Technisches Forum Sicherheit
Die Fragestellenden bitten um Aktualisierung der Antwort auf die TFS-Frage 156 «Zusätzliche Fragen zum Pilotlager» und haben dazu die folgenden Fragen eingereicht:
| Thema | Pilotlager | Bereich | Geologische Tiefenlager |
|---|---|---|---|
| Eingegangen am | 13. Februar 2024 | Fragende Instanz | FG Si NL |
| Status | beantwortet | ||
| Beantwortet am | 30. April 2025 | Beantwortet von | Nagra, ENSI |
Die Überwachung des geologischen Tiefenlagers wird aus unterschiedlichen Überwachungsprogrammen bestehen. Ein Überwachungsprogramm betrifft die Überwachung des Pilotlagers. Art. 66 KEV sieht vor, das Pilotlager während der Beobachtungsphase zu überwachen, um im Hinblick auf den Verschluss Daten zur Erhärtung des Sicherheitsnachweises zu ermitteln. Für das Rahmenbewilligungsgesuch (RBG) reicht die Nagra gemäss Art. 23 KEV ein Konzept für die Beobachtungsphase ein (Nagra 2025a). Für die Pilotlagerüberwachung werden deshalb beim RBG konzeptionelle Betrachtungen dargestellt (Nagra 2021a, Nagra 2025a).
Bei der Überwachung des Pilotlagers ist sicherzustellen, dass es zu keiner unverhältnismässigen Beeinträchtigung der Barrierenwirksamkeit des Mehrfachbarrierensystems kommt und die gewonnenen Daten auf das Hauptlager übertragbar sind. Für die Auswahl der Überwachungsparameter des Pilotlagers wurde ein strukturierter Workflow entwickelt (Nagra 2021a), der auf den Ergebnissen der Euratom-Forschungsprojekte MoDeRn (https://cordis.europa.eu/project/id/232598/reporting) und Modern2020 (https://www.modern2020.eu) basiert und für das schweizerische Konzept angepasst wurde. Er berücksichtigt die Relevanz der ausgewählten Überwachungsparameter für die Langzeitsicherheit, ihre erwarteten Veränderungen während der frühen Nachverschlussphase, die modellunterstützte Überprüfbarkeit der Beobachtungsgrössen anhand geeigneter Kriterien sowie die technische Machbarkeit der geplanten Messungen. Mit diesem Workflow kann die Parameterauswahl bei der schrittweisen Projektentwicklung evaluiert werden.
Die vorläufige Parameterauswahl aus Nagra (2021a) für das HAA-Pilotlager hat die Temperatur des Wirtgesteins (Opalinuston) und den Porenwasserdruck des Opalinustons als Überwachungsparameter ergeben. Die Nagra hat beim Monitoring dieser Parameter umfassende Erfahrung in der Durchführung und Auswertung (z. B. Nagra 2019). Allerdings lassen sich die Maximalwerte der Temperatur und des Porenwasserdrucks im Opalinuston während der Beobachtungsphase überwachungstechnisch nicht nachweisen, weil die Maximalwerte nicht erreicht werden (siehe z. B. Nagra 2024a). Dabei ist zu beachten, dass die genaue Länge der Beobachtungsphase noch nicht festgelegt ist. Für den Realisierungsplan des Entsorgungsprogramms 2021 (Nagra 2021b) wurden als Planungsannahme 50 Jahre angenommen, wie in Art. 3 Abs. 2 Bst. c SEFV für die Kostenstudien vorgegeben. Die Daten der Pilotlagerüberwachung werden jedoch benutzt, um die Modellanalysen bzgl. Temperatur- und Druckentwicklung nochmals zu validieren und das Vertrauen aller Stakeholder in den Sicherheitsnachweis für die Nachverschlussphase zu stärken. Generell ist für die frühe Nachverschlussphase mit ausgeprägten Temperatur- und Druckänderungen im Stollennahfeld zu beachten, dass die HAA mindestens 1000 Jahre vollständig in Endlagerbehältern eingeschlossen sind.
Für das SMA-Pilotlager ist der einzige sicherheitsrelevante Prozess die Gasbildung. Die ausführlichen Experimente und Modellrechnungen (z. B. Nagra 2024b) zeigen jedoch, dass sich der Gasdruck in der frühen Nachverschlussphase, wenn überhaupt, nur unwesentlich ändern wird und ein deutlicher Anstieg des Porenwasserdrucks im Opalinuston erst nach mehreren Tausend Jahren geschieht. Deshalb ergab die vorläufige Evaluation mit dem zuvor beschriebenen Workflow für das SMA-Pilotlager keine sicherheitsrelevanten Überwachungsparameter, die alle Kriterien für eine Überwachung im Pilotlager erfüllen.
Gemäss Art. 65 KEV werden, zusätzlich zur Überwachung des Pilotlagers, die ausschlaggebenden Standorteigenschaften und die für die Erhärtung des Sicherheitsnachweises relevanten Eigenschaften auch im Testbereich erhoben bzw. bestätigt. Die sicherheitsrelevanten Eigenschaften und Prozesse sind bereits detailliert untersucht und verstanden. Um diese standortspezifisch nochmals zu bestätigen, sind in-situ Experimente und geologische Aufnahmen vorgesehen. Des Weiteren werden für die Betriebsphase sicherheitsrelevante Techniken (Einbringen Verfüllmaterial und Versiegelungen, Rückholung) erprobt.
Ausserdem werden die Eignungskriterien (Art. 63 KEV) während des Baus überprüft. Dazu hat die Nagra beim RBG Vorschläge gemacht (Nagra 2025b), wie die Ausdehnung geeigneter Wirtgesteinsbereiche sowie die hydrogeologischen Verhältnisse am Standort und die Verweilzeit des Tiefengrundwassers überprüft werden können.
Die Überwachung des Pilotlagers, die Arbeiten im Testbereich und die Überprüfung der Eignungskriterien werden im Rahmen der Projektentwicklung für die nächsten Bewilligungsschritte konkretisiert.
Basierend auf der Gesetzgebung und den Safety Requirements der IAEA schreibt das ENSI in seinen Vorgaben (u. a. in Richtlinien) die zu erreichenden Ziele vor. Die Nagra hat dann die Lösungen zu entwickeln, wie diese Ziele erreicht werden können. Das ENSI prüft anschliessend, ob die Vorgehensweise der Nagra zielführend ist.
Die Nagra hat im Entsorgungsprogramm 2021 (Nagra 2021b) den Umfang und Inhalt der Messungen zur Überwachung eines Pilotlagers für HAA bzw. SMA weiter konkretisiert und die aktuellen Erkenntnisse hinsichtlich des Aspekts der Interpretation der erfassten Messwerte dargelegt.
Bezüglich der Auswahl der Überwachungsparameter begrüsst das ENSI, dass sich die Nagra an dem im Rahmen des internationalen Forschungsprojekts MoDeRN 2020 entwickelten Workflow orientiert. Das ENSI erachtet diesen Ansatz grundsätzlich als zielführend. Allerdings erachtet das ENSI die Auswahl von nur zwei Überwachungsparametern Temperatur und Porenwasserdruck für die Überwachung des Pilotlagers in Nagra (2021a) als zu gering. Die Argumentation dafür beruht überwiegend darauf, dass es nur für diese beiden Parameter sicherheitstechnisch hergeleitete maximal zulässige Werte gibt. Aus Sicht des ENSI wirkt dies zu einschränkend.
Die Nagra hat bei der Wahl der zu überwachenden Parameter zu berücksichtigen, dass das Pilotlager dazu dient, Daten zur Erhärtung des Sicherheitsnachweises für den Verschluss des Tiefenlagers zu ermitteln. Die Begrenzung der Überwachung auf nur zwei Parameter (Temperatur und Porenwasserdruck im Opalinuston) dient aus Sicht des ENSI jedoch nicht dazu, die in Nagra (2021a) genannten Ziele eines Monitorings (Lieferung von Informationen zum Verhalten des Mehrfachbarrierensystems, Überprüfung von Modellen und deren Aussagen zur Entwicklung des Mehrfachbarrierensystems, Entdeckung von unerwarteten Entwicklungen während der Beobachtungsphase) vollständig zu erreichen und ist deshalb neu zu evaluieren.
Die Nagra hat ebenfalls Erkenntnisse hinsichtlich der Gewährleistung der Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse vom Pilotlager auf das Hauptlager dargelegt. Bezüglich der Übertragbarkeit weist das ENSI daraufhin, dass sich die Nagra hierbei überwiegend auf die räumliche Nähe und die Verwendung der gleichen Materialien und Methoden bezieht. Eine unmittelbare Übertragbarkeit wird für Parameter, wie z. B. die Temperaturen, die Wassersättigungen und die Spannungen, jedoch nur bedingt gegeben sein, da diese Parameter im Pilotlager und im Hauptlager für HAA aufgrund der geringeren Anzahl an Lagerstollen im Pilotlager unterschiedlich sein können. Daher sollte für die Übertragbarkeit intensiver auf das Prozessverständnis und auf modellbasierte Prognosen für das Pilot- und das Hauptlager verwiesen werden. So kann ein Vergleich der Entwicklung der Messwerte im Pilotlager mit den auf Modellbasis prognostizierten Werten Aufschluss über das vorliegende Prozessverständnis geben und die zu erwartenden Unterschiede zwischen Pilotlager und Hauptlager aufzeigen. Das Überwachungsprogramm des Pilotlagers ist bzgl. Umfang und Inhalt der Messungen aus Sicht des ENSI künftig stufengerecht weiter zu konkretisieren.
Dabei ist auch auf die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse im Pilotlager auf das Hauptlager einzugehen (vgl. Hinweise zum Konzept Überwachung Pilotlager in ENSI 2023).
Der Bundesrat verfügte aufgrund des Gutachtens des ENSI zum Entsorgungsprogramm 2021 der Entsorgungspflichtigen folgende Auflage für das Entsorgungsprogramm 2026 (Schweizer Bundesrat 2023):
«Die Entsorgungspflichtigen haben mit Hilfe von Simulationswerkzeugen vertiefter auf die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse im Pilotlager auf das Hauptlager einzugehen. Zudem haben sie den Umfang und den Inhalt der Messungen im Pilotlager stufengerecht weiter zu konkretisieren und dabei das Messprogramm auch im Hinblick auf die Lieferung von Information zum Kurz- und Langzeitverhalten des Mehrfachbarrierensystems und zur Entdeckung von unerwarteten Entwicklungen während der Beobachtungsphase bei Bedarf zu erweitern.»
Das ENSI wird die Angaben der Nagra im Entsorgungsprogramm 2026 dahingehend prüfen, ob die bundesrätliche Auflage erfüllt worden ist.
Nagra (2019): Implementation of the Full-scale Emplacement Experiment at Mont Terri: Design, Construction and Preliminary Results. Nagra Technischer Bericht NTB 15-02.
Nagra (2021a): Pilot Repository Monitoring: First Concept Report. Nagra Arbeitsbericht NAB 21-11.
Nagra (2021b): Entsorgungsprogramm 2021 der Entsorgungspflichtigen. Nagra Technischer Bericht NTB 21-01.
Nagra (2024a): Synthesis of the Performance Assessment for a Deep Geological Repository for Radioactive Waste. Nagra Technischer Bericht NTB 24-22.
Nagra (2024b): Production and Fate of Gases in the Geological Repository. Nagra Technischer Bericht NTB 24-23.
Nagra (2025a): Rahmenbewilligungsgesuch für das geologische Tiefenlager – Integrales Überwachungskonzept. Nagra Technischer Bericht NTB 24-07.
Nagra (2025b): Rahmenbewilligungsgesuch für das geologische Tiefenlager – Sicherheitsbericht. Nagra Technischer Bericht NTB 24-01.
Schweizer Bundesrat (2023): Verfügung des Schweizerischen Bundesrats zum Entsorgungsprogramm 2021 der Entsorgungspflichtigen. Bern, 8. Dezember 2023.
