Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

41
Überlegungen bei der OECD Nuclear Energy Agency (NEA) Rückholbarkeit bei der geologischen Endlagerung radioaktiver Abfälle Dr. Hans G. Riotte (vormals OECD Kernenergieagentur-NEA) TFS Fachsitzung ‘Rückholung’ Brugg (ENSI) 07 März 2013

description

Radioaktive Abfälle müssen sicher in einem geologischen Tiefenlager entsorgt werden. Bis zum Verschluss des Lagers müssen sie jedoch wieder zurückgeholt werden können. Im Rahmen des Technischen Forums Sicherheit TFS wurde die Rückholung der Abfälle zusammen mit internationalen Fachexperten diskutiert.

Transcript of Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Page 1: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Überlegungen bei der OECD Nuclear Energy Agency (NEA)

Rückholbarkeit bei der geologischen Endlagerung radioaktiver Abfälle

Dr. Hans G. Riotte

(vormals OECD Kernenergieagentur-NEA)

TFS Fachsitzung ‘Rückholung’Brugg (ENSI) 07 März 2013

Page 2: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

OECD and NEA Membership

2

OECD only OECD only NEA onlyNEA only

Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 3: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

• Hintergrund• Warum R&R … • … und warum nicht ?• Terminologie• Nationale R&R Konzepte• Technische Maßnahmen• Wieviel R&R ist genug R&R?• NEA - Reflexionen

3Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 3

Page 4: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Mehrere Jahrzente nationaler und internationaler R&R-Diskussion

• 70er Jahre• US Academie of Science, report to Congress1969

• Ende 90er/ Anfang 2000• IAEA Seminar Schweden 1999 (TECDOC1187)• EC Concerted Action• NEA summary report R&R 2001

• Kürzlich• IAEA Technological implications 2009• EC ESDRED Projekt 2007-2010• Reims Konferenz 2010

• ‘Ongoing’• NEA RWMC Regulators Forum• Französische Nationaldebatte

4Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 5: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

Historie R&R

Warum R&R … … und warum nicht ?Terminologie

Nationale R&R-Konzepte

Technische Maßnahmen

Wieviel R&R ist genug R&R?

NEA - Reflexionen5Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 5

Page 6: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Ethische Fragen / gesellschaftliche Werte

• Nachhaltigkeit• Precautionary principle (Vorsorgeprinzip)• Bewahrung natürlicher Resourcen

• Verursacherprinzip (polluter pays)• Those who has benefited should take care of the waste

• Intra- und intergenerationelle Gerechtigkeit• No undue burden• Schutz zukünftiger Generationen

• Handlungsspielräume zukünftiger Generationen• Future generations should have the option to make new

decisions• « A generation should not compel future generations to its own laws »

(Article 28, French Constitution, Year 1 (1793)

6Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Remember that principle:No undo burden

on next generations ?

Page 7: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Internationale kerntechnische Standards und Vereinbarungen

• Leitgedanken:• Intergenerationelle Gerechtigkeit, Sicherheit

zukünftiger Generationen (/ Umwelt)• Nicht: Optionen-Offenhaltung

• IAEA Fundamental Safety Principles• Where effects could span generations, subsequent

generations have to be adequately protected without any need for them to take significant protective actions.

• Radioactive waste must be managed in such a way as to avoid imposing an undue burden on future generations

7Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 8: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Handlungsoptionen offen halten

• Zukünftige Änderung politischer und sozio-ökonomischer Randbedingungen• Änderungen in der Energiepolitik (WAA, Nutzung in

fortgeschrittenen Reaktoren)• Änderungen in der Risiko-Akzeptanz / akzeptiertes

Sicherheitsstandards• Entwicklungen in der Standort-Nutzung

• Technologische Entwicklungen• Verbesserte Methoden, das Gefahrenpotential der rad.

Abfälle zu verringern (Separation, Transmutation)• Zukünftige Verfügbarkeit alternativer Abfallbehandlungs-,

Verpackungs- und Endlagermethoden

8Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 9: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Potentielle technische Fehler

• Nichteinhaltung von Standards, Auflagen, etc.• Defizite in Auslegung, Bau, Betrieb des

Endlagers; bei der Qualitätssicherung der Abfälle und Gebinde

• Defizite in Genehmigungsverfahren

• Sicherheitsdefizite auf Grund neuer Erkenntnis, z.B.• Neubewertung der Gebirgseigenschaften• Allgemeiner sicherheitstechnischer Fortschritt

9Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 10: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

R&R als vertrauensbildende Maßnahme

• Vertrauensverlust in technische Machbarkeit allgemein• wird durch lange Zeiträume und fehlende Erfahrung noch

verstärkt

• Berücksichtigung von R&R bei der Endlagerplanung fördert die öffentliche Akzeptanz

• aber: kann auch als Ausdruck mangelnden Selbstvertrauens des Betreibers/der Aufsicht gedeutet werden

• Einbeziehung von R&R oftmals Forderung der Öffentlichkeit (Beispiel Schweden)

10Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 11: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.201311

11

Swedish population about retrievability

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1987 1988 1990 1992 1995 1998 2000 2004 2006 2008

Definitiv Åtkomlig

KASAM; SOU 2010:6

Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 12: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

Historie R&R

Warum R&R …

… und warum nicht ?TerminologieNationale R&R-Konzepte

Technische Maßnahmen

Wieviel R&R ist genug ?

NEA - Reflexionen1212Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 13: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Argumente gegen R&R

• Sorgen um betriebliche Sicherheit (konventionell, Strahlenschutz)• Höheres Risiko heute vs. unbestimmtes Risiko in

ferner Zukunft

• Sorgen um Langzeitsicherheit• Wegsamkeiten durch komplexere technische

Barrieren, Verschluß

• Nichtverbreitung, physischer Schutz• Geringere inhärente Proliferations-Resistenz• Gesellschaftliche Unruhen, Terrorismus

13Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 14: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

• Historie R&R• Warum R&R …

• … und warum nicht ?

Terminologie• Nationale R&R-Konzepte• Technische Maßnahmen• Wieviel R&R ist genug R&R?• NEA - Reflexionen

14Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 14

Page 15: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Terminologie ist wichtig …

15Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013Nach W. Blommaert, Reims Konf. 2010

Page 16: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

R&R : Umkehrbarkeit & Rückholbarkeit

• Reversibility (Umkehrbarkeit) bezeichnet die administrative und technische Flexibilität bei der Implementierung eines Endlager-Projektes, die es ermöglicht, geplante Projektschritte abzuändern oder schon umgesetzte Maßnahmen bis zu einem bestimmten Grad rückgängig zu machen.

• Reversibility impliziert die nötigen Planungen und technischen Vorkehrungen, um eine Umkehr ohne unverhältnismäßigen Aufwand möglich zu machen.

• Retrievability (Rückholung) bezeichnet die Fähigkeit, radioaktiven Abfall oder eingelagerte Abfallgebinde zurück zu holen.

Eine Strategie der Reversibility (Umkehrbarkeit) schließt ab bestimmten Projektphasen die Retrievability (Rückholung) mit ein.

16

Abschlußbericht des NEA R&R Projektes 2011

Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 17: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

Historie R&R

Warum R&R …

… und warum nicht ?Terminologie

Nationale R&R-KonzepteTechnische MaßnahmenWieviel R&R ist genug R&R?

NEA - Reflexionen17Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 17

Page 18: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Rechtliche Rahmenbedingungen

• Regelungsdichte (Atomrecht/Normen) ist unterschiedlich

• Detailliert/spezifisch auch auf Gesetzesebene, z.B. USA, FRA, SWI

• Allgemein auf Gesetzesebene; detailliert auf unterer Rechtsebene(Verordnungen, Normen), z.B. UK, SPA, SWE, FIN

• Probabilistische (Risikoanalyse) oder deterministische Normen

18Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 19: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Unterschiede in nationalen Konzepten (1)

• R&R-Konzepte werden in allen EL-Programmen verfolgt; entweder• direkt auf Grund gesetzlicher oder untergesetzlicher

Bestimmungen (Fra, Deu, Fin, Swi, USA),• indirekt, z.B. als Forderung, dass R&R nicht

ausgeschlossen werden darf (Jpn, VK), oder• als explizite Betreiber-Politik (Be).

• Kontext/Motivation für R&R• Sicherheitstechnische Überlegungen• R&R als Teil eines breiteren Entscheidungsprozesses

mit Einbeziehung der Öffentlichkeit (Fra, Jpn)

19Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 20: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Unterschiede in nationalen Konzepten (2)

• Gesetze und/oder Vorschriften fordern Rückholbarkeit für die Betriebsphase (bis zum Endlager-Verschluss)• Belgien, Deutschland, Japan, Schweiz, USA

• Eine darüber hinaus gehende mögliche Rückholung auch in der Nach-Betriebsphase (nach Verschluss) wird in Vorschriften angesprochen in• Deutschland, Finnland, USA

• In Frankreich soll der Zeitrahmen für R&R (und andere R&R-Festlegungen) nach einer nationalen Debatte (2013) durch Gesetz geregelt werden.

20Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 21: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

Historie R&R

Warum R&R …

… und warum nicht ?

TerminologieNationale R&R-Konzepte

Technische MaßnahmenWieviel R&R ist genug R&R?NEA - Reflexionen

21Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 21

Page 22: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

R&R Management-Strategien

• Vor-Betriebsphase• Entwicklung eines Rückholplans• Mögliche Rückholung bei der Auslegung berücksichtigen• Demonstration von Rückholungstechniken

• Betriebsphase• Offenhalten von Einlagerungshohlräumen und Zugangswegen• Aufrechterhaltung der bergmännischen Infrastruktur (z.B.

Bewetterung)• Vorhalten von Gerät (z.B. Einlagerungsmaschinen)

• Nach-Betriebsphase• Informationserhalt zu Endlager und Abfällen; Know-how Erhalt

(Personal); F&E

22Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 23: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

R&R begünstigende technische Maßnahmen

• Technische Maßnahmen zur Unterstützung von R&R• Abfallgebinde,• Einlagerungshohlräume,• Auslegung Grubengebäude• Maßnahmen in Abhängigkeit vom Wirtsgestein

(Streckenausbau, Wasser-/Lösungszutritt).

Rückholung durch bergmännisches Maßnahmen (Auffahren neuer Strecken, etc.) evt. schwierig, aber prinzipiell möglich.

23Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 24: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Randbedingungen für R&R Maßnahmen

• Kosten

• Zeiterfordernis

• Risiko- und Gefährdungspotential

• Schwierigkeit durch Alterung/Degradation von Abfallform und Abfallgebinde

• Mögliches Rückholvolumen

• Notwendige ‘downstream’ Prozesse (Umverpacken, Konditionierung, Lagerung)

24Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 25: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

F&E : Rückholung bei horizontaler Einlagerung

25Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 26: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Study2: Softening bentonite buffer

In order to soften the bentonite buffer, saline water is applied into the buffer.A Japanese R&D organization, RWMC, is currently working on collecting fundamental data by small scale tests

Supply saline water

1時間0 時間 24時間

water

NaCl2wt%

NaCl4wt%

0 hour 1 hour 24 hours

1/14 size test Bentonite behavior test in different solution

Strategy 1

Quelle: H. Tsuchi, Reims RR 2010 26

Page 27: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Study3: Special container to isolate overpack from buffer

Special container to isolate the overpack from buffer was considered.

1000

Bentonite buffer

Backfill in upper part of pit

Overpack

Special container

Issues to be resolved:(1) Special container must withstand the

swelling pressure from buffer. (2) Top lid of the special container must

be designed to be set and removed by remote handling system.

Further study is needed to evaluate the feasibility of this design.

Top lid

Strategy 2

Quelle: H. Tsuchi, Reims RR 2010 27

Page 28: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

Historie R&R

Warum R&R …

… und warum nicht ?

Terminologie

Nationale R&R-KonzepteTechnische Maßnahmen

Wieviel R&R ist genug R&R?NEA - Reflexionen

28Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 28

Page 29: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

R-scale

29Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 30: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Rückholbarkeit in der Nachbetriebsphase

• Das Gewicht sollte von ”maximaler Flexibilität für die Zukunft” auf ”maximale Sicherheit” verlegt werden (”safety first!”).

• Diese Sichtweise spricht für eine ”Vor-Verschluss” Rückholbarkeit.

• Weitgehende Vorkehrungen für die Rückholbarkeit in der Nach-Betriebsphase sind problematischer.

• Wenn alle Abfallgebinde eingelagert sind, ist ein effektives und resolutes Verschliessen des Endlagers erforderlich.

• Eine Art ”safeguards” Kontrolle bleibt notwendig, wenn eine Rückholung von Abfällen (Kernbrennstoffen) praktisch möglich ist (auch wenn dies teuer und nur durch Grubenbau möglichwäre).

30Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

(Nach KASAM 2010:6)

Page 31: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Inhalt

Historie R&R

Warum R&R …

… und warum nicht ?

Terminologie

Nationale R&R-Konzepte

Technische MaßnahmenWieviel R&R ist genug R&R?

NEA - Reflexionen31Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 31

Page 32: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Endlager: nur für Abfall

• Es gibt eine grundsätzliche Übereinstimmung zwischen den verschiedenen nationalen Endlagerprogrammen, dass radioaktive Materialien nur dann in ein

Endlager verbracht werden sollten, wenn politisch-regulatorische

Entscheidungen sichergestellt haben, dass das radioaktive Material auch wirklich als

Abfall anzusehen ist und nicht als potentieller zukünftiger Rohstoff.

• Endlagerung impliziert dass a priori keine Intention zur Rückholung

besteht, sonst: (Langzeit-)Zwischenlagerung.

32Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 33: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Reversibilität

• Reversibilität in der Planung und technischen Umsetzung eines Endlagerprojektes setzt eine bestimmte Management-Kultur voraus.

Während der Auslegung und Durchführung des Projektes sollte sich der Betreiber laufend Fragen stellen wie:

• Kann diese oder jene Aktion oder Entscheidung rückgängig gemacht werden?

• Schaffen wir unnötige Erschwernisse für eine eventuelle Rückholung ?

• Die Fähigkeit zur Rückholung darf nicht zu übereilten Entscheidungen führen; die passive Sicherheit muss gewährleistet sein.

33Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 34: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Rückholbarkeit

• Radioaktiver Abfall in zu diesem Zweck bergmännisch erstellten geologischen Endlagern ist generell immer rückholbar.

• Die technischen Herausforderungen für eine Rückholung steigen während der verschiedenen Projektphasen eines Endlagers jedoch graduell an.

• Rückholbarkeit ist programme-spezifisch; es gibt kein “one size fits all”.

• Die Art und der Grad der Rückholbarkeit muß • für jede bestimmte nationale Situation in einem breiten

gesellschaftlichen Rahmen diskutiert werden;• gegenüber anderen Überlegungen ausbalanciert sein: Begrenzung

des Risikos für zukünftige Generationen, passive Sicherheit, Kosten und Verfügbarkeit von Technologien.

34 Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 35: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Der Weg ist das Ziel …

Umkehr und Rückholung sind nicht das

Ziel, aber Umkehrbarkeit und

Rückholbarkeit sind ein Teil des

Weges !

35Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 36: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit!

www.oecd-nea.org/rwm/rr36Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 37: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Repository life phases and examples of major decision points

37Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 38: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Rückholung begünstigende Auslegungsmerkale (2)

• Waste container• Container longevity• Corrosion resistance• Size and weight• Mechanical provisions to enable container retrieval (machinery,

grips)

• Emplacement cell• Size and capacity of the emplacement cell• Use of relatively easily removable buffer (waste container/cell)• Orientation of the waste container within the emplacement cell• Implementation of rock support / lining• Orientation of the emplacement cell in relation to rock stress• Application of a sealing plug

38Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 39: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

Rückholung begünstigende Auslegungsmerkale (2)

• Repository access/layout• Preference of horizontal or relatively short vertical emplacement

cells against deep boreholes• Well maintained rock support, access ramps and/or shafts• Application of barriers to prevent/minimise groundwater ingress• Maintenance of ventilation

• Host rock• Implementation and maintenance of rock support for host rock

types that are not self supporting (clay, salt)

39Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 40: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

• (NAS, 1969) : “Other things being equal, those technological projects or developments should be favored that leave maximum room for maneuver in the future. The reversibility of an action should thus be counted as a major benefit; its irreversibility, a major cost.”

40 Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013

Page 41: Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Hans G. Riotte, Ex-OECD

An alternative to the NAS-statement (SOU 2010:6)

• Shifting the weight from maximal manoeuverability in the future to maximal long term safety (”safety first!”)

• Such a shift speaks in favour of pre-closure reversability• Extensive facilitation of post-closure retrievability is more

problematic• Once all of the waste-canisters are deposited, an effective

and resolute closure of the repository is required.• Some kind of safeguards-control necessary if retrievaibility of

waste is practically possible (albeit costly, through an ordinary mining operation).

• « A generation should not compel future generations to its own laws » (Article 28, French Constitution, Year 1 (1793))

41Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013