Long-term Performance of Engineered Barrier Systems, PEBS
Land / Region: Europa
Projektanfang: 01.03.2010
Projektende: 28.02.2014
Projektstand: 28.02.2014
Im Zusammenhang mit Untersuchungen zur Eignung von Wirtsgesteinen für die Endlagerung wärmeentwickelnder Abfälle unterhält die BGR eine enge Vernetzung zu vergleichbaren Organisationen der europäischen Nachbarn. Dabei ist in den vergangenen Jahren ein breiter wissenschaftlicher Austausch entstanden, der auch zu gemeinsamen bi- und multilateralen Forschungsvorhaben geführt hat.
In das 7. Rahmenprogramm von EURATOM wurden EU-Projekte aufgenommen, an denen die BGR beteiligt war. Mit dem Vorhaben „Long-term Performance of Engineered Barrier Systems (PEBS)" hatte die BGR erstmalig die Koordination eines derartigen EU-Projektes übernommen.
Ziel dieses Projektes war es, verbesserte kurz-, mittel- und langfristige Prognosen zum Verhalten geotechnischer Barrieren in einem Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle zu erstellen. Dazu wurden Laborexperimente und Untertage-Untersuchungen im Maßstab 1:2 über 3 bis 10 Jahre beobachtet, die Ergebnisse mit Berechnungen auf Basis bestehender Modelle verglichen und die Berechnungsmodelle optimiert. Das Vorhaben wurde im Frühjahr 2010 begonnen. Nach vier Jahren wurden Ergebnisse vorgelegt. Die 17 Partner kamen aus sieben Nationen. Eine Besonderheit seit Einrichtung des EURATOM-Programms war die erstmalige Beteiligung einer chinesischen Organisation als gleichgestellter Konsortialpartner.
Zu den Laborexperimenten gehörten u. a. Infiltrations-Tests, bei denen ein besonderes Tonmaterial, in diesem Fall Bentonit, in Zellen verfüllt und thermisch sowie hydraulisch belastet wird. Dabei wurde das Quellverhalten von Bentonit ermittelt. Von Interesse war, ob die Sättigung vom hydraulischen Gradienten, von Thermo-Osmose-Effekten oder von mikrostrukturellen Änderungen des Materials beeinflusst wird. Die zwei wesentlichen Untertage-Experimente erfolgten im Mont-Terri-Labor in der Schweiz. Im ersten Experiment wurde ein Erhitzer, der als 1:2 Modell ein Abfallgebinde mit einer Oberflächentemperatur von bis zu 140° C simuliert, in ein horizontales Bohrloch eingelagert und mit Bentonit verfüllt. Im verfüllten Hohlraum sowie im Nahfeld des Wirtsgesteins wurden mit Hilfe von mehr als 200 Sensoren und einem kleinen Ultraschall-Messsystem verschiedene Messungen, z. B. der Feuchte oder der Temperatur durchgeführt. Im zweiten Versuch wurde sowohl der Zustand des Versatzmaterials Bentonit nach einer ca. 10-jährigen Hydratationsphase untersucht sowie die zeitliche Entwicklung und der Zustand des Wirtsgesteins nach Öffnung und Beseitigung des Versatzmaterials charakterisiert. Hier wurde u. a. durch Ultraschallmethoden ermittelt, wie sich das durch den ursprünglich quellenden Bentonit druckbelastete Wirtsgestein bei der Entlastung verhält.
Zu den Projektergebnissen
Die Forschung, die zu diesen Ergebnissen geführt hat, wurde durch das 7. Rahmenprogramm der Europäischen Atomgemeinschaft (FP7/2007-2011) unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 249681 gefördert.
Das Projekt wurde durch Maßnahmen zur Wissensvermittlung abgerundet. So wurden die zuständigen europäischen, japanischen und chinesischen Ministerien und Behörden zu einer Veranstaltung eingeladen, um sich über den derzeitigen Stand von Wissenschaft und Technik im Bereich technischer Barrieren zu informieren. In einer weiteren Veranstaltung hat die BGR ausführlich über die Produktion, die Verfahren und die verschiedensten Qualitätsmerkmale von Bentonit sowie über sein Verhalten unter endlagerrelevanten Beanspruchungen berichtet.
Projektbeiträge:
