Untersuchung der Auflockerungszonen in der Nähe von Lagerstätten für radioaktive Abfälle
Von Abfällen, die bei der Energieerzeugung in Kernkraftwerken anfallen, kann für einen Zeitraum von tausenden von Jahren eine Gefahr ausgehen. Die favorisierte Lösung zu diesem Problem ist die Lagerung der Abfälle unter Tage in tief liegenden Tonschichten. Im Rahmen des SELFRAC-Projekts wurde eine Leistungsbewertung zum langfristigen Verhalten von radioaktiven Abfällen, die in geologischen Endlagern gelagert werden, durchgeführt. Diese Bewertung umfasste eine Evaluierung der Auflockerungszonen (EDZ, Excavation Disturbed Zone). Änderungen in diesen Zonen können zu einer erhöhten Permeabilität aufgrund des Risswachstums im umliegenden Gestein führen. Aufgrund der selbstheilenden Eigenschaften des Tons verringert sich mit der Zeit jedoch seine Permeabilität. Ziel der SELFRAC-Forschungsgemeinschaft war die Untersuchung und Quantifizierung dieses Prozesses in zwei verschiedenen geologischen Formationen. Es handelte sich hierbei zum einen um den Opalinuston des Mont Terri (Schweiz) und zum anderen um den Boom-Ton im Norden Belgiens. Das Vorhandensein von Auflockerungszonen kann zu Änderungen der mechanischen Beschaffenheit des Gesteins in der Nähe der unterirdischen Stollen führen. Nach Verschluss der Stollen findet eine Sättigung der Lagerstätte mit Wasser statt. Hierdurch kann eine Quellung des Versatzmaterials, das aus einem speziellen Ton (Bentonit) besteht, hervorgerufen werden, wodurch die Versiegelung der Risse beschleunigt werden kann. Eine Sättigung kann aufgrund der Wärmeausdehnung der Festkörper und des Wassers auch zu einer Spannungserhöhung sowie zu einer Reduzierung der Festigkeit führen. Dieser Prozess kann eine Ausweitung der Auflockerungszone nach sich ziehen. Eine Erwärmung dagegen kann zur Erhöhung der Kriechgeschwindigkeit im Wirtsgestein führen, wodurch das Schließen offener Risse beschleunigt und der Einfluss der Auflockerungszone abgemildert wird. Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass die Auflockerungszone auf die Freisetzung von Radionukliden nur einen geringen Einfluss hat. Die Auflockerungszone kann für einen gewissen Zeitraum einen Bereich hoher Permeabilität darstellen, genauere Untersuchungen sind allerdings erforderlich, um zu bestimmen, ob durch diese Schicht hindurch der Transport von Kontaminanten in die Umwelt möglich ist. Die Frage, ob in der Auflockerungszone ein Bereich geringer Permeabilität, der einen Bereich hoher Permeabilität umschließt, ausreicht, um die negativen Auswirkungen auf das Endlager abzumildern, bleibt unbeantwortet.
