Opalinuston: Wie kann die Sicherheit eines Tiefenlagers überhaupt gewährleistet werden?
Die langfristige Sicherheit von Mensch und Umwelt hat oberste Priorität beim geologischen Tiefenlager. Mehrere technische und vor allem natürliche Barrieren sorgen dafür, dass die radioaktive Strahlung des Atommülls von unserem Lebensraum ferngehalten wird. Einerseits werden die radioaktiven Abfälle in Behälter eingeschlossen und vollständig mit Füllmaterial umgeben (technische Barrieren). Andererseits bildet die dichte und stabile Gesteinsschicht um das Endlager herum die natürliche (Haupt-)Barriere.
Opalinuston als natürliche Barriere
Aktuell werden die radioaktiven Abfälle der Schweiz an der Erdoberfläche aufbewahrt, unter anderem im Zwischenlager Würenlingen (AG). Doch dieser Standort eignet sich nicht für eine sichere Aufbewahrung über lange Zeiträume. Mit heutigem Wissensstand ist nicht abschätzbar, welche Auswirkungen politische und gesellschaftliche Entwicklungen oder die Klimaveränderung haben werden.
Ganz anders sieht es tief im Innern der Erde aus. Gewisse Gesteinsschichten bleiben nachweislich über viele Jahrmillionen stabil und behalten ihre Eigenschaften. Deshalb soll das geologische Tiefenlager einst in solch dichtes, ruhig gelagertes, stabiles Gestein gebaut werden. In der Schweiz soll der Opalinuston diese wichtige Funktion einer natürlichen Barriere übernehmen. Zu diesem Schluss sind umfangreiche erdwissenschaftliche Untersuchungen gekommen, unter anderem im Felslabor Mont Terri bei St-Ursanne im Kanton Jura, und Seismik, Tief- und Flachbohrungen in der Nordschweiz. Mehrere Eigenschaften machen den Opalinuston demnach zu einer starken natürlichen Barriere: Dieses Tongestein ist praktisch wasserundurchlässig und dichtet sich selbst ab, wenn es mit Wasser in Kontakt kommt. Es ist vor rund 175 Millionen Jahren als Meeresablagerung entstanden und hat noch immer gelöstes Salz aus dieser Zeit eingeschlossen. Dies zeigt, wie gut Opalinuston Stoffe über Jahrmillionen einschliessen kann.
In der Schweiz soll der Opalinuston die wichtige Funktion einer natürlichen Barriere übernehmen, die die radioaktive Strahlung langfristig vor Mensch und Umwelt fernhält. Bild: Comet Photoshopping Dieter Enz / Nagra
Drei technische Barrieren
Neben dem Gestein als wichtigster natürlicher Barriere sorgen technische Barrieren für zusätzlichen Schutz. Der hochaktive Abfall wird mehrfach technisch eingeschlossen:
1) Brennelemente oder Glasmatrix
Hochaktive Abfälle sind einerseits abgebrannte Brennelemente aus den Kernkraftwerken. Ein einzelnes Brennelement besteht aus einem Bündel vieler dünner Brennstäbe, die den Kernbrennstoff enthalten. Diese abgebrannten Brennelemente können als Ganzes in Endlagerbehälter verpackt werden. Andererseits sind Rückstände aus der Wiederaufbereitung der Brennelemente ebenfalls hochaktive Abfälle. Diese Rückstände werden zur weiteren Verpackung verglast. Dadurch werden radioaktive Stoffe zurückgehalten. Die in die Glasmatrix eingeschlossenen Rückstände und die abgebrannten Brennelemente sind sehr schwer löslich.
2) Endlagerbehälter
Glasmatrix oder Brennelemente werden danach gemäss heutigem Nagra-Konzept in einen dickwandigen Endlagerbehälter aus Stahl eingepackt. Diese Stahlbehälter stellen sicher, dass die radioaktiven Stoffe während rund 10 000 Jahren darin verschlossen bleiben – so der aktuelle Wissensstand. Die schwach- und mittelaktiven Abfälle werden in speziellen Zement oder in glasartiges Material eingegossen.
3) Bentonit
Die Endlagerbehälter werden schliesslich in den Stollen des Tiefenlagers eingelagert. Die Lagerstollen haben einen Durchmesser von rund 3 Metern und werden sofort nach der Abfalleinlagerung mit Bentonit verfüllt. Bentonit ist ein tonähnliches Material. Es ist – wie der Opalinuston – sehr wasserundurchlässig und quillt bei Kontakt mit Wasser auf. Zudem binden die tonigen Minerale radioaktive Stoffe für weitere Zehntausende von Jahren.
Dieses mehrstufige Barrierensystem sorgt dafür, dass die Radioaktivität des Atommülls während Zehntausenden von Jahren ausserhalb unseres Lebensraums auf ein Mass abklingen kann, das für Menschen ungefährlich ist.
Technische Barrieren sorgen für zusätzlichen Schutz. Der hochaktive Abfall wird deshalb mehrfach eingeschlossen. Quelle: Nagra