Methoden

Geologisches 3D-Modell mit Grubengebäude und darauf basierendes numerisches 3D-Berechnungsmodell des nördlichen Zentralbereichs des ERA Morsleben Quelle: BGR

Die BGR entwickelt systematisch und fortlaufend spezielle Verfahren, Instrumente, Arbeitstechniken, Nachweismethoden und Bewertungskriterien, die für die Bearbeitung geowissenschaftlicher Fragestellungen bei der Endlagerung radioaktiver Abfälle in allen für Deutschland in Frage kommenden Wirtsgesteinstypen benötigt werden. Ziel dieser Entwicklungsarbeiten ist es, die erforderlichen Grundlagen für die Bewertung langzeitsicherheitsrelevanter geowissenschaftlicher Eigenschaften und Prozesse sowie für verschiedene quantitative Sicherheitsnachweise (z. B. Nachweis der Gebrauchstauglichkeit, der Hohlraumstandsicherheit, der Barrierenintegrität) bereitzustellen. Diese Grundlagen gelten nicht nur für Endlager, sondern auch für andere geotechnische Bauwerke wie z. B. Bergwerke, Kavernen oder untertägige Depots.

Für die Methodenentwicklung sind in einer Wertschöpfungskette mehrere Phasen mit unterschiedlichen geowissenschaftlichen Schwerpunktthemen zu durchlaufen, die aufeinander aufbauen und eng miteinander verknüpft sind:

• Geologische Erkundung und Interpretation der geologischen Strukturen
• Geologisch-mineralogisch-geochemische Charakterisierung von Wirtsgesteinen und ihren Barriereeigenschaften
• begleitende geophysikalische Felduntersuchungen
• Generierung geologischer Profile und dreidimensionaler geologischer Modelle
• Laborversuche zur Ermittlung thermischer, hydraulischer und mechanischer Materialkennwerte für verschiedene Wirtsgesteine und geotechnische Barrieren sowie zur Stoffmodellentwicklung
• Mineralogisch-geochemische Untersuchungen zur Klärung langzeitsicherheitsrelevanter Besonderheiten von Wirtsgesteinen, wie z. B. Vorkommen und Herkunft von Kohlenwasserstoffen in Salzgesteinen, Deformation und Verheilung von Gesteinen, Genese und Eigenschaften von Klüften und Störungszonen
• In-situ-Messungen und Feldversuche zur Ermittlung thermischer, hydraulischer und mechanischer Gebirgseigenschaften
• Formulierung von FEPs („Features, Events, Processes“) und Szenarienanalyse
• Weiterentwicklung von Kriterien für die Auswahl von Standorten und für die Bewertung der Sicherheit von Endlagern
• Erstellung zwei- und dreidimensionaler numerischer Berechnungsmodelle
• Durchführung thermischer (T), hydraulischer (H) und mechanischer (M) Modellberechnungen, auch unter Berücksichtigung gekoppelter THMC-Prozesse
• Bewertung und Numerische Sicherheitsuntersuchungen eines Endlagers nach verschiedenen Kriterien (z. B. Standsicherheit, Barrierenintegrität, Langzeitsicherheit)

Die verschiedenen Phasen dieser Vorgehensweise schließen jeweils mit umfassenden Maßnahmen zur Qualitätssicherung, Dokumentation und Archivierung  der gewonnenen Daten und erzielten Ergebnisse ab.

Das Gesteinsmechanische Labor der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) wurde 2018 von der Deutschen Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) begutachtet und ist seit dem 07.11.2018 als Prüflabor nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 (Norm zur Kompetenz von Laboratorien) akkreditiert. Damit werden die bisherigen Anforderungen der Normen „DIN/ISO EN 9001:2015“ sowie „KTA 1401“ ergänzt. Die Akkreditierung des Gesteinsmechanischen Labors umfasst die gesteinsphysikalischen Untersuchungen einschließlich Probenahme aus Fest- und Salinargestein und Probenvorbereitung.