Tiefenlagerung

Bei der Tiefenlagerung oder geologischen Endlagerung werden die radioaktiven Abfälle, von künstlichen von Menschenhand geschaffenen Barrieren umgeben, in einem unterirdischen Lager gelagert, ohne dass eine Rückholung vorgesehen ist. Die Endlagerung radioaktiver Abfälle ist somit als Endbestimmung der Abfälle konzipiert. Diese Anlage wird in einer stabilen Erdschicht (der natürlichen Barriere oder dem Aufnahmegestein) in einer Tiefe von mehreren hundert Metern errichtet. Nach dem vollständigen Verschluss bildet es ein passives System, das keine weiteren menschlichen Maßnahmen erfordert. Künftige Generationen werden jedoch die Freiheit haben, die Überwachung zu übernehmen. 

Drei Sicherheitsfunktionen (Isolierung, baulicher Einschluss und Verzögerung) sorgen dafür, dass radioaktive Stoffe von Mensch und Umwelt abgeschirmt bleiben. Die geologische Schicht um das Lager herum bleibt über Hunderttausende von Jahren stabil und isoliert die Abfälle von Veränderungen an der Erdoberfläche. Die verschiedenen von Menschenhand geschaffenen künstlichen Barrieren um die Abfälle herum bleiben über einen sehr langen Zeitraum intakt und schließen die radioaktiven Stoffe ein, sodass sie sich in den ersten paar tausend Jahren nicht ausbreiten können. 

Neben der geologischen Schicht spielt auch das Endlager eine wichtige Rolle für die Sicherheit. Sowohl die Verpackung der radioaktiven Abfälle als auch das Lager selbst schließen die radioaktiven Stoffe über einen langen Zeitraum ein. Die Verpackung gewährleistet auch, dass die Abfälle unter allen Umständen sicher in das Endlager eingebracht werden können. Je nach Art des Abfalls plant die NERAS zwei verschiedene Arten von Verpackungen für die Endlagerung: Monolithblöcke und Supercontainer. 

Die Fässer mit den schwach- oder mittelradioaktiven langlebigen Abfällen werden in Betonboxen (Betonbehältern) gestellt und mit Mörtel eingekapselt. Wenn der Mörtel ausgehärtet ist, bildet das Ganze einen Monolithblock. Aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften halten Beton und Mörtel radioaktive Stoffe zurück und begrenzen das Eindringen von Wasser. 

Die Fässer, die die hochradioaktiven kurz- oder langlebigen Abfälle enthalten, sind von einer Schicht aus Kohlenstoffstahl umhüllt, die ein dicker, mit rostfreiem Stahl ummantelter Betonzylinder umschließt. Diese Verpackung bezeichnen wir als Supercontainer. Der Stahl und der Betonzylinder schirmen die Strahlung ab, und der Beton schützt den Stahl außerdem vor Korrosion. Der Supercontainer verhindert somit, dass Wasser eindringt und mit den radioaktiven Abfällen in Kontakt kommt. 

Die Monolithblöcke und Supercontainer werden in separaten unterirdischen Stollen gelagert. Nachdem alle radioaktiven Abfälle in einem Stollen untergebracht sind, wird dieser wie die Hauptgänge und Zugangsschächte mit Mörtel und anderen speziellen Materialien verfüllt. So bilden die Lagerstollen und damit auch das Lager selbst eine bauliche Barriere, die dazu beiträgt, die Abfälle einzuschließen. 

Weltweit gibt es drei mögliche Kategorien von Aufnahmegesteinen für die Tiefenlagerung: (1) Kristallingestein wie Granit, (2) Evaporite wie Salz und (3) Tongestein. In Belgien sind Tongesteine am besten für die Tiefenlagerung radioaktiver Abfälle geeignet. Im Boomschen Ton und im Yperschen Ton kommen nur schwach verfestigte Tongesteine vor. Beide Tonformationen haben ähnliche, günstige Eigenschaften für die Tiefenlagerung. Sie entstanden vor mehreren zehn Millionen Jahren und sind sehr stabil. Im südlichen Teil des Landes finden wir verfestigten Ton (auch in Form von Schiefersand), der für die Tiefenlagerung geeignet sein kann. 

Die von der NERAS seit mehr als 40 Jahren durchgeführten Forschungen konzentrierten sich hauptsächlich auf die schwach verfestigten Tonschichten im Nordosten des Landes. So beschloss das in dieser Region ansässige Kernforschungszentrum SCK CEN in den 1970er-Jahren, das unterirdische Labor HADES im Boomschen Ton unter seinem Standort in Mol zu bauen. 

Schwach verfestigter Ton besitzt drei wesentliche Eigenschaften, die das Gestein für die Tiefenlagerung geeignet machen. Zunächst einmal ist dieser Ton plastisch. Das bedeutet, dass sich die Risse, die während des Aushubs der Stollen entstehen, nach dem Einsetzen der Betonwand von selbst schließen. Außerdem lässt Ton kaum Wasser durch. Schließlich sind die Tonminerale in der Lage, einen Großteil der radioaktiven Stoffe an sich zu binden, sodass sie bei einer eventuellen Freisetzung im Ton eingeschlossen werden.  

In der Natur gibt es zahlreiche Beispiele für Gegenstände, die in einer Lehmschicht über Hunderttausende von Jahren unversehrt geblieben sind. So wurden im vergangenen Jahrhundert in einer italienischen Tongrube Stämme von Urbäumen entdeckt, die zur Zeit der Mammuts wuchsen. Die natürliche „Tonverpackung“ erwies sich als so wirksam, dass das Holz sogar noch brennbar war. In Kanada wiederum fanden Geologen in einer 430 Meter tiefen Lehmschicht unter einem See ein großes, Milliarden Jahre altes Uranvorkommen. Dank der Lehmschicht, die eine natürliche Barriere um das Erz bildet, blieb das Uranvorkommen in all dieser Zeit praktisch unverändert. An der Oberfläche des Sees gibt es keine Anzeichen für dieses Uranvorkommen; das Wasser entspricht den Trinkwasserstandards. 

Heute sprechen wir hauptsächlich über die globale Erderwärmung. Diese könnte zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen, der einen Teil Belgiens überfluten würde. In einem solchen Szenario liegt die Anfälligkeit der Abfalllagerung in oberirdischen Gebäuden auf der Hand. Wenn die Abfälle jedoch tief unter der Erde gelagert werden, bleiben sie abgeschieden und eingeschlossen und vor diesen Veränderungen geschützt. 

Die Forschenden interessieren sich auch für längerfristige Klimaveränderungen über Hunderttausende von Jahren und insbesondere für den Einfluss von Eiszeiten. Eiszeiten und Warmzeiten, wie wir sie heute erleben, wechseln sich etwa alle hunderttausend Jahre ab. In unseren Regionen führt eine Eiszeit vor allem zu kälteren Temperaturen und zur Bildung von Permafrost. Solche zyklischen Phänomene verändern die Landschaft erheblich (z. B. Erosion, Einschneiden von Flüssen). Daher wird ein Endlager mehrere hundert Meter unter der Oberfläche gebaut, damit diese Störungen die Sicherheit nicht gefährden. 

Erdbeben verursachen die größten Schäden an der Erdoberfläche. Außerdem sind die Erdbeben in Belgien im Allgemeinen von geringer Intensität und sie treten gewöhnlich in bekannten Gebieten auf. Indem jedes Endlager abseits bekannter Erdbebengebiete gebaut wird, werden die möglichen Auswirkungen eines Erdbebens auf ein unterirdisches Endlager minimiert. 

Der Bau des Endlagers und die Einlagerung der Abfälle werden Jahrzehnte dauern. Obwohl dies nicht vorgesehen ist, wird die Rückholbarkeit der Abfälle für einen bestimmten Zeitraum in Betracht gezogen. Die Dauer dieses Zeitraums wird in Absprache mit der Gesellschaft festgelegt und ist ohnehin zeitlich begrenzt. Danach wird das Endlager vollständig verschlossen, um die Sicherheit für künftige Generationen zu gewährleisten, ohne dass weitere Maßnahmen erforderlich sind. Wir nennen das passive Sicherheit.  

Eine wirksame Rückholung wird immer schwieriger werden, je mehr das Endlager seine endgültige Form annimmt. So wird die Rückholung der Abfälle beispielsweise einfacher sein, bevor die Entsorgungsstollen verfüllt sind. Theoretisch wird eine Rückholung der Abfälle nach der vollständigen Schließung des Lagers immer möglich sein, auch wenn dies drastischere Mittel erfordert. 

Ein Tiefenlager besteht aus einem Netz von horizontalen Stollen, in die die radioaktiven Abfälle eingelagert werden. Diese Stollen sind durch Hauptgänge verbunden, die von der Erdoberfläche aus über vertikale Schächte zugänglich sind. Sobald die Entsorgungsstollen mit den radioaktiven Abfällen gefüllt sind, werden sie mit Mörtel verfüllt und vollständig verschlossen. Anschließend werden die Hauptgänge sowie die Eingangsschächte verfüllt und verschlossen. 

Das Endlagerkonzept sieht vor, dass zwei verschiedene Zonen gebaut, mit Abfällen gefüllt, verfüllt und in zwei verschiedenen Phasen verschlossen werden: eine Zone für schwach- oder mittelradioaktive langlebige Abfälle und eine für hochradioaktive Abfälle. Da die hochradioaktiven Abfälle Wärme abgeben, werden die dafür vorgesehenen Entsorgungsstollen weiter voneinander entfernt sein. In dem Entwurf bilden diese beiden Zonen zusammen ein Endlager, obwohl es auch möglich ist, zwei verschiedene Endlager zu bauen. 

Während der gesamten Befüllung des Endlagers werden Überwachungsmessungen durchgeführt. Auch nach dem endgültigen Verschluss des Endlagers werden Messungen zur Umweltüberwachung in der Umgebung des Endlagers durchgeführt. Wie lange dies der Fall sein wird, müssen die künftigen Generationen entscheiden. Künftige Generationen werden jedoch keine Maßnahmen mehr ergreifen müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Das unterirdische Endlager ist nämlich als passives System konzipiert.