Geologische Tiefenlager Forschung

Die tiefe geologische Entsorgung hochradioaktiver Abfälle mit Rückholbarkeit wird weltweit als die sicherste Option zur Isolierung dieser Abfälle von der Biosphäre angesehen. Das Konzept eines Multi- Barrieren- Systems umfasst folgende Barrieren: 1) Abfälle (verglaste oder abgebrannte Brennelemente), 2) Kanister (Kupfer oder Edelstahl), 3) die geotechnische Barriere (Bentonit oder Salzgrus, je nach Wirtsgestein) und 4) die geologische Barriere. Durch dieses Konzept der Radionuklidisolation oder -verzögerung werden die Dosiswerte in der Entwicklung des Endlagers Größenordnungen unter den in den behördlichen Richtlinien festgelegten Dosisgrenzwerten (0,1 mSv/a) liegen. In Deutschland sind derzeit drei verschiedene Gesteinsarten (Steinsalz, Tonformationen und kristalline Gesteine) potentiell geeignet, um ein geologisches Tiefenlager darin zu bauen. Der Vergleich der Standorte mit unterschiedlichen geologischen Formationen für die endgültige Standortwahl wird eine große Herausforderung darstellen. Die Untersuchungen der Gruppe Angewandte Geologie konzentrieren sich in Zusammenarbeit mit dem KIT-INE auf die Integrität der geotechnischen Barriere unter dem Einfluss glazialen Schmelzwassers zukünftiger Eiszeiten (Projekt CFM und KOLLORADO-e2) und diemechanische Entwicklung verdichteter Bentonite im Laufe der Zeit und seine Homogenisierung durch Wassersättigung (BEACON). Weitere Aspekte sind die Mobilität von Radionukliden in der Geosphäre von der Nanoskala bis zur Makroskala einschließlich Migrationsversuchen in unterirdischen Forschungslabors (URL's) wie der Grimsel-Felslabor (CH) oder dem Äspö Hard Rock-Labor (HRL). Grundwassermigrationsprozesse umfassen Advektion / Diffusion / Matrixdiffusion und die Rolle von organischen / anorganischen Kolloiden / Nanopartikeln auf die Retention umweltgefährdenden Stoffe.

Neue Aspekte, die im Rahmen des kürzlich begonnenen Verbundprojekts TRANS-LARA untersucht werden, sind die realistische Beschreibung des potentiellen Transports entlang der Kausalkette Grundwasser - ungesättigte Zone - Boden - Pflanze auf der Grundlage des mechanistischen Verständnisses, das durch spektro - mikroskopische Techniken und eine realitätsnähere reaktive Transportmodellierung unter Verwendung von Oberflächenkomplexationsmodellen (SCM) geschehen wird. Die Gruppe der Angewandten Geologie wird sich auf den Transport von Selen (Selenat/Selenit) und natürliche Radionukliden vom Grundwasser zum Boden durch die ungesättigte Zone konzentrieren, wobei sowohl gelöste als auch Nanopartikel assoziierte Spezies betrachtet werden.

Projektleiter: Thorsten Schäfer, Dirk Merten, Arno Märten, 2x n.n

Projekte: BEACON, KOLLORADO-e2, TRANS-LARA

Abbildung 1: Blick in den GTS Tunnel der kontrollierten Zone mit dem Equipment des CFM- Projekts und dem Megapacker im Hintergrund zur Stabilisierung der hydraulischen Bedingungen entlang der MI-Scherzone. (Foto © CFM Konsortium 2015).