5. Ergebnisse des Standortvergleichs (NTB 24-03)
Das Untersuchungsprogramm der Etappe 3 hat bestätigt, dass alle Standortgebiete geeignete geologische Verhältnisse zur Realisierung eines geologischen Tiefenlagers sowohl für HAA wie auch für SMA aufweisen. Dies zeigt sich in den Ergebnissen der Sicherheitsanalysen (vgl. Kap. 4.4) und der qualitativen Bewertung (Kap. 4 und 5.2 in Nagra 2024i). In der qualitativen Bewertung zeigt sich das dahingehend, dass die Bewertungsobjekte in allen Kriterien fast ausschliesslich mit günstig und sehr günstig bewertet werden können (Fig. 5‑1).
Dies begründet sich darin, dass alle Standortgebiete einen EG aufweisen, in dem die geologische Barriere die radioaktiven Abfälle wirksam einschliesst (vgl. Kap. 4.1 in Nagra 2024i):
Alle Standortgebiete verfügen über sehr günstige räumliche Verhältnisse mit einem sehr günstigen Platzangebot untertag (Kr 1.1). Sie weisen potenzielle Lagerzonen mit einer mächtigen Schicht Opalinuston von 100 – 120 m in einer Tiefe zwischen 400 und 1'000 m auf, was sowohl aus Sicht Bau wie auch aus Sicht Langzeitsicherheit geeignet ist. Der Opalinuston wurde gleichförmig und in kurzer Zeit abgelagert. Deshalb weist er in allen Standortgebieten einen ähnlichen Aufbau und ähnliche geologische Eigenschaften auf. Dadurch stellt der Opalinuston in allen potenziellen Lagerzonen die diffusionsdominierte primäre Transportbarriere dar und sorgt für den langfristigen und sicheren Einschluss des Abfalls. Weiter gewährleistet der Opalinuston ein stabiles geochemisches (Kr 1.3) und geomechanisches Umfeld für das Tiefenlager (Kr 1.4).
Weiter tragen ober- und unterhalb der potenziellen Lagerzonen zusätzlich zum Opalinuston mächtige Pakete von Rahmengesteinen zur geologischen Barrierewirkung bei (Kr 1.1). Sie dienen mit ihren günstigen Eigenschaften als zusätzliche Transportbarrieren und erhöhen die Robustheit des Tiefenlagersystems bezüglich Langzeitsicherheit. Alle EG weisen für den langfristigen Einschluss der Abfälle eine sehr günstige hydraulische Barrierewirkung auf (Kr 1.2). Die Messungen aus den Tiefbohrungen belegen für alle EG sehr günstige hydraulische Eigenschaften und ein diffusionsdominiertes Transportverhalten. Dadurch kann der Transport der Radionuklide in allen EG nur äusserst langsam erfolgen. Alle potenziellen Lagerzonen halten einen genügenden Abstand zu regionalen tektonischen Elementen ein, sodass die Wirksamkeit der geologischen Barriere gegeben ist.
Dass die Eignung der geologisch-tektonischen Verhältnisse und die guten Barriereeigenschaften in den EG auch über lange Zeiträume erhalten bleiben, wird für alle Standortgebiete erwartet (vgl. Kap. 4.2 in Nagra 2024i):
Alle potenziellen Lagerzonen liegen in günstigen Situationen bezüglich Erdbebenaktivität in der Schweiz (Kr 2.1). Die EG liegen in tektonisch ruhigen Zonen mit geringer seismischer Aktivität und weisen sehr günstige Bedingungen ohne Verkarstungspotenzial auf.
Auch unter Berücksichtigung zukünftiger Erosionsprozesse bieten alle EG langfristig Schutz vor Erosion (Kr 2.2). Eine als günstig für den Erhalt der zentralen Barriereeigenschaften eingestufte Restüberdeckung der Lagerebene kann für die wahrscheinlichsten Szenarien in allen Standortregionen innerhalb des Betrachtungszeitraums erwartet werden. Die Isolation der Abfälle wird langfristig erhalten bleiben, da der diffusionsdominierte Radionuklidtransport über den Betrachtungszeitraum Bestand hat. Auch eine Freilegung des geologischen Tiefenlagers ist an allen drei Standorten während des Betrachtungszeitraums äusserst unwahrscheinlich.
Der Erhalt der Barriereeingenschaften kann auch in Anbetracht lagerbedingter Einflüsse in allen EG gewährleistet werden (Kr 2.3). Die technischen Barrieren können so konzipiert werden, dass sie mit der natürlichen Barriere sowie untereinander kompatibel und auf die jeweiligen Abfallsorten optimiert sind. Weiter herrschen in allen EG günstige Verhältnisse zur Vermeidung von Nutzungskonflikten mit einem geologischen Tiefenlager, da in keiner der potenziellen Lagerzonen aus heutiger Sicht wirtschaftlich nutzungswürdige Ressourcen in einem besonderen Masse vorkommen (Kr 2.4).
Die für den sicherheitstechnischen Vergleich relevanten geologischen Eigenschaften konnten in allen potenziellen Lagerzonen zuverlässig charakterisiert werden (vgl. Kap. 4.3 in Nagra 2024i). Die Verhältnisse sind gut explorierbar (Kr 3.2), die sehr günstige Barrierewirkung ist in allen Standortgebieten auch unter Berücksichtigung der Charakterisierbarkeit der Transporteigenschaften im EG gegeben (Kr 3.1). Die geologischen Prozesse in der Vergangenheit sind ausreichend bekannt, um mögliche zukünftige Entwicklungen einzugrenzen (Kr 3.3).
Schliesslich ist aus bautechnischer Sicht die Eignung aller drei Standorte für den Bau, Betrieb und Verschluss eines geologischen Tiefenlagers gegeben (Kr 4.1 und 4.2, vgl. Kap. 4.4 in Nagra 2024i)). Die Lagerprojekte können in allen drei Standortgebieten entsprechend den Anforderungen realisiert werden, da in den potenziellen Lagerzonen bautechnisch mit im Untertagebau bekannten und erprobten Massnahmen beherrschbare Verhältnisse vorliegen.
Fig. 5‑1:Aus den Nutzwertanalysen resultierende qualitative Bewertungen der 13 SGT-Kriterien für HAA und SMA
Kopie der Fig. 5-1 in Nagra (2024i).
Das Untersuchungsprogramm in Etappe 3 ergab eindeutige sicherheitstechnische Gründe, Nördlich Lägern sowohl für ein HAA- als auch für ein SMA-Lager zu wählen. Anstatt die Bewertungsskala der Nutzwertanalyse für die Positivwahl mit «am günstigsten» zu ergänzen, wurde die Bewertung abhängig von der Sicherheitsmarge mit einer Rangierung durchgeführt (Kap. 4 und 5.3 in Nagra 2024i; Fig. 5‑2). In dieser qualitativen Bewertung zeigt sich, dass in NL das Bewertungsobjekt sowohl für HAA wie auch für SMA gesamthaft die beste Rangsumme aufweist (grösste Stapelhöhe in Fig. 5‑2). NL liegt in 11 der 13 Kriterien mit der grössten Sicherheitsmarge auf dem ersten Rang und erreicht dadurch im Vergleich mit JO und ZNO die meisten ersten Ränge. Dabei weist NL in 5 Kriterien für HAA, resp. 4 für SMA, eindeutige Vorteile (alleinige erste Ränge) gegenüber den beiden anderen Standortgebieten auf (Kap. 5.3 in Nagra 2024i). Auch im systematischen paarweisen Vergleich der Standortgebiete zeichnet sich NL sowohl bzgl. der grössten Anzahl festgestellter Stärken als auch bzgl. der geringsten Anzahl Schwächen als bestes Standortgebiet sowohl für HAA wie auch für SMA aus (Kap. 5.4 in Nagra 2024i).
Diese Vorteile lassen sich mit vier Eigenschaften von NL begründen, welche im Folgenden zusammengefasst werden (vgl. dazu die Darlegungen in den betreffenden Kapiteln in Nagra 2024i). Sie sind ausschlaggebend für die Standortwahl für HAA und SMA.
Fig. 5‑2:Aus der Rangierung resultierende qualitative Bewertungen der 13 SGT-Kriterien für HAA und SMA
Kopie der Fig. 5-2 in Nagra (2024i).
Die Farbgebung ist identisch mit derjenigen aus der Nutzwertanalyse (Fig. 5‑1), während die Grösse der Sicherheitsmarge (bzw. der Rang) durch die Höhe der Blöcke dargestellt wird.
Alle Standortgebiete verfügen über sehr günstige räumliche Verhältnisse (Kr.1.1; Kap. 4.1.1 in Nagra 2024i) mit mächtigen einschlusswirksamen Gesteinspaketen, in NL ist die vertikale Ausdehnung des EG mit über 300 m aber am mächtigsten (Fig. 5‑3 und Kap 4.1.1.2 in Nagra 2024i): Dies ist sowohl für das HAA- als auch für das SMA-Lager bezüglich der Rückhaltewirkung der geologischen Barriere von Vorteil. Insbesondere die Distanz von der Lagerebene zum nächstliegenden Aquifer oberhalb des Opalinustons ist in NL am grössten. Die Distanz von der Lagerebene zum EG-begrenzenden Keuper-Aquifer unterhalb des Opalinustons ist in allen Standortgebieten ähnlich. Der Keuper-Aquifer in NL ist an lokal auftretende, mit Sandstein gefüllte Rinnen gebunden. Sein räumliches Auftreten ist dadurch heterogen und die Wasserzirkulation beschränkt. Im Unterschied zu NL umfasst der Keuper-Aquifer in JO und ZNO weitere darüberliegende Gesteinsschichten mit erhöhter Durchlässigkeit. Somit ist hier der EG nach unten durch diese höhererliegende Schicht des Keuper-Aquifers begrenzt. Wo in NL der Keuper-Aquifer nicht auftritt (keine mit Sandstein gefüllte Rinnen), fällt die Mächtigkeit des EG noch deutlich grösser aus, nämlich ~400 m bis zum Muschelkalk-Aquifer. In dieser Situation fällt auch der Transportpfad für Radionuklide zur unteren Begrenzung des EG erheblich länger aus und die Rückhaltewirkung wird verstärkt. Dies ist insbesondere für das HAA-Lager relevant.
Fig. 5‑3:Vertikale Ausdehnung der einschlusswirksamen Gebirgsbereiche innerhalb der potenziellen Lagerzonen in den drei Standortgebieten
Dargestellt an geologischen Sammelprofilen. In den potenziellen Lagerzonen umfasst der EG Mächtigkeiten von rund 200 – 260 m (Jura Ost), 290 – 380 m resp. bis zu 400 m (Nördlich Lägern), 260 – 300 m (Zürich Nordost). Basierend auf Fig. 4-140 in Nagra (2024e).
Alle EG weisen eine sehr günstige hydraulische Barrierewirkung auf (Kr 1.2; Kap. 4.1.2 in Nagra 2024i), durch die grösste Distanz von der Lagerebene zum nächstliegenden Aquifer oberhalb des Opalinustons sind die hydrogeologischen Bedingungen in NL aber am günstigsten (Fig. 5‑3). Zusätzlich ist auch die regionale hydrogeologische Situation sehr günstig für die langfristige Isolation der Abfälle (Kap. 4.1.2.3 in Nagra 2024i). Das Porenwasser des Opalinustons weist in NL einen besonders hohen Anteil an alten Komponenten auf und das Grundwasser im Malm-Aquifer ist durch besonders hohe Verweilzeiten gekennzeichnet, was auf vergleichsweise stagnierende hydrogeologische Verhältnisse schliessen lässt. Auch die im Keuper in NL beobachteten Grundwasser-Verweilzeiten sind gross, falls bzw. wo Grundwasser überhaupt vorkommt. In ZNO zeigen die Bohrungen im Nordwesten im Vergleich zu NL eine stärkere Interaktion des Malm-Aquifers mit jüngeren meteorischen Wässern und in JO deuten meteorische Signaturen auf eine stärkere Anbindung der Aquifere an oberflächennahe Fliesssysteme hin. Die hydrogeologische Situation in NL wird deshalb im Hinblick auf die langfristige Isolation der Abfälle als am günstigsten betrachtet.
Alle EG sind langfristig geologisch stabil (Kr 2.1, Kap. 4.2.1 in Nagra 2024i), aber in NL sind die Gesteine am ruhigsten gelagert. Das ist für beide Lagertypen sehr günstig sowohl hinsichtlich der heutigen Qualität der geologischen Barriere (Kr 1.1, Kap. 4.1.1.3 in Nagra 2024i) wie auch hinsichtlich der langfristigen Beständigkeit der Gesteinseigenschaften im EG (Kr 2.1, Kap. 4.2.1.2 in Nagra 2024i):
Deformation durch geologische Prozesse wird bevorzugt entlang bereits vorhandener Strukturen oder durch Reaktivierung von Vorläuferstrukturen aufgenommen. vorhandener Strukturen oder durch Reaktivierung von Vorläuferstrukturen aufgenommen. Bei zukünftiger Deformation wird deshalb zuerst eine Reaktivierung bestehender grösserer Störungszonen erwartet. Zu solchen Störungszonen kann bei der Anordnung des geologischen Tiefenlagers in allen Standortgebieten genügend Abstand eingehalten werden.
Im Bereich der potenziellen Lagerzonen gibt es aber Unterschiede in den tektonischen Verhältnissen, die sich in seismisch kartierbaren Störungen widerspiegeln (Fig. 5‑4). ZNO liegt sehr nahe am Hegau-Bodensee-Graben, einer noch heute seismisch aktiven Dehnungszone. Im Bereich der potenziellen Lagerzone liegen in ZNO seismisch kartierbare Störungen auf allen relevanten Horizonten vor. In JO sind die Auswirkungen der Kompression durch die Alpenbildung insbesondere im westlichen und zentralen Teil der potenziellen Lagerzone auf der Obergrenze der Muschelkalk-Gruppe in der Seismik deutlich sichtbar. NL liegt ebenfalls im Einflussbereich der alpinen Kompressionstektonik, der Bereich der potenziellen Lagerzone ist hier aber weit weniger stark davon betroffen. Bis auf eine allfällige Ausnahme unterhalb des Stadlerbergs (westlich der Bohrung STA2-1, vgl. Fig. 5‑4) sind keine Störungen seismisch kartierbar. Damit weist NL nebst der besten Qualität des Platzangebots auch die besten Voraussetzungen für die Beständigkeit der Standort- und Gesteinseigenschaften auf.
Fig. 5‑4:Die seismisch kartierbaren Störungen in und um die potenziellen Lagerzonen für HAA und SMA in den geologischen Standortgebieten
Basierend auf Datengrundlage in Kap. 4.3.4 in Nagra (2024e).
Alle EG bieten langfristig Schutz vor Erosion (Kr 2.2, Kap. 4.2.2 in Nagra 2024i) und geologische Verhältnisse, in denen die Langzeitstabilität des Barrierensystems gegenüber langfristigen, lagerbedingten Prozessen und Wechselwirkungen gewährleistet werden kann (Kr 2.3, Kap. 4.2.3 in Nagra 2024i). Betrachtungen zur Prognostizierbarkeit der Langzeitveränderungen des geologischen Tiefenlagersystems verdeutlichen, dass auch bei ungünstigen Annahmen die Langzeitstabilität der geologischen Barriere in NL sehr günstig und im Quervergleich am grössten ist (Kr 3.3, Kap. 4.3.3 in Nagra 2024i).
NL erweist sich als der am besten vor künftiger Erosion geschützte Standort (Kap. Kap. 4.2.2 in Nagra 2024i):. Dies ist aufgrund des langen Betrachtungszeitraums insbesondere für das HAA-Lager relevant. Künftige glaziale und nicht-glaziale Erosionsprozesse dürften mit denen des jüngsten Zeitabschnittes der Erdgeschichte, des Quartärs, vergleichbar sein, allerdings mit geringeren Raten. Nur Gletscher sind in der Lage, noch tiefer als bis zum heutigen Flussniveau zu erodieren. Die wichtigsten Faktoren, welche die Robustheit der Standortgebiete bezogen auf die langfristigen Auswirkungen der Erosion beeinflussen, sind nebst der lokalen Topographie über dem Lagerstandort deshalb die Ausdehnung der Vergletscherungen, die Tiefe der Lagerebene sowie die Erodierbarkeit des Schichtpakets über dem Opalinuston. In einer systematischen Betrachtung der zukünftigen Erosion zeigt sich, dass JO sensitiv auf die Entwicklung der lokalen Topographie reagiert. In NL und ZNO sind die Verhältnisse zum langfristigen Erhalt der für die Selbstabdichtung als sicher eingestuften Restüberdeckung von 200 m sehr günstig, NL weist jedoch die grösseren Sicherheitsmargen auf (Fig. 5‑5).
Fig. 5‑5:Syntheseprofile zur Visualisierung zukünftiger Erosion in den Standortgebieten
Basierend auf Fig. 6-47 in Nagra (2024e).
Auch hinsichtlich lagerbedingter Einflüsse weist NL die günstigsten Bedingungen zum Erhalt der Barriereeigenschaften auf (Kap. 4.2.3 in Nagra 2024i): Das Ausmass der lagerbedingten Einflüsse hängt von der Lagerauslegung sowie den Eigenschaften des Wirtgesteins und den standortspezifischen Zustandsgrössen auf der Lagerebene ab. Der Opalinuston weist in allen Standortgebieten einen ähnlichen Aufbau und ähnliche geologische Eigenschaften auf und das Spannungsregime ist in allen drei Standortgebieten ähnlich. Unterschiede in den standortspezifischen Spannungsverhältnissen ergeben sich deshalb aus der Lagertiefe. Bei gleicher Lagerauslegung herrschen auf einer tiefer gelegenen Lagerebene vorteilhaftere Verhältnisse gegenüber thermischen und gasbedingten Überdrücken. NL weist sowohl für ein HAA-Lager als auch für ein SMA-Lager sehr günstige Bedingungen und, bei gleicher Lagerauslegung, die grössten Sicherheitsmargen zum langfristigen Erhalt der Barriereeigenschaften im EG auf.
Der sicherheitstechnische Vergleich zeigt damit, dass Nördlich Lägern sowohl für HAA wie auch für SMA über die sicherste Situation für ein geologisches Tiefenlager verfügt.
Im sicherheitstechnischen Vergleich wurde die Eignung von Nördlich Lägern auch als Standort für ein Kombilager mit gemeinsam genutzten Zugängen zu den beiden Lagerteilen explizit geprüft und bestätigt. Die Aussagen zu den radiologischen Auswirkungen (vgl. Kap. 4.4) gelten für das gesamte Lager (Kap. 6.4 in Nagra 2024j). Weiter können die Lagerteile für HAA und für SMA so angelegt werden, dass sie sich nicht gegenseitig negativ beeinflussen (Kap. 4.1.2 in Nagra 2024l). Mit einem gemeinsam genutzten Zugangsbereich weist das Tiefenlager zudem ein insgesamt grösseres Verfüllvolumen auf. Dieses steht der Speicherung der insbesondere im SMA-Lagerteil produzierten Gase zusätzlich zur Verfügung, wodurch der Gasdruck weniger ansteigt. Damit wird die Sicherheitsmarge bezüglich des Erhalts der Barriereeigenschaften in einem Kombilager im Vergleich zu zwei getrennten Tiefenlagern für SMA und HAA sogar leicht erhöht (Kap. 4.1.2 in Nagra 2024l).
Durch die Realisierung eines Kombilagers mit gemeinsam genutzten Zugängen ergeben sich auch Synergien bei Bau, Betrieb und Verschluss des geologischen Tiefenlagers (Kap. 10 in Nagra 2020): Die zu erstellenden Anlagen, welche gebaut, betrieben und stillgelegt oder verschlossen werden müssen, werden sowohl an der Oberfläche als auch untertag reduziert. Das führt zu einem haushälterischen Umgang bezüglich der Nutzung des Untergrundes und des generellen Ressourcenbedarfs. Die Emissionen werden aufgrund eines geringeren Bauvolumens, geringerer Ausbruchsmengen, weniger Transporte und eines geringeren Energiebedarfs reduziert.
Durch entsprechende Auslegung und mit geeigneten Massnahmen kann sichergestellt werden, dass ein Kombilager die gleichen sicherheitstechnischen Anforderungen bezüglich Betriebs- und Langzeitsicherheit erfüllt wie zwei Einzellager (Kap. 2 in Band 5 in Nagra 2023a) und ein sicherer Bau, Betrieb und Verschluss gewährleistet werden kann. Insgesamt bietet Nördlich Lägern dadurch die besten Rahmenbedingungen für ein geologisches Tiefenlager in der Schweiz.
Für die Entwicklung des geologischen Tiefenlagers auf den gewählten Standort hin besteht weiterhin grosser Handlungsspielraum. Die Entwicklung der Anlage verfolgt den Stand der Technik und Wissenschaft. Sicherheit hat dabei oberste Priorität. Gleichzeitig sorgt der haushälterische Umgang mit den vorhandenen Ressourcen für eine bessere Umsetzung und Reduktion der Auswirkungen auf Raum und Umwelt.