BfS Bundesamt für Strahlenschutz

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Titel der Unterlage:

STILLLEGUNG ENDLAGER MORSLEBEN

VERFULLEN VON STRECKEN MIT HOHEN ANFORDERUNGEN
KONZEPT- UND SYSTEMBESCHREIBUNG

Ersteller: Textnummer:

BFS/RALF MAUKE

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Dokument?

Bfs Bundesamt für Strahlenschutz

Revisionsblatt
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Titel der Unterlage:

STILLLEGUNG ENDLAGER MORSLEBEN

VERFÜLLEN VON STRECKEN MIT HOHEN ANFORDERUNGEN
KONZEPT- UND SYSTEMBESCHREIBUNG

Rev -Stand Prüfer rev Kat 1. .
UVST (Zeichn) Erläuterung der Revision

*) Kategorie R = redaktionelle Korrektur
Kategorie V = verdeutlichende Verbesserung
Kategorie S = substantielle Revision
mindestens bei der Kategorie S müssen Erläuterungen angegeben werden

 

CAVDISORA\TXT\W_B0935395_002 doc

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SE-IB-18/07

Salzgitter, März 2007

Kurzfassung Verfasser:     Ralf Mauke Titel:         Stilllegung Endlager Morsleben, Verfüllen von Strecken mit hohen Anforderungen, Konzept- und Systembeschreibung Stand:         14.03.2007 Stichworte:    ERAM, Stilllegung, Streckenabdichtungen, Auslegungsanforderungen, Konzeptbeschreibung, Komponentenbeschreibung, Qualitätssicherung Im Rahmen der Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) werden als wesentlicher Bestandteil des Stilllegungskonzeptes ausgewählte Strecken und Rolllöcher qualifiziert verfüllt, um die Einlagerungsbereiche von der Restgrube zu trennen. An diese Verfüllungen, die als Abdichtungen bezeichnet werden, werden besondere Anforderungen hinsichtlich der einzuhaltenden Permeabilität gestellt. In der vorliegenden Unterlage werden nach einer Beschreibung der Aufgabenstellung zunächst die Auslegungsanforderungen an die Abdichtungsbauwerke erläutert. Dabei wird auf die Bedeutung der Abdichtungen im Rahmen des Stilllegungskonzeptes sowie auf die Anforderungen gemäß Langzeitsicherheitsnachweis eingegangen. Anschließend erfolgt die Erläuterung der Standorte der Abdichtungsbauwerke und der Ausführungsvarianten. Die Beschreibung der Komponenten eines Abdichtungsbauwerks sowie Ausführungen zu den qualitätssichernden Maßnahmen schließen die Konzept- und Systembeschreibung. 2

INHALTSVERZEICHNIS Kurzfassung........................................................................................................................................................2 Inhaltsverzeichnis ...............................................................................................................................................3 Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................................................4 Tabellenverzeichnis ............................................................................................................................................4 1      Aufgabenstellung......................................................................................................................................5 2      Auslegungsanforderungen .......................................................................................................................6 2.1     Vorbemerkung .......................................................................................................................................6 2.1.1     Stilllegungskonzept und Langzeitsicherheitsnachweis .......................................................................6 2.2     Anforderungen .......................................................................................................................................7 2.2.1     Anforderungen gemäß Stilllegungskonzept ........................................................................................7 2.2.2     Anforderungen gemäß Langzeitsicherheitsnachweis .........................................................................7 2.3     Belastungen und Nachweise für die Abdichtungen ...............................................................................7 2.3.1     Belastungen ........................................................................................................................................7 2.3.2     Nachweise...........................................................................................................................................8 3      Konzeptbeschreibung...............................................................................................................................9 3.1     Standorte der Abdichtungsbauwerke ....................................................................................................9 3.2     Konstruktion .........................................................................................................................................16 3.2.1     Horizontale Streckenabdichtungen ...................................................................................................16 3.2.2     Vertikale Abdichtung im südlichen Wetterrollloch .............................................................................17 4      Komponentenbeschreibung ...................................................................................................................18 5      Qualitätssicherung..................................................................................................................................20 Gesamtseitenzahl: 22 3

ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abb. 1: Bereiche für Abdichtungslokationen, 1. Sohle (-253 mNN) ..............................................................11 Abb. 2: Bereiche für Abdichtungslokationen, 2. Sohle (-291 mNN) ..............................................................12 Abb. 3: Bereiche für Abdichtungslokationen, 3. Sohle (-332 mNN) ..............................................................13 Abb. 4: Bereiche für Abdichtungslokationen, 4. Sohle (-372 mNN) ..............................................................14 Abb. 5: Bereiche für Abdichtungslokationen, Wetterrollloch südlich, 1. bis 4. Sohle ....................................15 Abb. 6: Schematische Darstellung eines Abdichtungssegmentes ................................................................16 Abb. 7: Schematische Darstellung der Abdichtung des südlichen Wetterrolllochs .......................................17 TABELLENVERZEICHNIS Tab. 1: Übersicht über Bereiche für Abdichtungslokationen .........................................................................10 4

1         AUFGABENSTELLUNG Das Bundesamt für Strahlenschutz hat die erforderlichen Maßnahmen für den Abschluss des Betriebes des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) geplant. Um in der Nachbetriebsphase unzulässige Freisetzungen von Radionukliden in die Biosphäre ausschließen zu können, ist ein Stilllegungskonzept für das ERAM erarbeitet worden. Für dieses Stilllegungskonzept wird auf Grundlage zweier unterschiedlicher Modellansätze der Langzeitsicherheitsnachweis erbracht. Das Stilllegungskonzept basiert auf einer weitgehenden Vollverfüllung des gesamten Grubengebäudes mit einem hydraulisch abbindenden Baustoff mit Salzzuschlag. Hierdurch wird die Integrität der Salzbarriere des Grubengebäudes gewährleistet. Des Weiteren werden Umlöseprozesse durch zutretende Wässer minimiert und der Zutritt von Lösungen an die Abfälle sowie der spätere Austrag von kontaminierter Lösung aus dem Grubengebäude verzögert. An die Verfüllungen von ausgewählten Strecken und Rolllöchern - die als Abdichtungen bezeichnet werden - bestehen dabei besondere Anforderungen. Ihre Aufgabe ist es, die Einlagerungsbereiche, in denen sich radioaktive Abfälle befinden, hydraulisch von der Restgrube zu trennen, wobei als Restgrube die Hohlräume außerhalb der abgedichteten Einlagerungsbereiche bezeichnet werden. Durch die Abdichtungen wird somit eine Verzögerung des Zutritts von Lösungen in die Einlagerungsbereiche erreicht. Bevorzugte Lokationen für die Abdichtungen sind Strecken in Steinsalzbereichen. Zur Abdichtung der Schächte Bartensleben und Marie sind Schachtverschlüsse vorgesehen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Unterlage sind. In dieser Konzept- und Systembeschreibung für die Abdichtungsbauwerke werden die Funktion der Abdichtungsbauwerke im Stilllegungskonzept sowie ihre Lokationen beschrieben. Weiterhin wird die Konstruktion der Abdichtungen sowie ihre Wirkungsweise erläutert. 5

2         AUSLEGUNGSANFORDERUNGEN 2.1       VORBEMERKUNG Zur    Erläuterung     der   Bedeutung    der    Abdichtungen      im     Stilllegungskonzept   sowie   im Langzeitsicherheitsnachweis werden in den nachfolgenden Abschnitten die für die Abdichtungen relevanten Aspekte des Stilllegungskonzeptes/Langzeitsicherheitsnachweises beschrieben. 2.1.1 Stilllegungskonzept und Langzeitsicherheitsnachweis Die geplante Stilllegung des ERAM basiert auf einem Konzept mit weitgehender Verfüllung der Hohlräume in Abbauen, Rolllöchern und Strecken. Die radioaktiven Abfälle befinden sich in Einlagerungsbereichen. Mit technischen Barrieren werden die Einlagerungsbereiche West-Süd-Feld und Ostfeld sowie die Schächte Bartensleben und Marie abgedichtet. Eine Abdichtung der Einlagerungsbereiche Nordfeld, Zentralteil und Untertagemessfeld (UMF) ist wegen der dort vorhandenen geometrischen und gebirgsmechanischen Verhältnisse nicht möglich. Das Konzept ist dahin ausgerichtet, Lösungszutritte in die Grubengebäude und den Schadstofftransport aus den Grubengebäuden langfristig zu behindern. Neben den Abdichtungen tragen auch die hohlraumreduzierenden und stabilisierenden Maßnahmen zur Verzögerung des Schadstofftransports bei. Lösungszutritte über potenzielle Schwachstellen im Gebirge können nicht vollständig ausgeschlossen werden. Durch die umfangreichen Verfüllmaßnahmen bleibt einerseits die Standsicherheit des Grubengebäudes erhalten, andererseits wird das für Lösungen zur Verfügung stehende Hohlraumvolumen reduziert. Unkontrollierbare Hohlraumneubildungen infolge von Umlöseprozessen werden so minimiert. Durch in den Grubengebäuden nach Abschluss der Stilllegungsmaßnahmen verbliebene Lösung bzw. eventuell in die verschlossenen Grubengebäude zutretende Lösung kann diese jedoch beim Kontakt mit den radioaktiven Abfällen kontaminiert und durch Konvergenz und Gasproduktion aus den Grubengebäuden ausgepresst werden. Die dabei zu erwartenden Freisetzungsraten sind allerdings gering. Der Transport der Schadstoffe erfolgt zudem so langsam, dass ein Großteil der Radionuklide bereits vor dem Erreichen der Biosphäre zerfallen ist. Entsprechend den Anforderungen an die Verfüllung wurden alle Grubenbaue vier verschiedenen Verfüll- kategorien zugeordnet: x Verfüllkategorie I: Qualitativ hochwertig verfüllte Strecken und Rolllöcher, die als Abdichtungen dienen und die Einlagerungsbereiche von der Restgrube abgrenzen. x Verfüllkategorie II: Abbaue, die geomechanisch durch den einzubringenden Versatz zu stützen und zum Erreichen der erforderlichen Stützwirkung bis zum dafür erforderlichen Grad zu verfüllen sind. x Verfüllkategorie III: Abbaue, die zu keiner der anderen Kategorien gehören, werden                   zur Hohlraumreduzierung feldesweise mit einem durchschnittlichen Verfüllgrad von ca. 65 % verfüllt. x Verfüllkategorie IV: Kalilager, die so gut wie möglich mit technisch vertretbarem Aufwand verfüllt werden. Die in der vorliegenden Unterlage beschriebenen Abdichtungsbauwerke sind der Verfüllkategorie I zuzuordnen. 6

2.2       ANFORDERUNGEN 2.2.1 Anforderungen gemäß Stilllegungskonzept Aus dem Stilllegungskonzept ergeben sich für die Abdichtungsstandorte folgende Anforderungen, die bei der Auswahl berücksichtigt werden. x Im Hinblick auf die technische Realisierbarkeit           sollen  die  Abdichtungen   grundsätzlich  in streckenähnlichen Grubenbauen errichtet werden. x Zur Vermeidung von Umläufigkeiten in Folge Umlösungen sind die Abdichtungen nach Möglichkeit in Steinsalzstrecken zu errichten. x Um großräumige Auflockerungen ausschließen zu können, dürfen sich keine großen Abbaue in der Nähe der Abdichtungsstandorte befinden. x Die Wahrscheinlichkeit, dass bisher nicht erfasste Bohrungen vorhanden sind, muss klein sein. Potenzielle Zutrittspfade für Lösungen existieren nur für          die  Restgrube,  die  abzudichtenden Einlagerungsbereiche weisen keine potenziellen Zutrittspfade auf. 2.2.2 Anforderungen gemäß Langzeitsicherheitsnachweis Eine Abdichtung setzt sich aus den Elementen Abdichtungskörper, Kontaktzone zwischen Streckensaum und Abdichtungskörper und der konturnahen Auflockerungszone im Gebirge zusammen. Die grundlegende Anforderung an die Abdichtungen ergibt sich aus dem Langzeitsicherheitsnachweis. Für die dem Langzeitsicherheitsnachweis zu Grunde gelegten Abmessungen der Abdichtungen ist ein querschnittsgemittelter hydraulischer Widerstand als Anfangswert zu gewährleisten, der sich bei einer -18 2 Permeabilität k d 10 m (Referenzfall im Langzeitsicherheitsnachweis) ergibt. Bei der Anforderung handelt es sich um den Anfangswert des hydraulischen Widerstandes. Eine Zunahme der Permeabilität ist wegen des korrosiven Angriffs durch magnesiumreiche Lösungen beim Durchströmen der Bauwerke nicht zu verhindern. Wegen des radioaktiven Zerfalls werden die Anforderungen an die Abdichtungen über die Zeit geringer. Eine Permeabilitätserhöhung in Folge Korrosion wird in den Langzeitsicherheitsanalysen berücksichtigt. 2.3       BELASTUNGEN UND NACHWEISE FÜR DIE ABDICHTUNGEN 2.3.1 Belastungen Die Belastungen ergeben sich aus den betrachteten Fällen hinsichtlich des Zeitpunktes und der Dauer des Zulaufes von Lösungen in das Endlager. Hierbei wird zwischen den Fällen 7