DE102016222017A1

DE102016222017A1 - Endlager für die Lagerung von radioaktivem Material, sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102016222017A1
Application number: DE102016222017.9A
Authority: DE
Inventors: Reiner Diefenbach
Original assignee: Reiner Diefenbach Unternehmergesellschaft (haftungsbeschrankt); Reiner Diefenbach Unternehmergesellschaft Haftungsbeschraenkt
Current assignee: Reiner Diefenbach Unternehmergesellschaft (haftungsbeschrankt); Reiner Diefenbach Unternehmergesellschaft Haftungsbeschraenkt
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-05-09
Also published as: WO2018087244A1

Abstract

Bei einem Endlager (1) für die Lagerung von radioaktivem Material in einer Gesteinsformation eines Bergmassivs (2),wobei mindestens ein Hohlraumsystem (4) einen Endlagerungsraum (10) für das radioaktive Material in freistehenden Behältern (20) bildet, ist vorgesehen, dass das mindestens eine Hohlraumsystem (4) grundsätzlich steigend und nicht geradlinig in das Bergmassiv (2) eingebracht ist, und am unteren Ende einen Zugang (30, 31) aufweist und am oberen Ende eine Öffnung (40, 41) ins Freie offen ist, wobei die Behälter (20) in dem mindestens einem Hohlraumsystem (4) derart angeordnet sind, dass die Behälter (20) bei vollständig gefülltem Endlagerungsraum (10) über einen freibleibenden Gang (33) permanent zugänglich und entfernbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endlager für die Lagerung von radioaktivem und wärmeerzeugenden Material in Gesteinsformationen, mit wenigstens einem Hohlraum, der von Gesteinsmaterial umgeben ist und einen Endlagerungsraum für das radioaktive Material bildet, ein Verfahren zum Herstellen eines Endlagers für die Lagerung von radioaktivem Material, sowie die Verwendung eines Bergmassivs als Endlager.
Die abgebrannten Brennstäbe werden wegen ihrer zunächst noch sehr hohen Aktivität in einem Abklingbecken abgekühlt und danach in geeigneten Behältern zur Aufbewahrung und zum Transport radioaktiven Materials noch mehrere Jahrzehnte zwischengelagert, bevor sie einer Endlagerung zugeführt werden. Zentrale Zwischenlager gibt es in Ahaus und Gorleben. Sie sind für jeweils 420 Großbehälter dimensioniert.
Die zwischengelagerten Behältnisse dürfen z.B. in Deutschland maximal 40 Jahre in einem Zwischenlager bleiben. Spätestens nach dieser Zeit müssen sie in ein Endlager transportiert werden.
Werden Brennstäbe in einer Wiederaufbereitungsanlage weiterverarbeitet, entstehen dabei hochradioaktive Spaltprodukte, welche in Glas eingeschmolzen werden. Die dafür speziell entwickelten Glaskokillen bestehen aus 50 cm dickwandigem Edelstahl und müssen danach ebenfalls zunächst mehrere Jahrzehnte in einem Zwischenlager abklingen, bis die Temperatur soweit zurückgegangen ist, dass sie einem Endlager zugeführt werden können.
Jedes Jahr entstehen weltweit ca. 12.000 Tonnen hochradioaktive Abfälle in 440 Kernkraftwerken in 30 Ländern. Bis Ende 2012 sind weltweit ca. 320.000 Tonnen HLW-Abfall (High Level Waste = hochradioaktiver Abfall) angefallen.
In der Fachwelt herrscht die Meinung vor, dass die Endlagerung von HLW-Abfall in tiefen geologischen Formationen vorzunehmen ist. Der dauerhafte Strahlenschutz soll durch mehrere Barrieren gewährleistet werden. Die erste Barriere ist technischer Art und besteht z.B. aus dem Einschluss des HLW-Abfall in Glaskokillen und/oder der Verpackung in strahlenschützende Behälter aus Eisen, Edelstahl oder Kupfer. Diese Behälter sind gegen radioaktive Strahlung so gut abgeschirmt, dass man sich in ihrer Nähe ungefährdet aufhalten kann. Nach längerer Lagerung müssen die geologischen Barrieren wirksam werden, weil Fachleute davon ausgehen, dass die technische Barriere bei den bekannten Endlagerkonzepten infolge Korrosion nach einer gewissen Zeit nicht mehr wirksam ist. Damit die geologischen Barrieren wirksam sein können, ist bei allen bisher bekannten Konzepten absolute Voraussetzung, dass kein Wasser in das Endlager eindringt. Die Anwesenheit von Wasser hätte eine radioaktive Kontaminierung der Umgebung des Endlagers zur Folge.
Es wird nicht ausgeschlossen, dass die Strahlung des HLW-Abfalls mit einer Gasentwicklung einhergeht. Wie sich diese Gasentwicklung langfristig auf die Endlagerung in den hermetisch verschlossenen Behältern auswirkt, ist ungeklärt.
Für die Endlagerung von Atommüll kommen heute weltweit fünf Umgebungsmaterialien in die engere Auswahl, nämlich Granit, Ton, Salz (Salzstöcke), Opalinuston und Tuffgestein. Salzstöcke werden heute nur noch in Deutschland, z.B. in Gorleben, in Erwägung gezogen. Da Salz wasserlöslich ist und das Eindringen von Wasser in einen unterirdischen Salzstock für einen Zeitraum von 1.000.000 Jahren nicht sicher ausgeschlossen werden kann, ist eine hinreichende Barrierefunktion von Salzstöcken für die Endlagerung von Atommüll nicht gegeben. Die erforderlichen statischen Eigenschaften für ein Endlager von Atommüll können bei Salzstöcken nicht dauerhaft garantiert werden.
Ton ist ein plastisches Material und weist deshalb eine zu geringe statische Standfestigkeit auf. Genaue Vorhersagen bezüglich der räumlichen Veränderungen in einer Tonformation über einen Zeitraum von 1.000.000 Jahren sind nicht möglich. Eine spätere Bergung von endgelagerten Fässern mit Atommüll ist nahezu ausgeschlossen. Die Erwärmung des Tons durch hochradioaktiven und wärmeerzeugenden Atommüll würde seine statischen Eigenschaften infolge Austrocknung und Rissbildung sowie die Fähigkeit der Abschirmung gegenüber radioaktiver Strahlung stark reduzieren. Tonformationen scheiden deshalb für die Endlagerung hochradioaktiven und wärmeerzeugenden Atommülls aus.
Wie aus der Veröffentlichung: „Departementsserie 2008:73“ (ISBN 978-91-38-23062-6) bekannt ist, wird Granitgestein unterhalb des Meeresbodens in Schweden und Finnland für die unterirdische Lagerung von niedrig- und mittelstark strahlenden Atommüll als Lagerstätte benutzt. Die Lagerstätten befinden sich maximal 100 m unterhalb der Erdoberfläche.
Für hochradioaktiven und über lange Zeiträume strahlenden Atommüll sind in Finnland und Schweden Endlagerstätten in Granitformationen in ca. 400-700 m Tiefe geplant. Sie sind nicht hinreichend gegen einen Wassereinbruch geschützt.
Opalinuston wird in der Schweiz für die Tiefenlagerung von hochradioaktivem Atommüll trotz eines Wassergehaltes von 6,6% und einer Porosität von 18,3 Vol% favorisiert.
Tuffgestein wird in den USA für die Endlagerung von hochradioaktivem Atommüll in Erwägung gezogen. Tuffgestein ist im Vergleich mit Granit relativ leicht, weich und porös.
Es gibt drei Schadensarten, die für ein Endlager relevant sind:
Dies sind die statische Sicherheit, eindringendes Wasser und defekte Behälter.
Alle weltweit geplanten Endlager für hochradioaktiv strahlenden Atommüll befinden sich unterhalb der Erdoberfläche sowie des Grundwasser- und Meeresspiegels. Ihr Zugang erfolgt über einen oder zwei nach unten führenden Zugängen (Schächte oder Rampen). Eine Rückholbarkeit des einmal eingelagerten hochradioaktiv strahlenden Atommülls ist überwiegend nicht vorgesehen und wäre -wenn überhaupt- nur unter schwierigsten technischen Bedingungen und hohem materiellen Aufwand möglich.
Endlager in einer Tiefe von 3.000 m böten eine bessere Abgrenzung zur Biosphäre, würden aber eine dauerhafte Überwachung und Rückholbarkeit praktisch unmöglich machen.
Weltweit ist derzeit kein Endlager für hochradioaktiv strahlenden und wärmeerzeugenden Atommüll in Betrieb.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein sicheres dauerhaftes Endlager für hochradioaktiv strahlenden und wärmeerzeugenden Atommüll mit dauerhafter Überwachungsmöglichkeit und Rückholbarkeit des radioaktiven Abfalls, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Endlagers anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1, 9 und 13.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass die Gesteinsformation ein Bergmassiv ist, in dem mindestens ein Hohlraumsystem grundsätzlich steigend und nicht geradlinig in das Bergmassiv eingebracht ist, wobei das mindestens eine Hohlraumsystem einen Endlagerungsraum bildet, bei dem die Behälter freistehend und auch bei vollständig gefülltem Endlagerungsraum über einen freibleibenden Gang permanent zugänglich und entfernbar sind. Das Hohlraumsystem hat einen Zugang am unteren Ende und ist am oberen Ende ins Freie offen.
Durch die kontinuierliche oder diskontinuierliche Steigung, z.B. horizontale Abschnitte des Hohlraumsystems, ist sichergestellt, dass einerseits die Abwärme der Behälter passiv nach oben ins Freie abtransportiert werden kann, und dass eventuell eindringendes Wasser nach unten abfließen kann. Beides geschieht passiv, d.h. ohne irgendwelche technischen Hilfsmittel.
Das Hohlraumsystem jeweils am oberen Ende eine separate obere Austrittsöffnung ins Freie auf.
Als Hohlraum ist mindestens ein technisch und funktional eigenständiges Hohlraumsystem in dem Bergmassiv vorgesehen.
Es versteht sich, dass das Bergmassiv vorzugsweise ein natürliches Bergmassiv ist. Es ist jedoch auch denkbar, im Sinne der Erfindung, das Bergmassiv künstlich herzustellen, z.B. aus Granitblöcken oder einer Mischung aus Granitblöcken oder Steinen mit haltbarem Beton. Eine derartige Konstruktion könnte dort erforderlich sein, wo keine geeigneten Felsformationen vorhanden sind.
Es versteht sich desweiteren, dass die Erfindung zwar ein Endlager betrifft, das für die autarke Einlagerung vom radioaktiven Material auf unbegrenzte Dauer geeignet ist, allerdings erst recht auch als Zwischenlager, und letztlich auch als Lager für schwach radioaktives Material.
Die Lösung hat folgende Vorteile für die Endlagerung von hochradioaktivem und wärmeerzeugendem Atommüll:

- Zeitlich unbegrenzte Sicherheit vor radioaktiver Strahlung
- Dauerhafter Erhalt der Behälter (als erster technischer Schutz vor der radioaktiven Strahlung) mit HLW und damit zeitlich unbegrenzter Strahlenschutz
- Zeitlich unbegrenzte Rückholbarkeit jedes einzelnen endgelagerten Behälters mit HLW-Abfall, z. B. in weniger als 24 Stunden
- Zeitlich unbegrenzte Nachbearbeitungsmöglichkeit des HLW-Abfalls, z.B. durch Transmutation
- Offene Lagerung der Behälter mit HLW und damit zeitlich unbegrenzte Überwachungsmöglichkeit jedes einzelnen endgelagerten Behälters bezüglich Unversehrtheit, Radioaktivität, Temperatur und Feuchtigkeit
- Zeitlich unbegrenzte Garantie für die statische Sicherheit aller räumlichen Strukturen
- Erdbebensicherheit durch den das Endlager umgebenden monolithischen Granit, wobei ein Kollabieren der Hohlraumsysteme aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Granits ausgeschlossen ist
- Physikalischer Ausschluss einer möglichen Flutung des Endlagers durch Wasser, insbesondere durch Grundwasser, Meerwasser, dem Wasser aus Binnenseen, hochwasserführender Flüsse oder Tsunamis aufgrund der Höhenlage Endlagers oberhalb aller möglichen Wasserspiegel und aufgrund der passiven Entwässerung
- Lagerung der Behälter in dem Endlager mit Abstand oberhalb des Grundwasser- und Meeresspiegels, sowie der maximal erreichbaren Hochwasserpegel umgebender Flüsse
- Zeitlich unbegrenzte räumliche Erweiterungsmöglichkeit der Hohlräume des Endlagers für HLW-Abfall
- Zeitlich unbegrenzter sicherer Zugang und Ausgang zum/vom Endlager für HLW-Abfall
- Dauerhafte, d.h. zeitlich unbegrenzte passive Funktion des Endlagers nach dessen vollständiger Befüllung ohne technische Hilfsmittel und/oder menschliche oder elektronische Steuerungs- oder Überwachungsaktivitäten.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere Hohlraumsysteme im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und grundsätzlich steigend in die Gesteinsformation eingebracht sind, wobei die Hohlraumsysteme über Verbindungsgänge an mehreren Übergangsstellen miteinander verbunden sind. Die separaten Hohlraumsysteme haben einen derartigen gegenseitigen Abstand, dass jedes Hohlraumsystem für den Zugang zu dem Endlagerungsraum des benachbarten Hohlraumsystems an unterschiedlichen Orte der Hohlraumsysteme geeignet ist.
Die parallele Anordnung ermöglicht einen jederzeitigen Zugang zu jedem beliebigen Endlagerungsort. Die steigende Anordnung der Hohlraumsysteme verhindert zuverlässig jede Ansammlung von Wasser und ermöglicht darüber hinaus eine passive Zwangsbe- und Entlüftung. Aufgrund einer beispielsweise etwa 5%-igen Steigung der Bodenfläche des Endlagerungsraums findet aufgrund der Schwerkraft eine automatische passive Ausleitung von Regenwasser oder sonstigem eintretendem Wasser statt. Mittels der grundsätzlich steigenden Anordnung der z.B. tunnelförmigen Hohlraumsysteme wird außerdem jeweils ein passives Be- und Entlüftungssystem für den Endlagerungsraum der Hohlraumsysteme geschaffen. Die passive Be- und Entlüftung erfolgt durch die permanente passive Wärmeableitung des HLW im Endlagerungsraum durch Luftstrom nach oben in Kombination mit einer passiven Frischluftzufuhr durch den unteren Zugang. Die passive Be- und Entlüftung in den Hohlraumsystemen kann darüber hinaus durch den Druckunterschied bzw. den Kamineffekt zwischen einer unteren Ein- und Austrittsöffnung und ein oberen Austrittsöffnung erfolgen. Insgesamt ist das Endlager nach der Befüllung ohne menschliche oder technische Hilfe zeitlich unbeschränkt funktionsfähig. Insbesondere ist es nicht erforderlich, Maschinen oder elektronische Steuerungen betriebsbereit zu halten.
Das mindestens eine Hohlraumsystem kann als Zugang eine untere Ein- und Austrittsöffnung aufweisen. Das Hohlraumsystem ist dabei vorzugsweise als durchgängiger Kanal oder Tunnel ausgeführt.
Die Ein- und Austrittsöffnung kann für das Betreten bzw. Verlassen des mindestens einen Hohlraumsystems genutzt werden. Gleichzeitig kann die Ein- und Austrittsöffnung der Ausleitung von innerhalb des Hohlraumsystems eintretenden Wassers bei gleichzeitiger Zuführung von Luft aus der Umgebung in das Hohlraumsystem dienen. Beispielsweise kann die Eintritts- und Austrittsöffnung vergittert sein, wobei die Durchlassöffnungen der Gitterstruktur veränderbar sein können, so dass der hindurchtretende Luftstrom regulierbar sein kann.
Durch die separate Austrittsöffnung kann die Abluft aus dem Hohlraumsystem jeweils in die Umgebung abgegeben werden. Die Austrittsöffnung kann dabei ein Gitter mit einem einstellbaren Durchlassquerschnitt für Luft aufweisen, so dass der Abluftstrom aus dem Hohlraumsystem durch Veränderung des Durchlassquerschnitts steuerbar sein kann.
Die Verbindungsgänge zwischen den Hohlraumsystemen verlaufen nicht geradlinig und sind im Wesentlichen horizontal oder mit Gefälle zu dem benachbarten Hohlraumsystem ausgeführt. Vorzugsweise sind die Verbindungsgänge bogenförmig. Dieser Verlauf der Verbindungsgänge verhindert im Falle eines undicht gewordenen Behälters die Strahlenkontamination des Hohlraumsystems. In den Verbindungsgängen können vorzugsweise Verschlusseinrichtungen, wie beispielsweise Türen oder Schleusen, vorgesehen sein, welche einen Fluidaustausch zwischen den Hochraumsystemen im geschlossenen Zustand unterbinden und im geöffneten Zustand zulassen.
Die Gesteinsformation ist vorzugsweise ein Kristallingestein, z.B. ein monolithisches Granitgestein.
Granit ist -im Vergleich mit allen anderen natürlichen Materialien- wegen der homogenen monolithischen Struktur, der hohen Masse, der großen Härte und Biegezugfestigkeit besonders für die Anforderungen an ein Endlager für HLW-Abfall geeignet. Granit ist bis 800°C temperaturtolerant, wasserunlöslich, salzbeständig, sehr abriebfest und zahlreiche Granitformationen sind dauerhaft witterungsbeständig.
Das als Endlagerungsraum dienende Hohlraumsystem weist eine passive Entlüftungseinrichtung auf, die eine Wärmeabfuhr ermöglicht. Vorzugsweise alle Hohlraumsysteme für die Endlagerung und den gesicherten Zugang verfügen jeweils über das passive Be- und Entlüftungssystem, das eine Wärmeabfuhr und Frischluftzufuhr unabhängig von aktiven Lüftungssystemen dauerhaft sicherstellt.
Ein zweites Hohlraumsystem weist z.B. mindestens einen Abstand von ca. 10 m, vorzugsweise 12 m, von einem ersten Hohlraumsystem auf. Bei einem derartigen Mindestabstand kann eine eventuelle Strahlung aus einem der Hohlraumsysteme ausreichend abgeschirmt.
Das zweite und ggf. weitere Hohlraumsystem können parallel oder parallel und höhenversetzt zu dem ersten Hohlraumsystem verlaufen. Ein zweites oder weiteres Hohlraumsystem verläuft dabei z.B. vorzugsweise parallel und in vertikaler Richtung betrachtet mit seiner Basis auf der gleichen Höhe oder nach oben höhenversetzt zum ersten oder benachbarten Hohlraumsystem.
Jedes Hohlraumsystem kann nach einer bevorzugten Ausführungsform in vorgegebenen Abständen Entlüftungskanäle aufweisen, die vorzugsweise bogenförmig durch die Gesteinsformation mit Gefälle nach außen verlaufen. Diese Entlüftungskanäle bewirken eine passive Zwangsentlüftung des Endlagers aufgrund der Druckverhältnisse in dem Hohlraumsystem. Durch die spezielle fallende und bogenförmige Anordnung der Entlüftungskanäle kann kein Wasser eindringen und keine Strahlung nach außen gelangen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Hohlraumsysteme z.B. als Tunnelsysteme spiralförmig, vorzugsweise in der Art einer Doppelhelix oder Mehrfachhelix angeordnet. Es versteht sich, dass die Tunnelsysteme grundsätzlich einen variierenden Querschnitt aufweisen können und auch polygonförmig in der Spirale verlaufen können. Es versteht sich auch, dass insbesondere das Hohlraumsystem mehrere zueinander parallele Tunnelsysteme aufweisen kann, die über benachbarte Hohlraumsysteme, vorzugsweise aus einem einzigen Tunnelsystem, zugänglich sind.
Ein zweites Hohlraumsystem kann dabei platzsparend, vorzugsweise innenliegend zu einem ersten Hohlraumsystem, angeordnet sein.
Die Hohlraumsysteme und ggf. auch die Verbindungsgänge haben vorzugsweise eine derartige Weite, dass Behälter mit radioaktivem Inhalt, insbesondere Atommüllbehälter an einen beliebigen Ort eines Hohlraumsystems transportierbar sind und dort bei gefülltem Endlager jederzeit zugänglich und auch nachträglich entfernbar sind.
Die das radioaktive Material enthaltenden Behälter sind in dem ersten Hohlraumsystem mit Abstand von der Bodenfläche z.B. auf Podesten lagerbar. Dies gewährleistet, dass kein Kontakt der Behälter mit Wasser auftreten kann.
Das erste Hohlraumsystem kann auch Verzweigungen aufweisen, um den Endlagerungsraum zu vergrößern, solange die Zugänglichkeit, die Entwässerung, die Be- und Entlüftung und die Rückholbarkeit der Behälter garantierenden Grundvoraussetzungen beibehalten werden.
Das mindestens eine Hohlraumsystem kann Überwachungsanlagen für Temperatur, radioaktive Strahlung und visuelle Überwachung aufweisen.
In dem mindestens einen Hohlraumsystem kann ein unbemanntes Transportsystem installiert sein.
Die Strömungsquerschnitte der Entlüftungskanäle können drosselbar sein, um den Umfang der Be- oder Entlüftung einstellen zu können.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Bergmassiv als Gesteinsformation verwendet, wobei mindestens ein Hohlraumsystem im Wesentlichen tunnelförmig in der Gesteinsformation des Bergmassivs hergestellt wird. Das Hohlraumsystem wird als Endlagerungsraum für freistehende und auch bei vollständig gefülltem Endlagerungsraum zugängliche und entfernbare Behälter verwendet. Ein oder mehrere weitere Hohlraumsysteme können mit einem derartigen Abstand von einem ersten Hohlraumsystem hergestellt, dass jedes zweite Hohlraumsystem ausreichend durch die Gesteinsformation abgeschirmt ist.
Der Hohlraum wird in Form eines Hohlraumkomplexes hergestellt, wobei z.B. mindestens zwei technisch und funktional eigenständige, über Verbindungsgänge an mehreren Übergangsstellen räumlich miteinander verbundene Hohlraumsysteme durch Tunnelvortriebsmaschinen hergestellt werden. Die Hohlraumsysteme werden als Endlagerungsraum verwendet und jedes Hohlraumsystem kann zusätzlich als Zugang an unterschiedliche Orte des benachbarten Hohlraumsystems verwendet werden.
Diese Hohlräume können bevorzugt mit Tunnelvortriebsmaschinen hergestellt werden, wobei das Hohlraumsystem nicht an einen bestimmten Tunnelquerschnitt gebunden ist und auch im Verhältnis zu dem Tunnelquerschnitt größere Hallen oder Abzweigungen sowie Bypässe enthalten kann.
Mehrere Hohlraumsysteme können im Wesentlichen parallel zueinander und grundsätzlich steigend in das Bergmassiv eingebracht werden.
Jedes Hohlraumsystem kann aufgrund der Wärmeabgabe durch die freistehenden Behälter und einer Frischluftzufuhr permanent Wärme durch Konvektion abführen.
Das Hohlraumsystem kann aufgrund des Druckunterschieds zwischen einer unteren Ein- und Austrittsöffnung und einer oberen Austrittsöffnung einem permanenten Luftstrom ausgesetzt werden.
Die Verbindungsgänge zwischen den Hohlraumsystemen werden nicht geradlinig und im Wesentlichen horizontal oder mit Gefälle zu dem benachbarten Hohlraumsystem hergestellt.
Vorzugsweise werden in vorgegebenen Abständen, beispielsweise auf jedem Geschoss bzw. alle 360°, bogenförmig mit Gefälle nach außen verlaufende Entlüftungskanäle hergestellt.
Das mindestens eine Hohlraumsystem kann nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung spiralförmig, vorzugsweise in der Art einer Helix, hergestellt werden.
Unter Hohlraumsystem als Endlagerungsraum ist auch eine fortlaufende Aneinanderreihung von Hohlräumen zu verstehen, die für die Endlagerung von HLW-Abfall geeignet ist. Diese Hohlräume sind derart dimensioniert, dass Transportfahrzeuge über einen freibleibenden Gang auch bei vollständiger Belegung der Lagerungsorte mit Behältern noch manövrierfähig sind und jeder einzelne Behälter jederzeit und insbesondere auch für eine unbegrenzt lange Zeit nach der Lagerung auf Dauer zugänglich bleibt.
Die Kombination aus der Verwendung eines Bergmassivs als Endlager für HLW-Abfall mit der Höhenlage des Endlagers in einem Bergmassiv, der geometrischen Form des Endlagers, z.B. in Form einer Helix oder Doppelhelix, und der Verwendung eines z.B. spiralförmigen definitiven Endlagerraumes mit frei stehenden und permanent überwachbaren, und damit dauerhaft sicheren Behältern mit HLW-Abfall bietet besondere Vorteile, nämlich die passive Belüftung- und Entlüftung, die Wasserausleitung sowie die zeitlich unbegrenzte physische Rückholmöglichkeit der Behälter.
Die Belüftung der Hohlraumsysteme kann bevorzugt durch Drosselung der Entlüftungsquerschnitte der Entlüftungskanäle geregelt werden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert: Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Endlagers im Bergmassiv,
2 einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des Endlagers,
3a, 3b,3c Schnitte durch die Hohlraumsysteme des ersten Ausführungsbeispiels,
4 eine schematische Seitenansicht durch das zweite Ausführungsbeispiel eines Endlagers,
5 einen Querschnitt durch die Hohlraumsysteme des zweiten Ausführungsbeispiels,
6a, 6b,6c Schnitte durch die Hohlraumsysteme des zweiten Ausführungsbeispiels,
7 alternative Ausführungsformen des ersten Hohlraumsystems, und
8 die Anordnung des Endlagers in einem Bergmassiv.

Der hochradioaktive und wärmeerzeugende atomare Restmüll wird in einem Endlager 1 in einem Bergmassiv 2, z.B. einem monolithischen Granit, der sich an einer Stelle über die umgebende Erdoberfläche hinaus erhebt, endgelagert. Diese Anordnung in einem Bergmassiv 2 bietet im Vergleich mit allen anderen bekannten Orten für die Endlagerung von hochradioaktivem Atommüll wesentliche Vorteile, die nachfolgend beschrieben werden.
Das Endlager 1 in Form von z.B. zwei Hohlraumsystemen 4, 6 gleicht bei einer bevorzugten in 1 gezeigten Ausführungsform einer Doppelhelix 16, mit zwei parallel verlaufenden und vorzugsweise kontinuierlich ansteigenden Tunnelgängen, die nach oben in das Bergmassiv 2 getrieben werden. Die beiden zunächst räumlich unabhängigen Spiralen werden vorzugsweise auf jedem Geschoß 8 durch einen horizontalen, bogenförmigen Verbindungsgang 14 räumlich miteinander verbunden. Beide Hohlraumsysteme 4, 6 bilden den definitiven Endlagerungsraum 10 für die frei stehenden Behälter 20 mit hochradioaktiv strahlendem und wärmeerzeugendem Atommüll (HLW). Der Raum innerhalb des ersten Hohlraumsystems 4 mit einem z. B. parabelförmigen Querschnitt hat im Querschnitt an der Basis eine Breite von z.B. 12 m und in der Mitte eine Höhe von z.B. 9 m, die Steigung der Bodenfläche 34a beträgt beispielsweise ca. 5%. Aufgrund der Steigung hat jedes Geschoss 8 einen statisch und strahlungstechnisch sicheren Abstand von dem benachbarten Geschoss 8. Der Querschnitt des Wand- und Deckenbereichs wird aus statischen Gründen vorzugsweise bogenförmig, z.B. parabelförmig, ausgeführt. Der Kreis, der im Horizontalschnitt die innere Begrenzung des zweiten Hohlraumsystems 4 bildet, hat beispielsweise einen Durchmesser von ca. 150 m. Der Kreis, der die äußere Begrenzung des ersten Hohlraumsystems 4 bildet, hat beispielsweise einen Durchmesser von ca. 174 m. Daraus ergibt sich beispielsweise eine Tunnelbreite des ersten Hohlraumsystems 4 von ca. 12 m. Neben der unteren Ein- und Austrittsöffnung 30 zum ersten Hohlraumsystem 4 befindet sich eine separate Ein- und Austrittsöffnung 26 zu einem temporären Lagerraum 28 innerhalb des Bergmassives 2 für neu eintreffende Behälter 20, um diese von dort aus einzeln über einen Verbindungsgang 35 zum ersten und/oder zweiten Hohlraumsystem 4, 6 zu transportieren, von wo aus die Behälter 20 beispielsweise über ein automatisches (nicht dargestelltes) Transportsystem zu dem vorgesehenen Lagerort gefahren werden. Die unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 des ersten und zweiten Hohlraumsystems 4, 6, sowie die Ein- und Austrittsöffnung 26 des temporären Lagerraums 28 befinden sich im wesentlichen auf einer gemeinsamen Zutrittsebene 44, worüber das atomare Endlager 1 am unteren Ende erreicht werden kann. Weitere separate Räume 29 können innerhalb des Bergmassivs 2 für technische Arbeiten geschaffen werden, z.B. für die Umverpackung radioaktiven Abfalls, oder für eine technische Leit- und Steuerzentrale sowie Büros und Aufenthaltsräume für das Personal.
Das zweite, vorzugsweise innere Hohlraumsystem 6 mit z. B. parabelförmigem Querschnitt dient ebenfalls als Endlagerungsraum 10. Das zweite Hohlraumsystem 6 kann für die gesamte Lebensdauer des atomaren Endlagers 1 den ungefährdeten Zugang zu beliebigen Orten des Endlagers in einem benachbarten Hohlraumsystem bilden und stellt einen jederzeit verfügbaren Fluchtweg sicher. Das zweite Hohlraumsystem 6 befindet sich in einem lichten Abstand von mindestens 6 m, beispielsweise ca. 12 m, vorzugsweise innerhalb des ersten Hohlraumsystems 4. Dieses zweite Hohlraumsystem 6 verläuft vorzugsweise im Wesentlichen parallel zum ersten Hohlraumsystem 4. Das zweite Hohlraumsystem 6 kann beispielsweise im Querschnitt an der Basis eine Tunnelbreite von ca. 9 m und in der Mitte eine Höhe von ca. 6 m oder die gleichen Abmessungen der ersten Hohlraumsystems 4 aufweisen. Das zweite Hohlraumsystem 6 kann außerdem, wie in 4 gezeigt, höhenversetzt zum ersten Hohlraumsystem 4 verlaufen. Die Basis des zweiten Hohlraumsystems 6 verläuft beispielsweise ca. 11 m oberhalb der Basis des ersten Hohlraumsystems 4. Entlüftungskanäle 18 führen von dem ersten Hohlraumsystem 4 auf jedem Geschoss 8 (jeweils nach 360°), z.B. mit einem Gefälle von mindestens 1,5%, vorzugsweise in einem leichten Bogen, nach außen.
Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann, sofern das zweite Hohlraumsystem 6 gleich in seiner endgültigen Ausformung fertiggestellt werden kann, lediglich einen einzigen Entlüftungskanal mit einer Austrittsöffnung 41 am oberen Ende des zweiten Hohlraumsystems 6 aufweisen. Das erste und zweite Hohlraumsystem 6 endet am oberen Ende in einer Austrittsöffnung 40, 41, die ins Freie führt. Dies hat den Vorteil, dass die Basis des zweiten Hohlraumsystems 6, wie in 1 gezeigt, auf der gleichen Höhe verläuft, wie die Basis des ersten Hohlraumsystems 4. Die Verbindungsgänge 14 in jedem Geschoss 8 zwischen dem ersten Hohlraumsystem 4 und dem zweiten Hohlraumsystem 6 können z. B. nur jeweils ca. 12 m lang sein.
Das Endlager 1 liegt auf einem Höhenniveau, das sich in jedem Fall weit über dem Meeresspiegel und z.B. mindestens 50 m über der Höhe befindet, die das Grundwasser oder Hochwasser führende Flüsse in der Umgebung des Endlagers 1 maximal erreichen können.
Das atomare Endlager 1 für hochradioaktiv strahlenden und wärmeerzeugenden Atommüll befindet sich in einem Bergmassiv 2 aus monolithischem Granit. Die Mindestwanddicke der Hohlraumsystem 4, 6 z.B. eines Tunnelsystems, das den definitiven Endlagerungsraum 10 bildet, soll mindestens ca. 6 m betragen. Prinzipiell ist die Mindestwanddicke bei dieser geometrischen Formation frei bestimmbar und kann auch größer dimensioniert werden. Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Konzepten bleibt bei der Endlagerung von HLW-Abfall im Endlager 1 die primäre Abschirmung für die Strahlung durch die Behälter 20 dauerhaft erhalten. Diese erste technische Abschirmung ist aus vorzugsweise korrosionsfestem Metall, und stellt einen hinreichenden und dauerhaften Schutz vor radioaktiver Strahlung sicher, damit sich Menschen in unmittelbarer Nähe ungefährdet aufhalten können. Weil bei dem beschriebenen Endlager 1 die erste technische Strahlenabschirmung dauerhaft erhalten bleiben kann, bildet die Strahlenschutzwirkung der Gesteinsformation eine zusätzliche zweite Strahlenabschirmung. Wichtig ist, dass die räumliche Struktur des Endlagers 1 dauerhaft erhalten bleibt. Das ist im Falle von Granit für äußerst lange Zeiträume garantiert.
Das atomare Endlager 1 für hochradioaktiven und wärmeerzeugenden Atommüll befindet sich in einem Bergmassiv 2 aus vorzugsweise monolithischem Granit mit einer großen Masse, einer hohen Härte und Biegezugfestigkeit. Die räumliche Struktur des Endlagers 1 kann deshalb durch ein Erdbeben nicht beeinträchtigt werden. Da sich die unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 und damit auch die Zutrittsebene 44 des Endlagers 1 oberhalb des Meeresspiegels in einer Höhe von mindestens 50 m über der Höhe, die das Grundwasser oder Hochwasser führende Flüsse in der Umgebung des Endlagers 1 maximal erreichen können, befindet, ist das Eindringen von Wasser infolge eines Erdbebens ausgeschlossen.
Der monolithische Granit, der mindestens eine Wandstärke von ca. 6 m aufweist, stellt wegen seiner großen homogenen Masse und hohen Härte einen dauerhaften Schutz vor einem etwaigen Flugzeugabsturz dar. Der monolithische Granit bietet durch seine hohe und homogene Masse mit einer hohen Härte und Biegezugfestigkeit die höchste denkbare statische Sicherheit. Ein Kollabieren der räumlichen Struktur ist praktisch ausgeschlossen.
Die Kapazität des Endlagers 1 wird entsprechend der endzulagernden Menge des hochradioaktiv strahlenden und wärmeerzeugenden Atommülls ausgelegt. In Deutschland handelt es sich bis zum Ende der atomaren Stromerzeugung um ca. 10.000 t Atommüll. Daraus errechnet sich eine Zahl von ca. 3.000 Behältern heutiger Bauart.
Die Kapazität des Endlagers 1 kann im Bedarfsfall erweitert werden, da die Bergbaumaschinen z.B. Tunnelvortriebsmaschinen einsatzfähig im Endlager 1 am oberen Ende des Tunnels verbleiben können.
Das zweite Hohlraumsystem 6 und die Verbindungsgänge 14 sind in ihrer Dimensionierung so zu gestalten, dass eine dauerhafte Versorgung der Bergbaumaschinen mit allen erforderlichen Ersatzteilen gewährleistet bleibt. Die bergmännischen Arbeiten im Hohlraumsystem 4, 6 sollen vorzugsweise jederzeit einen Vorsprung von mindestens einem Geschoss (360°) zu den endgelagerten Behältern 20 mit Atommüll aufweisen. Eine temporäre Abschottung zwischen den endgelagerten Behältern 20 und dem Erweiterungsort in dem ersten Hohlraumsystem 4 kann als zusätzliche Sicherheit vorgesehen werden.
Der in den endzulagernden Behältern 20 und Fässern enthaltene hochradioaktive, atomare Restmüll produziert durch die anhaltenden Zerfallsprozesse sehr viel Wärme, die über die Oberflächen der Behälter 20 an die Luft in dem ersten Hohlraumsystem 4 abgegeben wird. Diese permanent erzeugte Wärme ist der Motor für die Luftströmung, die ohne Unterbrechung die Wärme konvektiv nach außen ableitet. Unabhängig davon entsteht eine ununterbrochene Luftströmung durch die vorliegende Druckdifferenz im Bereich der unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31, des Endlagers 1 und den höher gelegenen Entlüftungskanälen 18, 19 sowie den Austrittsöffnungen 40, 41 des Endlagers 1, die sich wegen der Höhendifferenz in einem Bereich mit niedrigerem Luftdruck befinden (Kamineffekt). Die Entlüftungskanäle 18, 19 befinden sich vorzugsweise auf jeder Etage zumindest des ersten und optional auch des zweiten Hohlraumsystems 4, 6 vorzugsweise im jeweils dünnsten Bereich des Felsens - beginnend unterhalb des höchsten äußeren Punktes des betreffenden Hohlraumsystems 4, 6 - und werden mit leichtem Gefälle in einem Bogen nach außen geführt. Das Gefälle nach außen stellt sicher, dass kein Wasser von außen in die Hohlraumsysteme 4, 6 eindringen kann.
Die Bogenform der Entlüftungskanäle 18 wird so gestaltet, dass keine direkte Strahlung aus den Hohlraumsystemen 4, 6 nach außen dringen kann. Der Durchmesser bzw. die Höhe der Entlüftungskanäle 18, 19 sowie der oberen Austrittsöffnungen 40, 41 beträgt beispielsweise 2,20 m, so dass sie auch als Notausstieg verwendbar sind. Die Entlüftungskanäle 19 sowie die oberen Austrittsöffnung 41 des zweiten Hohlraumsystems 6 können in gleicher Weise ausgeführt werden. Jeder Entlüftungskanal 18, 19 sowie die oberen Austrittsöffnungen 40, 41 können im äußeren Bereich mit einem steuerbaren oder einstellbaren Lamellenvorhang aus einem sehr stabilen Material, z.B. Kohlefaserverbundstoff, ausgestattet sein, um in jedem Bereich des Endlagers 1 die Wärmeableitung und Frischluftzufuhr regulieren zu können. Die Dimensionierung der Entlüftungskanäle 18 und 19, sowie der oberen Austrittsöffnungen 40, 41 und der unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 werden so gewählt, dass die Zirkulation bzw. Luftausleitung passiv (ohne Ventilatoren) funktioniert.
Die ständige Frischluftzufuhr durch die unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 ist eine direkte Folge der dauerhaften Wärmeabgabe und der Kaminwirkung. In dem Maße, indem die Luft über die Entlüftungskanäle 18, 19 sowie die oberen Austrittsöffnungen 40, 41 passiv nach außen abgeleitet wird, strömt frische Luft im Bereich der unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30,31 an der Basis der Hohlraumsysteme 4, 6 des Endlagers 1 in das erste und zweite Hohlraumsystem 4, 6. Die Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 sind dabei vorzugsweise vergittert mit einem einstellbaren Durchlassquerschnitt des Gitters, wobei durch Einstellung des Durchlassquerschnitts der zuströmende Luftstrom in die Hohlraumsysteme 4, 6 eingestellt werden kann.
Die Höhenlage des Endlagers 1 in einem Bergmassiv 2 verhindert zuverlässig eine Flutung durch Grundwasser, einen ansteigenden Meeresspiegel, temporäres Hochwasser in Flussläufen oder einen Tsunami. Regenwasser, welches durch Spalten in das erste oder zweite Hohlraumsystem 4, 6 einsickern könnte, wird wegen des kontinuierlichen Gefälles zu den unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 direkt an der Basis in der Zutrittsebene 44 oder über die Entlüftungskanäle 18, 19 ausgeleitet (passive Funktion, ohne zusätzliche Maßnahmen wie zum Beispiel der Einsatz von Pumpen). Etwaiges austretendes Wasser hat wegen der dauerhaften Schutzwirkung der Behälter 20 keine Berührung mit eingelagertem Atommüll und kann deshalb nicht kontaminiert sein. Im Bedarfsfall kann es untersucht werden.
Der Korrosionsschutz der Behälter 20 aus Eisen, Kupfer oder Edelstahl für die Endlagerung hochradioaktiven und wärmeerzeugenden atomaren Mülls ergibt sich aus der Abwesenheit von Wasser. Wegen der Höhenlage des Endlagers 1 ist eine Flutung ausgeschlossen. Geringe Mengen Regenwasser könnten über Risse im Granit des Endlagers 1 in das erste und zweite Hohlraumsystem 4, 6 eindringen. Diese geringen Mengen Regenwasser werden wegen des Gefälles der Hohlraumsysteme 4, 6 nach unten in den Bereich der unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30, 31 an der Zutrittsebene 44 der Hohlraumsysteme 4, 6 fließen und können über die unteren Ein- und Austrittsöffnungen 30,31 ausgeleitet werden. Wahrscheinlicher ist, dass die geringen Mengen eindringenden Regenwassers wegen der starken Durchlüftung und der hohen Temperaturen verdunsten und mit der Abluft nach außen transportiert werden. Eine Kontamination des Wassers ist nicht möglich.
Der Zugang und der Ausgang zum Endlagerungsraum 10 des Endlagers 1 bleiben durch die physikalischen Eigenschaften des Granits, der Höhenlage des Endlagers 1, der geometrischen Form der Doppelhelix mit kontinuierlichem Anstieg, der passiven Wärme- und Wasserableitung sowie der unterbrechungsfreien passiven Frischluftzufuhr dauerhaft gesichert.
Da die endzulagernden Behälter 20 mit hochradioaktiv strahlendem Atommüll frei in der Mitte der Hohlraumsysteme 4, 6 auf Podesten 32 stehen, ist eine ständige visuelle Überwachung, z.B. mit Kameras, Temperaturüberwachung mit Sensoren und Strahlungsüberwachung, z.B. mit fest installierten Messgeräten möglich. Im Schadensfall kann ein Behälter 20 sofort geborgen und gesichert werden. Die Qualität der Luft, ihre Strömungsgeschwindigkeit sowie die Luftfeuchtigkeit können ebenfalls unterbrechungsfrei gemessen werden.
Das Endlager 1 ist so dimensioniert, dass nach dessen vollständiger Befüllung seine dauerhafte Funktionsfähigkeit ohne den Einsatz zusätzlicher Technik wie Pumpen, Ventilatoren oder menschlicher Aktivitäten sichergestellt ist.
Die endzulagernden Behälter 20 mit HLW-Abfall werden in den Hohlraumsystemen 4, 6 im mittleren Bereich des nach oben führenden Endlagerraumes 10 auf vorzugsweise aus Granitblöcken bestehenden Podesten 32, die mindestens 20 cm über die Bodenfläche 34a des ersten Hohlraumsystems 4 hinausragen, abgestellt. Die vorzugsweise auf der Bodenoberfläche 34a fixierten Podeste 32 haben z.B. eine Größe von 5 m x 10 m und ermöglichen die horizontale Lagerung der Behälter 20 trotz leicht steigender Bodenfläche 34a. Spezialfahrzeuge können die Podeste 32 360° umfahren und jeden gelagerten Behälter 20 im Bedarfsfall aufnehmen und abtransportieren. Jeder einzelne Behälter 20 kann in kurzer Zeit, z. B. in weniger als 24 Stunden, geborgen werden. Die Abstände zwischen den Podesten 32 betragen z.B. 3,5 m.
Die Technik der Transmutation kann möglicherweise in Zukunft eingesetzt werden, um die hochradioaktive Strahlung des Atommülls schneller und dauerhaft zu reduzieren. Dieses Verfahren wird derzeit noch weiter entwickelt. Deshalb besteht eine Chance, bereits eingelagerten Atommüll zu einem späteren Zeitpunkt zu bergen, um die hochradioaktive Strahlung zu eliminieren oder zu reduzieren. Das beschriebene Endlager 1 bietet die zeitlich unbegrenzte Möglichkeit der Rückholung und Nachbearbeitung des bereits eingelagerten, hochradioaktiv strahlenden Atommülls.
Neu eintreffende, endzulagernde Behälter 20 werden zunächst über eine separate Ein- und Austrittsöffnung 26 in den speziellen temporären Lagerraum 28 gebracht, der sich neben der unteren Ein- und Austrittsöffnung 30 zum Hohlraumsystem 4, 6 befindet. Der temporäre Lagerraum 28 kann als Pufferspeicher des Endlagerraums 10 für Behälter 20 mit atomaren Abfall dienen. Dieser Raum hat über einen kurzen Verbindungsgang 35 Verbindung zum untersten Startpunkt des ersten und/oder zweiten Hohlraumsystems 4, 6, dem definitiven Endlagerungsraum 10. Die einzelnen Behälter 20 oder Fässer werden von einem speziellen Gabelstapler auf ein spezielles Fahrzeug am Startpunkt des ersten und/oder zweiten Hohlraumsystems 4, 6 geladen. Dieses transportiert den endzulagernden Behälter 20 eigenständig auf die Höhe, auf der er endgelagert werden soll. Die Lenkung des vorzugsweise elektrisch betriebenen Fahrzeuges kann zum Beispiel mittels eines an der äußeren Wand des mindestens einen Hohlraumsystems 4, 6 montierten Führungssystems, ähnlich einem Treppenaufzug für gehbehinderte Menschen und/oder optisch gesteuert und /oder lasergeführt erfolgen.
Hat das vorzugsweise unbemannte und elektrisch angetriebene Fahrzeug mit einem Behälter 20 den Einlagerungsort erreicht, wird der Behälter 20 dort von einem speziellen individuell beweglichen und vorzugsweise elektrisch angetriebenen Transportfahrzeug übernommen und an dem vorgesehenen Endlagerplatz positioniert.
Die in der Beschreibung der Hohlraumsysteme 4, 6 genannten beispielhaften Maße erfordern im Falle einer benötigten Lagerkapazität von 10.000 t insgesamt eine Bauhöhe von ca. sieben Geschossen 8. Davon entfallen fünf Geschosse 8 auf den Endlagerungsraum 10 und jeweils ein von Behältern 20 freibleibendes Geschoss 8 als Sicherheitsabstand im unteren und oberen Bereich als Abschluss.
Die 1 bis 3 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem die Hohlraumsysteme 4, 6 parallel zueinander verlaufen und jeweils auf der gleichen Ebene befindlich sind, wie am besten aus den 1 und 3c ersichtlich ist.
Die 4 bis 6 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Hohlraumsysteme 4, 6 parallel zueinander verlaufen, jedoch höhenversetzt in unterschiedlichen Ebenen verlaufen. Die Bodenfläche 34a, 34b der Hohlraumsysteme 4, 6 weist jeweils eine vorzugsweise stetige Steigung von vorzugsweise ca. 5 Prozent auf, wie am besten aus den 3b und 6b ersichtlich ist.
Die 3c und 6c zeigen jeweils einen vertikalen Schnitt durch die Hohlraumsysteme 4, 6 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, während die 3a, 3b, 6a und 6b jeweils einen Schnitt in einer horizontalen bzw. vertikalen Ebene in Längsrichtung des ersten Hohlraumsystems 4 zeigen.
7 zeigt Varianten des ersten Hohlraumsystems 4, bei denen durch Abzweigungen 36, 38, z.B. in der Art eines Bypasses, zusätzlicher Endlagerungsraum 10 geschaffen wird.
Obwohl die Zeichnungen Endlager 1 mit zwei Hohlraumsystemen 4, 6 zeigen, versteht es sich, dass das Endlager auch aus einem einzigen Hohlraumsystem oder aus mehr als zwei Hohlraumsystemen bestehen kann.
8 zeigt die Anordnung des Endlagers 1 in dem Bergmassiv 2.
Bezugszeichenliste

1: atomares Endlager
2: Bergmassiv
4: erstes Hohlraumsystem
6: zweites Hohlraumsystem
8: Geschoss
10: Endlagerungsraum
12: Zugangssystem
14: Verbindungsgang (zwischen dem ersten und zweiten Hohlraumsystem)
16: Doppelhelix
18: Entlüftungskanäle (des ersten Hohlraumsystems)
19: Entlüftungskanäle (des zweiten Hohlraumsystems)
20: Behälter (für den atomaren Abfall)
26: Ein- und Austrittsöffnung (des temporären Lagerraums)
28: temporärer Lagerraum
29: separate Räume
30: untere Ein- und Austrittsöffnung (des ersten Hohlraumsystems)
31: untere Ein- und Austrittsöffnung (des zweiten Hohlraumsystems)
32: fixierte Podeste
34a: Bodenfläche (des ersten Hohlraumsystems)
34b: Bodenfläche (des zweiten Hohlraumsystems)
35: Verbindungsgang (des temp. Lagerraums zum Endlagerungsraum)
36: Abzweigungen (des ersten Hohlraumsystems)
38: Abzweigungen (des ersten Hohlraumsystems)
40: obere Austrittsöffnung (des ersten Hohlraumsystems)
41: obere Austrittsöffnung (des zweiten Hohlraumsystems)
44: gemeinsame Zutrittsebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISBN 978-91-38-23062-6 [0010]

Claims

Endlager (1) für die Lagerung von radioaktivem Material in einer Gesteinsformation eines Bergmassivs (2), wobei mindestens ein Hohlraumsystem (4) einen Endlagerungsraum (10) für das radioaktive Material in freistehenden Behältern (20) bildet, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens eine Hohlraumsystem (4) grundsätzlich steigend und nicht geradlinig in das Bergmassiv (2) eingebracht ist, und am unteren Ende einen Zugang (30, 31) aufweist und am oberen Ende eine Öffnung (40, 41) ins Freie offen ist, wobei die Behälter (20) in dem mindestens einem Hohlraumsystem (4) derart angeordnet sind, dass die Behälter (20) bei vollständig gefülltem Endlagerungsraum (10) über einen freibleibenden Gang (33) permanent zugänglich und entfernbar sind.
Endlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlraumsystem (4) mindestens eine passive Entlüftungseinrichtung aufweist.
Endlager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung zusätzlich in vorgegebenen Abständen Entlüftungskanäle (18) aufweist, die vorzugsweise bogenförmig durch das Bergmassiv (2) mit Gefälle nach außen verlaufen.
Endlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlraumsysteme (4) vorgesehen sind, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und dass die mehreren Hohlraumsysteme (4) über Verbindungsgänge (14) an mehreren Übergangsstellen () miteinander verbunden sind.
Endlager (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsgänge (14) und/oder das mindestens eine Hohlraumsystem (4) zumindest teilweise tunnelförmig ausgebildet ist und/oder dass die Verbindungsgänge (14) nicht geradlinig und im Wesentlichen horizontal oder mit Gefälle zu dem benachbarten Hohlraumsystem (4) verlaufen.
Endlager (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Hohlraumsysteme (4) parallel auf gleicher Höhe und/oder höhenversetzt zueinander verlaufen.
Endlager (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Hohlraumsysteme (4) spiralförmig, vorzugsweise in der Art einer Doppelhelix (16) oder Mehrfachhelix angeordnet sind.
Endlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlraumsystem (4) Verzweigungen () und/oder Bypässe () und/oder Kammern aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Endlagers (1) für die Lagerung von in Behältern (20) befindlichem radioaktivem Material in einer Gesteinsformation eines Bergmassivs (2), durch Herstellen von mindestens einem Hohlraumsystem (4), das von Gesteinsmaterial umgeben ist, wobei das mindestens eine Hohlraumsystem (4) als Endlagerungsraum (10) für freistehende Behälter (20) und verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens ein Hohlraumsystem (4) im Wesentlichen tunnelförmig in der Gesteinsformation des Bergmassivs (2) hergestellt wird, wobei das mindestens eine Hohlraumsystem (4) als Endlagerungsraum (10) für freistehende und auch bei vollständig gefülltem Endlagerungsraum (10) zugängliche und entfernbare Behältern (20) verwendet wird, dass das mindestens eine Hohlraumsystem (4) grundsätzlich steigend und nicht geradlinig in das Bergmassiv (2) eingebracht wird, und dass am unteren Ende ein Zugang (30, 31) und am oberen Ende ein Öffnung (40, 41) ins Freie hergestellt wird, wobei die Behälter über einen freistehenden Gang (33) permanent zugänglich und entfernbar sind.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlraumsysteme (4) im Wesentlichen parallel zueinander in das Bergmassiv (2) eingebracht werden und an mehreren Übergangsstellen miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass über das mindestens eine Hohlraumsystem (4) aufgrund der Wärmeabgabe durch die freistehenden Behälter (20) und einer Frischluftzufuhr permanent Wärme durch Konvektion abgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hohlraumsystem (4) zusätzlich in vorgegebenen Abständen passiv zwangsentlüftet wird.
Verwendung eines Bergmassivs aus einer Gesteinsformation, vorzugsweise Granitgestein, als Endlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8.