Geologische Tiefenlager

Ein Tiefenlager gewährleistet dauerhafte Sicherheit während der gesamten Einschlusszeit der Abfälle. Die schwach- und mittelaktiven sowie hochaktiven Abfälle werden in Hunderten Metern Tiefe unter dem Erdboden in einer geeigneten Gesteinsschicht eingeschlossen, dem Opalinuston. Er ist die wichtigste Sicherheitsbarriere. Nach 20 Jahren Einlagerungsbetrieb folgt eine Beobachtungsphase von mindestens 50 Jahren. Nach dem Nachweis der Langzeitsicherheit darf das Tiefenlager endgültig versiegelt werden. Dann ist es dank mehrfacher Sicherheitsbarrieren passiv sicher und braucht weder Überwachung noch Unterhalt, egal was an der Erdoberfläche passiert. Das Gesetz fordert mit der Rückholbarkeit, dass die Abfälle durch zukünftige Generationen wieder aus dem Tiefenlager zurückgeholt werden könnten. Sie liessen sich so als Ressourcen wiederverwenden oder auf eine andere Art entsorgen.

Es gibt schon geologische Tiefenlager
Dass sich hochaktiver Atommüll langfristig sicher in Gestein einschliessen lässt, zeigt uns die Natur: Im westafrikanischen Oklo (Gabun) entstanden vor langer Zeit natürliche Kernreaktoren deren Überreste noch heute im tonhaltigen Gestein eingeschlossen sind. Die radioaktiven Stoffe haben sich in diesem natürlichen Tiefenlager kaum vom Entstehungsort wegbewegt. Auch menschgemachte Tiefenlager für schwach- und mittelaktive Abfälle stehen bereits seit Jahren oder Jahrzehnten erfolgreich in Betrieb (siehe grüner Tabellenreiter zu Tiefenlager auf Nuclearplanet), z.B. in Schweden, Finnland, Südkorea und Ungarn. In Finnland wird zirka 2025 zudem ein geologisches Tiefenlager für ausgediente Brennelemente in Betrieb gehen.

Einschlusszeiten der radioaktiven Abfälle
Bei den hochaktiven Abfällen klingt bereits im Zwischenlager ein Grossteil der Radioaktivität ab. Eingeschlossen durch Sicherheitsbarrieren zerfallen die radioaktiven Abfälle in einem Tiefenlager bis zur Unschädlichkeit.
Durch den radioaktiven Zerfall wird die Schädlichkeit des Atommülls immer kleiner. Die Radioaktivität von verbrauchtem Uranbrennstoff erreicht nach rund 200’000 Jahren natürliche Werte. Schwach- und mittelaktive Abfälle sind nach 500 Jahren nicht gefährlicher als handelsüblicher Phosphatdünger und haben nach rund 30’000 Jahren eine strahlungsbedingte «Giftigkeit» (Radiotoxizität) wie natürliches Granitgestein (Granitplatte in Küche).

Sicherheitsbarrieren
Sicherheitsbarrieren schliessen die radioaktiven Abfälle in einem Tiefenlager ein. Das Gestein Opalinuston ist die wichtigste Barriere, die fliessendes Wasser fernhält und Stoffe zurückhält.

Die Bedingungen an der Erdoberfläche können sich schon in einigen zehntausend Jahren total verändern. Atommüll, der einige hunderttausend Jahre vom Lebensraum des Menschen ferngehalten werden muss, gehört deshalb in den Untergrund in ein geologisches Tiefenlager. Die Entsorgungsorganisation Nagra hat viele Regionen der Schweiz untersucht und ist in der Nordschweiz in 400 bis 900 Meter Tiefe auf Gesteinsschichten gestossen, die über Millionen von Jahren stabil geblieben sind. Dort im Tongestein Opalinuston laufen Veränderungen extrem langsam ab, so dass er sich bestens für die Endlagerung schwach- und mittelaktiver Abfälle sowie hochaktive Abfälle eignet. Opalinuston ist in der Jurazeit vor 175 Millionen Jahren entstanden, als die Nordschweiz von einem flachen Meer bedeckt war. Auf dem Meeresboden lagerte sich feiner Tonschlamm ab, der sich zu hartem Tongestein und einer stabilen Gesteinsschicht verfestigte. Opalinuston ist für Wasser weitestgehend undurchlässig, wodurch er fliessendes Wasser von den Abfällen fernhalten kann. Zudem besitzt er die Fähigkeit zur Selbstabdichtung: Entstehen Risse und tritt Wasser zu, quillt der Opalinuston auf und verschliesst diese wieder. Auch kann er die meisten im Abfall enthaltenen radioaktiven Stoffe einfangen und zurückhalten.

An geeigneten Orten liegt der Opalinuston in so grosser Tiefe, dass die Abfälle während ihrer gesamten Einschlusszeit nicht durch Erosion durch Gletscher und Flüsse freigelegt werden.

Mehrfache Sicherheitsbarrieren schützen Mensch und Umwelt langfristig
Ein verschlossenes Tiefenlager für hochaktive Abfälle gewährleistet Langzeitsicherheit durch mehrfache Sicherheitsbarrieren: den schwerlöslichen Abfällen selbst, den dickwandigen Endlagerbehältern aus Stahl mit den Abfällen, der Stollenverfüllung aus dem Tonmaterial Bentonit und der natürlichen Barriere Opalinuston. Hauptaufgabe der Barrieren ist es, fliessendes Wasser von den Abfällen fernzuhalten, damit keine herausgelösten radioaktiven Stoffe an die Erdoberfläche transportiert werden. Der Endlagerbehälter mit den ausgedienten Brennelementen muss mindestens 10’000 Jahre absolut dicht bleiben. Gelangen dann radioaktive Stoffe aus dem Behälter, werden sie in der Stollenverfüllung zurückgehalten. Sie wandern nur äusserst langsam durch den Bentonit. Der Opalinuston und die anderen tonhaltigen Gesteinsschichten kommen erst nach Zehntausenden von Jahren zum Einsatz, wenn der grösste Teil der Radioaktivität bereits abgeklungen ist. Die Strahlung selbst wird bereits durch etwas mehr als zwei Meter Gestein vollständig abgeschirmt. Die Behörden haben festgelegt, dass die Belastung von Personen direkt über einem Tiefenlager maximal 0,1 Millisievert pro Jahr betragen darf. Diese Dosis entspricht weniger als einem Fünfzigstel der gesamten jährlichen Strahlenbelastung, der eine Person in der Schweiz ausgesetzt ist. Realistische Berechnungen zeigen, dass dieses Schutzziel deutlich unterschritten wird.