| Bearbeitungszeitraum |
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Juli 2010 - März 2013 |
| Vorhabenziel |
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Mit dem Vorhaben VSG sollte zum ersten Mal in Deutschland eine umfassende, vorläufige Sicherheitsanalyse für ein Endlager für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle auf Basis der Kenntnisse an einem konkreten Standort vorgenommen werden, wobei die konzeptionellen Einzeluntersuchungen prototypischen Charakter für zukünftige Sicherheitsanalysen (u. a. im Rahmen eines Standortauswahlverfahrens) haben sollten. Zu Beginn bestand im Zusammenhang mit der Aufhebung des Erkundungs-Moratoriums für den Standort Gorleben noch eine zusätzliche Zielsetzung darin zu prüfen, ob Gorleben als Standort für ein Endlager infrage kommt. Im Verlauf des Vorhabens wurde im Einvernehmen mit dem Auftraggeber BMU vereinbart, auf eine dezidierte vorläufige Eignungsprognose zu verzichten. Allerdings sollte geprüft werden, ob die im Vorhaben VSG entwickelten Endlagerkonzepte im Verbund mit der geologischen Barriere am Standort Gorleben oder an Salzstandorten mit vergleichbarer geologischer Situation geeignet sind. Das Vorhaben ist in einer Vielzahl von Berichten dargestellt, die sich auf der Webseite der GRS finden. Im Folgenden wird wiederholt auf diese Berichte referenziert unter Angabe der Berichtsnummer. |
| Rechtliche Rahmenbedingungen |
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Folgende rechtlichen Randbedingungen wurden bei der Bearbeitung des Vorhabens berücksichtigt:
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| Abfallinventar |
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Zu Beginn des Vorhabens VSG lag keine ausreichende Erhebung zu den zu berücksichtigenden Abfallarten und -mengen vor. Diese wurden daher im Laufe des Vorhabens ermittelt und zusammen mit der radiologischen und stofflichen Charakterisierung dokumentiert Peiffer u. a., 2012. Neben den wärmeentwickelnden hochradioaktiven Abfällen wurde auch die optionale Einlagerung von Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung betrachtet. Die Radionuklidinventare wurden teilweise auf Basis von Modellrechnungen zum Abbrand der Brennstoffmatrix sowie zur Aktivierung der Hüllrohre und Strukturteile von Brennelementen ermittelt. Die Angabe der Radionuklidinventare in den einzelnen Abfallarten bezieht sich auf das Jahr 2075, das als hypothetisches Datum für den Verschluss des Endlagers unterstellt wurde. |
| Einlagerungskonzept |
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Es wurden drei Einlagerungskonzepte betrachtet:
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| Geologie |
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Siehe (Mrugalla2011) |
| Systementwicklung und durchgeführte Systemanalysen |
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Systementwicklung: 1. FEP-Katalog 2. Szenarienentwicklung Neben dem Referenzszenarium, das eine wahrscheinliche Entwicklung des Endlagersystems beschreibt, wurden 17 weniger wahrscheinliche Alternativszenarien abgeleitet. Systemanalysen: 1. THM-Analysen 2. Analysen zum Einschluss der Radionuklide 3. Kritikalitätsanalysen 4. Begleitende Prozessanalysen (numerische Berechnungen zur Bestimmung von Eingangsgrößen oder Randbedingungen für die Berechnungen zur Endlagersicherheit) |
| Sicherheitskonzept/Nachweismethodik |
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Das Sicherheitskonzept beschreibt, durch welche geologischen Gegebenheiten und technischen Maßnahmen die geforderte Sicherheit für ein Endlager an einem Standort erreicht und langfristig gewährleistet werden kann. Dem Sicherheitskonzept liegen folgende Leitgedanken zu Grunde:
Wesentlich für die dauerhafte Einschlusswirkung eines Endlagers im Salzgestein ist die geologische Barriere im einschlusswirksamen Gebirgsbereich mit ihrer praktischen Dichtheit gegenüber Fluiden. Dazu muss die Integrität der geologischen Barriere sichergestellt sein, was durch die Eigenschaften des Salzgesteins im einschlusswirksamen Gebirgsbereich gewährleistet werden muss. Aus den Leitgedanken wurden Grundanforderungen und schließlich konkrete planerische Zielsetzungen für das technische Endlagerkonzept abgeleitet. Wesentlich für die dauerhafte Einschlusswirkung eines Endlagers im Salzgestein ist die geologische Barriere im einschlusswirksamen Gebirgsbereich mit ihrer praktischen Dichtheit gegenüber Fluiden. Dazu muss die Integrität der geologischen Barriere sichergestellt sein, was durch die Eigenschaften des Salzgesteins im einschlusswirksamen Gebirgsbereich gewährleistet werden muss. Aus den Leitgedanken wurden Grundanforderungen und schließlich konkrete planerische Zielsetzungen für das technische Endlagerkonzept abgeleitet. Bewertungsmaßstäbe: Integrität des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs
Einschluss der Radionuklide Kritikalität |
| Umgang mit Ungewissheiten |
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Im Synthesebericht zum Vorhaben VSG (GRS-290) gibt es ein 21-seitiges Kapitel, in dem der Umgang mit Ungewissheiten zu folgenden Bereichen thematisiert wird:
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| Modellierungsstrategie |
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Radiologischer Nachweis in der VSG Modell der geologischen/ geotechnischen Gegebenheiten - Rechenfälle für zu berücksichtigende FEP - Quellterm (IRF und Auflösung) - Transportmodell Hinweis: Alle Zitate in diesem Abschnitt sind aus GRS-289 entnommen.
Gasbildung durch anaerobe Korrosion (deren Dominanz im Vergleich zu anderen Prozessen wird begründet, ebenso die unterstellten Flüssigkeitsmengen und die die Korrosion bestimmenden Parameter). „In den Modellen wird angenommen, dass die Streckenverschlüsse während ihrer Funktionsdauer von 50.000 Jahren – gemäß ihrer Spezifikation – ihre Funktionstüchtigkeit behalten. Der tatsächliche Funktionsverlust nach diesem Zeitraum ist nicht quantifizierbar. Es wird vereinfacht angenommen, dass sich nach dieser Zeit ihre Permeabilität um drei Größenordnungen (also um den Faktor 1.000) erhöht.“ In MARNIE wird eine Einlagerungsphase berücksichtigt, in TOUGH2 nicht, siehe Diskussion in Kap. 4.2.4. Unterschiedliche Mobilisierungsmodelle für einzelne Abfallgebinde (Kap. 4.3.2.4). |
| Arten von Modellen |
¶ Berechnungsmodell A:Ziel der Modellierung Lage Modelldimension Numerische Methode Software Diskretisierung Ort Diskretisierung Zeit Numerische Lösungsverfahren Strukturmodell / Geometrie Prozesse Materialmodelle/konstitutive Annahmen Wärmequelle Anfangsbedingungen Randbedingungen Modellierte Komponenten des Endlagers (Behälter, Einlagerungsstrecken/Bohrlöcher, Schächte, EBS) Modellierung des Einlagerungsbereichs Datengrundlage/Parametrisierung Modellqualifizierung Konvergenz der Diskretisierung demonstriert Nachweisführung $$RGI = \frac{10 \frac{\sum_i S_i D K F_i}{W}}{K_{RGI}}$$ Analog für mit der Gasphase transportierte Nuklide mit DKF aus Inhalationsmodell (Wohnhaus) „Es wird angenommen, dass das jeweilige gasförmige Radionuklid über einen punkt-förmigen Freisetzungsort in den Keller eines Wohnhauses eintritt. Weiterhin wird angenommen, dass die Luft im Haus ständig gleichmäßig durchmischt wird und dass durch kontinuierliche Lüftung mehrmals pro Tag ein kompletter Luftaustausch erfolgt. Daraus ergibt sich eine mittlere Konzentration von Radionukliden in der Atemluft. Durch Multiplikation mit der mittleren Atemrate eines erwachsenen Menschen, der täglichen Aufenthaltsdauer der exponierten Person und dem Dosiskoeffizienten für Inhalation wird die jährliche Strahlenexposition für ein jeweiliges Radionuklid berechnet: $$D_i = F_i \frac{t_a I}{V_l \beta} D_f$$ […] Summe der Einzeldosen über 10 Per-sonen gebildet und auf den Bezugswert bezogen.“ |
| Modellierungsstrategie |
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Aus dem FEP-Katalog wurden die FEPs entfernt, die nicht numerisch zu behandeln waren (wegen mangelnden Kenntnisstandes oder rechentechnischer Einschränkungen). Aus den anderen FEPs sowie den verschiedenen Einlagerungsvarianten (Strecken- und Bohrlochlagerung) wurden Szenarien und schließlich Rechenfälle entwickelt, die den Referenzfall und Sonderfälle (Erdbeben, Gletscherüberfahrung, Kaltzeit) abdecken. Die Integrität der geologischen Barriere wurde von zwei Institutionen (BGR, IfG) mit unterschiedlichen Codes (JIFE, UDEC) betrachtet. Generische Eigenschaften:
Details zu diesem Abschnitt finden sich primär im Bericht GRS-286. |
| Arten von Modellen |
¶ Basismodell:Ziel der Modellierung Lage Modelldimension Numerische Methode Software Diskretisierung Ort Diskretisierung Zeit Numerische Lösungsverfahren Strukturmodell / Geometrie Prozesse Materialmodelle/konstitutive Annahmen
Wärmequelle Anfangsbedingungen Randbedingungen Modellierte Komponenten des Endlagers (Behälter, Einlagerungsstrecken/Bohrlöcher, Schächte, EBS) Modellierung des Einlagerungsbereichs Datengrundlage/Parametrisierung Modellqualifizierung Konvergenz der Diskretisierung demonstriert Nachweisführung Anmerkungen |