Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Detlef Appel, PanGeo

Technisches Forum Sicherheit, 7.3.2013 / D. Appel: Position der EKRA zur Rückholbarkeit 1

Technisches Forum Sicherheit

16. Sitzung am 7.3.2013 in Brugg AG

Fachsitzung zum Thema Rückholung

Detlef Appel

PanGeo - Geowissenschaftliches Büro, Hannover

Position der EKRA zur Rückholbarkeit von Abfällen


Position der EKRA zur Rückholbarkeit

Inhalt

• Begriffe

• Vorgeschichte EKRA (Energie-Dialog Entsorgung)

• EKRA - Mandat, Arbeitsweise, Berichte

• EKRA - Generelles Vorgehen

• EKRA - Warum Reversibilität / Rückholbarkeit / Rückholung?

• EKRA - Beurteilungskriterien Konzeptentwicklung

• EKRA - Vergleich von Lageroptionen

• EKRA - Lagerphasen geologisches Tiefenlager

• EKRA - Elemente geologisches Tiefenlager

• EKRA - Verschlussoptionen

• EKRA - Aspekte der Rückholbarkeit

• Resümee Rückholbarkeit

• Resümee geologische Tiefenlagerung


Aktive Sicherheit*) im Wesentlichen zu gewährleisten durch technische Barrieren (z.B. Bauwerk, Behälter) und Maßnahmen

zur Aufrechterhaltung des geforderten Sicherheits-niveaus (Überwachung des Endlagersystems, Wartung und Reparatur der technischen Barrieren, …)

Passive Sicherheit*) im Wesentlichen zu gewährleisten durch wartungsfreie geologische Barriere(n) und geotechnische Barrie-ren (Verfüllung, Versiegelung) zur Begrenzung / Beseitigung von durch Bau und Betrieb des Endlagers verursachten Funktionsdefiziten der geologischen Barriere

Begriffe

*) Sicherheit bedeutet hier im Wesentlichen Langzeitsicherheit; die zu betrach- tende Zeitspanne ist vom Abfalltyp abhängig)


Reversibilität Option zur Rückgängigmachung einer bestimmten Ent-scheidung (ihrer Umsetzungskonsequenzen) innerhalb eines Entscheidungsprozesses oder des Entscheidungs-prozesses insgesamt

Rückholbarkeit Technische Option, Abfall aus einem geologischen Tiefenlager / Endlager zurückzuholen (z.B. durch "Umkehrung" der Einlagerungstechnik)

Rückholung tatsächliche Rückholung von Abfall aus einem geologischen Tiefenlager / Endlager "Erleichterte Rückholung" - Rückholung mit geringem Aufwand (solange Einlagerungsbereiche, Zugangsstrecken usw. nicht endgültig verfüllt sind)

Bergung Rückholung von Abfall aus einem geologischen Tiefen-lager / Endlager im Havariefall

Begriffe


Vorgeschichte EKRA - Energie-Dialog Entsorgung (1998)

Auftraggeber: Bundesrat Moritz Leuenberger (UVEK)

• Präsident: Hans Ruh

• Anlass: anstehende Revision Kernenergiegesetz

• Teilnehmer

- Kernkraftwerksbetreiber

- Nagra

- nationale / kantonale Umweltorganisationen

- betroffene Bundesämter

- weitere



Auftrag

• Grundsatzfragen beantworten, insbesondere

- Vor- und Nachteile der Endlagerung und der kontrollierten Langzeit- lagerung

- Vor- und Nachteile der Wiederaufarbeitung und der direkten Endlagerung

• technische, rechtliche und finanzielle Fragen der nuklearen Entsorgung beantworten, insbesondere

- Rückholbarkeit und Kontrollierbarkeit der Abfälle in einem Endlager

- Verschluss eines Endlagers

- Verantwortlichkeit und Haftung in ferner Zukunft bei der Lagerung von Abfällen mit langer Halbwertszeit;

- Sicherstellung der Finanzierung der nuklearen Entsorgung

Erarbeitung von Konsensvorschlägen für Revision Kernenergiegesetz



Ergebnisse / Dissens

• Zukunft der Kernenergienutzung

• Betriebsdauer KKW >30 Jahre: Sicherheit <> fakultatives Referendum

• Abgebrannte Brennelemente: Wiederaufarbeitung <> Direkte (End)Lagerung

• Lager SMA (Wellenberg)

• zu verfolgendes Lagerkonzept: Endlager oder "kontrolliertes Langzeitlager" (mit Möglichkeit der Rückholung von Abfällen)

Keine Konsensvorschläge für Revision Kernenergiegesetz

im Schlussbericht des Vorsitzenden Vorschläge zur Überbrückung der unterschiedlichen Positionen



Ergebnisse / Konsens

• Entsorgungskosten sicherstellen

• Entsorgungsfonds für Kernkraftwerke einrichten

• Haftung regeln (Standortkanton / -gemeinde von Haftung ausnehmen)

• KKW-Neubau: Fakultatives Referendum

• Lager HAA: Konzept kontrolliertes und rückholbares Langzeitlager auf Erkenntnisstand entsprechend Endlager bringen

Vorschläge Ruh im Schlussbericht (1998)

• Betriebsdauer KKW: Verlängerung ≤10 a: Bundesrat entscheidet / Verlängerung >10 a: Volksentscheid

• Wellenberg: NAGRA verfolgt Projekt weiter / Rahmenbewilligung bleibt sistiert / Sondierstollen

• Studie zur Vertiefung der Option kontrollierte und rückholbare Langzeit-lagerung und Vergleich verschiedener Lageroptionen


EKRA - Mandat (Juni 1999)

Die "Expertengruppe Entsorgungskonzepte für radioaktive Abfälle" (EKRA) er-

arbeitet die Grundlagen für einen Vergleich der Entsorgungskonzepte für

radioaktive Abfälle. Sie untersucht und vergleicht insbesondere die geologi-

sche Endlagerung, die kontrollierte und rückholbare Langzeitlagerung

und die Zwischenlagerung unter den Aspekten:

• Aktive und passive Sicherheit

• Überwachung und Kontrolle

• Rückholbarkeit

In einem technische und gesellschaftliche Fragen darstellenden Bericht

fasst die EKRA die gewonnenen Resultate sowie ihre Schlussfolgerungen

und Empfehlungen zu Handen des UVEK zusammen.

Auftraggeber: Bundesrat Moritz Leuenberger (UVEK)


EKRA - Arbeitsweise

• 7 Arbeitssitzungen (1999 - 2000)

• Hearings mit

- Behörden (BFE, HSK)

- Umweltorganisationen (Greenpeace, MNA, SES)

- Nagra / GNW

• Berichterstellung


EKRA - Berichte

Entsorgungskonzepte für radioaktive Abfälle (Januar 2000)

• Analyse der Entsorgungssituation

• gesellschaftliche Erwartungen an Entsorgung und ihre Konsequenzen

• ethische und sicherheitstechnische Grundlagen

• Entwicklung Kontrollierte geologische Langzeitlagerung

• Vergleich von Lageroptionen

Beitrag zur Entsorgungsstrategie für die radioaktiven Abfälle der Schweiz (Oktober 2002)

• Rechtslage

• Entsorgungsprogramm

• Dialog und Partizipation

• Forschung

• Organisation der Entsorgung

• Finanzierung


EKRA - Generelles Vorgehen

• Definition der Randbedingungen für die sichere Lagerung radioaktiver Abfälle

• Darstellung der wichtigsten (diskutierten / verfolgten) Lagerkonzepte

• Entwicklung der kontrollierten geologischen Langzeitlagerung (KGL)

• Vergleichende Beurteilung der Lagerkonzepte

- Oberflächen-Dauerlagerung ("Hüten")

- Oberflächen-Langzeitlagerung

- Oberflächen-Endlagerung

- Tiefen-Dauerlagerung

- Geologische Endlagerung

- Kontrollierte geologische Langzeitlagerung ( geologische Tiefenlagerung)

! Sicherheitstechnische Diskussion überwiegend auf strategischer Ebene

Keine Detailregelung (Mandat, Zeit) Detaildiskussion in Berichten 2000 und 2002 dient vor allem der Absiche-

rung der strategischen Überlegungen


EKRA - Warum Reversibilität / Rückholbarkeit / Rückholung?

Mögliche Gründe für Rückholung von Abfällen aus einem Lager

Sicherheit Störfall oder ungenügendes Verhalten, so dass beispielsweise die Behörden keine Genehemigung für den Verschluss erteilen

Testbetrieb Rückholung aus einem Testlager, Teilvalidierung von Modellen

AbfallbehandlungWiederverwendung von Ressourcen, Abtrennung und Transmutation, neue Verfestigungstechnologie

Umlagerung / neues Lager"verbessertes" Lagerkonzept, internationale Lösung

Andere Nutzung des UntergrundsRohstoff, Tunnelbau etc.


"Aktuelle" Argumente für Rückholbarkeit

Reaktionsmöglichkeit, falls sich der Endlagerstandort (nach Abfalleinlagerung) als ungeeignet erweist ?

durch In-situ-Untersuchung / Beobachtung Verständnis über Endlagersystem und damit Qualität des "Nachweises der Langzeitsicherheit" verbessern

(!)

auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren ?

auf bessere Entsorgungsstrategie, insbesondere Abtrennung und Transmutation (P & T), warten ?

Gerechtigkeit /Fairness: Handlungsspielraum künftiger Generationen ?

Nachhaltigkeit: Spätere Verwertung bestimmter Abfälle erleichtern ?

Demokratische Teilhabe an Entsorgungsentscheidungen ?

Akzeptanzförderung ! / ?


EKRA - Beurteilungskriterien Konzeptentwicklung

Sicherheit für Mensch und Umwelt (Sicherheit hat Vorrang)

kurz- und mittelfristig: auch aktiv durch technische Barrieren und Mass- nahmen

"auf Dauer": nur passiv durch geologische Barriere(n) / Wirtgestein, geotechnische Barrieren zur )

• Handlungsspielraum für alle betroffenen Generationen und Gerechtigkeit zwischen Bevölkerungsschichten, -gruppen und Generationen (Fairness)

• Einhaltung Verursacherprinzip

heute Entsorgungskonzept entwickeln / einvernehmlich umsetzen

• Individuelle und gesellschaftliche Akzeptanz


EKRA - Sicherheitsbereiche

Sicherheitsgewährleistung aktiv (Überwachung, Wartung, Reparatur)

Arbeitssicherheit

Ziel: Schutz der Arbeitnehmer / Arbeitnehmerinnen

Umfasst: Konventionelle Arbeitssicherheit und Strahlenschutz

Störfallsicherheit

Ziel: Schutz von Mensch und Umwelt vor akuten, nicht bewusst herbeigeführten Ereignissen

Umfasst: Konventionelle Störfallsicherheit und Strahlenschutz gegenüberinternen Ereignissen, wie Brand, Explosion, Verpuffung, Einsturzexternen Ereignissen, wie Erdbeben, Meteoriteneinschlag, meteorologische Ereignisse, Überschwemmung, Flugzeugabsturz


EKRA - Sicherheitsbereiche

Sicherung

Ziel: Schutz vor bewussten menschlichen Einwirkungen

Umfasst: Sicherheit vor Sabotage und weiteren Einwirkungen Dritter

Sicherheit vor Emissionen

Ziel: Schutz von Mensch und Umwelt vor chronischen Einwirkungen während des Betriebs einer Anlage

Umfasst: konventionellen Imissionsschutz und Strahlenschutz für nicht beruflich Exponierte, auch bei unbeabsichtigtem, chronischem Austritt radioak-tiver Stoffe aus dem Lager

Sicherheitsgewährleistung passiv (Wirtgestein, geotechnische Barrieren)

LangzeitsicherheitZiel: Schutz von Mensch und Umwelt vor chronischen Einwirkungen nach

Beendigung des Betriebs


EKRA - Vergleich von Lageroptionen

nach EKRA 2000

Auslagerungu. endgültigeEntsorgung

Abfall-Einlagerung

Test- bzw.Demonstra-tionsphase

? Test /Demonstra-

tion

Abfall-Einlagerung

Einlage-rungs- undBeobach-

tungsphase

H.-L.:Rück-holungerleich-tert

H.-L.:Abfall-Einlage-rung

Kontr. geol.Langzeit-lagerung

GeologischeEndlagerung

BauBau BauBauphase

Endlagerung+ Rückhol-

barkeit

Endlagerung

? Beobacht.? Rückholung

erleichtert

? Test /Demonstra-

tion

Test- lager: Test

Über-wachung,Wartung,Reparatur

Abfall-Einlagerung

Bau

Dauer-lagerung

(? Test /Demonstra-

tion)

Abfall-Einlagerung

Bau

(? Test /Demonstra-

tion)

Langzeit-Zwischen-lagerung

Hauptbeitragzur Sicherheit:

Be

trie

bs

ph

as

e

Nach-betriebs-

phaseEndlagerung

Endlagerung

Überwach.,Wartung,Reparatur

L a g e r o p t i o n e nOperativePhasen

ak

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s i

va

k t i v

Pilo

tlag

er:

Be

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g, K

on

trolle

Technische Barrieren und Maßnahmen

Geologische Barriere (ohne / mit erleichterter Rückholung)(Geo)technische Barrieren und Maßnahmen

Ende der Betriebsphasevorab nicht definiert


EKRA - Vergleich von Lageroptionen

• (passive) Langzeitsicherheit nicht erreichbar bei Zwischenlagern jeden Typs, Lagern an der Erdoberfläche, tiefen Dauerlagern

• nur geologische Endlagerung entspricht den Anforderungen an die (passive) Langzeitsicherheit gleich Endlagerung / irgendwann Überführung eines jeden Lagers in geologisches Endlager

• gesellschaftlichen Forderungen an die Abfalllagerung betreffen Reversibilität (Rückholbarkeit von Abfällen) und demokratische Mitsprache (Rückholung)

EKRA-Konzept der kontrollierten geologischen Langzeitlagerung ( geologische Tiefenlagerung) verbindet geologische Endlagerung

(passiv) mit Reversibilität / Rückholbarkeit und Lagerbeobachtung (aktiv)

Offene Fragen- Sicherheitsaspekte (Wechselwirkungen zwischen Teillagern <> Übertragbarkeit

von Befunden / Phase aktiver Sicherheitsgewährleistung)

- Übergang kontrollierte geologische Langzeitlagerung / geologische Endlagerung (Wer entscheidet? Auf Grundlage welcher Kriterien?)


EKRA - Lagerphasen geologisches Tiefenlager

• Erkundungs- und Planungsphase

• Bauphase

• Betriebs- und Beobachtungsphase

- Testen / Einlagern und Verfüllen (Hauptlager: sektorenweise Überführung aktiv passiv)

- Beobachten (Überwachung / Kontrolle) im wesentlichen im Pilotlager

- endgültiger Verschluss des Lagers, wenn Ziele erreicht

• Nachverschlussphase


EKRA - Elemente geologisches Tiefenlager

Testlager (KEV Testbereiche) [Felslabor / UTL]

• Bestätigung der Standortwahl und der Machbarkeit des Tiefenlagers durch

Nachweis der geforderten sicherheitstechnischen Eigenschaften des Endlager-

systems

• Überprüfung des Sicherheitsnachweises für Bau- und Betriebsbewilligung

vor Inbetriebnahme Tiefenlager• Demonstration der Fähigkeit

- Verfüllmaterial einzubringen und zu entfernen

- Abfallgebinde einzulagern und zurückzuholen

während Betrieb Tiefenlager• Erprobung der Versiegelung von Kavernen und Stollen

• Nachweis deren Funktionstüchtigkeit



Hauptlager (Endlager)

• schrittweise ("kavernenweise") Auffahrung des Lagers, Einlagerung der Abfälle,

Verfüllung und Verschluss der Kavernen

• Zugang zum Hauptlager bis zum endgültigen Verschluss des Tiefenlagers



Pilotlager

• Überwachung (Monitoring): Langzeitverhalten Endlagersystem, insbeson-dere der Abfälle (Wechselwirkungen mit Nahfeld, Wirtgestein)

• "Verifizierung": prognostische Annahmen zum Langzeitverhalten des Tiefenlager zur Absicherung des Sicherheitsnachweises

• Erkennung: (unerwartete) ungünstige Systementwicklung

Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf Hauptlager

Entscheidungsgrundlage

- endgültiger Verschluss des Tiefenlagers

- Reparaturmassnahmen o.ä.

- Rückholung von Abfällen aus Pilot- und Hauptlager ? Wer entscheidet ? Kriterien ? Was ist zu messen



Hauptlager Test-lager

Pilotlager

Wirtgestein

Nebengestein

NebengesteinS

chac

ht

Stollen Umweltüberwachung

Stollen Nahfeldüberwachung

verfüllt offen AbfallSchnell-Verschluss /Selbst-Verschluss

nach EKRA (2000)

Lagerzustand Betriebs- und Beobachtungsphase


EKRA - "Verschlussoptionen"

• Normaler Lagerverschlusswenn Überwachung des Endlagersystems und Absicherung der Prognosen im Pilotlager die erwarteten Ergebnisse zeigen und keine unerwartete ungünstige Systementwicklung beobachtet wird

• Schnellverschluss für den Fall aussergewöhnlicher Entwicklungen, die zur Beeinträchtigung der Sicherheit (insbesondere Langzeitsicherheit) führen (können)

• Selbstverschluss für den Fall aussergewöhnlicher Ereignisse oder Entwicklungen, auf die nicht mit geeigneten Gegenmassnahmen reagiert wird

• Temporärer Verschluss während der Betriebsphase (ENSI-G03) schnell umsetzbar in gesellschaftlichem Krisenfall, reversibel


EKRA - Rückholbarkeit und Lagerzustände

sehr leichte Rückholbarkeit

Abfallbehälter in offenen Lagerkavernen gestapelt oder versenkt, Zugänge offen Abfallrückholung mit denselben Techniken wie Einlagerung, nur "umgekehrt"

leichte Rückholbarkeit

Hohlräume zwischen Abfallbehältern und Wirtgestein verfüllt, Lagerkavernen versiegelt, Zugänge offen konventionelle Fördertechniken, Verfüllmaterial (Bentonit / Betonit- gemische [HAA] / Mörtel [SMA]) kann leicht ausgefräst werden

Rückholbarkeit mit erhöhtem technischem und finanziellem Aufwand

Hohlräume zwischen Abfallbehältern und Wirtgestein verfüllt, Lagerkavernen verfüllt und versiegelt, Zugänge verschlossen und versiegelt Zugang zum Lager mittels Untertagebautechniken, im Lager Bergbautechniken, wie etwa im Uranabbau (auch Roboter)


EKRA - Rückholbarkeit und Verfüllung

Rückholbarkeit ist Teil der Forderung nach Reversibilität. Rückholungkann durch planerische Massnahmen erleichtert werden. Solche Massnahmen erhöhen allerdings das Risiko eines nicht gewollten Zugriffs auf das Lagergut.

Um den Zutritt von Wasser an die Abfälle und die Freisetzung von Schadstof-fen in die Umgebung zu vermeiden, sollten die Lagerkavernen kurz nach der Einlagerung verfüllt und verschlossen werden. Evtl. ist auch eine Injizierung (Verfüllung) von Drainagen angezeigt.

Im Interesse der Sicherheit, vor allem der Begrenzung der Auflockerungs-zone, müssen die Lagerkavernen eines Tiefenlagers möglichst rasch verfüllt werden. Die Zugangsstollen sind durch Einbauten für die Zeit des Lager-betriebs und der Beobachtung zu sichern.


EKRA - Rückholbarkeit technisch immer möglich!

Sehr leichte und leichte Rückholbarkeit

Aus Gründen der Rückholbarkeit allein macht es wenig Sinn, Lagerkavernenoffenzuhalten - die Rückholung wird durch die eingebrachte Verfüllung tech-nisch nicht entscheidend erschwert.

Rückholbarkeit mit erhöhtem technischem und finanziellem Aufwand:

Trotz grosser Hemmnisse ist die Rückholung der Abfälle jederzeit technisch machbar, zwischen Rückholung über noch offene Zugangsstollen oder ‑schächte und dem Wiederauffahren eines verfüllten und verschlossenen Endlagers bestehen allerdings schwerwiegende technische, wirtschaftliche und psychologische Unterschiede.


Resumee Rückholbarkeit

"geologische Skepsis" gegenüber Rückholbarkeit von Abfällen

• Offenhalten des Endlagerbergwerks, insbesondere über sehr langen Zeitraum, stellt Sicherheitsrisiko dar

Zugangswege zu Abfällen sind Wasserwegsamkeiten

offene Hohlräume und Wärmeeintrag können sicherheitsrelevante mechanische / hydraulische Auswirkungen haben

• Können die zur Reduzierung der geologischen Prognoseunsicherheit hilfreichen Informationen bei (teilweise) offenem Endlager überhaupt erhoben werden?

Einstellung des zu beurteilenden Langzeitzustands wird verzögert

• Der Schutz von Mensch und Umwelt muss u. U. für beträchtliche Zeiträume durch sicherheitsgerichtete Maßnahmen, also aktiv gewährleistet werden

Prognosen über die künftige Entwicklung der Gesellschaft mit größeren Unsicherheiten behaftet als bei geologischen Systemen


Resumee geologische Tiefenlagerung

Das Konzept der geologischen Tiefenlagerung führt Argumente des lange

währenden gesellschaftlichen Diskussionsprozesses zur "herkömmli-

chen" (passiv sicheren) Endlagerung in tiefen geologischen Formationen

und Alternativen mit aktiver Sicherheitsgewährleistung zusammen. Es

"regelt" insbesondere den Übergang von der zeitlich begrenzten Phase

vertrauensbildender aktiver Lagerkontrolle mit Möglichkeit erleichterter

Abfallrückholung im Bedarfsfall zur zeitlich "unbegrenzten" Phase passi-

ver Lagersicherheit, in der die Rückholung von Abfällen nur noch mit

grossem Aufwand möglich ist.

Ein wichtiges sicherheitliches Ziel der Phase aktiver Sicherheit besteht im

Abbau von Ungewissheiten hinsichtlich der "Langzeitsicherheit" des

Lagers und des "Langzeitsicherheitnachweises" durch gezielte Untersu-

chungen und Beobachtung in Testlager und Pilotlager bei gleichzeitigem

Einschluss des grössten Teils der Abfälle im Hauptlager.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Detlef Appel, PanGeo

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