Rückholbarkeit von radioaktiven Abfällen. Detlef Appel, PanGeo

Technisches Forum Sicherheit, 7.3.2013 / D. Appel: Position der EKRA zur Rückholbarkeit 1
Technisches Forum Sicherheit
16. Sitzung am 7.3.2013 in Brugg AG
Fachsitzung zum Thema Rückholung
Detlef Appel
PanGeo - Geowissenschaftliches Büro, Hannover
Position der EKRA zur Rückholbarkeit von Abfällen

Position der EKRA zur Rückholbarkeit
Inhalt
• Begriffe
• Vorgeschichte EKRA (Energie-Dialog Entsorgung)
• EKRA - Mandat, Arbeitsweise, Berichte
• EKRA - Generelles Vorgehen
• EKRA - Warum Reversibilität / Rückholbarkeit / Rückholung?
• EKRA - Beurteilungskriterien Konzeptentwicklung
• EKRA - Vergleich von Lageroptionen
• EKRA - Lagerphasen geologisches Tiefenlager
• EKRA - Elemente geologisches Tiefenlager
• EKRA - Verschlussoptionen
• EKRA - Aspekte der Rückholbarkeit
• Resümee Rückholbarkeit
• Resümee geologische Tiefenlagerung

Aktive Sicherheit*)
im Wesentlichen zu gewährleisten durch technische
Barrieren (z.B. Bauwerk, Behälter) und Maßnahmen
zur Aufrechterhaltung des geforderten Sicherheits-
niveaus (Überwachung des Endlagersystems, Wartung
und Reparatur der technischen Barrieren, …)
Passive Sicherheit*)
im Wesentlichen zu gewährleisten durch wartungsfreie
geologische Barriere(n) und geotechnische Barrie-
ren (Verfüllung, Versiegelung) zur Begrenzung /
Beseitigung von durch Bau und Betrieb des Endlagers
verursachten Funktionsdefiziten der geologischen
Barriere
Begriffe
*)
Sicherheit bedeutet hier im Wesentlichen Langzeitsicherheit; die zu betrach-
tende Zeitspanne ist vom Abfalltyp abhängig)

Reversibilität Option zur Rückgängigmachung einer bestimmten Ent-
scheidung (ihrer Umsetzungskonsequenzen) innerhalb
eines Entscheidungsprozesses oder des Entscheidungs-
prozesses insgesamt
Rückholbarkeit Technische Option, Abfall aus einem geologischen
Tiefenlager / Endlager zurückzuholen (z.B. durch
"Umkehrung" der Einlagerungstechnik)
Rückholung tatsächliche Rückholung von Abfall aus einem
geologischen Tiefenlager / Endlager
"Erleichterte Rückholung" - Rückholung mit geringem
Aufwand (solange Einlagerungsbereiche, Zugangsstrecken
usw. nicht endgültig verfüllt sind)
Bergung Rückholung von Abfall aus einem geologischen Tiefen-
lager / Endlager im Havariefall
Begriffe

Vorgeschichte EKRA - Energie-Dialog Entsorgung (1998)
Auftraggeber: Bundesrat Moritz Leuenberger (UVEK)
• Präsident: Hans Ruh
• Anlass: anstehende Revision Kernenergiegesetz
• Teilnehmer
- Kernkraftwerksbetreiber
- Nagra
- nationale / kantonale Umweltorganisationen
- betroffene Bundesämter
- weitere

Auftrag
• Grundsatzfragen beantworten, insbesondere
- Vor- und Nachteile der Endlagerung und der kontrollierten Langzeit-
lagerung
- Vor- und Nachteile der Wiederaufarbeitung und der direkten Endlagerung
• technische, rechtliche und finanzielle Fragen der nuklearen Entsorgung
beantworten, insbesondere
- Rückholbarkeit und Kontrollierbarkeit der Abfälle in einem Endlager
- Verschluss eines Endlagers
- Verantwortlichkeit und Haftung in ferner Zukunft bei der Lagerung von
Abfällen mit langer Halbwertszeit;
- Sicherstellung der Finanzierung der nuklearen Entsorgung
⇒ Erarbeitung von Konsensvorschlägen für Revision Kernenergiegesetz

Ergebnisse / Dissens
• Zukunft der Kernenergienutzung
• Betriebsdauer KKW >30 Jahre: Sicherheit <> fakultatives Referendum
• Abgebrannte Brennelemente: Wiederaufarbeitung <> Direkte (End)Lagerung
• Lager SMA (Wellenberg)
• zu verfolgendes Lagerkonzept: Endlager oder "kontrolliertes
Langzeitlager" (mit Möglichkeit der Rückholung von Abfällen)
⇒ Keine Konsensvorschläge für Revision Kernenergiegesetz
⇒ im Schlussbericht des Vorsitzenden Vorschläge zur Überbrückung der
unterschiedlichen Positionen

Ergebnisse / Konsens
• Entsorgungskosten sicherstellen
• Entsorgungsfonds für Kernkraftwerke einrichten
• Haftung regeln (Standortkanton / -gemeinde von Haftung ausnehmen)
• KKW-Neubau: Fakultatives Referendum
• Lager HAA: Konzept kontrolliertes und rückholbares Langzeitlager auf
Erkenntnisstand entsprechend Endlager bringen
Vorschläge Ruh im Schlussbericht (1998)
• Betriebsdauer KKW: Verlängerung ≤10 a: Bundesrat entscheidet /
Verlängerung >10 a: Volksentscheid
• Wellenberg: NAGRA verfolgt Projekt weiter / Rahmenbewilligung bleibt sistiert /
Sondierstollen
• Studie zur Vertiefung der Option kontrollierte und rückholbare Langzeit-
lagerung und Vergleich verschiedener Lageroptionen

EKRA - Mandat (Juni 1999)
Die "Expertengruppe Entsorgungskonzepte für radioaktive Abfälle" (EKRA) er-
arbeitet die Grundlagen für einen Vergleich der Entsorgungskonzepte für
radioaktive Abfälle. Sie untersucht und vergleicht insbesondere die geologi-
sche Endlagerung, die kontrollierte und rückholbare Langzeitlagerung
und die Zwischenlagerung unter den Aspekten:
• Aktive und passive Sicherheit
• Überwachung und Kontrolle
• Rückholbarkeit
In einem technische und gesellschaftliche Fragen darstellenden Bericht
fasst die EKRA die gewonnenen Resultate sowie ihre Schlussfolgerungen
und Empfehlungen zu Handen des UVEK zusammen.
Auftraggeber: Bundesrat Moritz Leuenberger (UVEK)

EKRA - Arbeitsweise
• 7 Arbeitssitzungen (1999 - 2000)
• Hearings mit
- Behörden (BFE, HSK)
- Umweltorganisationen (Greenpeace, MNA, SES)
- Nagra / GNW
• Berichterstellung

EKRA - Berichte
Entsorgungskonzepte für radioaktive Abfälle (Januar 2000)
• Analyse der Entsorgungssituation
• gesellschaftliche Erwartungen an Entsorgung und ihre Konsequenzen
• ethische und sicherheitstechnische Grundlagen
• Entwicklung Kontrollierte geologische Langzeitlagerung
• Vergleich von Lageroptionen
Beitrag zur Entsorgungsstrategie für die radioaktiven Abfälle der
Schweiz (Oktober 2002)
• Rechtslage
• Entsorgungsprogramm
• Dialog und Partizipation
• Forschung
• Organisation der Entsorgung
• Finanzierung

EKRA - Generelles Vorgehen
• Definition der Randbedingungen für die sichere Lagerung radioaktiver Abfälle
• Darstellung der wichtigsten (diskutierten / verfolgten) Lagerkonzepte
• Entwicklung der kontrollierten geologischen Langzeitlagerung (KGL)
• Vergleichende Beurteilung der Lagerkonzepte
- Oberflächen-Dauerlagerung ("Hüten")
- Oberflächen-Langzeitlagerung
- Oberflächen-Endlagerung
- Tiefen-Dauerlagerung
- Geologische Endlagerung
- Kontrollierte geologische Langzeitlagerung (⇒ geologische Tiefenlagerung)
! Sicherheitstechnische Diskussion überwiegend auf strategischer Ebene
⇒ Keine Detailregelung (Mandat, Zeit)
⇒ Detaildiskussion in Berichten 2000 und 2002 dient vor allem der Absiche-
rung der strategischen Überlegungen

EKRA - Warum Reversibilität / Rückholbarkeit / Rückholung?
Mögliche Gründe für Rückholung von Abfällen aus einem Lager
Sicherheit
Störfall oder ungenügendes Verhalten, so dass beispielsweise die Behörden
keine Genehemigung für den Verschluss erteilen
Testbetrieb
Rückholung aus einem Testlager, Teilvalidierung von Modellen
Abfallbehandlung
Wiederverwendung von Ressourcen, Abtrennung und Transmutation, neue
Verfestigungstechnologie
Umlagerung / neues Lager
"verbessertes" Lagerkonzept, internationale Lösung
Andere Nutzung des Untergrunds
Rohstoff, Tunnelbau etc.

"Aktuelle" Argumente für Rückholbarkeit
Reaktionsmöglichkeit, falls sich der Endlagerstandort (nach
Abfalleinlagerung) als ungeeignet erweist ?
durch In-situ-Untersuchung / Beobachtung Verständnis über
Endlagersystem und damit Qualität des "Nachweises der
Langzeitsicherheit" verbessern
(!)
auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren ?
auf bessere Entsorgungsstrategie, insbesondere Abtrennung
und Transmutation (P & T), warten ?
Gerechtigkeit /Fairness: Handlungsspielraum künftiger
Generationen ?
Nachhaltigkeit: Spätere Verwertung bestimmter Abfälle
erleichtern ?
Demokratische Teilhabe an Entsorgungsentscheidungen ?
Akzeptanzförderung ! / ?

EKRA - Beurteilungskriterien Konzeptentwicklung
Sicherheit für Mensch und Umwelt (Sicherheit hat Vorrang)
⇒ kurz- und mittelfristig: auch aktiv durch technische Barrieren und Mass-
nahmen
⇒ "auf Dauer": nur passiv durch geologische Barriere(n) / Wirtgestein, geo-
technische Barrieren zur )
• Handlungsspielraum für alle betroffenen Generationen und Gerechtigkeit
zwischen Bevölkerungsschichten, -gruppen und Generationen (Fairness)
• Einhaltung Verursacherprinzip
⇒ heute Entsorgungskonzept entwickeln / einvernehmlich umsetzen
• Individuelle und gesellschaftliche Akzeptanz

EKRA - Sicherheitsbereiche
Sicherheitsgewährleistung aktiv (Überwachung, Wartung, Reparatur)
Arbeitssicherheit
Ziel: Schutz der Arbeitnehmer / Arbeitnehmerinnen
Umfasst: Konventionelle Arbeitssicherheit und Strahlenschutz
Störfallsicherheit
Ziel: Schutz von Mensch und Umwelt vor akuten, nicht bewusst
herbeigeführten Ereignissen
Umfasst: Konventionelle Störfallsicherheit und Strahlenschutz gegenüber
internen Ereignissen, wie Brand, Explosion, Verpuffung, Einsturz
externen Ereignissen, wie Erdbeben, Meteoriteneinschlag,
meteorologische Ereignisse, Überschwemmung, Flugzeugabsturz

EKRA - Sicherheitsbereiche
Sicherung
Ziel: Schutz vor bewussten menschlichen Einwirkungen
Umfasst: Sicherheit vor Sabotage und weiteren Einwirkungen Dritter
Sicherheit vor Emissionen
Ziel: Schutz von Mensch und Umwelt vor chronischen Einwirkungen
während des Betriebs einer Anlage
Umfasst: konventionellen Imissionsschutz und Strahlenschutz für nicht beruflich
Exponierte, auch bei unbeabsichtigtem, chronischem Austritt radioak-
tiver Stoffe aus dem Lager
Sicherheitsgewährleistung passiv (Wirtgestein, geotechnische Barrieren)
Langzeitsicherheit
Ziel: Schutz von Mensch und Umwelt vor chronischen Einwirkungen nach
Beendigung des Betriebs

EKRA - Vergleich von Lageroptionen
nach EKRA 2000

EKRA - Vergleich von Lageroptionen
• (passive) Langzeitsicherheit nicht erreichbar bei Zwischenlagern jeden Typs,
Lagern an der Erdoberfläche, tiefen Dauerlagern
• nur geologische Endlagerung entspricht den Anforderungen an die (passive)
Langzeitsicherheit
⇒ gleich Endlagerung / irgendwann Überführung eines jeden Lagers in geo-
logisches Endlager
• gesellschaftlichen Forderungen an die Abfalllagerung betreffen Reversibilität
(Rückholbarkeit von Abfällen) und demokratische Mitsprache (Rückholung)
⇒ EKRA-Konzept der kontrollierten geologischen Langzeitlagerung
(⇒ geologische Tiefenlagerung) verbindet geologische Endlagerung
(passiv) mit Reversibilität / Rückholbarkeit und Lagerbeobachtung
(aktiv)
Offene Fragen
- Sicherheitsaspekte (Wechselwirkungen zwischen Teillagern <> Übertragbarkeit
von Befunden / Phase aktiver Sicherheitsgewährleistung)
- Übergang kontrollierte geologische Langzeitlagerung / geologische Endlagerung
(Wer entscheidet? Auf Grundlage welcher Kriterien?)

EKRA - Lagerphasen geologisches Tiefenlager
• Erkundungs- und Planungsphase
• Bauphase
• Betriebs- und Beobachtungsphase
- Testen / Einlagern und Verfüllen (Hauptlager: sektorenweise Überführung
aktiv  passiv)
- Beobachten (Überwachung / Kontrolle) im wesentlichen im Pilotlager
- endgültiger Verschluss des Lagers, wenn Ziele erreicht
• Nachverschlussphase

EKRA - Elemente geologisches Tiefenlager
Testlager (KEV ⇒ Testbereiche) [Felslabor / UTL]
• Bestätigung der Standortwahl und der Machbarkeit des Tiefenlagers durch
Nachweis der geforderten sicherheitstechnischen Eigenschaften des Endlager-
systems
• Überprüfung des Sicherheitsnachweises für Bau- und Betriebsbewilligung
vor Inbetriebnahme Tiefenlager
• Demonstration der Fähigkeit
- Verfüllmaterial einzubringen und zu entfernen
- Abfallgebinde einzulagern und zurückzuholen
während Betrieb Tiefenlager
• Erprobung der Versiegelung von Kavernen und Stollen
• Nachweis deren Funktionstüchtigkeit

Hauptlager (Endlager)
• schrittweise ("kavernenweise") Auffahrung des Lagers, Einlagerung der Abfälle,
Verfüllung und Verschluss der Kavernen
• Zugang zum Hauptlager bis zum endgültigen Verschluss des Tiefenlagers

Pilotlager
• Überwachung (Monitoring): Langzeitverhalten Endlagersystem, insbeson-
dere der Abfälle (Wechselwirkungen mit Nahfeld, Wirtgestein)
• "Verifizierung": prognostische Annahmen zum Langzeitverhalten des
Tiefenlager zur Absicherung des Sicherheitsnachweises
• Erkennung: (unerwartete) ungünstige Systementwicklung
⇒ Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf Hauptlager
⇒ Entscheidungsgrundlage
- endgültiger Verschluss des Tiefenlagers
- Reparaturmassnahmen o.ä.
- Rückholung von Abfällen aus Pilot- und Hauptlager
? Wer entscheidet ? Kriterien ? Was ist zu messen

nach EKRA
(2000)
Lagerzustand Betriebs- und Beobachtungsphase

EKRA - "Verschlussoptionen"
• Normaler Lagerverschluss
wenn Überwachung des Endlagersystems und Absicherung der Prognosen im
Pilotlager die erwarteten Ergebnisse zeigen und keine unerwartete ungünstige
Systementwicklung beobachtet wird
• Schnellverschluss
für den Fall aussergewöhnlicher Entwicklungen, die zur Beeinträchtigung der
Sicherheit (insbesondere Langzeitsicherheit) führen (können)
• Selbstverschluss
für den Fall aussergewöhnlicher Ereignisse oder Entwicklungen, auf die nicht
mit geeigneten Gegenmassnahmen reagiert wird
• Temporärer Verschluss während der Betriebsphase (ENSI-G03)
schnell umsetzbar in gesellschaftlichem Krisenfall, reversibel

EKRA - Rückholbarkeit und Lagerzustände
sehr leichte Rückholbarkeit
Abfallbehälter in offenen Lagerkavernen gestapelt oder versenkt, Zugänge offen
⇒ Abfallrückholung mit denselben Techniken wie Einlagerung, nur
"umgekehrt"
leichte Rückholbarkeit
Hohlräume zwischen Abfallbehältern und Wirtgestein verfüllt, Lagerkavernen
versiegelt, Zugänge offen
⇒ konventionelle Fördertechniken, Verfüllmaterial (Bentonit / Betonit-
gemische [HAA] / Mörtel [SMA]) kann leicht ausgefräst werden
Rückholbarkeit mit erhöhtem technischem und finanziellem Aufwand
Hohlräume zwischen Abfallbehältern und Wirtgestein verfüllt, Lagerkavernen
verfüllt und versiegelt, Zugänge verschlossen und versiegelt
⇒ Zugang zum Lager mittels Untertagebautechniken,
⇒ im Lager Bergbautechniken, wie etwa im Uranabbau (auch Roboter)

EKRA - Rückholbarkeit und Verfüllung
Rückholbarkeit ist Teil der Forderung nach Reversibilität. Rückholung
kann durch planerische Massnahmen erleichtert werden. Solche Massnahmen
erhöhen allerdings das Risiko eines nicht gewollten Zugriffs auf das Lagergut.
Um den Zutritt von Wasser an die Abfälle und die Freisetzung von Schadstof-
fen in die Umgebung zu vermeiden, sollten die Lagerkavernen kurz nach der
Einlagerung verfüllt und verschlossen werden. Evtl. ist auch eine Injizierung
(Verfüllung) von Drainagen angezeigt.
Im Interesse der Sicherheit, vor allem der Begrenzung der Auflockerungs-zone,
müssen die Lagerkavernen eines Tiefenlagers möglichst rasch verfüllt werden.
Die Zugangsstollen sind durch Einbauten für die Zeit des Lager-betriebs und
der Beobachtung zu sichern.

EKRA - Rückholbarkeit technisch immer möglich!
Sehr leichte und leichte Rückholbarkeit
Aus Gründen der Rückholbarkeit allein macht es wenig Sinn, Lagerkavernen
offenzuhalten - die Rückholung wird durch die eingebrachte Verfüllung tech-
nisch nicht entscheidend erschwert.
Rückholbarkeit mit erhöhtem technischem und finanziellem Aufwand:
Trotz grosser Hemmnisse ist die Rückholung der Abfälle jederzeit technisch
machbar, zwischen Rückholung über noch offene Zugangsstollen oder
‑schächte und dem Wiederauffahren eines verfüllten und verschlossenen
Endlagers bestehen allerdings schwerwiegende technische, wirtschaftliche und
psychologische Unterschiede.

Resumee Rückholbarkeit
"geologische Skepsis" gegenüber Rückholbarkeit von Abfällen
• Offenhalten des Endlagerbergwerks, insbesondere über sehr langen
Zeitraum, stellt Sicherheitsrisiko dar
⇒ Zugangswege zu Abfällen sind Wasserwegsamkeiten
⇒ offene Hohlräume und Wärmeeintrag können sicherheitsrelevante
mechanische / hydraulische Auswirkungen haben
• Können die zur Reduzierung der geologischen Prognoseunsicherheit
hilfreichen Informationen bei (teilweise) offenem Endlager überhaupt
erhoben werden?
⇒ Einstellung des zu beurteilenden Langzeitzustands wird verzögert
• Der Schutz von Mensch und Umwelt muss u. U. für beträchtliche Zeiträume
durch sicherheitsgerichtete Maßnahmen, also aktiv gewährleistet werden
⇒ Prognosen über die künftige Entwicklung der Gesellschaft mit
größeren Unsicherheiten behaftet als bei geologischen Systemen

Resumee geologische Tiefenlagerung
Das Konzept der geologischen Tiefenlagerung führt Argumente des lange
währenden gesellschaftlichen Diskussionsprozesses zur "herkömmli-
chen" (passiv sicheren) Endlagerung in tiefen geologischen Formationen
und Alternativen mit aktiver Sicherheitsgewährleistung zusammen. Es
"regelt" insbesondere den Übergang von der zeitlich begrenzten Phase
vertrauensbildender aktiver Lagerkontrolle mit Möglichkeit erleichterter
Abfallrückholung im Bedarfsfall zur zeitlich "unbegrenzten" Phase passi-
ver Lagersicherheit, in der die Rückholung von Abfällen nur noch mit
grossem Aufwand möglich ist.
Ein wichtiges sicherheitliches Ziel der Phase aktiver Sicherheit besteht im
Abbau von Ungewissheiten hinsichtlich der "Langzeitsicherheit" des
Lagers und des "Langzeitsicherheitnachweises" durch gezielte Untersu-
chungen und Beobachtung in Testlager und Pilotlager bei gleichzeitigem
Einschluss des grössten Teils der Abfälle im Hauptlager.

Vielen Dank
für Ihre Aufmerksamkeit

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