Ein Fachmann erläutert Entsorgung
von Dr. Gerd Hensel, GSF Remlingen

Glück auf sehr geehrte Damen und Herren, das Thema meines Vortrages lautet: Das Schliessungskonzept der Schachtanlage Asse II (worauf ich noch sehr genau eingehen möchte) und der Stand der Arbeiten zum Nachweis der Langzeitsicherheit.

Das Ziel der Schließung ist, wie Frau Kleber schon richtig sagte, der gefahrlose Abschluß der Schadstoffe von der Biosphäre. Das Genehmigungsverfahren läuft nach Bundesberggesetz, das heißt: wir haben einen Abschlussbetriebsplan zu erstellen, und zu diesem Abschlussbetriebsplan einen Sicherheitsbericht, der den Nachweis der Langzeitsicherheit enthalten wird.

Die Rahmenbedingungen, unter denen wir die Schachtanlage Asse schließen müssen, sind zum einen die lange Standzeit des Salzbergwerks. Ich habe vorhin schon kurz darüber berichtet, wie sich die Verformungen hier zutragen, ich gehe gleich noch mal darauf ein.

Wir haben den Salzlösungszutritt und wir haben die aufgeschlossenen Carnallititflächen. Herr Kappei hat schon darauf hingewiesen: es wurde Carnallitit abgebaut, hier im Nordenbereich. Aber Sie sehen das rote Salz, das zieht sich hinan an die Abbaue in der Südflanke und ist fast durchgängig durchs gesamte Grubengebäude bis hinauf zur 532-m-Sohle aufgeschlossen durch Grubenbaue.

Ich möchte zunächst mit der langen Standzeit beginnen. Das Ziel des Auffahrens der Hohlräume auf der Schachtanlage Asse war die Mineralgewinnung, d.h. man ist der Lagerstätte gefolgt, so hat man die Abbaue geführt. Und das bedeutet für die Schachtanlage Asse, dass die Abbaue in unmittelbarer Nähe zum Salzsattelrand liegen. Wir haben somit nur eine geringe Steinsalzbarriere und einen sehr hohen Durchbauungsgrad hier im Bereich der Südflanke. Die lange unverfüllte Standzeit, z.T. über 50 Jahre, hat dazu geführt, das die Tragelemente, die aus Pfeilern und Schweben bestehen, sich entfestigt haben. Das hat zu erhöhten Verformungen geführt, das habe ich Ihnen vorhin erläutert, und diese Verformungen kommen dadurch zustande, dass das Deckgebirge (hier) die aufliegenden Gebirgsschichten hier in das Baufeld der Südflanke hineindrücken. Wir haben maximale Verformungen im Bereich der Südflanke von mindestens 5 m. Diese Zahl nenne ich schon seit 10 Jahren, und da kommt alle 8 - 10 Jahre 1 m dazu, das dürfen wir auch nicht vergessen.

Diese Durchbiegung, die wir hier haben, geht nicht ohne Folgen für das Deckgebirge vonstatten. Es bilden sich hier im Bereich des Deckgebirges natürlich Auflockerungszonen. Der Lasteintrag, hier noch mal dargestellt, erfolgt bankrecht, d.h. senkrecht zu den Schichten. Die Pfeillänge sollte zeigen, das die Bewegungen hier oben in dem Randbereich des Baufeldes auf der 490-m-Sohle und hier unten auf der 700-m-Sohle geringer sind als in der Mitte. Die größten Verformungen haben wir hier oben im Bereich der 532-m-Sohle.

Aus den Bewegungen, die wir hier im Deckgebirge haben, resultiert aller Wahrscheinlichkeit nach auch der Salzlösungszutritt. Wir haben, Herr Kappei sagte es bereits, seit August 1988 einen an NaCl (Stein- oder Kochsalz, wie wir es zu Hause verwenden) gesättigten Salzlösungszutritt. Zur Zeit treten etwa 12 m³ in das Grubengebäude ein, und in der Summe haben wir 46.000 m³ aufgefangen. Das meiste dieser Salzlösung, über 40.000 m³, haben wir dem Versatzstrom beigegeben, zur Staubbekämpfung. Aber jetzt stört der Salzlösungszutritt, wir können diese Salzlösung, wie sie ins Grubengebäude tritt, nicht mehr verwenden. Wir können sie auch im Grubengebäude nicht mehr gebrauchen, deshalb wird sie abgefahren. Warum erzähle ich Ihnen gleich.

Die Herkunft des Salzlösungszutritts ist nicht eindeutig geklärt, wir konnten weder die Wegsamkeit noch ein Reservoir genau orten. Wir gehen davon aus, bei dieser Menge und bei der Entwicklung des Salzlösungszutritts, dass es mit dem Grundwasser in Berührung steht. Dass er seinen Weg durch die Auflockerungszone nimmt und etwas anderes noch; dass die Menge durch gebirgsmechanische Ereignisse im Bereich des Deckgebirges gesteuert wird. Also nicht durch Umlösungsprozesse entlang des Fliessweges, das kann dazu führen das es mal sprunghaft ansteigt, sondern wir gehen davon aus, dass sich hier oben, ich zeige Ihnen später noch ein anderes Bild, eine hydraulische Drossel befindet, die den Salzlösungszutritt steuert.

Sie sehen jetzt hier einen Schnitt in Ost-West-Richtung durch das Baufeld der Südflanke. Sie sehen hier dargestellt die Pfeiler und horizontal dargestellt, die weißen Flächen, das sind die Schweben. Dieses Tragsystem ist nachgiebig und daraus resultieren die Verformungsraten die wir im Bereich der Südflanke messen.

Am 23 Januar 1989 ist der in der Abbaureihe 3 zur Zeit auftretende Salzlösungszutritt das erste Mal beobachtet worden, auf der 658-m-Sohle. Wir gehen davon aus, das es sich hier um keine primäre Zutrittsstelle handelt, d.h. daß der eigentliche Zutritt in das Grubengebäude weiter oben liegt und wir nur das sehen, was jetzt durch die Decke durchsickert. Die primäre Zutrittsstelle haben wir dann im September 1989 auf der 574-m-Sohle festgestellt und 4 Jahre später trat dann noch in den Bohrlöchern 2 und 1 auf der 750-m-Sohle ebenfalls Salzlösung aus. So dass sich daraus dieser Fließweg im Grubengebäude ergibt. Und den galt es nun für uns an geeigneter Stelle abzufangen. So haben wir 2 Folien eingebaut, zunächst auf der 637-m-Sohle. Es zeigte sich jedoch, dass diese Folien nicht geeignet waren. Die ganze Situation in dem Abbau war auch nicht so günstig, und deshalb haben wir dann später auf der 658-m-Sohle großflächig eine Deponiefolie eingebaut, die mit Kies überschüttet wurde, um sie vor Löserfällen zu schützen - damit die Löser, das heißt, wenn sich Schalen bilden oben an den Firsten die dann runterfallen, diese die Deponiefolie nicht durchschlagen.

Deshalb haben wir da Drainagekies drübergelegt und sammeln so jetzt die Salzlösung. Wie gesagt, seit 1989 oder 88, der erste Zutritt, im Jahre 1988 fand in der Abbaureihe 5 statt. Das ist hier (Folie) auf der 532-m-Sohle. Der versiegte dann und trat dann in der Abbaureihe 3 auf. Hier sehen Sie ein Bild aus der Kammer 3 auf der 637-m-Sohle, hier hinten hell erleuchtet der primäre Zutritt, die Stelle, an der am meisten Salzlösung in das Grubengebäude eingetreten ist, bwz was dann durchgesickert ist (Folie). Hier sehen Sie die Zutrittsstelle.

Und das ist eine Sohle tiefer, was ich gerade sagte, hier sehen Sie den Drainagekies und darauf haben sich Salzkristalle gebildet, weil die Salzlösung durch die Firste, also quasi durch die Decke von der darüber liegenden Sohle durchtropft und wird jetzt hier unten großflächig gefasst. Sie sehen hier, wie die Deponiefolie aus der Kammer herausgezogen wird.

Hier sehen Sie die Drainageleitungen, die dann die Salzlösung aus der Kammer ableiten und hier in ein Sammelbecken fließen. Hier findet täglich eine Mengenbestimmung statt, so dass wir genau wissen , wie sich der Salzlösungszutritt entwickelt. Herr Kappei ist auf diese Kurve schon eingegangen, das brauche ich nicht näher zu erläutern.

Wir stellen uns nun den Weg, den die Salzlösung nimmt, folgendermaßen vor (Folie): Ich sagte bereits, wir haben Kontakt zum Grundwasser. Das Wasser sickert nach unten, sättigt sich im Bereich des Gipshutes an Steinsalz auf, fließt dann durch die Auflockerungszone im Rötanhydrid runter. Sie wird vermutlich im Bereich der 532-m-Sohle in das Salinar eindringen und läuft dann in der Auflockerungszone nach unten und wird zur Zeit hier unten auf der 658-m-Sohle gefasst.

Ich möchte darauf hinweisen, dass die primäre Zutrittsstelle auf der 574-m-Sohle mittlerweile versiegt ist. Und der Zulauf sich in den letzten Jahren immer weiter nach unten verlagert hat. Wir haben somit auf der 658-m-Sohle die letzte Möglichkeit, den Salzlösungszutritt zu fassen. Wir vermuten die hydraulische Drossel, die die Menge steuert, etwa in diesem Bereich.

Aus dem Salzlösungszutritt und dem aufgeschlossenen Carnallitit ergibt sich nun eine dritte Rahmenbedingung für die Schließung der Asse.

Carnallitit ist ein Gestein, das aus verschiedenen Minerealien besteht. Zum Beispiel besteht der Carnallitit der Asse aus Bischofit, Carnallit, das Mineral Carnallit, Kieserit, Halit - das ist Steinsalz - und Anhydrit, wobei der Anhydrit fast nicht in Lösung geht und Bischofit sehr leicht löslich ist.

Wer mal die Asse besucht hat und mit mir gefahren ist: ich halte in der Wendelstrecke auf der 574-m-Sohle immer an, und zeige Ihnen Klüfte im Carnallitit, wo man die Finger reinschieben kann. Das sind solche Hohlräume, die dadurch entstanden sind, daß der leicht lösliche Bischofit allein durch die Feuchtigkeit der Grubenwetter aufgelöst wird und quasi verschwindet.

Der Carnallitit ist normalerweise völlig intakt und hat keine Risse oder Klüfte, aber wenn er mit der Grubenluft in Berührung kommt, gehen die leicht löslichen Bestandteile sofort in Lösung. Das hieße, wenn die Asse sich selbst überlassen werden würde in der Nachbetriebsphase, würde der Salzlösungszutritt natürlich andauern und sich der Porenraum langsam von unten nach oben langsam füllen. Sobald die Salzlösung, die Deckgebirgslösung, die an NaCl, also an Halit gesättigt ist, mit dem Carnallitit in Berührung kommt, geht sofort Bischofit in Lösung. Als nächstes greift die Lösung den Carnallit an, wo ebenfalls Magnesiumchlorid in Lösung geht, es bleibt Sylvin übrig. Sylvin reagiert mit Kieserit zu Kainit und dann sehen Sie, dass zuerst einen schnelle Aufsättigung an Magnesiumchlorid stattfindet.

Die Lösung ist bestrebt, soviel Magnesiumchlorid aufzunehmen, wie sie nur kann. Das führt zu einer Zerstörung des Gesteines, das Gestein wird porös, es wird mürbe. Sie können es dann mit der Hand quasi zerbröseln. Wer unsere Öffentlichkeitsveranstaltungen regelmäßig verfolgt hat: wir haben das auf der vorletzten Veranstaltungen recht beispielhaft, denke ich mal, an guten Beispielen präsentiert. Wir haben Carnallitit in Steinsalzlösung gelegt und dann konnten Sie hinterher sehen, wie sich der Carnallitit in der kurzen Zeit bereits anfängt zu zersetzen.

Wenn diese Gesteinszersetzung stattfindet, können Sie sich vorstellen, dass hier, wo das Widerlager sitzt, von den Bewegungen, die aus Süden kommen, wenn das zerstört wird, dass dann die Bewegungen erst noch mal richtig in Schwung kommen. Das kann Bruchvorgänge im Grubengebäude und natürlich auch im Deckgebirge hervorrufen. Wir haben unkontrollierte Lösungsvorgänge und wir können keine gebirgsmechanische Prognose mehr abgeben. Es ist also nicht möglich, die Asse dann sicher zu schließen, oder auch mit Modellrechnungen irgendetwas zu prognostisieren.

Die Konsequenzen aus diesen 3 Rahmenbedingungen: lange Standzeit, Salzlösungszutritt und aufgeschlossene Carnallititbereiche sind zum einen,

dass ein vollständiger trockener Einschluss der Abfälle nicht möglich ist, da wir den Salzlösungszutritt nicht abschalten können.
Die nächste Konsequenz: das Deckgebirge und die Steinsalzbarriere stellen nur eine eingeschränkt wirksame Schutzschicht dar, das ist ja klar, sonst hätten wir den Salzlösungszutritt nicht.
Und die dritte Konsequenz: wenn wir den Zulauf an NaCl-Lösung nicht vermeiden, führt das zu starken gebirgsmechanischen Reaktionen in der Nachbetriebsphase.

Aus diesen Rahmenbedingungen leitet sich nun unser Sicherheitskonzept ab.

Und das erste resultiert aus der möglichen Zersetzung des Carnallitit durch die zutretende Steinsalzlösung. Wir müssen vermeiden, dass es Umlösungsprozesse gibt, hier im Bereich der Südflanke und natürlich auch im übrigen Grubengebäude.

Und aus diesem Grund füllen wir eine Lösung in den Porenraum des Versatzes ein, die sich durch die natürliche Zersetzung des Carnallitit sowieso einstellen würde, nämlich eine an Magnesiumchlorid gesättigte Salzlösung. Denn diese Salzlösung, die wir Schutzfluid nennen, steht mit dem Carnallitit im chemischen Gleichgewicht und es wird keine Zersetzung mehr am Carnallitit stattfinden. Jedenfalls nicht in einer solchen Weise, dass es zu gebirgsmechanischen Reaktionen kommen würde.

Aus dem Einfüllen des Schutzfluides resultiert eine zweite Notwendígkeit, nämlich der Bau von Strömungsbarrieren. Wenn wir die Grube flüssigkeitsgefüllt haben, müssen wir verhindern, dass durch Auspressvorgänge aus dem Tiefenaufschluss, (auch die Konvergenz wird dann noch weiterlaufen, allerdings sehr verlangsamt), müssen wir verhindern, dass Salzlösung aus dem Tiefenaufschluss durch die Einlagerungskammern gedrückt wird und quasi die Nuklide aus den Einlagerungskammern herausgespült werden.

Erste Rechnungen haben gezeigt, dass sich, wenn wir diese Strömungsbarrieren nicht bauen, das Lösungsvolumen in den Einlagerungskammern im Lauf der Jahre fünfmal austauschen würde. Das hieße, sie würde fünfmal den Porenraum durchspülen können und somit die Radionuklide richtig schön mobilisieren. Wir können mit diesen Strömungsbarrieren den Lösungsfluss so lenken, dass ein solches Durchströmen der Abbaue, der Einlagerungskammern, nicht möglich ist. Es findet ein Lösungsaustausch statt, den können wir aber sehr stark begrenzen.

Ein drittes Standbein des Sicherheitskonzeptes ergibt sich daraus, dass wir vermeiden können, dass die Radionuklide vollständig in Lösung gehen. Wir können das chemische Milieu in den Einlagerungskammern so beeinflussen, dass nur ein Teil der Radionuklide in Lösung geht und das erzielen wir damit, indem wir ein Magnesiumdepot entweder direkt in die Einlagerungskammern einbringen, oder auch in den Transportpfad der Flüssigkeiten, die aus den Einlagerungskammern in der Nachbetriebsphase ausgedrückt wird, können wir das Magnesiumdepot einbringen, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Das letzte Standbein ergibt sich von nahezu ganz alleine: wir müssen natürlich verhindern, dass Schutzfluid in der Nachbetriebsphase über die Schächte direkt nach übertage austritt und das erzielen wir durch den Bau von Schachtverschlüssen.

Ganz kurz zur Nachweisführung: wir fangen damit an, die Standortgegebenheiten zu erkunden, das habe ich damals vor 3½ Jahren schon berichtet, wir überlegen uns technische Maßnahmen. Wovon ich jetzt sagen kann, daß die 3 oder 4 genannten technischen Maßnahmen für die Schließung der Asse unumgänglich sind.

Die Geowissenschaftliche Langzeitprognose befasst sich damit, was könnte zukünftig hier am Standort Asse auch in kurzen geologische Zeiträumen eintreten, und welchen Entwicklungen dieses Schließungskonzept ausgesetzt sein könnte.

Es schließt sich dann die Szenarienanalyse mit der Konsequenzenanalyse an. Ergibt sich aus den Konsequenzen, dass wir Schutzziele nicht einhalten können, können wir noch an den technischen Maßnahmen versuchen etwas zu drehen. Haben wir dieses Schutzziel erreicht, dann haben wir ein geeignetes Verfüll- und Verschlusskonzept für die Schachtanlage Asse nachgewiesen und somit den Nachweis der Langzeitsicherheit erbracht.

Wir stellen uns bis jetzt folgenden Transportpfad der Radionuklide vor: (Folie) Aus den Einlagerungskammern ist es nur möglich, dass Radionuklide nach oben ausgepresst werden, und zwar im wesentlichen durch Konvergenz, die hier auch auf diese Einlagerungskammer wirkt. Im älteren Steinsalz ist das ebenfalls der Fall. Da lenken wir den Nuklidstrom zunächst ins Carnallititfeld und dann kommt er zurück in den Bereich der Südflanke. Aus den Einlagerungskammern in der Südflanke werden Radionuklide direkt über die Schwebe in das Baufeld der Südflanke gepresst. Das Schutzfluid wird den Salzstock aller Wahrscheinlichkeit nach auch da verlassen, wo zur Zeit die Salzlösung zutritt, also im Bereich zwischen der 532- und 574-m-Sohle, das ist also irgendwo in diesem Bereich.

Und geht dann in den Rötanhydrit und dann in das Deckgebirge über. Das ist jetzt natürlich nicht einfach der Weg nach oben, sondern wir haben auch eine Ausbreitung in Ost-West-Richtung im Streichen dieser ganzen Schichten, so dass auch diese ganzen vorhandenen mit Salzwasser gefüllten Hohlräume erst mit Schutzfluid gefüllt werden. Wir gehen davon aus, das haben hydrologische Modellrechnungen gezeigt, dass dann das Schutzfluid - weil es mit einer Dichte von 1,3 t/m³ schwerer ist als Salzwasser (Sie können davon ausgehen dass das Deckgebirge im Bereich der Schachtanlage Asse und hier überall Salzwasser gesättigt ist und nur die oberen Meter Süßwasser sind, aus dem wir auch unser Trinkwasser beziehen) - das Salzwasser, das im Deckgebirge ansteht, unterschichtet. An der Kontaktfläche finden Ausfällungen statt, aber das schwere Schutzfluid bleibt unter dem Salzwasser. Das hat zur Folge, wenn dann das Schutzfluid in den Muschelkalk eindringt, dass es dann nach unten abtaucht und quasi verschwindet.

Ein geringer Teil des Schutzfluides kann auch in den Bereich des Gipshutes gelangen, und natürlich auch im Streichen in Ost-West-Richtung transportiert werden. Das ist noch Gegenstand laufender Untersuchungen, darüber können wir noch nichts Abschließendes sagen. Ebenso können wir noch nichts Abschließendes über mögliche Strahlenexpositionen in der Biosphäre nennen, weil wir gerade dabei sind, diese Transportpfade zu rechnen und da auch Fehlerbertrachtungen durchzuführen, im Rahmen der Unsicherheitsanalyse. Der Begriff Unsicherheitsanalyse ist ein bisschen unglücklich gewählt, das hat nichts mit Unsicherheit zu tun, es ist eigentlich eine Fehlerbetrachtung bzw. ein Verfahren, das angewendet wird, um verschiedene Parameter statistisch zufällig miteinander zu kombinieren.

Das ist der Stand der Arbeiten zum Schliessungskonzept und zum Nachweis der Langzeitsicherheit. Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit.@

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