BGR-Beitrag zur Online-Informationsveranstaltung zum Thema „Entwicklung eines Sicherheits- und Nachweiskonzeptes für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle im Kristallingestein in Deutschland“ am 15.06.2021
Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben CHRISTA-II
Vortrag: Bewertung zur Integrität der geologischen Barriere im Kristallin
Jan Thiedau, Carlos Guevara Morel, Jobst Maßmann, Sarah Weimann (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover)
Kurzbeschreibung:
Als Teil des im Verbundprojektes CHRISTA II (Partner BGETec, BGR, GRS), in dessen Rahmen ein Sicherheits- und Nachweiskonzept für ein Endlager für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle im Kristallingestein in Deutschland entwickelt wird, werden an der BGR Kriterien und Konzepte zur Analyse der Barrierenintegrität entwickelt und exemplarisch angewendet.
Im Vortrag „Bewertung zur Integrität der geologischen Barriere im Kristallin“ wurden im Rahmen einer Informationsveranstaltung am 15. Juni 2021 zum Forschungsvorhaben der Stand der Methodenentwicklung und die vorläufigen Ergebnisse zu den verschiedenen Endlagerkonzepten präsentiert.
Die Methodik zur Beurteilung der Integrität der geologischen Barriere basiert auf einer numerischen Modellierung der wesentlichen thermisch-hydraulisch-mechanisch (THM) gekoppelten Prozesse unter Berücksichtigung des Endlagersystems, das u. a. durch die Geologie, das Endlagerdesign und den Wärmeeintrag durch die eingelagerten Radionuklide charakterisiert ist. Zur Bewertung einer möglichen Beeinträchtigung der Barriereeigenschaften werden Kriterien basierend auf den gültigen Sicherheitsanforderungen abgeleitet und anhand des modellierten Systemverhaltens ausgewertet.
Für im Vorhaben untersuchte Endlagerkonzepte, die auf der Barrierewirkung von Tongestein- bzw. Steinsalzschichten, die das kristalline Wirtsgestein überlagern, aufbauen, wurden in den früheren Vorhaben ANSICHT und KOSINA entwickelte Analysekonzepte exemplarisch angewandt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass aufgrund des großen Abstands zwischen Einlagerungsbereich und Barrieregestein keine signifikante Beeinträchtigung der Integrität zu erwarten ist.
Für das „multiple ewG-Konzept“, bei dem der Einfluss wesentlich auf den Eigenschaften mehrerer einschlusswirksamer Gebirgsbereiche (ewG) basiert, wird im Vorhaben Christa-II ein neues Analysekonzept entwickelt. Dieses berücksichtigt sowohl das regionale Systemverhalten im geklüfteten Kristallingestein als auch die Prozesse in mehreren nicht von hydraulisch wirksamen Klüften durchzogenen ewGs. Präsentiert werden Entwicklung, Verifizierung und exemplarische Anwendung einer Upscaling-Methode, mit der die Klufteigenschaften, wie Permeabilität und Porosität, in einem Kontinuumsmodell abgebildet werden können. Mit dem Kontinuumsmodell werden anschließend numerische Analysen von THM-Prozesse in den ewGs durchgeführt. Der Einfluss der Klüfte und der gegenseitigen Wechselwirkung der verschiedenen ewG auf die regionale Temperatur- und Druckentwicklung wird in den vorläufigen Ergebnissen sichtbar. In den nächsten Schritten werden die Berechnungen um die explizite Betrachtung der Mechanik, insbesondere in den ewG, ergänzt.
