Original paper

Geochemische Prozesse in marinen Salzablagerungen: Bedeutung und Konsequenzen für die Endlagerung radioaktiver Substanzen in Salzdiapiren

[Geochemical Processes in Marine Sah Deposits: Their Significance and their Implications in Connection with Disposal of Radioactive Waste within Salt Domes]

Herrmann, Albert Günter

Kurzfassung

Durch die Endlagerung radioaktiver Substanzen in marinen Evaporiten darf die gegenwärtige relative Stabilität des Gesteinskörpers weder kurz- noch langfristig beeinflußt werden. Ein geowissenschaftlich begründetes Endlagerkonzept muß daher sämtliche geochemischen und physikalisch- chemischen Prozesse berücksichtigen, welche in den Evaporiten stattgefunden haben. Die Prozesse lassen sich durch drei Arten der Metamorphose beschreiben: 1. Lösungsmetamorphose. 2. Thermometamorphose. 3. Dynamometamorphose. In Zusammenhang mit diesen Metamorphosen ist es in allen deutschen Salzlagerstätten-Bezirken zu teilweise ausgedehnten Mineralumbildungen und Stofftransporten gekommen. Unter den gleichen geochemischen und physikalisch-chemischen Voraussetzungen können die genannten Metamorphoseprozesse auch in der Gegenwart und in der Zukunft stattfinden. Daher müssen folgende Kriterien bei einer Endlagerung hochradioaktiver Substanzen in Salzdiapiren diskutiert werden: (1) Maximaltemperatur an der Grenzfläche Abfallcontainer - Steinsalz 90° ± 10° C; (2) Erwärmung von Carnallitgesteinen auf höchstens 75° C; (3) Immobilisierung hochradioaktiver Substanzen möglichst in Kristallstrukturen spezifischer Minerale bzw. Verbindungen; (4) System geochemisch und physikalisch wirksamer Barrieren um die Abfallcontainer bzw. um die abgebrannten Brennstäbe. Beispiele: Ni-Ti-Legierungen, Korund, Keramik, Anhydrit.

Abstract

Attempts to effect permanent disposal of radioactive wastes in marine evaporites should do nothing to disturb, either in the short or the long term, the present relative stability of such bodies of rock. It is necessary to take account of all of the geochemical and physico-chemical reactions known to have been involved in the processes which formed the evaporites before proceeding to an acceptable strategy for disposal of radionucleides. These processes can be represented as three kinds of metamorphism: 1. solution metamorphism, 2. thermal metamorphism, 3. dynamic metamorphism. In all of the evaporite occurrences in Germany such processes have been influential in altering, on occasion significantly, the primary mineralogical composition and have also promoted a considerable degree of transposition of material. Given similar geochemical and physico-chemical premises, these metamorphic processes could become effective now or in the future. It is therefore necessary to discuss the following criteria when examining salt domes as permanent repositories of highly radioactive substances: (1) Temperatures ⇐ 90° ± 10° C at the contact between waste Containers and rock salt; (2) Temperatures ⇐ 75° C within zones of carnallite rocks; (3) Immobilisation of high-level waste in crystalline forms whenever possible; (4) Systems of additional safety barriers around the waste Containers or the unreprocessed spent fuel elements. The geochemical and physical effectiveness of the barriers within an evaporite environment must be guaranteed. For example: Ni-Ti-alloys, corundum, ceramic, anhydrite.

Keywords

Salt domeevaporiteparagenesissolution metamorphismthermal metamorphismdynamic metamorphismUnderground storageradioactive wastepreventionisolationstabilization German Federal Republic