Entwicklung eines salzgrusbasierten Versatzkonzepts unter der Option Rückholbarkeit - Phase I

Abstract

Das vom BMUV finanzierte SAVER I - Projekt (Entwicklung eines Salzgrusbasierten Versatzkonzepts unter der Option Rückholbarkeit) wurde im Zeitraum vom 01.07.2021 bis 31.10.2023 durchgeführt. Grundlegende Ziele des Projektes waren die Herstellung zweier untertägiger vollinstrumentierter Versatzkörper aus angefeuchtetem, qualifiziert eingebrachtem Salzgrus und sogenanntem GESAV-Material im Steinsalzbergwerk der GSES Beteiligungs GmbH in Sondershausen. Dies wurde erfolgreich ausgeführt unter Verwendung der im GESAV-II-Projekt entwickelten Kombinationsmethode aus Schleuderversatz mit anschließender Vibrationsverdichtung. Als Material für den angefeuchteten Salzgrus wurde das KOMPASS-Referenzmaterial aus dem gleichnamigen Partnerprojekt genutzt. Das weiterhin verwendete GESAV-Material ist ein hinsichtlich seines Korngefüges (durch Zugabe von Bindemittel) sogenannter matrixstabiliserter und im salinaren Milieu langzeitstabiler Salzgrus, welcher sich in den ersten Tagen nach Einbau bereits durch die Bildung von intergranularen Salzbrücken stabilisiert. Vorläufige Untersuchungen ergaben eine realisierte Einbaudichte von 1,62 t/m3 beim KOMPASS-Referenzmaterial und 1,5 t/m3 für das GESAV-Material. Insgesamt wurden ca. 550 t Material versetzt. Zur Steigerung des Realitätsgrades der Versuche und für spätere Untersuchungen zur Rückholbarkeit hat die TU Bergakademie Freiberg im Projekt eine POLLUX-Endlager-Behälter-Attrappe im Maßstab 1 : 1 entwickelt, welche in beiden Bauwerken verbaut wurde. Die Verwendung von befeuchteten Salzgrus in Einlagerungsbereichen wurde bisher wegen einer möglichen Migration von Feuchtigkeit in Richtung der Einlagerungsbehälter wegen der dadurch erhöhten Korrosion als kritisch angesehen. Durch die Verwendung verschiedener Salzgrusmischungen, welche gegenseitige Kontaktzonen hatten, konnte über die Instrumentierung der Versatzkörper im Betrachtungszeitraum nachweislich keine Fluidmigration in Richtung der POLLUX-Attrappen festgestellt werden, die eine Eignung der Materialien im Nahbereich zu Einlagerungsfeldern ausschließen würde. Die enge messtechnische Überwachung der Bauwerke validierte die in GESAV-II erhaltenen Messwerte und ermöglichte erstmals einen Erkenntnisgewinn über Materialverhalten des KOMPASS-Referenzmaterials unter großtechnischen In-Situ-Bedingungen. Das geochemische Monitoring wurden parallel zur messtechnischen Überwachung ebenfalls in 4-wöchigen Intervallen durchgeführt und hat gezeigt, dass die Bildung des Polyhalits beim GESAV-Material bereits nach 8 Monaten abgeschlossen ist und nicht wie bisher angenommen nach 10 Monaten. Das Projekt wird ab dem 01.11.2023 mit dem Folgeprojekt SAVER II fortgesetzt. Datei-Upload durch TIB The SAVER project (Development of a matrix-stabilized backfill concept with respect to container retrievability) has been carried out at the Technische Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF) between 1st July 2021 and 31st October 2023. Fundamental goals of the project were the construction of two big-scale backfill bodies in the rock salt underground mine of the GSES Beteiligungs GmbH in Sondershausen (Thuringia, Germany). This has been successfully accomplished and it has been proven that the in the GESAV-II-project developed backfilling method can be applied to moist salt grit as well. The method utilizes conventional slinger backfill with a downstream application of a vibration plate to increase material density further. The applied materials within the project are on the one hand conventional moist salt grit (KOMPASS reference material) with 1 M.-% moisture and on the other hand matrix-stabilized backfill (GESAV-Materia). GESAV material has been developed at the TUBAF and stabilizes already approximately 24 hours after building in by the formation of salt bridges between the grains. For the KOMPASS-material preliminary tests have shown a reached in-situ built-in density of 1.62 t/m3 and for the GESAV-material 1.5 t/m3. In total, approximately 550 t of material has been backfilled in the project. In order to increase the degree of reality a POLLUX high-level-waste container dummy was developed by TUBAF and implemented into each backfill body. By applying different backfill materials, that also share contact zones, it could be proven that no fluid migration towards the container dummy occurred within the timeframe of the project. With the implemented measuring setup, it was possible to further validate data derived in the GESAV-II-project. Moreover, a tighter geochemical sampling campaign highlighted that the previously presumed timeframe of 10 months in order for the polyhalite to fully develop is actually just 8 months. The project will be succeeded by the SAVER II project that will be kicked off at 1st November 2023.