BGE beteiligt sich an Untertagelabor in der Schweiz

Die deutsche Endlagerforschung in kristallinem Wirtsgestein steht noch ziemlich am Anfang. Deshalb beteiligt sich die Bundesgesellschaft für Endlagerung mbH (BGE) nun an einem Untertagelabor in diesem Wirtsgestein – in Grimsel in der Schweiz.

Das Standortauswahlverfahren für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle sieht erst in seiner dritten Phase untertägige Untersuchungen an möglichen Standorten vor. Allerdings sind bereits in den Phasen 1 und 2 des Standortauswahlverfahrens standortunabhängige, wirtsgesteinsbezogene Daten und Erkenntnisse notwendig, um die Sicherheit eines möglichen Endlagers abschätzen zu können. Das geschieht insbesondere bei den repräsentativen und weiterentwickelten vorläufigen Sicherheitsuntersuchungen. „Diese Lücke zwischen einerseits fehlenden untertägigen Untersuchungen und andererseits benötigten wirtsgesteinsbezogenen Daten kann durch Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Untertagelaboren geschlossen werden“ sagt Steffen Kanitz, der für die Standortauswahl zuständige Geschäftsführer der Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE). Als Wirtsgesteine für ein Endlager kommen gemäß Standortauswahlgesetz Steinsalz, Tongestein und kristallines Wirtsgestein in Frage.

Grimsel: Mehr als 35 Jahre internationale Forschung zur Endlagerung

Das Felslabor Grimsel liegt im kristallinen Aarmassiv in der Zentralschweiz und wurde 1984 in Betrieb genommen. Betreiber ist die Schweizer Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra). Das Untertagelabor liegt etwa 450 Meter unter der Geländeoberkante und umfasst rund 1,1 Kilometer Stollen. Es handelt sich um ein sogenanntes generisches Untertagelabor. Dort können unter möglichst realitätsnahen Bedingungen Experimente stattfinden. Als Standort für ein Endlager kommt Grimsel selbst hingegen nicht in Frage. Eine Besonderheit des Untertagelabors ist der sogenannte Kontrollbereich, in dem unter Einhaltung aller Sicherheitsanforderungen Experimente mit Radionukliden durchgeführt werden können. Zurzeit arbeiten 22 Partnerorganisationen aus zwölf Ländern gemeinsam an den verschiedenen Experimenten im Untertagelabor.

Seit Gründung haben die Partner zusammen rund 50 Experimente im Felslabor Grimsel durchgeführt oder gestartet, deren Laufzeiten bei mehreren Jahren bis hin zu Dekaden liegen. Fragestellungen und Ziele der Experimente umfassen unter anderem Aspekte der Standortcharakterisierung, Entwicklung von Sensoren und Methoden, technische Endlagerkonzepte und großmaßstäbliche Demonstrationsvorhaben sowie Untersuchungen zum Prozessverständnis von beispielsweise dem Radionuklid- und Kolloidtransport und Zwei-Phasenfluss. In einem Endlager soll möglichst verhindert werden, dass radioaktive Teilchen im Porenwasser oder in Gasen transportiert oder sich an winzige Partikel anderer möglicher Transportstoffe anlagern und so aus dem Endlager herauswandern können. Begleitet werden die Experimente typischerweise von klassischen Laborexperimenten und Modellierungsarbeiten.

Die BGE wird sich zunächst an den beiden Experimenten HotBENT (High Temperature Effects on Bentonite Buffers) (externer Link) sowie CFM (Colloid Formation and Migration) (externer Link) beteiligen. Die Frage der Auswirkungen höherer Temperaturen an den Oberflächen der Behälter auf Bentonitpuffer (Experiment HotBENT) spielt sowohl für die Entwicklung von Endlagerkonzepten als auch die vorläufigen Sicherheitsuntersuchungen eine Rolle. Bentonit ist ein Material, das ähnliche Eigenschaften wie Tongestein aufweist und beispielsweise für den dichten Verschluss eines Einlagerungsbereichs im Kristallin in Frage kommt. Die Bildung und Rolle von Kolloiden, winzige Partikel, mit Bezug auf Radionuklid-Transport und -Rückhaltung (Experiment CFM) sind insbesondere für die vorläufigen Sicherheitsuntersuchungen und die Langzeitsicherheitsanalysen relevant.

Untertagelabore – ein Forschungsschwerpunkt der BGE

Der Beitritt zum Felslabor Grimsel fügt sich in die Forschungs- und Entwicklungsstrategie der BGE ein, sich an geeigneten internationalen Untertagelaboren zu beteiligen. Dies soll spezifische Experimente und Untersuchungen ermöglichen, die für die Umsetzung des deutschen Standortauswahlverfahrens notwendig sind. Bereits im Juli 2020 wurde die BGE Partnerin im Untertagelabor Mont Terri (externer Link) im Schweizer Jura. Zentrale Ziele der Aktivitäten im Untertagelabor Mont Terri sind, das generelle Verständnis von Tongestein als Wirtsgestein für hochradioaktive Abfälle sowie die Kenntnisse zu technischen und geotechnischen Barrieren und der Modellierung gekoppelter multi-physikalischer Prozesse zu erhöhen. Daneben soll auch untersucht werden, inwieweit Erkenntnisse aus dem Schweizer Opalinuston auf Tonvorkommen in Deutschland und deren Beurteilung im Rahmen des Standortauswahlverfahrens übertragbar sind. Fragestellungen zum geomechanischen Verhalten von Auflockerungszonen in Kristallingestein in der Folge bergbaulicher Tätigkeiten sowie zur Integrität von Kristallingestein untersucht die BGE im Rahmen des Vorhabens PRECODE (PDF, 124 KB) im Schweizer Untertagelabor Bedretto (externer Link).

„Mit dem jetzt erfolgten Beitritt zum Felslabor Grimsel sowie unseren Beteiligungen an den Untertagelaboren Mont Terri und Bedretto schaffen wir nicht nur notwendige Randbedingungen, anstehende wissenschaftliche Fragestellungen im Rahmen des Standortauswahlverfahrens zu bearbeiten, sondern stärken auch die nationale und internationale Vernetzung der BGE mit anderen Vorhabenträgern und wissenschaftlichen Einrichtungen“, sagt Steffen Kanitz.

Weitere Informationen zum Thema Forschung und Entwicklung sowie konkreten Vorhaben sind darüber hinaus auf der BGE Homepage verfügbar.