Überlegungen bei der OECD Nuclear Energy Agency (NEA)
Rückholbarkeit bei der geologischen Endlagerung radioaktiver Abfälle
Dr. Hans G. Riotte
(vormals OECD Kernenergieagentur-NEA)
TFS Fachsitzung ‘Rückholung’Brugg (ENSI) 07 März 2013
OECD and NEA Membership
2
OECD only OECD only NEA onlyNEA only
Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Inhalt
• Hintergrund• Warum R&R … • … und warum nicht ?• Terminologie• Nationale R&R Konzepte• Technische Maßnahmen• Wieviel R&R ist genug R&R?• NEA - Reflexionen
3Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 3
Mehrere Jahrzente nationaler und internationaler R&R-Diskussion
• 70er Jahre• US Academie of Science, report to Congress1969
• Ende 90er/ Anfang 2000• IAEA Seminar Schweden 1999 (TECDOC1187)• EC Concerted Action• NEA summary report R&R 2001
• Kürzlich• IAEA Technological implications 2009• EC ESDRED Projekt 2007-2010• Reims Konferenz 2010
• ‘Ongoing’• NEA RWMC Regulators Forum• Französische Nationaldebatte
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Inhalt
Historie R&R
Warum R&R … … und warum nicht ?Terminologie
Nationale R&R-Konzepte
Technische Maßnahmen
Wieviel R&R ist genug R&R?
NEA - Reflexionen5Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 5
Ethische Fragen / gesellschaftliche Werte
• Nachhaltigkeit• Precautionary principle (Vorsorgeprinzip)• Bewahrung natürlicher Resourcen
• Verursacherprinzip (polluter pays)• Those who has benefited should take care of the waste
• Intra- und intergenerationelle Gerechtigkeit• No undue burden• Schutz zukünftiger Generationen
• Handlungsspielräume zukünftiger Generationen• Future generations should have the option to make new
decisions• « A generation should not compel future generations to its own laws »
(Article 28, French Constitution, Year 1 (1793)
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Remember that principle:No undo burden
on next generations ?
Internationale kerntechnische Standards und Vereinbarungen
• Leitgedanken:• Intergenerationelle Gerechtigkeit, Sicherheit
zukünftiger Generationen (/ Umwelt)• Nicht: Optionen-Offenhaltung
• IAEA Fundamental Safety Principles• Where effects could span generations, subsequent
generations have to be adequately protected without any need for them to take significant protective actions.
• Radioactive waste must be managed in such a way as to avoid imposing an undue burden on future generations
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Handlungsoptionen offen halten
• Zukünftige Änderung politischer und sozio-ökonomischer Randbedingungen• Änderungen in der Energiepolitik (WAA, Nutzung in
fortgeschrittenen Reaktoren)• Änderungen in der Risiko-Akzeptanz / akzeptiertes
Sicherheitsstandards• Entwicklungen in der Standort-Nutzung
• Technologische Entwicklungen• Verbesserte Methoden, das Gefahrenpotential der rad.
Abfälle zu verringern (Separation, Transmutation)• Zukünftige Verfügbarkeit alternativer Abfallbehandlungs-,
Verpackungs- und Endlagermethoden
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Potentielle technische Fehler
• Nichteinhaltung von Standards, Auflagen, etc.• Defizite in Auslegung, Bau, Betrieb des
Endlagers; bei der Qualitätssicherung der Abfälle und Gebinde
• Defizite in Genehmigungsverfahren
• Sicherheitsdefizite auf Grund neuer Erkenntnis, z.B.• Neubewertung der Gebirgseigenschaften• Allgemeiner sicherheitstechnischer Fortschritt
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R&R als vertrauensbildende Maßnahme
• Vertrauensverlust in technische Machbarkeit allgemein• wird durch lange Zeiträume und fehlende Erfahrung noch
verstärkt
• Berücksichtigung von R&R bei der Endlagerplanung fördert die öffentliche Akzeptanz
• aber: kann auch als Ausdruck mangelnden Selbstvertrauens des Betreibers/der Aufsicht gedeutet werden
• Einbeziehung von R&R oftmals Forderung der Öffentlichkeit (Beispiel Schweden)
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11
Swedish population about retrievability
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1987 1988 1990 1992 1995 1998 2000 2004 2006 2008
Definitiv Åtkomlig
KASAM; SOU 2010:6
Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Inhalt
Historie R&R
Warum R&R …
… und warum nicht ?TerminologieNationale R&R-Konzepte
Technische Maßnahmen
Wieviel R&R ist genug ?
NEA - Reflexionen1212Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Argumente gegen R&R
• Sorgen um betriebliche Sicherheit (konventionell, Strahlenschutz)• Höheres Risiko heute vs. unbestimmtes Risiko in
ferner Zukunft
• Sorgen um Langzeitsicherheit• Wegsamkeiten durch komplexere technische
Barrieren, Verschluß
• Nichtverbreitung, physischer Schutz• Geringere inhärente Proliferations-Resistenz• Gesellschaftliche Unruhen, Terrorismus
13Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Inhalt
• Historie R&R• Warum R&R …
• … und warum nicht ?
Terminologie• Nationale R&R-Konzepte• Technische Maßnahmen• Wieviel R&R ist genug R&R?• NEA - Reflexionen
14Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 14
Terminologie ist wichtig …
15Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013Nach W. Blommaert, Reims Konf. 2010
R&R : Umkehrbarkeit & Rückholbarkeit
• Reversibility (Umkehrbarkeit) bezeichnet die administrative und technische Flexibilität bei der Implementierung eines Endlager-Projektes, die es ermöglicht, geplante Projektschritte abzuändern oder schon umgesetzte Maßnahmen bis zu einem bestimmten Grad rückgängig zu machen.
• Reversibility impliziert die nötigen Planungen und technischen Vorkehrungen, um eine Umkehr ohne unverhältnismäßigen Aufwand möglich zu machen.
• Retrievability (Rückholung) bezeichnet die Fähigkeit, radioaktiven Abfall oder eingelagerte Abfallgebinde zurück zu holen.
Eine Strategie der Reversibility (Umkehrbarkeit) schließt ab bestimmten Projektphasen die Retrievability (Rückholung) mit ein.
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Abschlußbericht des NEA R&R Projektes 2011
Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Inhalt
Historie R&R
Warum R&R …
… und warum nicht ?Terminologie
Nationale R&R-KonzepteTechnische MaßnahmenWieviel R&R ist genug R&R?
NEA - Reflexionen17Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 17
Rechtliche Rahmenbedingungen
• Regelungsdichte (Atomrecht/Normen) ist unterschiedlich
• Detailliert/spezifisch auch auf Gesetzesebene, z.B. USA, FRA, SWI
• Allgemein auf Gesetzesebene; detailliert auf unterer Rechtsebene(Verordnungen, Normen), z.B. UK, SPA, SWE, FIN
• Probabilistische (Risikoanalyse) oder deterministische Normen
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Unterschiede in nationalen Konzepten (1)
• R&R-Konzepte werden in allen EL-Programmen verfolgt; entweder• direkt auf Grund gesetzlicher oder untergesetzlicher
Bestimmungen (Fra, Deu, Fin, Swi, USA),• indirekt, z.B. als Forderung, dass R&R nicht
ausgeschlossen werden darf (Jpn, VK), oder• als explizite Betreiber-Politik (Be).
• Kontext/Motivation für R&R• Sicherheitstechnische Überlegungen• R&R als Teil eines breiteren Entscheidungsprozesses
mit Einbeziehung der Öffentlichkeit (Fra, Jpn)
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Unterschiede in nationalen Konzepten (2)
• Gesetze und/oder Vorschriften fordern Rückholbarkeit für die Betriebsphase (bis zum Endlager-Verschluss)• Belgien, Deutschland, Japan, Schweiz, USA
• Eine darüber hinaus gehende mögliche Rückholung auch in der Nach-Betriebsphase (nach Verschluss) wird in Vorschriften angesprochen in• Deutschland, Finnland, USA
• In Frankreich soll der Zeitrahmen für R&R (und andere R&R-Festlegungen) nach einer nationalen Debatte (2013) durch Gesetz geregelt werden.
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Inhalt
Historie R&R
Warum R&R …
… und warum nicht ?
TerminologieNationale R&R-Konzepte
Technische MaßnahmenWieviel R&R ist genug R&R?NEA - Reflexionen
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R&R Management-Strategien
• Vor-Betriebsphase• Entwicklung eines Rückholplans• Mögliche Rückholung bei der Auslegung berücksichtigen• Demonstration von Rückholungstechniken
• Betriebsphase• Offenhalten von Einlagerungshohlräumen und Zugangswegen• Aufrechterhaltung der bergmännischen Infrastruktur (z.B.
Bewetterung)• Vorhalten von Gerät (z.B. Einlagerungsmaschinen)
• Nach-Betriebsphase• Informationserhalt zu Endlager und Abfällen; Know-how Erhalt
(Personal); F&E
22Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
R&R begünstigende technische Maßnahmen
• Technische Maßnahmen zur Unterstützung von R&R• Abfallgebinde,• Einlagerungshohlräume,• Auslegung Grubengebäude• Maßnahmen in Abhängigkeit vom Wirtsgestein
(Streckenausbau, Wasser-/Lösungszutritt).
Rückholung durch bergmännisches Maßnahmen (Auffahren neuer Strecken, etc.) evt. schwierig, aber prinzipiell möglich.
23Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Randbedingungen für R&R Maßnahmen
• Kosten
• Zeiterfordernis
• Risiko- und Gefährdungspotential
• Schwierigkeit durch Alterung/Degradation von Abfallform und Abfallgebinde
• Mögliches Rückholvolumen
• Notwendige ‘downstream’ Prozesse (Umverpacken, Konditionierung, Lagerung)
24Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
F&E : Rückholung bei horizontaler Einlagerung
25Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Study2: Softening bentonite buffer
In order to soften the bentonite buffer, saline water is applied into the buffer.A Japanese R&D organization, RWMC, is currently working on collecting fundamental data by small scale tests
Supply saline water
1時間0 時間 24時間
water
NaCl2wt%
NaCl4wt%
0 hour 1 hour 24 hours
1/14 size test Bentonite behavior test in different solution
Strategy 1
Quelle: H. Tsuchi, Reims RR 2010 26
Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Study3: Special container to isolate overpack from buffer
Special container to isolate the overpack from buffer was considered.
1000
Bentonite buffer
Backfill in upper part of pit
Overpack
Special container
Issues to be resolved:(1) Special container must withstand the
swelling pressure from buffer. (2) Top lid of the special container must
be designed to be set and removed by remote handling system.
Further study is needed to evaluate the feasibility of this design.
Top lid
Strategy 2
Quelle: H. Tsuchi, Reims RR 2010 27
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Historie R&R
Warum R&R …
… und warum nicht ?
Terminologie
Nationale R&R-KonzepteTechnische Maßnahmen
Wieviel R&R ist genug R&R?NEA - Reflexionen
28Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 28
R-scale
29Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Rückholbarkeit in der Nachbetriebsphase
• Das Gewicht sollte von ”maximaler Flexibilität für die Zukunft” auf ”maximale Sicherheit” verlegt werden (”safety first!”).
• Diese Sichtweise spricht für eine ”Vor-Verschluss” Rückholbarkeit.
• Weitgehende Vorkehrungen für die Rückholbarkeit in der Nach-Betriebsphase sind problematischer.
• Wenn alle Abfallgebinde eingelagert sind, ist ein effektives und resolutes Verschliessen des Endlagers erforderlich.
• Eine Art ”safeguards” Kontrolle bleibt notwendig, wenn eine Rückholung von Abfällen (Kernbrennstoffen) praktisch möglich ist (auch wenn dies teuer und nur durch Grubenbau möglichwäre).
30Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
(Nach KASAM 2010:6)
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Warum R&R …
… und warum nicht ?
Terminologie
Nationale R&R-Konzepte
Technische MaßnahmenWieviel R&R ist genug R&R?
NEA - Reflexionen31Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013 31
Endlager: nur für Abfall
• Es gibt eine grundsätzliche Übereinstimmung zwischen den verschiedenen nationalen Endlagerprogrammen, dass radioaktive Materialien nur dann in ein
Endlager verbracht werden sollten, wenn politisch-regulatorische
Entscheidungen sichergestellt haben, dass das radioaktive Material auch wirklich als
Abfall anzusehen ist und nicht als potentieller zukünftiger Rohstoff.
• Endlagerung impliziert dass a priori keine Intention zur Rückholung
besteht, sonst: (Langzeit-)Zwischenlagerung.
32Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Reversibilität
• Reversibilität in der Planung und technischen Umsetzung eines Endlagerprojektes setzt eine bestimmte Management-Kultur voraus.
Während der Auslegung und Durchführung des Projektes sollte sich der Betreiber laufend Fragen stellen wie:
• Kann diese oder jene Aktion oder Entscheidung rückgängig gemacht werden?
• Schaffen wir unnötige Erschwernisse für eine eventuelle Rückholung ?
• Die Fähigkeit zur Rückholung darf nicht zu übereilten Entscheidungen führen; die passive Sicherheit muss gewährleistet sein.
33Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Rückholbarkeit
• Radioaktiver Abfall in zu diesem Zweck bergmännisch erstellten geologischen Endlagern ist generell immer rückholbar.
• Die technischen Herausforderungen für eine Rückholung steigen während der verschiedenen Projektphasen eines Endlagers jedoch graduell an.
• Rückholbarkeit ist programme-spezifisch; es gibt kein “one size fits all”.
• Die Art und der Grad der Rückholbarkeit muß • für jede bestimmte nationale Situation in einem breiten
gesellschaftlichen Rahmen diskutiert werden;• gegenüber anderen Überlegungen ausbalanciert sein: Begrenzung
des Risikos für zukünftige Generationen, passive Sicherheit, Kosten und Verfügbarkeit von Technologien.
34 Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Der Weg ist das Ziel …
Umkehr und Rückholung sind nicht das
Ziel, aber Umkehrbarkeit und
Rückholbarkeit sind ein Teil des
Weges !
35Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit!
www.oecd-nea.org/rwm/rr36Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Repository life phases and examples of major decision points
37Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
Rückholung begünstigende Auslegungsmerkale (2)
• Waste container• Container longevity• Corrosion resistance• Size and weight• Mechanical provisions to enable container retrieval (machinery,
grips)
• Emplacement cell• Size and capacity of the emplacement cell• Use of relatively easily removable buffer (waste container/cell)• Orientation of the waste container within the emplacement cell• Implementation of rock support / lining• Orientation of the emplacement cell in relation to rock stress• Application of a sealing plug
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Rückholung begünstigende Auslegungsmerkale (2)
• Repository access/layout• Preference of horizontal or relatively short vertical emplacement
cells against deep boreholes• Well maintained rock support, access ramps and/or shafts• Application of barriers to prevent/minimise groundwater ingress• Maintenance of ventilation
• Host rock• Implementation and maintenance of rock support for host rock
types that are not self supporting (clay, salt)
39Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
• (NAS, 1969) : “Other things being equal, those technological projects or developments should be favored that leave maximum room for maneuver in the future. The reversibility of an action should thus be counted as a major benefit; its irreversibility, a major cost.”
40 Riotte; TFS, Brugg (ENSI) 07.03.2013
An alternative to the NAS-statement (SOU 2010:6)
• Shifting the weight from maximal manoeuverability in the future to maximal long term safety (”safety first!”)
• Such a shift speaks in favour of pre-closure reversability• Extensive facilitation of post-closure retrievability is more
problematic• Once all of the waste-canisters are deposited, an effective
and resolute closure of the repository is required.• Some kind of safeguards-control necessary if retrievaibility of
waste is practically possible (albeit costly, through an ordinary mining operation).
• « A generation should not compel future generations to its own laws » (Article 28, French Constitution, Year 1 (1793))
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