Original paper

Endlagerungskonzepte für radioaktive Abfälle im Überblick

[Review of Concepts for the Disposal of radioactive Wastes]

Milnes, Alan G.; Buser, Markus; Wildi, Walter

Kurzfassung

Konzepte für die Endlagerung radioaktiver Abfälle sind abstrakte Modelle, die auf den verfügbaren Informationen und bestehenden Technologien beruhen. Bei den meisten Konzepten ist eine Versenkung in große Tiefe unter die Biosphäre vorgesehen. Sie verlangen außerdem Abschätzungen über die Effekte geologischer Prozesse für Zeiträume zwischen 10 3 und 10 6 Jahre. Bei ihrer Entwicklung spielen deshalb die Geowissenschaften eine wichtige Rolle. Lagerungskonzepte werden für die Diskussion der geologischen Aspekte nach zwei Kriterien unterteilt: (a) Nach dem zu lagernden Abfalltyp und (b) nach der regionalen Bedeutung. Der Abfalltyp bestimmt die erforderliche Isolationszeit und ist maßgebend für das Abfallvolumen. Man unterscheidet (1) Konzepte für niedrigaktive Abfälle (LAW) ohne a-Strahler (großes Abfallvolumen, Isolationszeit bis 1000 Jahre) und (2) Konzepte für hochaktive Abfälle (HAW), die a-Strahler enthalten (kleines Abfallvolumen, Isolationszeit von 10 5-10 6 Jahren). Die regionale Bedeutung bedingt den organisatorischen Aufbau der Erforschung der Konzepte: A-Konzepte sehen die Endlagerung in der kontinentalen Erdkruste, innerhalb nationalstaatlicher Grenzen vor. Die lokalgeologischen Verhältnisse spielen eine wichtige Rolle. B-Konzepte sind auf die Endlagerung in wenig bevölkerten Gebieten mit geringer biologischer Aktivität ausgerichtet. Ihre Realisierung ist vor allem von globalen geologischen Überlegungen abhängig. A2- und B2-Konzepte bieten die größten Schwierigkeiten im Hinblick auf eine wissenschaftlich befriedigende und politisch mögliche Ausführung. Ein Überblick über die A2-Konzepte zeigt die komplizierten Verhältnisse beim Nachweis der Machbarkeit der Endlagerung in den in Betracht gezogenen Wirtgesteinen (Salz, Anhydrit, "Tongesteine", Granit, Basalt, Tuff). Der "Earth science technical plan for mined geologic disposal of radioactive waste" des U. S. Department of Energy ist der am weitesten gediehene Versuch, Forschung und Entwicklung mit einem nach wissenschaftlichen Methoden aufgebauten Plan voranzutreiben. Das einzige B2-Konzept, das zu einem internationalen Forschungs- und Entwicklungsprogramm geführt hat, sieht eine Endlagerung in den Tiefseesedimenten im Zentrum einer ozeanischen Platte und einer Gyrenströmung vor. In diesem "Seabed disposal program", das unter der Leitung der USA durchgeführt wird, werden ausführliche Studien über den Untergrund der Tiefsee im Nordpazifik und an andern Lokalitäten durchgeführt.

Abstract

Concepts for the final disposal of radioactive wastes are abstract models based upon available basic research data and known technology. The geosciences play a major role in their development because most involve deep burial below the biospere as well as estimates of the future effects of geological processes over long periods of time (10 3-10 6 yr). Disposal concepts are best classified for geological discussion according to two criteria: type of waste and regional significance. Waste type determines the volume of material to be treated and the necessary Containment times, and leads to (1) concepts for low-active waste (LAW) without alpha-emitters (large volume, Containment time ⇐ 10 3 yr) and (2) concepts for high-active waste containing long lived alpha-emitting isotopes (small volume, containment time 10 5-10 6 yr). Regional significance defines the organisational framework and leads to (A) concepts of burial in the continental crust within national boundaries (strongly dependent on local geological conditions) and (B) concepts of disposal in unpopulated, biologically inactive areas on an international basis (directed by global geoscientific considerations). A2 and B2 concepts present the greatest difficulties in attempts to turn them into research and development programmes and pilot projects which are both politically acceptable and scientifically sound. Consideration of A2 concepts shows the complicated factors and value judgments involved in assessing the suitability of different host rocks (salt, anhydrite, argillaceous rocks, granite, basalt, tuff). The "Earth science technical plan for mined geologic disposal of radioactive waste" of the U. S. Dept. of Energy is the most advanced attempt to put R and D in this direction on a coordinated, scientific basis within a logical framework. The only B2 concept which has developed into an international R and D programme is that of disposal in ocean floor Sediments at mid-plate, mid-gyre locations. The present "Seabed disposal program", under U. S. leadership, is carrying out extensive studies and in situ tests in the deep ocean floor of the North Pacific and other localities.

Keywords

Review of conceptsclassificationUnderground storageradioactive wastgranitebasaltclayanhydritesalt domeabyssal plainsite selectionrole of geologist