Sicherheit

Die Betriebs- und Langzeit-Sicherheit eines Tiefenendlagers wird durch Einhaltung der vor seiner Inbetriebnahme formulierten, in der gegenwärtigen Legislatur als Limite und Bedingungen des sicheren Betriebs angegebenen, Bedingungen sichergestellt. Solche Bedingungen können nur unter der Voraussetzung eingehalten werden, dass die Langzeit-Isolation der endgelagerten hochradioaktiven Abfälle und abgebrannten Kernbrennstoffe von der Biosphäre sichergestellt wird.

Die Betriebssicherheit wird auf der Ebene der Atom- und Bergbausicherheit sichergestellt, wobei sich die Anforderungen zur Bedingungsbestimmung für die Sicherheitssicherstellung der beiden Bereiche decken oder gegenseitig beeinflussen können. Erfahrungen aus den betriebenen Tiefen- oder Nuklearanlagen sind bei der Bestimmung sicherer Betriebsbedingungen in einem Tiefenendlager von Nutzen.

Die Langzeit-Sicherheit beruht auf dem sogen. Mehrbarrierenprinzip (Multibarrierenprinzip), in dem einzelne Barrierenbestandteile des Endlagerungssystems, der aus einem langlebigen Container, Verfüllmaterial, in den unterirdischen Räumen angewandter Abdichtung und vor allem dem umgebenden Gesteinsmilieu besteht, die Sicherheitsfunktion erfüllen, die eine Lanzeit-Isolation der endgelagerten abgebrannten Kernbrennstoffe und radioaktiven Abfälle von jenen Umweltteilen sicherstellt, mit denen die Bevölkerung künftig in Kontakt kommen könnte.

Die Funktionen des Endlagerungssystems werden immer mehrmals gesichert: bei dem Versagen der Isolationsfunktion des Containers wird sein Isolationsvermögen durch das Verfüllmaterial ersetzt, bei der Minderung des Retardationsvermögens des Verfülles würde die Gesteinsstruktur Retardation von Radionukliden im Fernfeld sicherstellen usw. Das Resultat ist dann ein stabiles System mit gut vorhersagbaren Eigenschaften.

Der Gegenstand der Langzeit-Sicherheitsbewertung ist es nachzuweisen, dass das projektierte System im Laufe der Zeit nach seinem Verschluss die Anforderungen des Strahlenschutzes in Bezug auf die Bevölkerung und die Umwelt für einen Zeitraum von Zehntausenden von Jahren erfüllt. Konkret wird durch die Sicherheitsanalysen das Erfüllen der Anforderungen des Strahlenschutzes nach der betreffenden Legislatur nachgewiesen.

Da diese im Tiefenendlager erfolgenden Prozesse langfristig sind und deren Verlauf sich nicht anders als durch Modellberechnungen überprüfen lässt, werden zur Erhöhung der Ergebnisvertrauenswürdigkeit Vergleiche mit (natürlichen und auf Kunstmaterialien verfolgten) Analogien genutzt. Als notwendig erweisen sich alternative Berechnungen, die wenig wahrscheinliche Szenarios (z.B. die Folgen technologischer Fehler, ungünstiger natürlicher Ereignisse, menschlicher Eingriffe in das Endlagerungssystem) in Betracht nehmen. Der Sicherheitsnachweis wird als Serie von Argumenten verstanden, unter denen der Betriebs- und Langzeit-sicherheitsnachweis das allerwichtigste ist.

Beim Erforschen des langfristigen Verhaltens von Endlagerungssystemen erwiesen sich als bedeutende Informationsquelle natürliche und künstliche Analoga. Mit diesen Analoga sind Phänomene oder Prozesse gemeint, die den in der Zukunft erwartenen Prozessen ähnlich sind. Die Betrachtung ihres Verhaltens in der Vergangenheit lässt uns vermuten, dass sie ähnlich nach dem Endlagerverschluss ablaufen werden.

Eines der bekanntesten natürlichen Analoga ist das sogen. Phänomen Oklo. In der Uranlagerstätte im afrikanischen Gabun lief vor zwei Milliarden Jahren während ungefähr einer halben Million Jahre eine Kettenreaktion ab. Ihre langzeitigen Produkte, wie Neptunium oder Plutonium, wanderten durch das Umfeld äußerst langsam, und zwar mit einer Geschwindigkeit von ca 10 Meter pro Million Jahre. Man kann berechtigterweise vermuten, dass unter den identischen oder ähnlichen natürlichen Umständen Plutonium und andere Nukliden aus den abgebrannten Brennstoffen aus einem Endlager in einer Tiefe von mindestens 500 m unter der Erdoberfläche in die Biosphäre auf gar keinen Weg gelangen sollten.

Ein ähnliches Analogon wurde auch bei uns erforscht. In der Tschechischen Republik, die dafür bekannt ist, mit unzähligen Uranlagerstätten versehrt zu sein, wurde die Migration des in Tonschichten am Standort Ruprechts (Ruprechtov) in Westböhmen gelagerten Urans erforscht. Das Uranerz ist hier von einer Uranmigration verlangsamender Tonschicht so umgeschlossen, dass dieses Element in der Umwelt nicht vorzufinden ist.

Finnischer Kupferendlagercontainer

Neben den natürlichen Analoga werden ebenfalls die künstlichen erforscht. Zum Beispiel nach der Heraufholung der Kupfergegenstände aus gesunkenen griechischen und ägyptischen Schiffen, die auf dem Meeresboden mehr als zweieinhalb Tausend Jahre lang lagen, wurde festgestellt, dass diese Gegenstände praktisch unbeschädigt, ohne jegliche Korrosionsspuren sind. Man schätzt, dass wenn zum Beispiel die Hüllen mit radioaktiven Abfällen aus Kupfer wären, würde sich die Haltbarkeit des gesamten Systems auf sehr lange Zeiten verlängern (siehe Abb.). In Finnland und in Schweden denkt man, dass diese Hüllen Zehntausende bis Hunderttausende von Jahren intakt haltbar sein sollten.