutigen Flussläufe mit Sedimenten auffüllten. An Stellen, wo dieser Niveauausgleich seit der letzten Eiszeit noch nicht abgeschlossen wurde, finden sich heute die grossen Seen des Mittellands (z. B. Bodensee, Greifensee, Zürichsee, Hallwilersee etc.). In der Nähe der geologischen Standortgebiete sind, wie Fig. 119-5 zeigt, bisher keine Beckenfüllungen von über 400 m Mächtigkeit bekannt. Diese Beobachtung zeigt, dass die Eisvorstösse der letzten 2,6 Millionen Jahre Randbedingungen unterworfen waren, welche Erosionsbeträge von grösser 400 m verhinderten (z. B. Eismächtigkeit, hydraulische Durchlässigkeit und Erodierbarkeit des Substrats etc.). Aus Sicht des ENSI ist es unwahrscheinlich, dass sich die Randbedingungen für zukünftige Eisvorstösse (Beschränkung auf nur eine Million Jahre, Häufigkeit der Vorstösse, Mächtigkeit der Eisbedeckung, Temperaturverhältnisse an Gletscherbasis) drastisch verändern und folglich mit markant erhöhten Erosionsbeträgen gerechnet werden muss. Für die Entwicklungsszenarien aus der Fragestellung bedeutet dies, dass Szenarien mit Erosionsbeträgen von mehr als 400 m für einen Betrachtungszeitraum von 1 Mio. Jahre als unrealistisch angesehen werden.
Schlussfolgernd stellt das ENSI fest, dass ein Grossteil der durch den Fragesteller getroffenen Annahmen aus naturwissenschaftlicher Perspektive als unrealistisch einzustufen ist. Vier Erosionsszenarien haben keine unmittelbare Auswirkung auf ein geologisches Tiefenlager zur Folge, da die Barrierenwirkung des Wirtgesteins vollständig aufrechterhalten bleibt (vgl. Fig. 119-6). Die verbleibenden, nicht auszuschliessenden Erosionsszenarien werden durch das sicherheitstechnische Kriterium „2.2 Erosion“ im etappenweisen Prozess der Standortevaluation (BFE, 2008, Konzeptteil des Sachplans) adäquat abgedeckt. Gemäss HSK 33/001 werden mit Hilfe des Kriteriums Erosion die massgeblichen Faktoren und Prozesse beurteilt, welche zu einer Beeinträchtigung der Barrierenwirkung des Wirtgesteins oder zu einer Freilegung des Lagers innerhalb des jeweiligen Betrachtungszeitraums (HAA: 1 Mio. Jahre, SMA: 100‘000 Jahre) führen könnten. Für die Erarbeitung von Vorschlägen geeigneter geologischer Standortgebiete in der abgeschlossenen Etappe 1 des Sachplanverfahrens setzte die Nationale Genossenschaft für die Entsorgung radioaktiver Abfälle (Nagra) zur Identifikation geeigneter Wirtgesteinskonfigurationen den Indikator „Tiefenlage unter Oberfläche Fels im Hinblick auf glaziale Tiefenerosion“ ein (vgl. NTB 08-05). Durch Verwendung dieses Indikators wurde den verbleibenden Erosionsszenarien der Fragestellung sicherheitsgerichtet Rechnung getragen, was sich im Gutachten des ENSI zu den Standortvorschlägen der Etappe 1 (ENSI 33/070) widerspiegelt.
Zur Beantwortung der eigentlichen Fragestellungen beantwortet das ENSI die Teilfragen a) bis c) daher im Folgenden aus einem übergeordneten Blickwinkel.
a)
Das mögliche Radionuklidinventar eines zukünftigen geologischen Tiefenlagers ist im NTB 08-06 der Nagra dokumentiert. Fig. 119-7 zeigt den Aktivitätsverlauf des damals verwendeten Inventars MIRAM 08 bis zum Ende der relevanten Betrachtungszeiträume: Nach 100‘000 Jahren besitzt das gesamte Inventar beispielsweise eine Aktivität von ca. 1×1016 Bq und nach 1 Mio. Jahren von ca. 3×1015 Bq.
b)
Der Schutz von Mensch und Umwelt vor der ionisierenden Strahlung radioaktiver Abfälle muss dauerhaft sein. Technische Barrieren (Behälter, Verfüllmaterialien), das Wirtgestein und die umliegenden geologischen Schichten tragen dazu bei, radioaktive Stoffe zurückzuhalten und so die radiologischen Auswirkungen eines Tiefenlagers auf ein verantwortbares Ausmass zu beschränken. Die Richtlinie ENSI-G03 schreibt vor, dass in der Sicherheitsanalyse der Nagra die Dosis- und Risikoberechnungen bis zu den maximalen radiologischen Auswirkungen des geologischen Tiefenlagers durchzuführen sind.
Der Einfluss der Schwächung durch flächenhafte oder glaziale Erosion der Gesteinsbarriere wird in einer Sicherheitsanalyse mit Berechnungen untersucht und dokumentiert. Die Sicherheitsanalysen der Nagra und die behördlichen Beurteilungen sind öffentlich und die entsprechenden Berichte im Internet aufgeschaltet.
Einfluss der von den Fragestellern angenommenen Schwächung der Gesteinsbarriere („Abtrag der Erde während einer Eiszeit“)
Die Abfälle werden in verfestigter Form eingelagert, was die Freisetzung von radioaktiven Stoffen stark verlangsamt. Hochaktive Abfälle werden im gegenwärtig von der Nagra verfolgten Konzept in dickwandigen Stahlbehältern eingeschweisst; diese müssen gemäss Richtlinie ENSI-G03 über mindestens 1’000 Jahre dicht bleiben. Die Nagra hat diese geforderte Einschlussfähigkeit der Lagerbehälter aufzuzeigen. Deshalb treten nach 10, 100 und 1000 Jahren keine Dosen aus einem Lager für hochaktive Abfälle auf, da alle radioaktiven Stoffe über die ersten 1000 Jahre nach Verschluss in den Behältern eingeschlossen bleiben. Bis zum potenziellen Beginn einer nächsten Eiszeit (nicht vor 50’000 Jahren nach heute) werden keine kontaminierten überlagernden Schichten in nennenswertem Umfang in den betrachteten potentiellen Standortregionen abgetragen. Damit sind gemäss dem in der Frage genanntem Schema erst nach 100‘000 Jahren auftretende Abtragungen relevant.
Einfluss der angenommenen Schwächung der Gesteinsbarriere über lange Zeiträume
Der Austritt radioaktiver Stoffe (auch im Falle von schwach- und mittelaktiven Abfällen, welche in verfestigter Form und in Zement eingegossen vorliegen) in die Biosphäre wird durch die Rückhalteeigenschaften des Wirtgesteins auf behördlich zulässige Werte beschränkt (siehe Antwort zu TFS-Frage 82). Tonhaltige Gesteine halten Stoffe einerseits durch Sorption im Gestein selber und durch den sehr langsamen, auf Diffusion beschränkten Transport zurück.
In Fig. 119-8 ist die Wirksamkeit der Bentonit-Verfüllung und des Wirtgesteins Opalinuston dargestellt. Stoffe, die im Tongestein festgehalten (sorbiert) werden (zum Beispiel 135Cs), können nur eine geringe Distanz im Tongestein zurücklegen, bis sie praktisch vollständig zerfallen sind. Diese Stoffe erreichen nie die Biosphäre und verursachen daher dort keine Dosis. Eine geringe Anzahl von Stoffen, die im Tonstein kaum oder nicht sorbiert (zum Beispiel 79Se, 129I), kann grössere Transportdistanzen zurücklegen, bevor sie zerfällt. Aufgrund der geringen hydraulischen Durchlässigkeit im Tongestein dauert auch für diese Stoffe der Transport sehr lange, so dass die in die Biosphäre abgegebenen Isotope zu Dosen führen, die über den gesamten Betrachtungszeitraum kleiner sind als die behördlich zugelassenen Werte.
Damit der Eintrag von radioaktiven Stoffen aus dem Lager in die Biosphäre auf sehr kleine Mengen beschränkt bleibt, müssen die guten Rückhalteeigenschaften des Tongesteins erhalten bleiben, auch wenn die Überdeckung des Lagers durch Erosion abnimmt (siehe auch Antwort zu TFS-Frage 28). Die Zunahme der hydraulischen Durchlässigkeit bei Abnahme der Überdeckung ist in Fig. 119-9 dargestellt. Ein Abtrag von 10 m, 100 m, 200 m, 300 m, 400 m Gestein oberhalb eines Tiefenlagers in 600 m Tiefe ändert die Rückhaltefähigkeit des Wirtgesteins nicht grundlegend und die Abgabe von radioaktiven Stoffen bleibt weiter unterhalb der behördlichen Vorgaben.
Abtrag von 500 m und 600 m Gestein oberhalb des Tiefenlagers
Die Richtlinie ENSI-G03 schreibt vor, dass Szenarien, in denen der Tiefenlagerbereich aufgrund geologischer Vorgänge zunehmend Einflüssen der Erdoberfläche ausgesetzt wird, in die sicherheitstechnischen Betrachtungen einzubeziehen sind.
Die Nagra hat in ihrem Bericht NTB 08-05, auf Seite A5-21 entsprechende Berechnungen vorgelegt (Fig. 119-10). Die Resultate zeigen, dass auch bei zunehmendem Abtrag von Gesteinsschichten über dem Tiefenlager aufgrund der langen Zeiträume, die für den Abtrag notwendig sind, die radiologischen Auswirkungen hinsichtlich Grössenordnung auf einem Niveau bleiben, das mit der natürlich vorhanden radiologischen Strahlenexposition in der Schweiz vergleichbar ist. Damit wurde die Vorgabe der ENSI-Richtlinie G03 erfüllt.
Fazit
Die Freisetzung von radioaktiven Stoffen in die Biosphäre wird durch mehrere Faktoren begrenzt:
Durch die Verfestigung der Abfälle;
den Einschluss in den Behältern;
die Rückhaltung in den Verfüllmaterialien;
die Rückhaltung in den umliegenden Gesteinsformationen;
den Zerfall der radioaktiven Abfälle.
Die Sachplankriterien schreiben vor, dass bei der Standortwahl für Tiefenlager darauf geachtet wird, dass die Erosion gering ist, damit die Rückhalteeigenschaften über die ganze Einschlusszeit (bis zu 1 Million Jahre) erhalten bleiben. In den betrachteten Standortregionen der Nordschweiz ist die flächenhafte Erosion in der Grössenordnung von rund 0,1 mm/Jahr, was einem Abtrag von 100 Metern in einer Million Jahre entspricht. Glaziale Tiefenerosion (siehe Antwort zu Frage 45 im TFS) kann entlang der Talrinnen erheblich grössere Erosion verursachen und ist bei der Auswahl von Standorten gemäss den sicherheitstechnischen Kriterien des Sachplans zu berücksichtigen.
Wie oben dargelegt, bleiben die Rückhalteeigenschaften auch bei einem Abtrag von einigen 100 m Gestein erhalten. Die Richtlinie ENSI-G03 schreibt vor, dass die Nagra Szenarien mit abnehmender Überdeckung des Tiefenlagers untersuchen muss. Die entsprechenden Resultate sind dokumentiert (beispielsweise in Nagra NTB 08-05, Anhang 5) und im Internet aufgeschaltet.
c)
Basierend auf den Antworten a), dass Gletschervorstösse früher als 50‘000 Jahren nach Verschluss eines Tiefenlagers als unrealistisch eingestuft werden und der Tatsache, dass für den Abtrag von Gesteinsschichten längere Zeiträume notwendig sind, wird an dieser Stelle für die Beantwortung ebenfalls auf die Beispielrechnung zur Auswirkung von Direktstrahlung auf eine Person in der Antwort zur TFS-Frage 111 hingewiesen: Konservative Abschätzungen zeigen, dass die jährliche Strahlendosis eines freigelegten geologischen Tiefenlagers zu einem Zeitpunkt zwischen 50‘000 und 100‘000 Jahren (frühmöglichster Zeitpunkt) ein Niveau erreichen würde, das in der Grössenordnung der heutigen natürlichen Strahlenexposition in der Schweiz entspricht. Damit ist eine Vorgabe der ENSI-Richtlinie G03 eingehalten.
Kommentierung durch Fragesteller und weiterführende Fragen
Die Beantwortung der Fragen durch das ENSI basierend auf wissenschaftlich-technischen Fakten beinhaltete Prüfung und Kommentierung der Szenarien sowie hypothetische Rechenbeispiele und detailliertere Berechnungen. Im Rahmen der Kommentierung der Antworten zu denTFS-Fragen 111 bis 120 hat der Fragesteller festgehalten, dass mit den vorliegenden Antworten seine übergeordneten Fragen nach dem theoretischen Gefährdungspotential nicht oder nur teilweise beantwortet wurden. Entsprechend hat er im Rahmen der Rückmeldung fünf ergänzende Fragen (TFS-Frage 138 bis 142), losgelöst von Szenarien, eingereicht.
Im Zusammenhang mit der Frage 119 wird an dieser Stelle auf folgende ergänzenden Fragen verwiesen:
Berger A., Loutre M.F. (2002): An exceptionally long interglacial ahead? Science 297, 1287-1288. DOI: 10.1126/science.1076120.
BioCLIM (2001): Global climatic features over the next million years and recommendation for specific situations to be considered – Deliverable D3, Modelling Sequential BIOsphere Systems under CLIMate Change for Radioactive Waste Disposal, www.andra.fr/bioclim.
ENSI-G03 Spezifische Auslegungsgrundsätze für geologische Tiefenlager und Anforderungen an den Sicherheitsnachweis, 2009
ENSI 33/070: Sicherheitstechnisches Gutachten zum Vorschlag geologischer Standortgebiete, Sachplan geologische Tiefenlager, Etappe 1, Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat, Brugg, 2010.
HSK 33/001: Sachplan geologische Tiefenlager: Herleitung, Beschreibung und Anwendung der sicherheitstechnischen Kriterien für die Standortevaluation, Hauptabteilung für die Sicherheit der Kernanlagen, Würenlingen, 2007.
NTB 08-04: Vorschlag geologischer Standortgebiete für das SMA- und das HAA-Lager – Geologische Grundlagen (Textband & Beilagenband), Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle, Nagra Technischer Bericht, Wettingen, 2008.
NTB 08-05: Vorschlag geologischer Standortgebiete für das SMA- und das HAA-Lager: Begründung der Abfallzuteilung, der Barrierensysteme und der Anforderungen an die Geologie; Bericht zur Sicherheit und technischen Machbarkeit, Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle, Nagra Technischer Bericht, Wettingen, 2008.
NTB 08-06: Modellhaftes Inventar für radioaktive Materialien MIRAM 08, Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle, Nagra Technischer Bericht, Wettingen, 2008.
Figur 119-1: Visualisierung der Erosionsszenarien gemäss Fragestellung mit Angabe der verbleibenden Überdeckung des Lagers in Metern (in schwarz, gerundet auf ganze Meter-Beträge). Die Überdeckung berücksichtigt ein Lager in 600 m unter Terrain zum Zeitpunkt des Verschlusses (Annahme aus der Fragestellung) sowie die flächenhaft wirkende Erosion infolge Hebungskompensation mit einer Rate von 0,2 mm pro Jahr.Figur 119-2: Berechnete Insolation (oben) und zugehöriges kontinentales Eisvolumen der Nordhemisphäre (unten) für die vergangenen 200‘000 Jahre (angegeben als negative Zahlenwerte) und die zukünftigen 130‘000 Jahre. Das prognostizierte Eisvolumen ist dargestellt für einen heute angenommenen natürlichen CO2-Gehalt (schwarz) sowie für einen durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen künstlich erhöhten CO2Gehalt von heute 210 ppm (gepunktet) bzw. 750 ppm (gestrichelt). Die letzte Eiszeit vor rund 18‘000 Jahren ist mit ihrem maximalen Eisvolumen von knapp 50 Mio. km3 gut erkennbar. Die Prognose zeigt deutlich, dass in den kommenden 50‘000 Jahren nicht mit einem grösseren Eisaufbau auf der Nordhemisphäre gerechnet werden muss. Modifiziert nach Berger und Loutre (2002).Figur 119-3: Prognose des EURATOM Forschungsprojekts „BioCLIM“ für das Eisvolumen der Nordhemisphäre während der kommenden 1 Million Jahren. Die dargestellten Simulationen A3, A4a und A4b gehen jeweils von unterschiedlicher Annahmen zur Entwicklung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre aus (für detaillierte Erläuterungen, siehe Projektbericht D3 des „BioCLIM“ Projekts, http://www.andra.fr/bioclim/pdf/d3.pdf). Gemeinsam ist den Simulationen hingegen, dass sie von einem nicht durch die Verbrennung von fossilen Treibstoffen künstlich erhöhtem CO2-Gehalt ausgehen. Mit einer Zunahme des Eisvolumens auf der Nordhemisphäre muss in allen drei Simulationen erst ab 50‘000 Jahren nach heute gerechnet werden. Modifiziert nach „BioCLIM“ (2001).Figur 119-4: Prognose des EURATOM Forschungsprojekts „BioCLIM“ für das Eisvolumen der Nordhemisphäre während der kommenden 1 Million Jahren. Die dargestellten Simulationen B1, B3 und B4 berücksichtigen – im Gegensatz zu den in Figur 119-3 gezeigten Verläufen – einen durch die Verbrennung fossiler Treibstoffe leicht (B1 und B3) bzw. stark (B4) erhöhten CO2-Gehalt in der Erdatmosphäre (für detaillierte Erläuterungen, siehe Projektbericht D3 des „BioCLIM“ Projekts, http://www.andra.fr/bioclim/pdf/d3.pdf). Bei diesen drei Modellverläufen ist erst in knapp 200‘000 Jahren mit einer moderaten Zunahme des Eisvolumens zu rechnen. Modifiziert nach „BioCLIM“ (2001).Figur 119-5: Visualisierung der Verteilung von Lockergesteinsvorkommen ab einer Mächtigkeit von 100 m in der Nordostschweiz. Diese Vorkommen sind das Resultat der natürlichen Wiederauffüllung ehemaliger Erosionsbecken. Ihre bekannte maximale Mächtigkeit beträgt knapp 400 m (Datengrundlage NTB 08-04).Figur 119-6: Visualisierung der zur Beantwortung verwendeten Szenarienanalyse. In rot sind Erosionsszenarien markiert, welche nach Auffassung des ENSI als wissenschaftlich unrealistisch angesehen werden bzw. welche kein unmittelbares Freisetzungsrisiko darstellen (für Details, siehe Antworttext). In grün sind Erosionsszenarien markiert, welche nach heutigem Wissensstand als möglich erachtet werden. Die grünen Szenarien werden durch das sicherheitstechnische Kriterium 2.2 Erosion, im Sachplanverfahren abgedeckt.Figur 119-7: Entwicklung des totalen Nuklidinventars (schwarz), des Inventars der Hochaktivabfälle sowie der eingelagerten Brennelemente (rot, knapp unter schwarzer Linie), des Lagers für schwach- und mittelradioaktive Abfälle (blau) sowie des Inventaranteils der alphatoxischen Abfälle (ATA, grün) eines zukünftigen geologischen Tiefenlagers über den Betrachtungszeitraum von 1 Mio. Jahre. Die Aktivität des totalen Radionuklidinventars beträgt nach 100‘000 Jahren ca. 1×1016 Bq bzw. 3×1015 Bq nach 1 Mio. Jahre. Detaillierte Erläuterungen zu den vorliegenden Kurven können dem Nuklidinventar MIRAM 08, dokumentiert im NTB 08-06, entnommen werden.Figur 119-8: Graphik zur Demonstration der Wirksamkeit der Bentonit-Verfüllung und des Wirtgesteins Opalinustons bei der Rückhaltung von radioaktiven Stoffen. Eine Wirksamkeit („barrier efficiency“) = 1 bedeutet, dass keine Stoffe durchgelassen werden. Nur wenige Stoffe, die wie 129I und 79Se kaum oder nicht im Gestein sorbieren, können grössere Distanzen zurücklegen. (Nagra NTB 02-05, Seite 208, Fig. 6.6-4).Figur 119-9: Darstellung der hydraulischen Durchlässigkeit K von Opalinuston als Funktion der Tiefenlage und Zeit seit dem Lagerverschluss (Quelle: NTB 08-05, Fig. 2.5-9).Figur 119-10: Illustration des Einflusses des Zeitpunkts, nach welchem das SMA-, LMA- und das HAA-Lager in den Einflussbereich der Erdoberfläche gelangen. Die Resultate zeigen, dass auch für diese vereinfachten, z. T. konservativen Annahmen der Zeitraum, während dessen die Geosphäre Schutz vor einer erosiven Beeinträchtigung des Barrierensystems bieten muss, für ein SMA-Lager im Bereich von 100‘000 Jahren liegt. Die Resultate zeigen ebenfalls, dass die radiologischen Auswirkungen eines HAA- oder LMA-Lagers beschränkt bleiben und grössenordnungsmässig mit dem Ausmass der heute natürlich vorhandenen radiologischen Auswirkungen vergleichbar sind (Quelle: NTB 08-05, Seite A5-20).
Bemerkung des TFS-Sekretariats:
Aufgrund einer Rückmeldung hat das ENSI die in der 34. TFS-Sitzung vom 10. März 2017 verabschiedete schriftliche Antwort am 19. Mai 2017 präzisiert bzw. angepasst.
