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Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 112. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, 9. 9. 2005 Endlagerforschung in Deutschland.

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Präsentation zum Thema: "Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 112. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, 9. 9. 2005 Endlagerforschung in Deutschland."—  Präsentation transkript:

1 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 112. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Endlagerforschung in Deutschland Thomas Fanghänel Forschungszentrum Karlsruhe Institut für Nukleare Entsorgung (INE)

2 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 212. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Radioaktive Abfälle in Deutschland -Prognose* ) - Abfälle mit vernachlässigbarer m³ Wärmeentwicklung Wärmeentwickelnde Abfälle m³ insgesamt davon: Abgebrannte Brennelemente m³ Verglaste Abfälle**)860 m³ Technologische Abfälle**)2.800 m³ Abgebrannte BE aus Forschungsreakt.130 m³ Ausgediente BE aus Hochtemperaturreakt.1975 m³ *) Quelle: BfS(2005), Basis Ausstiegsbeschluss, **) Aus der Wiederaufarbeitung bei COGEMA und BNFL Ausstieg aus der Kernenergie 22 GWe Szenario

3 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 312. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, previous heat producing waste waste with negligible heat production Waste CategoryWaste Type HLW-glass Spent fuel Cladding material Low and medium level waste today 3.7 E E E E08 Final Disposal 5% of the total waste 99% of the radioactivity T >> 3°C 95 % of the total waste 1% of the radioactivity T max. 3°C HLW ILW LLW Source: H. Nickel, atw 37 (1992) Bq/m E16 Einteilung der radioaktiven Abfälle in Deutschland

4 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 412. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Endlagerung - Randbedingungen In Deutschland sollen alle Arten von radioaktiven Abfällen in tiefen geologischen Formationen endgelagert werden. Dadurch soll der sichere Einschluss der Abfälle und ihre langfristige Isolierung von der Biosphäre gewährleistet werden. Die sichere Endlagerung radioaktiver Abfälle liegt in der Verantwortung des Bundes. Die Sicherheitsforschung zur Endlagerung ist gesellschaftliche Vorsorgeforschung und langfristig angelegt.

5 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 512. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, ~ 1965Entscheidung für die Endlagerung aller Arten radio- aktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen Asse Salzbergwerk, Fässer LAW/(MAW) Eignungsstudie Eisenerzmine Konrad seit ~1982Planfeststellungsverfahren (längstes in Deutschland) Planfeststellungsbeschluss Beginn der Erkundung des Salzstocks Gorleben für alle Arten von Abfällen (HAW, MAW, LAW) 1999Untertägige Erkundung gestoppt - 10 Jahre Moratorium 1978Einlagerungsbetrieb von ERAM (DDR) 1990Wiedervereinigung, Weiterführung der Einlagerung Einlagerung von m 3 LAW im ERAM Zurzeit: Verfüllung und Vorbereitung auf Verschluß Endlagerung – Historie in Deutschland

6 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 612. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Endlagerung – Situation Asse (Forschungsbergwerk) Maßnahmen zur Verfüllung und zum Verschluss Morsleben Planfeststellungsverfahren zur Stillegung Konrad - Planfeststellungsbeschluss 2002 (n. 20 Jahren) - Betrieb erst nach gerichtlicher Entscheidung über Einsprüche Gorleben (Projekt) Untertägige Erkundung gestoppt - 10 Jahre Moratorium

7 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 712. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, AkEnd - Auftrag Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens und von Kriterien für die Suche und Auswahl eines (relativ) bestmöglichen Standortes zur Endlagerung radioaktiver Abfälle unter den Gesichtspunkten Sicherheit, Akzeptanz und Einsatz von Resourcen Abschlussbericht Vorgabe vom BMU: Alle radioaktiven Abfälle sollen in tiefen geologischen Formationen in Deutschland endgelagert werden. Für die Endlagerung aller Arten und Mengen radioaktiver Abfälle soll ein Endlager ausreichen, das ab 2030 betriebsbereit ist. Bundesumweltminister Trittin hat im Februar 1999 den Arbeitkreis Auswahlverfahren Endlagerstandorte (AkEnd) eingerichtet.

8 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 812. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Standortauswahl und Langzeitsicherheits- nachweis Geologie, Hydrogeologie, Geotechnik BGR Geologie, PA GRS Geochemie langlebiger RN FZK - INE Bundesrepublik Errichtung und Betrieb BFS ( DBE ) Bundesland Genehmigungsbehörde Radiochemie, Geologie, Bergbau Universitäten Product- charakterisierung FZJ - ISR Endlagerforschung in Deutschland Wer macht was? RN im Öko- system, U-Kontam. FZR - IRC

9 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 912. Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Jährliche Aufwendungen des Bundes für FuE-Arbeiten zur Endlagerung radioaktiver Abfälle Mio Quelle: PTKA+WTE

10 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Entwicklung der Fördermittel (Projektförderung) für Endlagersicherheitsforschung ~ 1,8 ~2,0 Granit ~ 1,2 ~3,0 Ton Quelle: PTKA+WTE

11 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Overburden Host rock Emplacement in galleries Emplacement in drill holes Biosphere Standortbezogene Standortunabhängige Forschung Was brauchen wir?

12 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Standortbezogene Untersuchungen Auswahl Wirtsgestein und Standort Erkundung (Wirtsgestein und Deckgebirge) Mechanik, Bergbau, Geochemie, Hydraulik Endlagerkonzept - Tiefe - Temperatur - Behälter, Versatz, Verschluss - Lagergeometrie - Technik (Bergbau, Transport,...) Host rock Emplacement in galleries Emplacement in drill holes Sicherheitsanalyse (PA) - FEPs - Szenarien - Konzeptionelle Modelle - Optimierung Sicherheitsnachweis Overburden Biosphere

13 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Standortunabhängige Untersuchungen

14 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Paradigmenwechsel makroskopische (integrale) Betrachtung (K D -Konzept) 1 Parameter Ansatz Prozessverständnis auf molekularer Ebene Quantifizierung Übertragung in makroskopische Systeme

15 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Endlagersicherheitsforschung am INE Konzentration auf hochradioaktive, wärmeentwickelnde Abfälle: - abgebrannter Kernbrennstoff, - HAW-Glas ca. 5% der Abfälle ca. 99% der Aktivität Konzentration auf die Actiniden, wegen ihre Langlebigkeit und Radiotoxizität Generische Forschung zu allen drei Wirtsformationen: Salz, Ton, Granit Verlauf der Radiotoxizität von 1Tonne abgebranntem Kernbrennstoff

16 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Was brauchen wir? Endlagersicherheitsforschung Geochemisch geführter Langzeitsicherheitsnachweis Grundlagen Anwendung Granit Ton generische Forschung Vernetzung Salz

17 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Grundlegende Untersuchungen Prozessverständnis auf molekularem Niveau Anwendungsorientierte Untersuchungen Radionuklid-Rückhaltung im Multibarrierensystem Entwicklung und Anpassung von Speziationsmethoden Strukturinformation im Spurenbereich FuE-Programm des INE Geochemisch geführter Langzeitsicherheitsnachweis Aquatische Chemie/ Thermodynamik der Actiniden Wechselwirkung von Actiniden mit Mineralober-flächen Einbau von Actiniden in Sekundärphasen Genese und Stabilität von Kolloiden Technische,geotechnische und geologische Bariere: (abgebrannter Kernbrenn- stoff, HAW-Glas, Behälter, Versatz, Deckgebirge) Strahlenchemische Effekte Naturnahe Systeme (Untertagelabors) Gekoppelte Transport/ Speziationsmodelle Laserspektroskopie TRLFS, LPAS, LIBS, LIBD Summenfrequenz- IR-Spektroskopie Röntgenspektroskopie (Synchrotronstrahlung) EXAFS, XANES, GIXAFS

18 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Endlagersicherheitsforschung - wissenschaftl. Herausforderung Voraussagen für extrem lange Zeiten notwendig Zeithorizont fürStandortfindung, Errichtung und Betrieb eines Endlagers reicht bis über die Mitte des Jahrhunderts Die Forschung ist Basis für die Bewertung und Erkundung von Standorten Mit der Auswahl des Endlagerstandortes erfolgt die konsequente Fokusierung auf standortbezogene Untersuchungen Die Errichtung und der Betrieb werden wissenschaftlich begleitet

19 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Erhalt und weiterer Ausbau der KompetenzNotwendig: Sicherstellung der Ausbildung - Enge Zusammenarbeit mit den Hochschulen Motivierung des wissenschaftlichen Nachwuchses zur Mitarbeit auf dem Gebiet der Endlagersicherheitsforschung - nur durch attraktive Forschung Großer Bedarf an Fachleuten bei - Forschung, - Genehmigung, - Begutachtung

20 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Sicherheit der Nuklearen Entsorgung muss unabhängig von der weiteren Nutzung der Kernenergie gewährleistet sein Eine Renaissance der Kernenergie wird es nicht ohne den Nachweis der sicheren Entsorgung geben.

21 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe,

22 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Identifizierung von Gebieten, die Mindestan- forderungen erfüllen 2.Auswahl von Teilgebieten mit besonders günstigen geologischen Voraussetzungen 3.Auswahl von möglichst 5 aber nicht weniger als 3 Standortregionen für die übertägige Erkundung. 4.Festlegung von mindestens 2 Standorten, die untertägig erkundet werden sollen. 5.Entscheidung über den Endlagerstandort Weiße Deutschland- karte AKEnd – vorgeschlagene Vorgehensweise Genehmigungsverfahren für Endlagerstandort

23 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Sitzung des Kompetenzverbundes KerntechnikKarlsruhe, Endlagerung - Potentielle Wirtsformationen für wärmeentwickelnde Abfälle + Dichtigkeit + Plastisches Verhalten (Konvergenz) + Wärmeleitfähigkeit + Temperaturbelastbarkeit + Alter der Salzstöcke + Erfahrung - Wasserlöslichkeit - Geringe Rückhaltung - Ablösungsvorgänge - Aufstieg (ca. 0,02 mm/a) + Dichtigkeit + Plastisches Verhalten (Quellfähigkeit) + Nicht wasserlöslich + Hohe Rückhaltung - Geringe Wärmeleit- fähigkeit - Geringe Temperatur- belastbarkeit - Aufwändiger Bergbau + Stabile Mechanik + hohe Belastbarkeit + Wärmeleitfähigkeit (mäßig) + Erfahrung - Wasserführende Klüfte - Geringe Rückhaltung - Technische Barriere erforderlich (Bentonit) geringe Temperatur- belastbarkeit SalzTonGranit


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