a) Umgang mit Lagergasen
Der Fragesteller spricht die durch Korrosionsprozesse im Tiefenlager entstehenden, nicht radioaktiven Gase wie beispielsweise H2 an, das die Barriereneigenschaften des Wirtgesteins möglicherweise beeinträchtigen kann (z.B. durch die Schaffung neuer Wegsamkeiten).
Der Konzeptteil des Sachplans geologische Tiefenlager schreibt in Kriterium 2.3 Lagerbedingte Einflüsse vor, dass die Auswirkungen des Lagers auf das Wirtgestein zu beurteilen sind. Hier stehen insbesondere die Gasentwicklung der Abfälle, der Gastransport im Wirtgestein, thermisch-hydraulisch-mechanisch gekoppelte Prozesse, chemische Wechselwirkungen, Ausbildung der Auflockerungszone im Nahbereich der Untertagebauten, Reversibilität der Veränderungen, Selbstabdichtungsvermögen im Vordergrund.
Um die Auswirkungen von Lagergasen auf die Langzeitsicherheit zu begrenzen, können folgende Vorgehensweisen in Betracht gezogen werden:
- Grundsätzliche Vermeidung oder Minimierung von gasproduzierenden Abfällen (beispielsweise durch vorgängige Verbrennung im Plasmaofen der ZWILAG)
- Verwendung von geeigneten Materialien für Einbauten und Lagercontainern
- Optimierung der Lagerauslegung (unter Berücksichtigung der technischen Machbarkeit)
- Verwendung eines geeigneten Verfüllmaterials (Erhöhung des Speichervolumens für Gas) und Nachweis der genügenden Gasleitfähigkeit
- Optimierung der Versiegelungen auf Gasdurchlässigkeit beispielsweise durch die Verwendung von Sand/Bentonitmischungen.
Eine Abschätzung der in Tiefenlagern produzierten Gasvolumen und ihrer Quellen ist in Tabelle 17-1 zusammengefasst. Der zeitliche Verlauf der berechneten Gasproduktion für ein SMA-Lager ist in der unteren Figur 17-1 abgebildet. Das produzierte CO2 wird grösstenteils in der Zementverfüllung gebunden (und vermindert dadurch den freien Porenraum).
[caption id="attachment_13392" align="alignnone" width="458"]
Tabelle 17-1: Abschätzung der Gasproduktion (m3 bei Standard Gasdruck und Temperatur)[/caption]
[caption id="attachment_13393" align="alignnone" width="458"]
Figur 17-1: Zeitlicher Verlauf der Produktion von H2 und CH4 in einem SMA-Tiefenlager (Angaben der Nagra).[/caption]
b) Anforderungen an das Wirtgestein
Die systematische Analyse der lagerbedingten Einflüsse ist Teil der Sicherheitsnachweise für Tiefenlager. Zentral bei den sicherheitstechnischen Betrachtungen ist die Relevanz für die Langzeitsicherheit des Lagers. Günstig sind Wirtgesteine, bei welchen lagerinduzierte Prozesse zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung ihrer Barrierenwirkung führen. Günstig sind Gesteine, die ein Selbstabdichtungsvermögen von Rissen und Klüften aufweisen.
Das ENSI stellt keine expliziten Anforderungen an das Wirtgestein hinsichtlich der Auswirkungen der Gasproduktion oder des Gastransports. Es bewertet vielmehr die operationelle wie die Langzeitsicherheit des gesamten Mehrfachbarrierensystems (Tiefenlager, inkl. technische Barrieren und Geosphäre). In diesem Sinne wird anhand des gewählten Wirtgesteins und dessen geomechanischen Eigenschaften, der Tiefenlage des Lagers geprüft, ob die durch die Gasproduktion hervorgerufenen Phänomene die Langzeitsicherheit nicht gefährden und ob die Auslegung und Dimensionierung des Tiefenlagers und der Versiegelungsbauwerke die Langzeitsicherheit gewährleisten können.
Für das ENSI stehen deshalb folgende Anforderungen an das Mehrfachbarrierensystem hinsichtlich der Auswirkungen der Gasproduktion und Gastransport im Vordergrund:
- die Erhaltung der hydraulischen Barriereneigenschaften des Wirtgesteins, als auch der Verschluss- oder Versiegelungsbauwerke
- die Beschränkung der radiologischen Folgen (Auspressen von Porenwasser, Limitierung der Bildung neuer Wasserwegsamkeiten)
- die Erhaltung des Schutzes der Abfallgebinde durch die Geosphäre und die Verschluss- oder Versiegelungsbauwerke
Eine vertiefte quantitative Analyse zum Thema „Lagergase“ wird in Etappe 2 im Rahmen der provisorischen Sicherheitsanalysen standortspezifisch erfolgen.
