Streckenabdichtungen im Endlager Morsleben
Tiefengeologische Endlagerung ist nach aktuellem Forschungsstand die sicherste Methode, radioaktive Abfälle zu lagern. Die Abfälle sollen an ihrem Lagerort isoliert werden, um Mensch und Umwelt zu schützen. Dafür müssen die Endlagerbergwerke und ihre Zugänge dauerhaft verschlossen werden. Das Gebirge wirkt dabei als geologische Barriere und wird durch bauliche Maßnahmen, sogenannte geotechnische Barrieren, ergänzt.
Auf dieser Seite
- Streckenabdichtung und Stilllegung
- Streckenabdichtung im Anhydrit
- Das Demonstrationsbauwerk DeSpriBi
- Das Demonstrationsbauwerk MASTRIS
- Bildergalerie Messtechnik
- Bildergalerie Baustoffe
Die baulichen Maßnahmen für die Stilllegung des Endlagers Morsleben umfassen die Errichtung von Streckenabdichtungen, die Verfüllung der Hohlräume sowie den Verschluss der Schächte. Für den Verschluss der Schächte mit vertikalen Dichtelementen aus Ton, Schotter und Bitumen wurde die Machbarkeit bereits nachgewiesen. Die erfolgreichen Stabilisierungsmaßnahmen im Zentralteil sind der technische Nachweis dafür, dass die geplante Verfüllung von Hohlräumen machbar ist.
Streckenabdichtung und Stilllegung
Das Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt Sachsen-Anhalt (MWU) (externer Link) ist die Genehmigungsbehörde für die Stilllegung des Endlagers Morsleben. Die BGE muss die Machbarkeit und Wirksamkeit der Streckenabdichtungen gegenüber dem MWU belegen. Die Unterlagen der Genehmigungsplanung befinden sich aktuell in der Überarbeitung. Dazu gehört die Planung zum Bau der Streckenabdichtungen. Diese Abdichtungen haben die Aufgabe, im Zusammenwirken mit dem Gebirge ein System mehrerer Barrieren um die Einlagerungsbereiche zu bilden. Die Wirksamkeit der Streckenabdichtungen ist gegeben, wenn die Bauwerke die Ausbreitung von Schadstoffen in die Biosphäre verhindern. Dabei müssen ungewisse Entwicklungen ebenso berücksichtigt werden.
Aufzeichnung "Betrifft: Morsleben | Umgang mit Ungewissheiten bei der Sicherheitsbewertung"
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Der Bau der Streckenabdichtungen unterliegt den atom- und bergrechtlichen Sicherheitsbestimmungen. Um die Machbarkeit zu belegen, werden Demonstrationsbauwerke zur Streckenabdichtung im Maßstab 1:1 unter realen Bedingungen errichtet. Für die Stilllegung des Endlagers Morsleben sind 25 Streckenabdichtungen geplant. Diese werden in ehemaligen Zugangsstrecken zu den Einlagerungsbereichen platziert und dienen auch zur Abtrennung von Teilen der Grube Marie. Marie gehört zwar nicht im engeren Sinn zum Endlagerbergwerk, ist mit ihm aber über verschiedene Strecken verbunden.
Aufgrund der geologischen Struktur in Morsleben werden für die Stilllegung Streckenabdichtungen in zwei Gesteinsarten errichtet: 24 entstehen im Steinsalz und eine im Anhydrit. Daher müssen für beide Gesteinsarten Demonstrationsbauwerke zum Nachweis der Machbarkeit und Wirksamkeit errichtet werden.
Weitere Informationen zur Grube Marie finden Sie hier:
Streckenabdichtung im Anhydrit
Das Demonstrationsbauwerk zur Streckenabdichtung im Anhydrit wurde im Oktober 2024 in Morsleben fertiggestellt. Das 25 Meter lange Bauwerk befindet sich an einem Standort in 360 Metern Tiefe auf der 3. Ebene (Sohle) in einer geeigneten Strecke im Hauptanhydrit.
Für den Bau bildet ein Magnesiabaustoff die Grundlage. In ähnlicher Rezeptur wird der Baustoff bereits erfolgreich für die Stabilisierung der Schachtanlage Asse II verwendet. Er enthält unter anderem Magnesiumoxid und eine gesättigte Magnesiumchloridlösung. Dieser Magnesiabaustoff wurde an die besonderen Ansprüche im Endlager Morsleben angepasst. Er muss lange fließfähig bleiben, da er über längere Strecken gepumpt wird. Außerdem muss das Material lange homogen bleiben – es dürfen sich keine schweren Bestandteile im Baustoff absetzen.
427 Kubikmeter Magnesiabaustoff sind für den Bau des Demonstrationsbauwerks hergestellt worden. Durchschnittlich fünf Kubikmeter pro Stunde kann die Baustoffanlage im so genannten Nass-in-Nass-Verfahren pumpen. Beim Aushärten des Magnesiabaustoffs kommt es durch chemische Reaktionen zu einer Temperatur von bis zu 100 Grad Celsius im Baustoff. Nach Ende dieser Prozesse und der Abkühlung des Bauwerks wird mit der Nacherkundung begonnen.
Das Konzept der Verfüllung und die Hintergründe werden ausführlich im Themenschwerpunkt „Stabilität“ erläutert.
Die Rampe aus losem Salz ist stabil genug, um eine Bohranlage zu tragen. Im Laufe der Nacherkundung wird sie wieder abgetragen, damit Bohrkerne aus niedrigerliegenden Schichten des Bauwerks gezogen werden können.
Das Bauwerk wird durch die Abteilungen Geowissenschaften sowie Geoinformation überwacht. Sie haben den Streckenabschnitt für das Demonstrationsbauwerk zu Beginn des Jahres 2024 mit 270 Sensoren ausgestattet. Diese liefern Daten für die Beschreibung der Eigenschaften des Bauwerks im Großmaßstab. Im Genehmigungsverfahren sind sie die Grundlage für die Prognosen zur Wirkung und zum Langzeitverhalten einer Abdichtung im Anhydrit.
Seit Februar 2025 ist die Abkühlphase des eingebrachten Baustoffs abgeschlossen. Die Bergleute beginnen mit der Vorbereitung zur Nacherkundung. Ihre Aufgabe ist es, auf mehreren Ebenen des Bauwerks und im umgebenden Gebirge Bohrungen durchzuführen und Bohrkerne zu gewinnen. Die Bohrkerne werden untersucht, um den Baustoff und die Funktionalität des Bauwerks zu bewerten.
Bergleute errichten zunächst im Zugangsbereich des Demonstrationsbauwerks eine Rampe aus aufgeschüttetem Salz, sogenanntem Haufwerk. Diese wird benötigt, um eine Bohranlage auf einer geeigneten Höhe vor dem Bauwerk aufzubauen und Bohrungen aus dem oberen Abschnitt des Demonstrationsbauwerks vorzubereiten. Die Bohranlage muss exakt ausgerichtet sein, denn vor dem eigentlichen Bauwerk, der sogenannten Kernbarriere, liegt das circa fünf Meter mächtige Widerlager. Die Ausrichtung der Bohranlage wird von Vermessungstechnikern berechnet, denn ähnlich wie ein Pilot im Blindflug können die Bergleute die Zielpunkte der Bohrungen nicht sehen. Im Mai 2025 wird der erste Bohrkern aus dem Bauwerk herausgezogen und von Fachkräften untersucht. Über eine Kamera untersuchen sie auch die Bohrung selbst, zum Beispiel wie der Baustoff von innen aussieht und wie er sich an das umgebende Gebirge anbindet.
In den folgenden Wochen werden weitere Bohrkerne gezogen. Die Kerne zeigen, wie der Baustoff nach dem Aushärten aussieht. Beispielsweise, wie hoch der Luftporenanteil ist. Zu viele Luftporen senken die Druckfestigkeit des Bauwerks, weil weniger tragendes Feststoffvolumen vorhanden ist. Je weniger Luftporen, desto besser fällt die Bewertung des Bauwerks aus. Die Ergebnisse aller Messdaten und Untersuchungen fließen in die spätere Gesamtbewertung des Bauwerks ein.
Im August 2025 führen Messtechniker*innen Permeabilitätsmessungen in den Bohrlöchern durch. Permeabilität bezeichnet die Durchlässigkeit eines Materials oder einer Struktur für andere Stoffe, wie Gase oder Flüssigkeiten. Je niedriger die Permeabilität, desto besser ist das Bauwerk. Die Untersuchungen in den Bohrungen sind wertvolle Ergänzungen zu den an den Bohrkernen ermittelten Werten: Insgesamt zeigen die Untersuchungen, wie wirksam die Abdichtung funktioniert.
In den letzten Monaten des Jahres 2025 platzieren Bergleute eine zweite Bohranlage in einer angrenzenden Nische, um weitere Bohrungen seitlich in das Bauwerk zu stoßen. So erhalten die Wissenschaftler*innen ein vollumfängliches Bild des Bauwerks aus mehreren Perspektiven.
Mit der Bohranlage werden Bohrungen in das Bauwerk gestoßen, um Bohrkerne zu ziehen.
Demonstrationsbauwerk DeSpriBi
Im Dezember 2021 startete die BGE den Forschungsaufruf für ein Demonstrationsbauwerk zur Streckenabdichtung aus Magnesiabaustoff als Spritzbeton und Bitumen, kurz: DeSpriBi. Mit diesem Bauwerk entwickelt die BGE Bauwerkskomponenten aus Magnesiumoxidspritzbeton und Bitumen, um die langzeitsichere Abdichtung von Strecken im Anhydrit zu optimieren. Das DeSpriBi wird in einer Anhydritstrecke in einem Salzbergwerk in Bernburg errichtet.
Das Bauwerk hat eine Gesamtlänge von zehn Metern. Der Baustoff wird in rund zehn Zentimeter dicken Lagen aufgetragen. Für jede Lage werden fünf Tonnen Baustoff verwendet. In einem Abstand von etwa 1,5 Metern sind umlaufende Schlitze in das Gebirge geritzt worden. Darin werden Injektionsschläuche eingesetzt. Über diese wird die Kontaktzone zwischen Baukörper und Gebirge mit Baustoff versiegelt. Die Konstruktion bezeichnet man als Bitumenschott.
Das Bauwerk wird mit weiteren Schichten aus Spritzbeton und Injektionsmaßnahmen bis zum Erreichen seiner Gesamtlänge fertiggestellt.
Durch die Anwendung der verschiedenen Baustoffe soll eine Abdichtung mit sich ergänzenden Komponenten geschaffen werden. Der Spritzbeton übernimmt die Aufgabe, den Streckenquerschnitt abzudichten. Bitumen versiegelt die Kontaktfuge zum umgebenden Gebirge und verschließt mögliche Zutrittswege für Lösungen.
Die gewonnenen Erkenntnisse der Untersuchungen – insbesondere die erreichten mechanischen und hydraulischen Eigenschaften – fließen in die Planunterlagen für die Stilllegung des Endlagers Morsleben ein.
Nach der Auswertung des Forschungsaufrufs und der Standortfindung in Bernburg beginnen die Vorbereitungen zum Projekt DeSpriBi. Das Bauwerk wird im Maßstab 1:1 errichtet, ist also am Ende genauso groß, wie für die Stilllegung des Endlagers Morsleben geplant. Wie in Morsleben wird auch in Bernburg eine Strecke im harten Anhydrit vorbereitet: Mit Hilfe einer großen Fräse, der Teilschnittmaschine, schneiden Bergleute eine 20 Meter lange Strecke ins Gebirge. Nach dem ersten Grobschnitt fräsen sie die Kontur sauber nach, um den gewünschten Umfang zu erreichen.
Im Dezember 2024 beginnen die Arbeiten mit Spritzbeton. Bis zum Sommer 2025 werden 25 Schichten Spritzbeton aufgetragen. Jede Schicht ist rund zwölf Zentimeter dick. Im Juli 2025 wird das sogenannte Bitumenschott gesetzt – eine Art Wand aus Bitumen. Es ergänzt durch seine wasserdichten Eigenschaften die abdichtende Wirkung des Gesamtbauwerks. Ein großer Vorteil des Materials ist die gute Pumpfähigkeit. So lässt es sich großflächig als Dichtsegment im Demonstrationsbauwerk verarbeiten. Herausfordernd ist hingegen der Umgang mit dem Baustoff: Bitumen muss auf 150 Grad Celsius erhitzt werden, damit es flüssig genug ist, um verpumpt zu werden. Der abgesperrte Arbeitsbereich darf ausschließlich von unterwiesenem Personal mit Schutzkleidung und Masken betreten werden.
In einem Vorversuch wird das Bitumen zunächst über Tage erhitzt.
Für die Versuchsdurchführung wird der Erhitzer unter Tage aufgebaut.
Das heiße Bitumen wird zwischen den Spritzbeton und eine Mauer gepumpt.
In einer Probe wird durch Nadeldruckpenetration die Dichte des Materials getestet.
Rund 0,8 Kubikmeter werden für das vollständige Bitumenschott benötigt. Das entspricht in etwa der Menge von 15 mittelgroßen Umzugskartons. Nach Fertigstellung des Bitumenschotts wird das Bauwerk mit weiteren Schichten aus Spritzbeton erweitert. So wirkt das Schott als flexibler Druckverteiler. Die Idee ist: Sollte es zu einem Lösungszutritt kommen, führt die geringere Dichte der Salzlösung dazu, dass die Lösung auf dem beschwerten Bitumen liegt. Damit drückt die Lösung wie ein Stempel auf das Bitumen und presst dieses weiter in kleinste Risse und verhindert ein Weiterkommen der Lösung.
Parallel zu den Arbeiten laufen am Bauwerk Analysen für die sogenannte Funktionalitätsbewertung. Hierzu zählen beispielsweise pneumatische Tests. Dabei testen die Fachkräfte mit Hilfe von Druckluft die Durchlässigkeit des Baustoffs. Weitere Messtechniken beinhalten unter anderem Laboruntersuchungen, um die Eigenschaften des Abdichtbauwerks zu untersuchen. So werden Proben der verarbeiteten Baustoffe untersucht, um Dichte und Luftporengehalt zu bestimmen. Der wesentliche Unterschied zwischen Dichte und Luftporengehalt im Beton liegt darin, was gemessen wird: Die Dichte beschreibt die Masse pro Volumen, während der Luftporengehalt den Anteil an eingeschlossener Luft im Betonvolumen angibt.
Die gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse der Untersuchungen – insbesondere die erreichten mechanischen und hydraulischen Eigenschaften – fließen in die Planunterlagen für die Stilllegung des Endlagers Morsleben ein.
Demonstrationsbauwerk MASTRIS
Der Standort für das Demonstrationsbauwerk MASTRIS befindet sich im Steinsalz.
Hinter dem Akronym MASTRIS verbirgt sich das Demonstrationsbauwerk als Magnesiumoxid Streckenverschluss im Steinsalz. Das Bauwerk wird aus Magnesiabaustoff gebaut und analog zum Demonstrationsbauwerk im Anhydrit in Morsleben errichtet.
Das Demonstrationsbauwerk MASTRIS wird rund dreißig Meter lang sein und wird in einem Kalibergwerk in Sondershausen errichtet. Zur Vorbereitung wird ein Streckenstummel, eine Art Sackgasse, im Gebirge neu aufgefahren und vorbereitet. Zur Herstellung des Hohlraums wird eine so genannte Teilschnittmaschine eingesetzt, bei der das Salzgestein mit einem Fräskopf „schneidend“ entfernt wird. Um eine geeignete Oberfläche zu erhalten, wird entlang der gesamten Kontur ein Feinschnitt durchgeführt. Dazu wird ein Fräskopf verwendet, der mit rund 120 Meißeln ausgestattet ist – nahezu doppelt so viele wie sonst üblich. Durch diese Maßnahme wird die mechanisch bedingte Auflockerung an der Oberfläche begrenzt und die sensible Kontaktzone verringert.
Nach Abschluss der Vorbereitungen werden die Bauwerksstrecke und das umgebende Gebirge mit Messtechnik wie Druckkissen, Betondehnungsaufnehmern, Temperaturfühlern und Mikroakustiksensoren ausgestattet werden. Weitere Informationen zu diesem Thema erhalten Sie in folgenden Monatsberichten:
An der Stirnseite wird abschließend eine rund fünf Meter dicke Wand, ein so genanntes Widerlager, errichtet. Das Widerlager wird, wie das Demonstrationsbauwerk, aus Magnesiumoxid gebaut. Der Versuchsstandort ist dann von allen Seiten dicht abgeschlossen. Für die Betonierung wird der Baustoff von der Stirnseite am höchsten Punkt des Hohlraums zwischen Gebirge und Widerlager gepumpt.
Der Magnesiabaustoff vergrößert aufgrund von chemischen Umwandlungsprozessen beim Erhärten sein Volumen. Damit ist zu erwarten, dass die Schrumpfung (Kontraktion) des Bauwerks in Folge der Abkühlung kompensiert wird. Auf Grund seiner mechanischen Eigenschaften „kriecht“ das umgebene Salz immer enger an das Bauwerk heran und verdichtet somit innerhalb weniger Jahrzehnte die Kontaktzone. Die Konstruktion wird in der Folge immer kompakter und verhindert so den Durchfluss von gegebenenfalls in das Bergwerk eindringenden Flüssigkeiten.
Die Daten der eingebrachten Messtechnik und der Untersuchungen der Dichtheit ergeben ein Gesamtbild, mit dem die BGE die bautechnische Umsetzbarkeit belegt und so die Eingangsparameter für die Langzeitsicherheitsbewertung ermittelt.
Im April 2025 stellen Bergleute die Hohlraumkontur fertig. In den folgenden Wochen sind vor allem Vermessungstechniker vor Ort, um den Standort genau auszumessen und die spätere Platzierung der Messinstrumente festzulegen.
Im Juni 2025 bereiten Bergleute die Instrumentierung auch bergmännisch vor, beispielsweise für die Platzierung von Druckmesskissen. Das sind flache, mit Hydrauliköl gefüllte Polster, die Drücke im Bauwerk messen, indem sie die einwirkende Kraft umwandeln und an einen Sensor weiterleiten. Druckmesskissen werden eingesetzt, um mechanische Spannungen und Lastverteilungen innerhalb von Bauwerken oder im Kontakt zum Baugrund zu überwachen. Auch diese Daten sind wichtig für die spätere Gesamtbewertung zur Eignung des Bauwerks als Streckenabdichtung.
Parallel nehmen Geotechniker*innen Permeabilitätsmessungen an der Kontur der Bauwerkstrecke vor. Damit können sie den Standort geotechnisch charakterisieren. Das bedeutet, sie ermitteln Kennwerte wie Dichte und Festigkeit des umgebenden Gesteins, um die Wechselwirkung zwischen Untergrund und Bauwerk zu bewerten: Das Bauwerk übt Kräfte auf das umgebende Gebirge aus und das umgebende Gebirge gibt diese Einflüsse zurück, was die Stabilität des Bauwerks beeinflussen kann.
Die Panoramaaufnahme zeigt, wie Messtechniker den Standort mit Messtechnik ausstatten.
Ab Mitte Juni 2025 sind die bergbaulichen Vorbereitungen so weit vorangeschritten, dass die Bergleute mit der Installation der Druckkammer beginnen können. Die Druckkammer ist ein versiegelter Raum, der an der Kopfseite des Bauwerks errichtet wird. Sie wird benötigt, um nach der Fertigstellung einen Lösungszutritt zu simulieren. Damit können Fachkräfte später prüfen, wie gut das Bauwerk abdichtet.
In der zweiten Jahreshälfte montieren Bergleute unter Tage zwei Baustoffmischanlagen und nehmen sie in Betrieb. Ende des Jahres 2025 schließen Fachkräfte die Instrumentierung der Messtechnik ab.
Im Januar 2026 beginnen Bergleute mit dem Bau des Widerlagers. Das Widerlager ist eine feste Stütze, die den Zugang zum Bauwerk verschließt. Gleichzeitig nimmt es den Druck auf, der mit der Fertigstellung durch den eingepumpten Baustoff entsteht.
Im Februar 2026 sind die Arbeiten am Demonstrationsbauwerk vollständig abgeschlossen: Am Samstag, den 14. Februar 2026 pumpen Bergleute den letzten von circa 700 Kubikmetern Magnesiabaustoff in die sogenannte Kernbarriere, das eigentliche Dichtsegment des Demonstrationsbauwerks.
Der Erfolg des Bauprojekts war nicht garantiert: Die größte Herausforderung war, den Baustoff unter Bergbaubedingungen über mehrere Tage hinweg ununterbrochen frisch herzustellen und zu verfüllen, damit keine unerwünschten Fugen entstehen. Oder in Fachsprache: Ziel ist die Vermeidung von Bauwerksfugen durch Unterbrechungen des Bauablaufs infolge der Erhärtung des Baustoffs.
Wie auch die anderen Demonstrationsbauwerke entspricht MASTRIS 1:1 der Größe, die später bei der Stilllegung in Morsleben erforderlich ist. Die BGE zeigt mit diesem Projekt, dass ein Widerlager und ein Dichtsegment auch in der Variante MASTRIS sicher errichtet werden kann.
Wenn die Messinstrumente Daten zu Spannungen und Temperatur im Baukörper, dem Übergang zwischen Baukörper und Gebirge (Kontaktzone) sowie im angrenzenden Gebirge liefern, werden Fachkräfte daraus weitere Eigenschaften für Dichtsegmente im Stilllegungskonzept des Endlagers Morsleben ableiten. Diese fließen als Grundlage in die Bewertung der Langzeitsicherheit ein.