Die Nagra hat den geologischen Untergrund der Nordschweiz mit zahlreichen Methoden erkundet. Dazu gehören insbesondere auch die Tiefbohrungen. Sie wurden währen drei Jahren in den Standortgebieten Jura Ost, Nördlich Lägern und Zürich Nordost durchgeführt. Diese drei Standortgebiete wurden im Rahmen des Sachplans geologische Tiefenlager in Etappe 3 vertieft untersucht.
Der Sachplan geologische Tiefenlager regelt die Standortsuche für ein Schweizer Tiefenlager.
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Tiefgründige Analyse
Eingesetzt wurde ein Bohrgerät, das mehrere hundert Meter in die Tiefe bohrt. Mit der aufwändigen Bohrkampagne konnte die Nagra viele Gesteinsproben in Form von Bohrkernen an die Erdoberfläche hochziehen und untersuchen. Teile der Bohrkerne wurden für weitere Analysen in Labore auf der ganzen Welt versendet.
Auch im Bohrloch selbst wurden Messungen durchgeführt, die Rückschlüsse auf Verhältnisse im tiefen Untergrund ermöglichen. In je einem Bohrloch pro Standortgebiet wurde zudem ein Langzeitbeobachtungssystem eingebaut.
Das Bild des Untergrunds vervollständigen
Nach diesen Gesteinen wurde gebohrt
Im Fokus des Interesses standen der Opalinuston, in dem das Tiefenlager angeordnet werden soll, sowie die tonhaltigen Gesteinsschichten darunter und darüber. Untersucht wurden unter anderem die Dicke, die Dichtigkeit und die genaue Zusammensetzung dieser geologischen Sicherheitsbarriere, die die radioaktiven Abfälle zuverlässig einschliesst.
Wozu dienen die Tiefbohrungen?
Mit den Erkenntnissen aus den Tiefbohrungen konnte die Nagra ihr Wissen über den geologischen Untergrund ergänzen und das geologische Gesamtbild vervollständigen. Das ist wesentlich für die langfristige Sicherheit des Tiefenlagers.
Fundierte Kenntnisse über den Untergrund sind aber auch für den Vergleich der Standortgebiete entscheidend: Durch diesen Vergleich konnte die Nagra den am besten geeigneten Standort für ein Tiefenlager vorschlagen.
Der Untergrund der Nordschweiz ist gut erkundet
Im Rahmen der Standortsuche für ein Tiefenlager hat die Nagra schon von 1982 bis 1999 acht Tiefbohrungen durchgeführt. Diese erreichten eine Tiefe von rund 1000 bis 2500 Meter.
In den Jahren 2019 bis 2022 kamen neun weitere Tiefbohrungen hinzu, nämlich in den Gemeinden Bözberg, Stadel (je 2 Tiefbohrungen), Bachs, Bülach, Marthalen, Trüllikon und Rheinau. So konnte die Nagra das Wissen über die Gesteinsschichten in der Nordschweiz weiter ergänzen.
Die 9 Tiefbohrungen von 2019 bis 2022
Tiefbohrung Bülach
Die Tiefbohrung Bülach war die erste Tiefbohrung im Standortgebiet Nördlich Lägern in Etappe 3 der Standortsuche.
Tiefbohrung Stadel-3
Die Tiefbohrung Stadel-3 war die zweite Tiefbohrung im Standortgebiet Nördlich Lägern in Etappe 3 der Standortsuche.
Tiefbohrung Stadel-2
Die Tiefbohrung Stadel-2 war die dritte im Standortgebiet Nördlich Lägern in Etappe 3 der Standortsuche.
Tiefbohrung Bachs
Die Tiefbohrung Bachs war die vierte im Standortgebiet Nördlich Lägern in Etappe 3 der Standortsuche.
Tiefbohrung Trüllikon
Die Tiefbohrung Trüllikon-1 war die erste Tiefbohrung im Standortgebiet Zürich Nordost in Etappe 3 der Standortsuche.
Tiefbohrung Marthalen
Die Tiefbohrung Marthalen war die zweite Tiefbohrung im Standortgebiet Zürich Nordost in Etappe 3.
Tiefbohrung Rheinau
Die Tiefbohrung Rheinau war die dritte Tiefbohrung im Standortgebiet Zürich Nordost in Etappe 3.
Tiefbohrung Bözberg-1
Die Tiefbohrung Bözberg-1 war die erste Tiefbohrung im Standortgebiet Jura Ost in Etappe 3 der Standortsuche.
Tiefbohrung Bözberg-2
Die Tiefbohrung Bözberg-2 war die zweite Tiefbohrung im Standortgebiet Jura Ost in Etappe 3 der Standortsuche.
Langzeitbeobachtung in Bohrlöchern
Während der Tiefbohrkampagne wurde ein sogenanntes Hydrotesting-Programm absolviert. Dabei wurden unter anderem die hydraulischen Eigenschaften der Grundwasserleiter, der Rahmengesteine und des Opalinustons untersucht.
Um auch die ungestörten Verhältnisse zu bestimmen, sind zusätzliche Messungen über längere Zeiträume nötig. Im Fall der Tiefbohrung Stadel-3 steht fest, dass diese Messungen über mehrere Jahrzehnte erfolgen werden. In der Bohrung Benken ist ein ähnliches System übrigens schon seit 1999 installiert.
Mit den neuen Systemen können auch Temperaturprofile mit Glasfasertechnik gemessen werden. Damit tragen die Langzeitbeobachtungssysteme bereits heute zur Überwachung des künftigen Tiefenlagers bei.
Was wird gemessen?
Die Messungen dienen vor allem dazu, das Grundwasser der wasserführenden Schichten in einem ungestörten Zustand zu beobachten – also einige Zeit, nachdem das Bohrloch erstellt wurde. Damit werden die Daten der Bohrungen ergänzt.
Die Daten aus der Langzeitüberwachung sind nicht standortentscheidend, sondern dienen der Dokumentation des Ausgangszustands. Deshalb baut die Nagra in allen drei potenziellen Standortgebieten solche Beobachtungssysteme ein. Die Daten können später auch für die Grundwasserüberwachung beim Bau und Betrieb des Tiefenlagers genutzt werden.
Im bereits bestehenden Bohrloch werden in verschiedenen Tiefen Sensoren eingebaut, die beispielsweise die Temperatur und den Wasserdruck in den einzelnen Gesteinsschichten messen. Dazu werden separate Messabschnitte mit sogenannten «Packern» (Bild rechts) abgedichtet.
Um die Messsysteme betreiben und warten zu können, bleibt der sogenannte Bohrkeller – ein rund 3 auf 5 Meter grosser Betonkeller – bestehen.
Wo sind die Bohrkerne heute?
Im Bohrkernarchiv in Mellingen (AG). Das Archiv ist zwar ein Ort der Wissenschaft, aber nicht nur Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vorbehalten. Alle, die sich selbst ein Bild des Untergrunds der Nordschweiz machen wollen, können dies tun: Die Nagra bietet kostenlose Führungen ab zehn Personen an. Eine kleine Ausstellung bietet einen Überblick über die Geologie der Nordschweiz sowie die interessantesten geologischen Schätze des Archivs.