pdf NTB 24-01 Rahmenbewilligungsgesuch für ein geologisches Tiefenlager - Sicherheitsbericht(21.77 MB)

Zweck des Berichts

Die Nagra beantragt eine Rahmenbewilligung für ein geologisches Tiefenlager mit der Ober­flächen­anlage am Standort Haberstal (Gemeinde Stadel, Kanton Zürich). Beim vorliegenden Dokument handelt es sich um den gemäss Art. 23 KEV und ENSI 33/649 erforderlichen Sicherheitsbericht. Der Bericht legt die Grundzüge des Projekts dar und dokumentiert die Sicherheitsnachweise für die Betriebs- und Nachverschlussphase.

Ein sicheres Tiefenlager am Standort Haberstal

Eine Rahmenbewilligung kann erteilt werden, wenn der Schutz von Mensch und Umwelt sichergestellt werden kann. Der vorliegende Sicherheitsbericht zeigt auf, dass dieser Schutz für die Betriebs- und die Nachverschlussphase des geologischen Tiefenlagers gewährleistet ist und die Anlage am Standort Haberstal sicher ausgelegt, betrieben und verschlossen werden kann. Der Standort des geologischen Tiefenlagers umfasst einen Projektperimeter zur Anordnung der Oberflächenanlage (Haberstal) sowie einen vorläufigen Schutzbereich für die Umsetzung der Untertaganlage.

Das geologische Tiefenlager kann sicher gebaut und betrieben werden

  • Der Projektperimeter und der vorläufige Schutzbereich sind ausreichend bemessen, um die Oberflächenanlage und die Untertaganlage entsprechend ihren Anforderungen zu realisieren.

  • Der Baugrund für die Oberflächenanlage und die Untertaganlage ist mit üblichen bautech­nischen Methoden beherrschbar.

  • Der Standort zeichnet sich durch ein geringes Gefährdungspotenzial aus, selbst bei Ereig­nissen die statistisch nur 1-mal in 10'000 Jahren auftreten.

  • Die radioaktiven Abfälle sind bei der Anlieferung verpackt und kontaminationsfrei. Deshalb erfolgt im Normalbetrieb keine Abgabe von radioaktiven Stoffen. Das nukleare Gefährdungs­potenzial ist selbst bei einem allfälligen Störfall sehr klein.

  • Die Organisationsstruktur wird sicherheitsgerichtet aufgebaut und wird sich an der bewährten Organisationsstruktur von anderen Schweizer Kernanlagen orientieren.

Das geologische Tiefenlager bleibt langfristig sicher

  • In der Nachverschlussphase werden die Radionuklide der eingelagerten Abfälle durch ein gestaffeltes Mehrfachbarrierensystem aus technischen und geologischen Barrieren einge­schlossen oder zurückgehalten.

  • Der Grossteil der Radionuklide zerfällt innerhalb der technischen Barrieren. Die Endlager­behälter schliessen die hochaktiven Abfälle für mindestens tausend Jahre vollständig ein.

  • Die geologischen Barrieren bestehen aus dem Wirtgestein Opalinuston und seinen Rahmen­gesteinen. Der Opalinuston gewährleistet die Rückhaltung der Radionuklide. Der hohe Ton­mineralgehalt sorgt für ein hohes Sorptions- und Selbstabdichtungsvermögen sowie eine sehr geringe Durchlässigkeit für Wasser und Gas. Die Rahmengesteine leisten einen zusätzlichen Beitrag zur Rückhaltung.

  • Der Standort zeichnet sich durch eine mehr als ausreichende Ausdehnung des Opalinustons und günstige hydrogeologische Verhältnisse aus. Er liegt in einem seismisch und tektonisch ruhigen Gebiet. In Folge der Tiefenlage ist auch der Schutz vor Erosion gewährleistet. Die sicherheitsrelevanten Eigenschaften bleiben am Standort langfristig erhalten.

  • In der Nachverschlussphase werden die vom ENSI vorgegebenen Schutzkriterien für alle möglichen bzw. denkbaren und selbst unrealistischen Entwicklungsszenarien mit grossen Sicherheitsmargen eingehalten.

  • Bei den Sicherheitsanalysen werden für alle nicht ausschliessbaren Aspekte konservative Annahmen gemacht. Diese konservativen Annahmen führen dazu, dass die allfälligen radiologischen Auswirkungen für Mensch und Umwelt mit hoher Wahrscheinlichkeit überschätzt werden. Trotzdem liegen die Ergebnisse der Sicherheitsanalysen deutlich unter der maximal zulässigen Individualdosis von 0.1 Millisievert (mSv) pro Jahr.

Das geologische Tiefenlager mit den zugehörigen Oberflächenanlagen am Standort Haberstal kann den Schutz von Mensch und Umwelt gewährleisten. Damit ist die Voraussetzung für die Erteilung der Rahmenbewilligung erfüllt.

Dem Rahmenbewilligungsgesuch ist für die Nachweisführung eine exemplarische Umsetzung des Vorhabens geologisches Tiefenlager zugrunde gelegt. Diese wird unter Berücksichtigung des technologischen und wissenschaftlichen Fortschritts weiterentwickelt, so dass für die nachfol­genden Bewilligungsschritte ein weiterentwickeltes Lagerprojekt vorliegt.

A safe deep geological repository at the Haberstal site

A general licence can be granted if the protection of humans and the environment can be ensured. The present safety report demonstrates that this protection can be ensured for the operational and post-closure phases of the deep geological repository and that the facility can be designed, operated and closed safely at the Haberstal site. The repository site comprises a project perimeter for the layout of the surface facility (Haberstal) and a provisional protection zone for the implementation of the underground facility.

The deep geological repository can be constructed and operated safely

  • The dimensions of the project perimeter and the provisional protection zone are large enough to realise the surface facility and the underground facility in accordance with their requirements.

  • Due to the geological subsurface conditions, the surface facility and underground facility can be built using conventional construction methods.

  • The site is characterised by a low hazard potential, even in the case of events that are statistically expected to occur only once every 10,000 years.

  • The radioactive waste will be delivered packaged in disposal canisters that have no surface contamination. Therefore, no radioactive substances will be released during normal operation. The nuclear hazard potential is very low, even in the event of an accident.

  • The organisational structure is safety-oriented and will be based on that of proven organisational structures used for other Swiss nuclear facilities.

The deep geological repository will remain safe in the long term

  • During the post-closure phase, the radionuclides in the emplaced waste will be enclosed or retained by means of a staged multi-barrier system consisting of engineered and geological barriers.

  • The majority of radionuclides will decay within the engineered barriers. The disposal canisters will completely enclose the high-level waste for at least one thousand years.

  • The geological barrier consists of the Opalinus Clay host rock and its confining geological units. The Opalinus Clay ensures the retention of radionuclides. The high clay-mineral content allows for a high sorption and self-sealing capacity as well as a very low permeability for water and gas. The confining geological units provide additional retention.

  • The site is characterised by a more than sufficient extent of Opalinus Clay and favourable hydrogeological conditions. It is located in a seismically and tectonically quiet area. The depth of the Opalinus Clay ensures that the repository will be protected against erosion. The safety-relevant properties can be preserved at the site due to its long-term geological stability.

  • During the post-closure phase, the protection criteria specified by ENSI can be met with substantial safety margins for all potential, conceivable or even unrealistic evolution scenarios.

  • For all aspects that cannot be ruled out entirely, the safety analyses are based on conservative assumptions. This means that any potential radiological impacts on humans and the environ­ment are, in all likelihood, overestimated. Nonetheless, the results of the safety analyses remain well below the maximum permissible individual dose of 0.1 millisieverts (mSv) per year.

The deep geological repository with the associated surface facilities at the Haberstal site can ensure the protection of humans and the environment, thus fulfilling the requirement for the granting of the general licence.

For demonstration purposes, the general licence application is based on a provisional implement­tation of the deep geological repository project. This will be developed further for the subsequent licensing steps, taking into account technological and scientific progress.

Un dépôt en couches géologiques profondes sûr sur le site de Haberstal

Une autorisation générale peut être accordée si la protection de l’homme et de l’environnement peut être assurée. Le présent rapport de sûreté montre que cette protection est assurée pour les phases d’exploitation et post-fermeture du dépôt en profondeur, et que les installations sur le site du Haberstal peuvent être construites, exploitées et fermées de manière sûre. Le site du dépôt en couches géologiques profondes comprend un périmètre de projet destiné à accueillir les installations de surface (Haberstal), ainsi qu’une zone de protection provisoire pour la réalisation des installations en profondeur.

Le dépôt en profondeur peut être construit et exploité de manière sûre

  • Le périmètre de projet et la zone de protection provisoire sont suffisamment étendus pour pouvoir accueillir les installations de surface et les installations en profondeur, conformément aux exigences dont elles font l’objet.

  • Le terrain de fondation devant accueillir les installations de surface et les installations en profondeur est maîtrisable avec les méthodes de construction usuelles.

  • Ce site se distingue par un faible potentiel de risques, même lors d'événements qui ne se produisent statistiquement qu’une fois en 10'000 ans

  • Les déchets radioactifs sont conditionnés dans des conteneurs exempts de toute contamination lors de leur livraison. Il n’y a donc pas de rejets de substances radioactives en fonctionnement normal. Le potentiel de risque nucléaire est très faible, y compris en cas d’accident.

  • La structure organisationnelle est orientée sur la sûreté et basée sur la structure organisa­tion­nelle établie d’autres installations nucléaires suisses.

Le dépôt en profondeur restera sûr à long terme

  • Dans la phase post-fermeture, les radionucléides des déchets mis en dépôt seront confinés ou retenus, grâce à un système de barrières multiples, techniques et géologiques.

  • La grande majorité des radionucléides se désintègreront à l’intérieur des barrières techniques. Les conteneurs pour stockage définitif confinent entièrement les déchets hautement radio­actifs pendant au moins mille ans.

  • La barrière géologique est constituée par la roche d’accueil – l’Argile à Opalinus – et les roches encaissantes. L’Argile à Opalinus assure la rétention des radionucléides. Sa haute teneur en argile assure une capacité élevée d’adsorption et d’auto-colmatage d’éventuelles fissures, ainsi qu’une très faible perméabilité à l’eau et aux gaz. Les roches encaissantes offrent, quant à elles, une rétention supplémentaire.

  • Le site se distingue par une extension plus que suffisante de l’Argile à Opalinus et par des conditions hydrogéologiques favorables. Il est situé dans une région sismiquement et tecto­niquement calme. La profondeur du futur dépôt en profondeur offre également une protection contre l’érosion. Les caractéristiques pertinentes pour la sûreté du dépôt en profondeur se maintiendront durablement sur ce site.

  • Dans la phase post-fermeture, les critères de protection prescrits par l’IFSN seront respectés pour tous les scénarios possibles et imaginables, y compris les plus improbables avec de grandes marges de sécurité.

  • Dans le cadre des analyses de sûreté, des hypothèses prudentes ont été faites pour tous les aspects ne pouvant pas être exclus. Ces hypothèses prudentes conduisent très probablement à une surestimation des conséquences radiologiques potentielles pour l’homme et l’environne­ment. Malgré cela, les résultats de ces analyses de sûreté restent nettement en dessous de la dose individuelle maximale admissible de 0,1 millisievert (mSv) par an.

Le dépôt en profondeur avec les installations de surface correspondantes sur le site du Haberstal est en mesure d’assurer la protection de l’homme et de l’environnement. La condition pour l’octroi de l’autorisation générale est ainsi remplie.

La demande d’autorisation générale est basée, pour la démonstration de la sûreté, sur une mise en œuvre modélisée du projet de dépôt en profondeur. Celle-ci sera développée en tenant compte des progrès techniques et scientifiques, afin d’élaborer un projet de stockage profond optimisé pour les prochaines démarches en matière d’autorisation.

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1  Entsorgungskonzept

1.2 Standortwahl

1.3 Qualitätsmanagement für das Rahmenbewilligungsgesuch

2. Vorhaben geologisches Tiefenlager

2.1 Standort

2.2 Zweck der Anlage

2.3  Grundzüge des Projektes

2.3.1 Ungefähre Grösse der wichtigsten Bauten

2.3.2  Ungefähre Lage der wichtigsten Bauten

2.3.3 Kategorien des Lagergutes

2.3.4 Maximale Lagerkapazität

2.4 Beschreibung des Vorhabens geologisches Tiefenlager

2.4.1  Ablauf der Realisierung des Vorhabens

2.4.2 Funktionsbereiche der Gesamtanlage

2.4.3 Exemplarische Umsetzung der Gesamtanlage

2.4.4 Betrieb des geologischen Tiefenlagers

2.4.5 Frist für die Einreichung des Baugesuchs

3. Sicherheitsnachweis für die Betriebsphase

3.1 Auslegungsgrundlagen zur nuklearen Sicherheit und Einordnung des Gefährdungspotenzials eines gTL

3.1.1  Nukleartechnische Schutzziele

3.1.2 Gestaffeltes Barrieren- und Schutzkonzept

3.1.3  Gefährdungspotenzial eines gTL und Einordnung der Schutzziele

3.1.4  Fazit

3.2 Strahlenschutztechnische Auslegungsgrundlagen

3.2.1 Grundsätze des Strahlenschutzes

3.2.2 Strahlenexposition in der Umgebung (Gefährdungspotenzial)

3.2.3 Vorschlag für den quellenbezogenen Dosisrichtwert am Standort

3.2.4 Überwachung der Umgebung

3.2.5 Gegenwärtige radiologische Standortsituation

3.2.6 Fazit

3.3 Charakterisierung der Standorteigenschaften und Einwirkungen von aussen

3.3.2 Einwirkungen bei Störfällen in der Nachbarschaft

3.3.3 Meteorologie und Klima

3.3.4 Externe Überflutung

3.3.5 Baugrundverhältnisse

3.3.6 Seismizität

3.3.7 Zusammenfassende Bewertung und Standorteignung

3.4 Nachweis für die Entsorgung der anfallenden radioaktiven Abfälle

4. Sicherheitsnachweis für die Nachverschlussphase

4.1 Sicherheits- und Lagerkonzept für die Nachverschlussphase

4.2 Funktionen der technischen Barrieren

4.2.1 HAA-Abfallmatrix

4.2.2 HAA-Endlagerbehälter

4.2.3 Verfüllung der HAA-Lagerstollen

4.2.4 Nahfeld der SMA-Lagerkavernen

4.2.5 Verschlusssystem

4.2.6 Fazit

4.3 Charakterisierung der geologischen Situation für die Langzeitsicherheit

4.3.1 Geologischer und hydrogeologischer Aufbau

4.3.2 Tektonische Situation

4.4 Eigenschaften und Funktionen der geologischen Barrieren

4.4.1 Mineralogie

4.4.2 Hydraulische Durchlässigkeit

4.4.3 Porenwasser- und Geochemie

4.4.4 Diffusion und Sorption

4.4.5 Selbstabdichtung von Trennflächen

4.4.6 Deformationsverhalten

4.4.7 Fazit

4.5 Eigenschaften und Funktionen des Standorts

4.5.1 Zuverlässigkeit der geologischen Gegebenheiten am Standort

4.5.2 Räumliche Ausdehnung des Opalinustons

4.5.3 Geologische Langzeitentwicklung

4.5.4 Nutzungskonflikte

4.5.5  Fazit

4.6 Systemanalysen

4.6.1 Entwicklung des geologischen Tiefenlagers in der Nachverschlussphase

4.6.2 FEPs

4.6.3 Funktionsfähigkeit des geologischen Tiefenlagers und Prüfung der Barrierewirksamkeit

4.6.4  Auswirkungen von Bau und Betrieb auf die Langzeitsicherheit

4.6.5 Sicherheitsszenarien und radiologische Konsequenzenanalysen

4.6.6  Fazit

4.7 Ganzheitlicher Sicherheitsnachweis für die Nachverschlussphase

4.8 Weiterentwicklung seit dem Entsorgungsnachweis

5. Vorschläge für den vorläufigen Schutzbereich und die Eignungskriterien

5.1 Vorschlag für den vorläufigen Schutzbereich

5.1.1 Begründung der räumlichen Ausdehnung des vorläufigen Schutzbereichs

5.1.2 Bewilligungen für Vorhaben im Untergrund im Bereich des vorläufigen Schutzbereiches

5.2 Vorschlag für die Eignungskriterien

5.2.1 Ausdehnung geeigneter Wirtgesteinsbereiche

5.2.2 Hydrogeologische Verhältnisse am Standort und Verweilzeit des Tiefengrundwassers

6. Wichtigste personelle und organisatorische Angaben

6.1 Grundsätze der Organisation

6.2 Entwicklung der Organisation

6.2.1 Projektierung

6.2.2 Bau

6.2.3 Betrieb

6.2.4 Rückbau und Verschluss

6.3  Menschliche und organisatorische Faktoren (HOF)

6.4 Fazit

7. Literaturverzeichnis

A. Herleitung der maximalen Lagerkapazität für die Abfallkategorien HAA, ATA und SMA

Figurenverzeichnis

Fig. 2‑1: Übersichtskarte mit dem Projektperimeter und dem Vorschlag für den vorläufigen Schutzbereich

Fig. 2‑2: Projektperimeter mit Anlagenperimeter und Eingliederungssaum

Fig. 2‑3: Das aktuelle Sicherheits- und Lagerkonzept für die Nachverschlussphase

Fig. 2‑4: Abfolge der fünf wesentlichen Tätigkeiten zur Realisierung des Vorhabens gTL

Fig. 2‑5: Funktionsbereiche der Gesamtanlage des gTL

Fig. 2‑6: Exemplarische Umsetzung der OFA mit wichtigsten Bauten (vgl. Tab. 2-1), Sicherungsareal und ausgewählter weiterer Bauten, Anlagen und Areale

Fig. 2‑7: Exemplarische Umsetzung der Gesamtanlage

Fig. 3‑10: Geologisches Profil durch den Anlagenperimeter basierend auf Eisenlohr & Müller (2016) und dem geologischen Schichtmodell mit Stand Februar 2022

Fig. 3‑11: Darstellung des Schweizer Erdbebenkatalogs (Fäh et al. 2011) inkl. einer Aktuali­sie­rung bis einschliesslich 30.09.2023 zusammen mit der modellierten Auftretens­wahrscheinlichkeit von Erdbeben mit Magnituden M W ≥ 6 in der Schweiz, basierend auf Einschätzungen von vier Expertengruppen im Rahmen des PRP-Projekts (swissnuclear 2013-15)

Fig. 4‑1: Geologisches Profil durch das Standortgebiet NL; angepasst von Nagra (2024p)

Fig. 4‑2: Verlauf der lithostratigraphischen Einheiten in den Tiefbohrungen aus Etappe 3 SGT im Standortgebiet NL

Fig. 4‑3: Kartierte Störungen in der 3D-Seismik im Standortgebiet NL für Nähe Top Opalinuston

Fig. 4‑4: Paläographische Karte von Zentraleuropa während des Ablagerungszeitraums des Opalinustons (angepasst von Nagra 2024p)

Fig. 4‑5: Räumliche Verteilung der vertikalen, geodätischen Geschwindig­keiten (a) und Deformationsraten (b); angepasst von Nagra (2024p)

Fig. 4‑6: Dosisraten aus der probabilistischen Konsequenzenanalyse für die Freisetzung von in Wasser gelösten Radionukliden aus dem HAA- und SMA-Lagerteil des gTL für das Referenzszenario

Fig. 4‑7: Dosisraten aus der probabilistischen Konsequenzenanalyse für die Freisetzung des gasförmigen Radionuklids C-14 aus dem HAA- und SMA-Lagerteil des gTL für das Referenzszenario

Fig. 5‑1: «Teilraum Tiefenlager» (dunkelgrün umrahmter Bereich) im schematischen Querschnitt

Fig. 5‑2: «Teilraum Zugänge» (blau schraffierter Bereich) im schematischen Querschnitt

Fig. 5‑3: Kartendarstellung des vorläufigen Schutzbereichs mit den beiden Teilräumen und Abstandsbereichen

Abkürzungsverzeichnis

ATA

alphatoxische Abfälle

BE

Abgebrannte Brennelemente

BFE

Bundesamt für Energie

BZL

Bundeszwischenlager für Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung

EG

Einschlusswirksamer Gebirgsbereich

ENSI

Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat

EVA

Einwirkungen von aussen

EVI

Einwirkungen von innen

FEPs

features, events, and processes

gTL

Geologisches Tiefenlager

HAA

Hochaktive Abfälle (abgebrannte Brennelemente und hochaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung)

HOF

Human and Organisational Factors

ISO

Internationale Organisation für Normung

KEG

Kernenergiegesetz

KEV

Kernenergieverordnung

KKW

Kernkraftwerke

MIF

Radioaktive Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung

mSv

Millisievert

NAB

Nagra Arbeitsbericht

NL

Nördlich Lägern

NTB

Nagra Technischer Bericht

OFA

Oberflächenanlage

PSI

Paul Scherrer Institut

RBG

Rahmenbewilligungsgesuch

SGT

Sachplan geologische Tiefenlager

SMA

Schwach- und mittelaktive Abfälle

StFV

Störfallverordnung

StSG

Strahlenschutzgesetz

StSV

Strahlenschutzverordnung

UTA

Untertaganlage

WA-HAA

Hochaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung

Zwibez

Zwischenlager Beznau

Zwilag

Zwischenlager Würenlingen AG