Endlagerung in 3D
Virtuelles Untertagelabor untersucht Endlagerprozesse in geologischen Formationen.
Das weltweit erste virtuelle Untertagelabors VIRTUS soll künftig neben der Erforschung der in einem Endlager stattfindenden Prozesse und Wechselwirkungen auch einen Beitrag zur Endlagersuche leisten und zum besseren Verständnis in der Öffentlichkeit beitragen. Die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit hat nun gemeinsam mit ihren Projektpartnern, der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, der DBE Technology GmbH und dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung einen Prototyp der Plattform entwickelt.
Abb.: Planung von Strecken mit den in VIRTUS implementierten Werkzeugen. Die Erstellung erfolgt durch Zusammensetzung einer Streckenachse und eines Streckenquerschnitts. Die Strecken können dann mit Endlagerbehältern bestückt werden. Das 3D-Oberflächenmodell wird automatisiert auf Grundlage der definierten Parameter erstellt. (Bild: GRS)
Mit dem im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums entwickelten „Virtuellen Untertagelabor im Steinsalz“ lassen sich Endlagerprozesse in geologischen Formationen dreidimensional darstellen. Dazu greift VIRTUS auf geowissenschaftliche Daten aus über 30 Jahren Endlagerforschung zurück und verarbeitet diese mithilfe von externen Berechnungsmodellen. Die Ergebnisse stellt VIRTUS visuell dar, beispielsweise in Form einer dreidimensionalen geologischen Struktur eines Endlagersystems.
Das Projektteam hat drei prototypische Anwendungen von VIRTUS getestet. Dazu haben die Forscher Simulationen zur Strecken- und Bohrlochlagerung radioaktiver Abfälle in einem hypothetischen Endlager im Steinsalz durchgeführt. Bei dem hypothetischen Endlager handelt es sich um einen fiktiven Standort, der real zwar nicht existiert, aber in seinen Eigenschaften denen eines typischen Salzstocks in einer zuvor festgelegten Region entspricht. Die prototypischen Simulationen zeigen unter anderem, wie sich die Wärme von einem eingelagerten Behälter über unterschiedliche Gesteinsschichten hinweg ausbreitet.
Abb.: Temperaturverteilung auf der Streckenoberfläche (links) und 50-°C-Isotherme sechzig Jahre nach Einlagerung (rechts; Bild: GRS).
VIRTUS wurde zwar als virtuelles Untertagelabor im Steinsalz entwickelt, es kann jedoch zur Visualisierung von Endlagerkonzepten in beliebigen geologischen Formationen herangezogen werden, beispielsweise auch für Tonstein. Diese Flexibilität ist insbesondere von Nutzen, wenn in einem Auswahlprozess für ein zukünftiges Endlager mehrere Standorte in unterschiedlichen Wirtsgesteinen miteinander verglichen werden sollen. Dann ist über die geologische Eignung eines Standorts hinaus auch der Vergleich ganzer Endlagersysteme notwendig. Das Endlagersystem umfasst dabei sowohl die geologischen Gegebenheiten des Standorts als auch die Infrastruktur des Grubengebäudes, die Einlagerungshohlräume, Zugangstrecken und Verschlusssysteme.
Erst auf Grundlage des Endlagersystems ist es möglich zu beurteilen und nachzuweisen, ob am betreffenden Standort radioaktive Abfälle über den geforderten Zeitraum von einer Million Jahre von der Biosphäre abgeschlossen gelagert werden können. VIRTUS ermöglicht die Entwicklung von Modellen solcher Endlagersysteme per Mausklick und kann die darin ablaufenden Prozesse für Forscher im Zeitraffer sichtbar machen. Dass diese Prozesse bildhaft dargestellt werden können, dient aber nicht nur Forschungszwecken, sondern trägt auch zur verständlicheren und transparenteren Information der Öffentlichkeit bei.
Neben der Möglichkeit, VIRTUS zur Visualisierung von Endlagersystemen in beliebigen Wirtsgesteinen zu nutzen, ist es ein generelles Ziel der Forscher, die Plattform noch bekannter und besser nutzbar zu machen. Wissenschaftler aus aller Welt sollen in Zukunft auf die Plattform zugreifen, dort virtuell experimentieren und ihre Ergebnisse untereinander austauschen. Dazu soll nach dem Wunsch der Forscher eine eigene Website eingerichtet werden. Auch in technischer Hinsicht sollen die Anwendungsmöglichkeiten erweitert werden.
GRS / RK
