Long-term Performance of Engineered Barrier Systems, PEBS
Land / Region: Europa
Projektanfang: 01.03.2010
Projektende: 28.02.2014
Projektstand: 10.10.2013
Im Zusammenhang mit Untersuchungen zur Eignung von Wirtsgesteinen für die Endlagerung wärmeentwickelnder Abfälle unterhält die BGR seit langem eine enge Vernetzung zu vergleichbaren Organisationen der europäischen Nachbarn. Dabei ist in den vergangenen Jahren ein breiter wissenschaftlicher Austausch entstanden, der auch zu gemeinsamen bi- und multilateralen Forschungsvorhaben geführt hat.
In das 7. Rahmenprogramm von EURATOM wurden EU-Projekte aufgenommen, an denen die BGR beteiligt ist. Mit dem Vorhaben „Long-term Performance of Engineered Barrier Systems (PEBS)" hat die BGR erstmalig die Koordination eines derartigen EU-Projektes übernommen.
Ziel dieses Projektes ist es, verbesserte kurz-, mittel- und langfristige Prognosen zum Verhalten geotechnischer Barrieren in einem Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle zu erstellen. Dazu werden Laborexperimente und Untertage-Untersuchungen im Maßstab 1:2 über 3 bis 10 Jahre beobachtet, die Ergebnisse mit Berechnungen auf Basis bestehender Modelle verglichen und die Berechnungsmodelle optimiert. Das Vorhaben wurde im Frühjahr 2010 begonnen. Nach vier Jahren werden Ergebnisse vorgelegt. Die 17 Partner kommen aus sieben Nationen. Eine Besonderheit seit Einrichtung des EURATOM-Programms ist die erstmalige Beteiligung einer chinesischen Organisation als gleichgestellter Konsortialpartner.
Zu den Laborexperimenten gehören u.a. Infiltrations-Tests, bei denen ein besonderes Tonmaterial, in diesem Fall Bentonit, in Zellen verfüllt und thermisch sowie hydraulisch belastet wird. Dabei wird das Quellverhalten von Bentonit ermittelt. Von Interesse ist, ob die Sättigung vom hydraulischen Gradienten, von Thermo-Osmose-Effekten oder von mikrostrukturellen Änderungen des Materials beeinflusst wird. Die zwei wesentlichen Untertage-Experimente erfolgen im Mont-Terri-Labor in der Schweiz. Im ersten Experiment wird ein Erhitzer, der als 1:2 Modell ein Abfallgebinde mit einer Oberflächentemperatur von bis zu 140° C simuliert, in ein horizontales Bohrloch eingelagert und mit Bentonit verfüllt. Im verfüllten Hohlraum sowie im Nahfeld des Wirtsgesteins werden mit Hilfe von mehr als 200 Sensoren und einem kleinen Ultraschall-Messsystem verschiedene Messungen, z. B. der Feuchte oder der Temperatur durchgeführt. Im zweiten Versuch wird sowohl der Zustand des Versatzmaterials Bentonit nach einer ca. 10-jährigen Hydratationsphase untersucht sowie die zeitliche Entwicklung und der Zustand des Wirtsgesteins nach Öffnung und Beseitigung des Versatzmaterials charakterisiert. Hier wird u.a. durch Ultraschallmethoden ermittelt, wie sich das durch den ursprünglich quellenden Bentonit druckbelastete Wirtsgestein bei der Entlastung verhält.
Das Projekt wird durch Maßnahmen zur Wissensvermittlung abgerundet. So werden die zuständigen europäischen, japanischen und chinesischen Ministerien und Behörden zu einer Veranstaltung eingeladen, um sich über den derzeitigen Stand von Wissenschaft und Technik im Bereich technischer Barrieren zu informieren. In einer weiteren Veranstaltung wird die BGR ausführlich über die Produktion, die Verfahren und die verschiedensten Qualitätsmerkmale von Bentonit sowie über sein Verhalten unter endlagerrelevanten Beanspruchungen berichten.
The research leading to these results has received funding from the European Atomic Energy Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2011) under grant agreement n° 249681.