Sichere Versiegelung von Atommüll-Endlagern

Da die meisten radioaktiven Abfälle noch nach Jahrtausenden eine Gefahr darstellen, ist es von größter Wichtigkeit, unterirdische Endlager sicher zu versiegeln. Im Rahmen der Maßnahmen zu einer solchen Sicherheitsversiegelung wurde ein Verbundwerkstoff aus unbehandeltem Calcium-Bentonit entwickelt.

In den achtziger Jahren rückten die Probleme rund um radioaktive Abfälle und andere brisante Abfallprodukte immer mehr in das Bewusstsein der Menschen. Angesichts der ungelösten Fragen im Zusammenhang mit der sicheren Entsorgung solcher gefährlichen Abfälle wurde 1988 das Sicherheitsprogramm für radioaktiven Abfall ins Leben gerufen. Eine der Hauptanforderungen lautete, dass Endlagerstätten für den Menschen und die Umgebung gleichermaßen sicher sein müssen, und dabei musste auch das natürliche Auslaugen des Bodens aus versiegelten Endlagern berücksichtigt werden.

Dazu entwickelte das belgische Atomforschungszentrum ein Bentonit-Granulat, das sich aus Bentonitpulver und Bentonit-Pellets hoher Dichte zusammensetzt. Bei Bentonit – einem montmorillonitreichen Ton – handelt es sich um eine Substanz, die sich durch zahlreiche mechanische Spezialeigenschaften für viele kommerzielle Anwendungen eignet. Aus diesem Grund wird vorzugsweise Bentonit zum Verfüllen und Versiegeln von Zugangsschächten und Verbindungsstollen in Sondermüll-Endlagerstätten verwendet.

Bentonit wird in erster Linie in Europa abgebaut, und für dieses Projekt wurde das Pariser Becken in Frankreich als Abbaugebiet für das Referenzmaterial gewählt. Zu den Hauptgründen für die Wahl von FoCa-Ton und Ca-Bentonit gehörten die im Vergleich zu verdichteten Blöcken niedrigeren Produktionskosten. Ein weiterer Vorteil gegenüber verdichteten Blöcken ergibt sich durch die Verdichtung des Verbundwerkstoffs bei der Realisierung einer vorgegebenen durchschnittlichen Trockendichte des Bodens.

Gegenwärtig wird im Projekt das Verhalten einer 50/50-Zusammensetzung von Pellets und hochplastischem Ca-Montmorillonit-FoCa-Quellton untersucht. Das mechanische Verhalten dieses Verbundwerkstoffs und die verschiedenen Infiltrationstests zeigen, dass die Dicke der Probe den Wassereintrag beeinflusst. In Verbindung mit den Daten aus dem Projekt RESEAL II gestatten die mechanischen Eigenschaften von FoCa/Ton und Ca-Bentonit den Wissenschaftlern die Definition der Parameter für das simulierte Hydratationsverhalten.

Die Verwendung dieses Bentonit-Verbundmaterials bietet den Vorteil, dass das natürliche Auslaugen von Wasser, Gasen und Radionukliden verhindert wird, was an den Aushub-Randflächen und für die Versiegelung von Schächten von besonderer Wichtigkeit ist. Es wurden Tests mit Markierungsstoffen (Tracern) in der Tonlagerstätte und in Böden dreier verschiedener Trockendichten durchgeführt, die mit Wasser aus der Ton-Sperrschicht gesättigt worden waren. Diese Ergebnisse werden gegenwärtig noch analysiert, sollten aber ein besseres Verständnis der hydromechanischen Modelle liefern, die für eine sichere Versiegelung von Endlagerstätten für radioaktive Abfälle benötigt werden.

Kontakt:

Paul Govaerts
Belgian Nuclear Research Centre
Waste And Disposal Department
200 Boeretang, 2400 Mol, Belgium
Tel: +32-1-4332590
Fax: +32-1-4318936
Email: pgovaert@sckcen.be