Description: rvSU-Kriterium Ungünstige Tiefenlage Steinsalz (Subrosion) Einordnung PrüfschrittPrüfschritt 2 WirtsgesteinSteinsalz Fachlich-regulatorische Beschreibung Fachliche Beschreibung Bedeutung für die Sicherheit des Endlagersystems Thematischer und regulatori scher Bezug Subrosion beschreibt die durch Grundwässer hervorgerufene Ablaugung von wasserlöslichen Gesteinen. Mit den Subrosi onsvorgängen geht eine Volumenreduzierung einher, die sich entweder direkt auf die Mächtigkeit oder Ausdehnung des Wirtsgesteinsbereichs mit Barrierefunktion (WbB)1 auswirkt oder indirekt überlagernde Schichten durch bruchhafte Defor mationen schädigen kann. Die Integrität des WbB als wesentliche Barriere muss über den gesamten Bewertungszeitraum von einer Million Jahren zuver lässig sichergestellt werden. Subrosionsprozesse können die Barrierewirkung und die Integrität des WbB beeinflussen. Hauptgruppe „Langfristige Stabilität und Integrität (Erhalt der Barrierewirkung)“ (vgl. BGE 2023/3, S. 27 ff.); § 7 Abs. 6 Nr. 3 Buchst. b) und f) EndlSiUntV Anwendungsmethodik KategorisierungMittels der weiteren rvSU-Kriterien zu Prüfschritt 2 (BGE 2023/3, S. 35) werden ggf. frühzeitig eindeutige Nach teile eines Gebiets identifiziert. Als weiteres rvSU-Kriterium zu Prüfschritt 2 ist die ungünstige Bewertung dieses rvSU-Kriteri ums damit hinreichend für die Nichterfüllung des Prüfschritts 2 und eine Einstufung in Kategorie C. BewertungsmethodikDas Risiko einer negativen Beeinflussung des Wirtsgesteins Steinsalz durch Subrosionsprozesse ist für Gebiete in relativ geringen Tiefenlagen bis 600 m unter Geländeoberkante (GOK) erhöht. Unter Berücksichtigung der minimalen Mächtig keit des WbB von 100 m werden demnach Gebiete im Stein salz, in denen die Tiefenlage der Basis des WbB weniger als 700 m unter GOK beträgt, als ungünstig bewertet. Bewertungs-/DatengrundlagenDie Ableitung der ungünstigen Tiefenlage unter GOK erfolgt auf Basis von Fachliteratur. Bewertungsgrundlagen für die räumliche Lage der Basis des WbB sind Bohrungsdaten, Tie fenlinienkarten aus geologischen 3D-Strukturmodellen und Fachliteratur. 1 Als WbB wird bis zum Zeitpunkt der konkreten räumlichen Festlegung des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs (ewG) in einem Untersuchungsraum der Wirtsgesteinsbereich bezeichnet, der den ewG aufnehmen kann (verändert nach BGE 2023/6). Innerhalb eines WbB kann theoretisch überall ein ewG platziert werden. Der ewG ist „der Teil eines Gebir ges, der bei Endlagersystemen, die wesentlich auf geologischen Barrieren beruhen, im Zusammenwirken mit den techni schen und geotechnischen Verschlüssen den sicheren Einschluss der radioaktiven Abfälle in einem Endlager gewährleis tet“ (§ 2 Nr. 9 StandAG). Geschäftszeichen: SG02303/97-3/1-2024#2 – Objekt-ID: 11343160 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 1 von 6 rvSU-Kriterium Wertungsgruppen nicht ungünstigEs ist in einem Gebiet ein WbB mit einer ausreichenden Mäch tigkeit von mindestens 100 m in Teufen größer als der bezüg lich Subrosion ungünstigen Teufe von 600 m vorhanden. ungünstigEs ist in einem Gebiet kein WbB mit einer ausreichenden Mächtigkeit von mindestens 100 m in Teufen größer als der bezüglich Subrosion ungünstigen Teufe von 600 m vorhanden. 1 Fachliche Herleitung des Kriteriums Subrosion beschreibt die durch Grundwässer hervorgerufene Ablaugung von wasserlöslichen Ge steinen, was insbesondere leichtlösliche Salzgesteine, aber auch Sulfate und Karbonate betrifft. Verschiedene Faktoren, wie die lokalen hydrogeologischen Verhältnisse und der Chemismus des Grundwassers, aber auch klimatische Änderungen und tektonische Prozesse beeinflussen Subrosi onsprozesse an Salinargesteinen. Die mit den Subrosionsvorgängen verbundene Volumenreduzie rung kann entweder direkt auf die Mächtigkeit oder die Ausdehnung des WbB salinarer Wirtsge steine in stratiformer oder steiler Lagerung wirken oder indirekt zu bruchhafter Deformation führen. Derartige, durch atektonische Vorgänge gebildete Deformationsstrukturen (z. B. Dolinen, Subrosi onssenken o. ä.) wurden in Schritt 1 der Phase I durch das Ausschlusskriterium „Aktive Störungs zonen“ ausgeschlossen (BGE 2020/8, S. 62 ff.). Der Prozess der Subrosion wird auch im Bewertungszeitraum von 1 Million Jahren in Abhängigkeit verschiedener geologischer Faktoren in unterschiedlichem Ausmaß im Wirtsgestein Steinsalz statt finden. Maßgebliche Faktoren sind dabei die Zusammensetzung und Sättigung der auftretenden Lösungen im Bereich des Salzspiegels sowie die Zusammensetzung der beteiligten Gesteinseinhei ten. Um das Risiko einer Schädigung des WbB durch Subrosion und deren indirekten Auswirkungen im Bewertungszeitraum zu verringern, sind Teufenbereiche zu bevorzugen, in denen bis zum heuti gen Zeitpunkt keine oder nur in seltenen Fällen Subrosionserscheinungen nachgewiesen wurden. Da das Risiko für Subrosion mit zunehmender Teufe abnimmt (z. B. durch das mit der Teufe abneh mende Lösungspotenzial von Grundwässern durch steigende Salinität), entspricht das rvSU-Krite rium der Formulierung einer Mindestteufe. Im Rahmen des Vorhabens „Subrosion-ewG“ hat die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicher heit (GRS) die vorhandenen Informationen zu Subrosionserscheinungen an Salzformationen in stratiformer und steiler Lagerung in Deutschland systematisch zusammengetragen.2 Eine Auswer tung der Projektergebnisse hat ergeben, dass Subrosionserscheinungen in Deutschland überwie gend bis ca. 400 m unter GOK vorkommen, aber auch in Teufen bis zu 600 m auftreten können. Dabei lassen sich die z. T. noch größeren Tiefenlagen von Subrosionserscheinungen bei Steinsalz in stratiformer Lagerung von mehr als 600 m unter GOK stets mit Schwächezonen im Deckgebirge in Verbindung bringen (z. B. Paul 2022). 2 Ein Steckbrief zum Forschungsvorhaben findet sich auf der BGE-Webseite unter dem Link https://www.bge.de/filead min/user_upload/Standortsuche/Forschung/20220314_STA_Steckbrief_Forschungsvorhaben_Subrosion_barriere frei.pdf. Geschäftszeichen: SG02303/97-3/1-2024#2 – Objekt-ID: 11343160 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 2 von 6 rvSU-Kriterium Das Lösungspotenzial von Tiefengrundwässern ist für die potenzielle subrosive Wirkung im Unter grund entscheidend. Gesättigte und hoch mineralisierte Lösungen haben kein oder ein vergleichs weise geringes Lösungspotenzial. Ungesättigte bzw. gering mineralisierte Lösungen haben dagegen Lösungspotenzial und können subrosiv wirken. Die Tiefengrundwässer in untertriassischen und per mischen Einheiten Deutschlands liegen im Allgemeinen in Teufen größer als 500 m als hoch mine ralisierte Lösungen vor (u. a. Stober et al. 2014; Magri 2005 und Referenzen darin). Für die jünge ren, mesozoischen Einheiten, die durch grundwasserhemmende Einheiten von den Zechsteinsalzen getrennt werden, ist eine Abhängigkeit zwischen Teufe und Salinität zu erkennen, die aber auch eine erhöhte Lösungsfracht von ca. 50 bis 130 g/l ab 500 bis 600 m anzeigt (Stober et al. 2014). In Teufen geringer als 500 m weisen die meisten Tiefengrundwässer eine verhältnismäßig geringe Sa linität auf (vgl. Abb. 12 in Stober et al. 2014). Daher besteht in Teufen geringer als 500 m ein deutlich erhöhtes Risiko, dass die vorhandenen Tiefengrundwässer subrosiv wirken können. Weiterhin ist zu beachten, dass auch in Teufen größer als 500 m bei Eintrag von gering mineralisierten Lösungen über Schwächezonen subrosive Prozesse wirken können (vgl. Paul 2022). Vorliegende Erfahrungen aus dem rezenten Salzbergbau zeigen, dass das Gefährdungspotenzial durch Lösungszuflüsse vor allem abhängig von der Teufenlage ist (Popp 2022, S. 44). Aufgrund der chemischen Zusammen setzung beobachteter Salzlösungsvorkommen am Staßfurter Sattel folgern Herbert & Schwandt (2007), dass es mit zunehmender Teufe zu einer Erhöhung der Salzkonzentration und Lösungs dichte kommt und sich gleichzeitig die Anzahl der Zuflüsse, wie auch die Zuflussmenge, reduziert. Die Auswertung historischer Zuflüsse über den Hauptanhydrit dokumentiert, dass im eingespannten Gebirge außerhalb eines möglichen Hohlraumeinflusses und in Teufen größer als 800 m keine ge öffneten Klüfte im Hauptanhydrit und in angrenzenden Steinsalzbereichen mehr feststellbar sind (Schwandt 1991). Über die reine Subrosion hinaus gibt es weitere geowissenschaftliche Beobachtungen, die ebenfalls argumentativ für die Ableitung einer Mindestteufe im Wirtsgestein Steinsalz betrachtet werden kön nen. Dazu zählen auffällige, mit jungem Material (höchstens jungtertiäres Alter; Bauer 1991) gefüllte Klüfte, deren Genese im Detail zwar nicht eindeutig geklärt ist, aber in der Vergangenheit mit Kalt zeiten in Verbindung gebracht wurde, und die daher als „kryogene Klüfte“ bezeichnet werden (Bauer 1991). In drei Kalibergwerken im Raum Hannover wurden bis in Teufen von ca. 600 m solche „kryogenen Klüfte“ in Form von tongefüllten Klüften beobachtet, die sich oft über mehrere Abbau sohlen, d. h. über größere Tiefenbereiche hinweg, verbinden lassen (Hammer et al. 2012, S. 6). In vielen Fällen weisen die „kryogenen Klüfte“ auch kleinere Laugenzutritte auf. Trotz der nicht eindeu tig geklärten Genese zeigt die reine Existenz dieser mit jungem Material gefüllten Klüfte in tiefliegen den Steinsalzlagerstätten, dass Prozesse, durch die diese Art von Klüften entstehen, einen WbB auch in Teufen bis ca. 600 m schädigen können (siehe z. B. Delisle 1998). Da derartige Kluftbildun gen und damit verbundene Subrosion zu einer erheblichen Reduzierung der Barrierenmächtigkeit führen könnten, muss nach Hammer et al. (2012, S. 5) für ein geplantes Endlager ausgeschlossen sein, dass diese Klüfte den einschlusswirksamen Gebirgsbereich (ewG) erreichen. 2 Details der Anwendungsmethodik Basierend auf den Erkenntnissen zu Subrosionserscheinungen, Lösungspotenzial und „kryogenen Klüften“ wird durch Analogiebetrachtungen erst in Teufen größer als 600 m eine günstige Bewertung in Bezug auf die Subrosionsgefährdung für den WbB vergeben. In Teufen geringer als 600 m besteht Geschäftszeichen: SG02303/97-3/1-2024#2 – Objekt-ID: 11343160 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 3 von 6
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Origin: /Bund/BGE/Website
Tags: Hannover ? Kalibergbau ? Carbonat ? Steinsalz ? Salz ? Endlager ? Salzbergbau ? Salzgehalt ? Salzgestein ? Grundwasser ? Gefährdungspotenzial ? Forschungsprojekt ? Risikofaktor ? Volumenreduktion ? Gestein ? Gebirge ? Risikobewertung ?
Region: Peine
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