Entwicklung eines methodischen Ansatzes zur langzeitsicheren Auslegung eines Streckenverschlussbauwerks für ein Endlager für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Salz

Orzechowski, Jana

In den derzeitigen Planungen für ein Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle wird mit dem Sicherheitskonzept ‚sicherer Einschluss‘ ein hohes Sicherheitsniveau angestrebt, dass kontinuierlich über den gesamten Nachweiszeitraum (1 Million Jahre) aufrecht erhalten werden soll. Mit Hilfe des Mehrbarrierenprinzips sollen einzelne verschiedene und in ihrer zeitlichen Wirksamkeit aufeinander abgestimmte Sicherheitsbarrieren (technisch, geotechnisch, geologisch) mit einer zeitlich parallel und teilweise überlappenden gesicherten Funktionsfähigkeit die Sicherheit des Endlagers gewährleisten. In dieser Arbeit wird ein methodischer Ansatz zur langzeitsicheren Auslegung eines Streckenverschlussbauwerks für ein Endlager für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Salz vorgestellt. Die normativen Ansätze des Bauwesens zielen auf einen Nachweis der Sicherheit von Bauwerken über maximal 100 Jahre ab. Zur Gewährleistung der Langzeitsicherheit wird jedoch gegenwärtig eine Funktionalität untertägiger Verschlussbauwerke von mehreren 1.000 oder 10.000 Jahren gefordert. Der hier vorgestellte Ansatz zeigt eine Möglichkeit, die Anforderungen und Vorgehensweisen innerhalb der Langzeitsicherheitsbetrachtungen und des Ingenieurwesens miteinander zu verbinden, um so eine umsetzbare langzeitsichere Auslegung untertägiger geotechnischer Bauwerke zu ermöglichen. Durch ein schrittweises Vorgehen und mit Hilfe von Iterationskreisläufen wird sich einer optimalen Auslegung für ein untertägiges geotechnischen Bauwerk angenähert, das im Vergleich zum Bauwesen erheblich längere Nutzungszeiten hat und unter dem Aspekt der Nachsorgefreiheit die ihm angedachte Funktionsfähigkeit erbringen muss. Das Konzept wird am Beispiel eines vereinfachten fiktiven Streckenverschlusses dargestellt. Es lässt sich feststellen, dass mit der vorgestellten methodischen Vorgehensweise eine langzeitsichere Auslegung eines Streckenverschlusses mit einer Lebensdauer von 1.000 Jahren möglich ist, wenn einige Veränderungen/Erweiterungen hinsichtlich der zu prüfenden Eigenschaften aus ausgesuchten Empfehlungen und Richtlinien umgesetzt werden. Bei der Anwendung des erarbeiteten Konzeptes wird auch deutlich, dass noch weitreichende Ungewissheiten u.a. bezüglich der Abhängigkeiten und Ausprägungen von Einwirkungen und der Erkenntnisse über chemische, physikalische, thermische und mechanische Kombinations-wirkungen bestehen. Diesbezüglicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf wird ausgewiesen.

In the current plans for a HLW repository, the 'safe enclosure' safety concept aims at a high safety level that should be continuously maintained over the entire assessment period (1 million years). By means of the multiple barriers principle, individual safety barriers (technical, geotechnical, geological), which are adjusted to each other with respect to their effectiveness over time, have to ensure the safety of the repository by a parallel and partially overlapping functionality over time. This thesis describes a methodical approach for designing a drift seal for a HLW-repository in salt with regard to long-term safety. The normative civil engineering approaches aim at providing the safety of buildings over a maximum period of 100 years. To provide long-term safety, currently a functionality of underground sealing structures over several 1,000 or 10,000 years is required. The presented approach provides a possibility to combine the requirements and procedures of long-term safety considerations with the ones coming from civil engineering to enable an implementable long-term reliable design of underground sealing structures. By a stepwise procedure and by iteration circuits, an optimal design for an underground geotechnical sealing structure is approached – which, in comparison to the civil engineering requirements, must provide the intended functionality for considerably longer periods of use and account for passive safety. The concept is described by using the example of a simplified drift seal. It can be shown that the presented methodological approach allows a long-term reliable design of a drift seal with a life-time of 1,000 years, if some changes/extensions are implemented concerning the properties addressed by selected recommendations and guidelines. When applying the developed concept, it also becomes clear that there are still substantial uncertainties, i.a. concerning the dependencies and characterization of impacts and the knowledge of combined chemical, physical, thermal and mechanical combination effects. Related research and development needs are reported.

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Orzechowski, Jana: Entwicklung eines methodischen Ansatzes zur langzeitsicheren Auslegung eines Streckenverschlussbauwerks für ein Endlager für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Salz. 2018.

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