Veränderung unerwünscht: Stabilisierungsmaßnahmen zur Stilllegung

Was ist das Ziel der geplanten Stilllegung des Endlagers Morsleben? Die eingelagerten schwach- und mittelradioaktiven Abfälle müssen von der Biosphäre – dem Lebensraum von Pflanzen, Tieren und Menschen – getrennt bleiben. Radioaktive Stoffe dürfen nicht in die Umwelt gelangen. Deshalb werden Abdichtbauwerke errichtet und die Schächte verschlossen. Außerdem wird das Endlagerbergwerk zu großen Teilen mit Salzbeton verfüllt.

Wozu ist eine aufwändige Verfüllung des Bergwerks notwendig, wenn es Abdichtbauwerke gibt? Die Verfüllung des Bergwerks stabilisiert das Gebirge in der Umgebung des Endlagers. Das ist wichtig, denn das umliegende Gebirge verhindert, dass Lösungen in das Endlager eindringen. Es wirkt wie ein Regenmantel und erfüllt eine wichtige Schutzfunktion.

Das Bergwerk ist zurzeit stabil. Die umfangreichen geomechanischen Überwachungen belegen dies. Doch in einigen Bereichen ist davon auszugehen, dass die Schutzfunktion des Salzgebirges nicht dauerhaft erhalten bleibt, wenn man keine Maßnahmen ergreift. Das liegt daran, dass sich das Salz unter dem Druck des Gebirges im Jahr wenige Millimeter bewegt. Diese Bewegung – Konvergenz genannt – ist zwar gering aber nachweisbar. Konvergenzen verursachen langfristig lokale Auflockerungszonen im Gebirge, die die Stabilität und Dichtigkeit der Salzbarriere beschädigen. Auf Dauer könnten sich Wegsamkeiten bilden, die den Transport radioaktiver Stoffe ermöglichen.

Das stillgelegte Endlager soll langzeitsicher und wartungsfrei sein

Verfüllte Grubenbaue stützen das Gebirge. Die Entstehung weiterer Auflockerungszonen werden mit der Verfüllung gestoppt. Vorhandenes Salzgestein heilt durch Kriechbewegungen bestehende Auflockerungen. Langfristig bildet sich wieder eine vollständig intakte Barriere, die dann die eingelagerten Abfälle umschließt.

Dabei werden nicht nur die großen Abbaukammern verfüllt. Als Grubenbaue werden auch Strecken und Verbindungen zwischen den einzelnen Ebenen des Endlagers bezeichnet. 

Ein hoher Verfüllgrad begrenzt Auflösungsprozesse

Ein weiterer Vorteil der Verfüllung ist, dass sie Auflösungsprozesse innerhalb des stillgelegten Grubengebäudes begrenzt. Zwar ist es unwahrscheinlich, dass größere Lösungsmengen oder gar Grundwasser in das stillgelegte Endlager Morsleben eindringen. Das zeigen die Berechnungen der Stilllegungsplanung. Aber es ist nicht ausgeschlossen.

Diese Lösungen könnten das Salzgestein, auf das sie treffen auflösen. Dieser Prozess findet umso weniger statt, desto mehr Teile des Endlagers verfüllt wurden. Auch die Geometrie des Grubengebäudes verändert sich weniger. Die Wahrscheinlichkeit weiterer Lösungszutritte sinkt, das Gebirge bleibt langfristig stabil. Und auch Schäden an der Tagesoberfläche, zum Beispiel durch Absenkungen, werden vermieden. 

Womit soll verfüllt werden?

Als Baustoff für die Verfüllung ist Salzbeton vorgesehen. Salzbeton besteht aus dem Bindemittel Zement, Betonzusatzstoffen, zum Beispiel Gesteinsmehl, weiteren Zuschlägen wie feinkörnigem Salzgestein und Quarzsand sowie Anmischflüssigkeit – Wasser und Salzlösung. Bereits im Rahmen der bergbaulichen Gefahrenabwehr im Zentralteil hat die BGE 27 Steinsalzabbaue mit rund 935.000 Kubikmetern Salzbeton verfüllt und dadurch stabilisiert. Dabei wurde viel Erfahrung im Umgang mit dem Baustoff gesammelt, der auch für die Stilllegung eingesetzt werden soll. 

Während des Stilllegungsbetriebs wird der Salzbeton außerhalb des Betriebsgeländes als pumpfähige Mischung hergestellt. Auf dem Betriebsgelände von Schacht Bartensleben erfolgt die Übergabe an eine Salzförderanlage. Diese schickt den Beton durch Rohrleitungen über die Schachtröhre nach unter Tage. Dort wird der Salzbeton über Verfüllbohrungen in die jeweiligen Grubenbaue gepumpt. Der flüssige Beton muss dabei eine Strecke von mehreren Kilometern zurücklegen. Insgesamt drei Rohrleitungssysteme sind für die Verfüllmaßnahmen vorgesehen. Rund vier Millionen Kubikmeter Salzbeton sollen nach derzeitigem Planungstand verpumpt werden. Neben dem Baustoff Salzbeton kommen auch Magnesiabinder für die Abdichtungen und kleinere Mengen anderer Baustoffe zum Einsatz.

Wie soll verfüllt werden? 

Alle geplanten Verfüllmaßnahmen haben das Ziel, die Langzeitsicherheit des Endlagers Morsleben bestmöglich zu gewährleisten. Unter Berücksichtigung möglicher Entwicklungen von Geologie und Standsicherheit haben die einzelnen Maßnahmen unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. In der Stilllegungsplanung sind aus diesen Aufgaben neben dem zu verwendenden Material auch die Verfüllgrade abgeleitet worden: Der Verfüllgrad variiert je nach Art des Hohlraums und der Aufgabe, die die Verfüllung erfüllen soll. Das Material stabilisiert und/oder reduziert den Hohlraum. Alle Grubenbaue werden jeweils einer Verfüllkategorie zugeordnet.

Ausgenommen davon sind die Schächte Marie und Bartensleben. Diese bilden mit den Schachtverschlüssen eine eigene Stilllegungsmaßnahme und werden vollständig mit mehreren aufeinander abgestimmten Materialien – im Wesentlichen Schotter, Bitumen und Bentonit – verfüllt.

Welche Verfüllkategorien gibt es?

Verfüllkategorie I

Dazu gehören Grubenbaue in denen Abdichtbauwerke errichtet werden. Mehr als 30 Abdichtungen entstehen in Strecken und Verbindungen zwischen den Ebenen der Schachtanlagen Bartensleben und Marie.

Verfüllkategorie II

Diese Kategorie fasst alle offenen Bereiche des Endlagerbergwerks zusammen, die geomechanisch stabilisiert werden sollen. Bereiche der Kategorie II werden möglichst vollständig verfüllt, damit sie die erforderliche Stützwirkung erreichen. Damit soll die Integrität des Gebirges erhalten bleiben, beziehungsweise langfristig weiter verbessert werden. Dies entspricht der Verfüllung, die bereits bei der bergbaulichen Gefahrenabwehr im Zentralteil angewendet wurde.

Verfüllkategorie III

Darunter fallen alle Grubenbaue, die keiner anderen Kategorie zugeordnet werden. Der Verfüllgrad jedes Steinsalzabbaus dieser Kategorie wird nach Optimierungsaspekten einzeln bestimmt. Die Strecken und Verbindungen zwischen den Ebenen, die der Verfüllkategorie III angehören werden bis zu einem mittleren Verfüllgrad von 65 Prozent des betreffenden Grubenbereichs verfüllt. 

Verfüllkategorie IV

Diese Kategorie umfasst alle Kalilager der Schachtanlangen Bartensleben und Marie, inklusive der dazugehörigen Strecken und Verbindungen zu angrenzenden Ebenen. Kalisalz ist leicht löslich. Die Verfüllmaßnahmen sollen die Auflösung der Kalisalzvorkommen und dem Ausscheiden von Mineralien aus der anfallenden Lösung (Umlösung) im Falle eines Lösungszutritts begrenzen. Um das für Lösungen zur Verfügung stehende Volumen zu begrenzen, sollen deshalb alle Kalilager möglichst vollständig verfüllt werden. Allerdings wird das aufgrund der räumlichen Bedingungen nicht überall möglich sein. Diese Tatsache wird bei den Sicherheitsbewertungen berücksichtigt.

Ablauf der Verfüllung

Die Reihenfolge der Verfüllung des Grubengebäudes ist sowohl nach logistischen als auch nach bergbaulichen Gesichtspunkten genau festgelegt. Das Verfüllen erfolgt grundsätzlich von unten nach oben und von den äußeren Bereichen des Endlagerbergwerks nach innen zum Schacht Bartensleben. Mit einer neuen Ebene wird erst begonnen, wenn die Verfüllmaßnahmen für die jeweils tieferliegende Ebene abgeschlossen sind. Das Verfüllen der Schachtanlage Marie beginnt zeitgleich mit den Arbeiten an der Schachtanlage Bartensleben. Auch hier wird von unten nach oben und von außen nach innen, hinführend auf den Schacht Marie verfüllt. Nach aktueller Planung wird das Verfüllen der Grubenbaue rund 15 Jahre dauern.

Mengenanteil der Ausgangsstoffe für die Herstellung von einem Kubikmeter Salzbeton

 

In der abgebildeten Mischanlage wurde Salzbeton während der bergbaulichen Gefahrenabwehr im Zentralteil hergestellt