Technical Report NTB 84-48

Das Nahfeld eines Endlagers hochaktiver Abfälle bildet ein sehr komplexes System, weil gleichzeitig eine Mannigfaltigkeit von physikalischen, chemischen und hydrologischen Prozessen betrachtet werden muss. Die Analyse wird nicht nur durch die Anzahl der zu berücksichtigenden Prozesse erschwert, sondern auch durch deren Wechselwirkungen, die synergistische und/oder konkurrierende Effekte zur Folge haben können, und durch die Variabilität in Raum und Zeit. Dieser Bericht beschreibt die diesbezüglichen Arbeiten für das schweizerische Endlagerkonzept, wie sie im «Projekt Gewähr 1985» im Rahmen der Sicherheitsanalyse verwendet wurde und versucht möglichst viele der Prozesse quantitativ zu fassen.

Die Hauptkomponenten des Nahfeldes sind die Glasmatrix, der Stahlbehälter und das hüllende Verfüllmaterial aus komprimiertem Bentonit.

Eine Schlussfolgerung dieses Berichtes ist, dass die mineralogische Veränderung des Verfüllmaterials über die betrachtete Zeitperiode von einer Million Jahren vernachlässigbar klein ist. Während dieses Zeitraumes kann man sich somit auf seine physikalischen und chemischen Eigenschaften abstützen. Der Behälter wird seine Integrität über mehr als 10³ Jahre behalten und anschliessend als ein Eh/pH-Puffer wirken. Die Puffer des Nahfeldes bewirken alkalischere und reduzierendere Bedingungen als sie im Fernfeld gegeben sind. Die vollständige Auflösung der Glasmatrix wird mehr als 10⁵ Jahre dauern, und die Radionuklidfreisetzung wird durch ihre kongruente Auflösung begrenzt, wobei die Freisetzung zusätzlich durch niedrige Löslichkeiten eingeschränkt sein kann. Die Diffusion gelöster Nuklide durch das Verfüllmaterial ist derart langsam, dass viele Nuklide in ihm auf unbedeutende Konzentrationen zerfallen. Die grosse Sorptionskapazität des Bentonits bewirkt auch eine erhebliche Verlängerung der Freisetzungszeit aus dem Nahfeld für längerlebige und nicht löslichkeitslimitierte Nuklide. Dadurch werden die Maxima der Freisetzungsraten herabgesetzt. Von wenig Bedeutung sind mögliche störende Einwirkungen wie Radiolyse und Wasserstoffproduktion durch anoxische Eisenkorrosion. Gebiete, die näherer Untersuchung bedürfen, sind jedoch die Modellierung von Speziation / Löslichkeit im Nahfeld und besonders die Kolloidbildung und Kolloidmobilität.

Obwohl die Analyse hauptsächlich zum Ziel hat, konservative Aussagen zu machen, wird versucht, den Grad der Konservativität in der Beschreibung des Nahfeldes «realistisch» abzuschätzen. Diese Abschätzung zeigt, dass die ingenieurmässigen Barrieren eine radiologisch bedeutsame Freisetzung über Zeiträume von mehr als einer Million Jahren verhindern und dass dadurch die technischen Barrieren im Konzept des Mehrfachbarrierensystems einen grösseren Stellenwert bei der Sicherheitsanalyse erhalten.