25 Jahre BGE TECHNOLOGY GmbH

Der 13. Juli 2000 markiert das offizielle Gründungsdatum der BGE TECHNOLOGY GmbH (BGE TEC – damals noch DBE TECHNOLOGY GmbH (DBE TEC)) unter den Geschäftsführern Hartmut Meyer und Dr. Jürgen Lempert, der nach einem Jahr von Michael Ripkens abgelöst wurde.

DBE TEC war von Beginn an in allen Bereichen der radioaktiven Abfallbewirtschaftung tätig und unterstützte beispielsweise Genehmigungsverfahren für Zwischenlager an Kernkraftwerksstandorten. DBE TEC übernahm zudem bautechnische Überwachungsleistungen für die Zwischenlager. Darüber hinaus unterstützte DBE TEC internationale Entsorgungsprogramme, unter anderem in Belgien, Frankreich, Japan, Rumänien und der Tschechischen Republik. Auch für Standorterkundungen war DBE TEC international gefragt und führte Projekte in Argentinien und Kasachstan durch.

Bereits früh unterstützte DBE TEC Arbeiten an der Abdichtung von Dammstrukturen in salinaren Formationen, basierend auf systematischen Untersuchungen und Analysen historischer Dammstrukturen. Die Verpressung der Auflockerungszone mit Natriumsilikat wurde später für den Einsatz im Bergwerk Asse qualifiziert. In untertägigen Vorversuchen wurden das Eindringverhalten untersucht sowie Eignung und Verarbeitbarkeit bewertet. Im Rahmen der Qualitätssicherung des für Strömungsbarrieren eingesetzten Sorelbetons wurde ein für Baustellen geeignetes Verfahren zur Untersuchung der Temperaturentwicklung eingeführt, das Rückschlüsse auf das Erstarrungsverhalten und die Verarbeitungszeiten ermöglicht.

Das Baumaterial Salzbeton spielte eine zentrale Rolle für das Endlager Morsleben (ERAM), da es sowohl als tragender Versatz für Hohlräume als auch bei der Planung von Streckenverschlüssen und in großtechnischen Versuchen verwendet wurde. Während des Versatzes von Teilen des Bergwerks zwischen 2003 und 2011 unterstützte DBE TEC seine Muttergesellschaft DBE bei Rezepturanpassungen, Materialanalysen und letztlich beim Einsatz des Baustoffs im Rahmen der bergschadensmindernden Maßnahmen, bei denen etwa 1 Million m³ Material im zentralen Teil des ERAM eingebracht wurden.

Als Alternative zu den damals bestehenden Versatzmaterialien entwickelte DBE TEC gemeinsam mit der GRS gGmbH im Rahmen des Forschungsprojekts AISKRISTALL (2002–2004) ein selbstheilendes Versatzmaterial – ein Material, das die Anforderungen an Verarbeitbarkeit, Undurchlässigkeit und Festigkeit sowie die Verfügbarkeit seiner Komponenten erfüllt.

Ein großer Teil der Aufgaben in den frühen Jahren umfasste Planungsarbeiten und numerische Nachweise für Versatz- und Abdichtungsmaßnahmen im Bergbau. Die oben genannten Versatzmaßnahmen im ERAM wurden nicht zuletzt deshalb umgesetzt, weil Mitarbeitende von DBE TEC – basierend auf numerischen Berechnungen – korrekt vorhergesagt hatten, dass im zentralen Teil der Anlage Gebirge aus dem Firstbereich einbrechen würde.

Um die thermomechanischen Auswirkungen der Versatzmaßnahmen auf das Bergwerk mathematisch beschreiben zu können, wurde ein konstitutives Modell entwickelt und angepasst. Dieses wurde in großskaligen numerischen Modellen eingesetzt, um die Auswirkungen der Versatzmaßnahmen auf die Stabilität der Grubenbaue zu analysieren. Während der bergschadensmindernden Maßnahmen erfolgte dies nach der Beobachtungsmethode, indem numerische Prognoseberechnungen mit täglichen Messdaten verglichen wurden.

Neben AISKRISTALL gehörten ASTER, GEIST und GENESIS zu den ersten F&E-Projekten, die DBE TEC im Auftrag der Bundesregierung über den Projektträger Karlsruhe durchführte und die eine sehr gute Arbeitsbeziehung mit diesem begründeten. Diese Anfangsprojekte zeigen bereits die Breite des Arbeitsspektrums und legten die Grundlage für erfolgreiche Kooperationen. ASTER bezieht sich auf Anforderungen an die Standorterkundung für Endlager hochradioaktiver Abfälle in Festgestein. Im Rahmen einer deutsch-russischen wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit intensivierte dieses Projekt nicht nur die Kooperation mit den russischen Kolleginnen und Kollegen, sondern auch die Zusammenarbeit mit GRS und BGR. Diese Kooperation zwischen GRS, BGR und DBE TEC entwickelte sich später zu zahlreichen sehr erfolgreichen gemeinsamen F&E-Projekten.

Mit GEIST und GENESIS konzentrierte sich DBE TEC auf ein weiteres potenzielles Wirtsgestein für ein zukünftiges Endlager für hochradioaktive Abfälle: Tongestein. Während sich GEIST zunächst auf den Vergleich von Endlagerkonzepten in Salz- und Tongestein fokussierte, führte GENESIS bereits erste Untersuchungen zum Sicherheitsdesign eines solchen Endlagers in Tongestein durch. Auch wenn sich die Details der Endlagerkonzepte im Laufe der Zeit weiterentwickelten, befasste sich DBE TEC bereits damals mit technischen Machbarkeitsstudien und numerischen Berechnungen an generischen Standorten in Nord- und Süddeutschland.

DBE TEC hatte die Gelegenheit, an Heizversuchen und „Mine-by“-Tests in den Untertagelabors Mont Terri und Bure teilzunehmen und diese mit THM-gekoppelten Berechnungen zu begleiten. Die Tests dienten zudem der Erprobung von faseroptischen Messsystemen, die gemeinsam mit DBE TEC entwickelt wurden. Das gewonnene Wissen über das mechanische Verhalten von Tongesteinen konnte später für gezielte Maßnahmen im Bergwerk KONRAD genutzt werden.

In der folgenden Bildlaufleiste zeigen wir ausgewählte Schnappschüsse, die zentrale Meilensteine und besondere Momente dieses Zeitraums dokumentieren.

Im Berichtszeitraum etablierte sich die DBE TECHNOLOGY GmbH (DBE TEC) als eine starke Organisation innerhalb der Entsorgungsgemeinschaft und leistete viele wertvolle Beiträge zu Entsorgungsprogrammen in Deutschland und im Ausland. Unter der Leitung von DBE TEC unterstützte ein Konsortium, dessen Zusammensetzung aus WMOs aus Frankreich, Belgien, den Niederlanden, Spanien und dem Vereinigten Königreich variierte, die EU beim Aufbau von Entsorgungsprogrammen in Osteuropa. Gleichzeitig begann DBE TEC mit seinen ersten Projekten zur Konzeption oberflächennaher Endlager.

Zwischen 2005 und 2010 waren das integrierte EU-Projekt ESDRED (Engineering Studies and Demonstration of Repository Designs) sowie das zugehörige deutsche Projekt DENKMAL wichtige Initiativen für DBE TEC. Das Hauptziel von ESDRED bestand darin, die technische Machbarkeit bestimmter Verfahren für Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle im industriellen Maßstab nachzuweisen, einschließlich Bau, Betrieb, Verfüllung und Schließung der Anlagen. DBE TEC entwickelte, konstruierte und testete Transport- und Einlagerungstechnik für ein vertikales Bohrlochlagerungskonzept. Ein sogenanntes Einlagerungsgerät ermöglichte unter den spezifischen Bedingungen eines Endlagers in einem Salzstock die Einlagerung in bis zu 300 Meter tiefen Bohrlöchern. Obwohl der Unternehmensbereich der DBE, aus dem DBE TEC hervorgegangen war, bereits in den 1990er-Jahren Erfahrungen mit großtechnischen Versuchen gesammelt hatte, war dies das erste Projekt dieser Art für DBE TEC. Die wissenschaftliche und technische Bedeutung des Projekts wurde weit über die Unternehmensgrenzen hinaus anerkannt. Die erfolgreichen Demonstrationsversuche und Zuverlässigkeitstests setzten neue Maßstäbe und bildeten eine technische Grundlage für die Endlagerung radioaktiver Abfälle. Auf Basis dieser Technologie wurden in Folgeprojekten weitere Konzepte entwickelt.

Ein bemerkenswerter Meilenstein in diesem Zeitraum war das Projekt VSG („Vorläufige Sicherheitsanalyse Gorleben“, 2010–2013). Das Projektteam, bestehend aus BGR, DBE TEC, GRS, IfG, iSTec, KIT und mehreren Instituten der Universitäten Frankfurt, Aachen und Clausthal, führte eine umfassende vorläufige Sicherheitsanalyse für ein mögliches Endlager für hochradioaktive Abfälle und abgebrannte Brennelemente in Salzstockformationen durch. Die Analyse basierte auf vorhandenen Daten des Standorts Gorleben. Auch wenn der Salzstock Gorleben heute nicht mehr als potenzieller Endlagerstandort gilt, setzte die VSG wichtige Maßstäbe für zukünftige Sicherheitsanalysen in Deutschland. Die VSG basierte im Wesentlichen auf den F&E-Projekten ISIBEL I und ISIBEL II, die wesentliche Werkzeuge für die Sicherheitsbewertung lieferten. Im Rahmen des VSG-Projekts wurde ein Sicherheitsbewertungskonzept entwickelt, das Standortdaten, Abfallmengen und Abfalltypen sowie Planungs- und Auslegungsdaten berücksichtigte. Ein FEP-Katalog wurde erstellt und Szenarien im Rahmen einer Systemanalyse entwickelt, die anschließend im Performance Assessment berücksichtigt wurden, einschließlich numerischer Integritätsanalysen der geologischen und geotechnischen Barrieren.

Die F&E-Projekte REPOPERM I und REPOPERM II lieferten wertvolle Erkenntnisse, die ebenfalls die VSG unterstützten. Diese Projekte zeigten mittels mathematischer Modellierung, dass die Kombination kurzzeitiger Abdichtelemente aus konventionellen Baustoffen mit langfristigen Abdichtungen aus feuchtem Salzgrus innerhalb weniger hundert Jahre funktionsfähig sein kann und somit ein sicheres Einschlusskonzept ohne Radionuklidfreisetzung ermöglicht.

In diesem Zeitraum trieben die Vorgängerorganisationen der BGE, BfS und DBE, die Planungen zur Stilllegung des Endlagers Morsleben (ERAM) voran. Im Rahmen des Sicherheitskonzepts wurde ein 1:1-Demonstrationsversuch für einen Streckenverschluss in Steinsalz durchgeführt. Der aus Salzbeton bestehende Versuchsverschluss wurde 2010 errichtet. DBE TEC unterstützte seine Muttergesellschaft bei der Entwicklung der Baumaterialien, der Qualitätssicherung während der Bauausführung sowie durch numerische Prognose- und Rückrechnungen und der Auswertung umfangreicher Messdaten. Obwohl einige unerwartete lokale Risse beobachtet wurden, konnte gezeigt werden, dass der 25 Meter lange Verschluss eine Permeabilität von weniger als 1E-19 m² aufweist. Auch wenn die verwendeten Materialien sich inzwischen geändert haben, liefert dieser Versuch bis heute wertvolle Erkenntnisse.

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten von DBE TEC lag auf der Reduzierung der hydraulischen Durchlässigkeit der Auflockerungszone (EDZ), beispielsweise an Strecken- oder Schachtverschlussstellen. Im Rahmen des VERA-F&E-Projekts wurden dafür Injektionsverfahren und Natriumsilikat-basierte Injektionsmaterialien entwickelt. Neben Untersuchungen zu den Injektionsprozessen wurden zudem die erzielten Permeabilitäten geprüft. Diese Technologie wurde patentiert und seitdem bei zahlreichen Abdichtungsmaßnahmen im Bergwerk Asse eingesetzt.

In der folgenden Bildlaufleiste zeigen wir ausgewählte Schnappschüsse, die wichtige technische Entwicklungen und besondere Projektmeilensteine dieses Zeitraums dokumentieren.

Entwicklungen im deutschen Entsorgungsprogramm spiegelten sich stets in den Arbeitsschwerpunkten der DBE TECHNOLOGY GmbH (DBE TEC) wider. So wurde 2010 vom Bundesumweltministerium erstmals im deutschen Entsorgungsprogramm festgelegt, dass die Rückholbarkeit von Abfällen ein verbindliches Auslegungskriterium darstellt. In der Folge wurden ab 2012 verschiedene F&E-Projekte durchgeführt, die die Auswirkungen der Rückholbarkeit auf Endlagerkonzepte untersuchten. ASTERIX, das erste Projekt dieser Reihe, hatte zum Ziel, die Auswirkungen der Rückholbarkeit auf bestehende Entsorgungskonzepte zu analysieren und Anforderungen für neue Konzepte abzuleiten. Darauf aufbauend entwickelte ERNESTA technische Konzepte zur Rückholung wärmeentwickelnder Abfallbehälter aus Endlagerbereichen in Salz- und Tongestein. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Untersuchung der Umgebungsbedingungen während einer Rückholung, insbesondere der dabei herrschenden Temperaturen und deren technischen Grenzwerte. In jüngerer Zeit flossen diese Arbeiten in die Diskussion zur Festlegung von Temperaturgrenzwerten im Standortauswahlverfahren ein. Die F&E-Reihe zur Rückholbarkeit wurde 2019 mit dem Projekt KOREKT abgeschlossen, das sich auf kristallines Wirtsgestein konzentrierte.

Durch den politischen Beschluss, die Suche nach einem Standort für ein Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle neu zu starten, wurden Salz-, Ton- und Kristallingestein erneut hinsichtlich ihres Potenzials als Wirtsgesteine untersucht. Diese Neuausrichtung führte zwischen 2013 und 2018 zu einer Vielzahl von F&E-Projekten im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Ausgehend von einer vorläufigen Sicherheitsanalyse für ein mögliches Endlager für hochradioaktive Abfälle und abgebrannte Brennelemente in einem Salzstock (VSG-Projekt) entwickelte das KOSINA-Projektteam aus BGR, GRS, IfG und DBE TEC Konzepte für Flach- und Muldenstrukturen im Salz. Für beide Varianten wurden Sicherheits- und Sicherheitsnachweiskonzepte sowie Auslegungs- und Einlagerungskonzepte erstellt, einschließlich geomechanischer Integritätsanalysen und Untersuchungen zur Betriebssicherheit.

Im Rahmen des gemeinsamen Projekts ANSICHT von BGR, GRS und DBE TEC wurde eine Methodik zum Sicherheitsnachweis eines Endlagers in Tongestein in Deutschland entwickelt und an zwei generischen Standorten getestet. Dies umfasste die Entwicklung eines Endlagerkonzepts mit Einlagerungs- und Verschlusskonzept, die Erstellung eines FEP-Katalogs sowie die Ableitung von Szenarien. Eine besondere Herausforderung bestand darin, allgemeine Integritätskriterien für die geologische Barriere so zu definieren, dass deren Einhaltung numerisch nachgewiesen werden kann – einschließlich der rechnergestützten Demonstration der Barriereintegrität selbst.

Kristallingestein rückte als potenzielles Wirtsgestein zunehmend in den Fokus. Die zentrale Frage war, ob und in welchem Umfang das Konzept einschlusswirksamer Gebirgsbereiche (EWG) auf Festgestein übertragbar ist und wie die Integritätsanforderungen zu definieren sind. Diese Fragen konnten im Rahmen des F&E-Projekts CHRISTA positiv beantwortet werden.

Darüber hinaus unterstützten Mitarbeitende der DBE TEC die belgische Entsorgungsorganisation ONDRAF/NIRAS bei einer Machbarkeitsstudie zur künftigen Auslegung eines Endlagers für hochradioaktive und langlebige Abfälle in schwach verfestigten Tonen. Neben Untersuchungen zu Schachtfördertechnik, Einlagerungstechnologie und Endlagerventilation war eine zentrale Aufgabe die Entwicklung eines geeigneten Versatzmaterials für die Einlagerungsbereiche. Dieses Material sollte eine so geringe Festigkeit aufweisen, dass die Rückholung der Abfallbehälter möglich bleibt. Der Versatz sollte über Tage hergestellt und über Schächte und Strecken in die Einlagerungsbereiche gepumpt werden. Das Fließverhalten wurde in einem Mock-up-Versuch untersucht; die gewonnenen Messdaten dienten der Auslegung von Misch-, Pump- und Fördertechnik. Ein Hochleistungsfördersystem wurde entwickelt, das die erforderlichen Materialmengen in der nötigen Qualität transportieren kann und zugleich betriebliche und arbeitsschutztechnische Anforderungen erfüllt. Erkenntnisse aus nationalen Endlagerprojekten wurden hierbei angewendet, weiterentwickelt und an die spezifischen Anforderungen des belgischen Endlagers angepasst.

Im betrachteten Zeitraum entwickelte DBE TEC zudem seine Expertise in der Konzeption und Planung von Endlagerformen weiter, die nicht Bestandteil des deutschen Programms sind. Besonders hervorzuheben sind hierbei oberflächennahe Endlager für LILW sowie später Bohrlochentlagerungen. Diese weltweit verteilten Projekte machten DBE TEC zu einer wichtigen Wissensquelle für internationale Programme.

Ende 2017 wurden die DBE und verbundene Organisationen in die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) überführt, wodurch die Endlagerung radioaktiver Abfälle unter einem Bundesunternehmen vereint wurde. Die DBE TECHNOLOGY GmbH wurde in BGE TECHNOLOGY GmbH umbenannt und ist seither eine hundertprozentige Tochter der BGE.

The following photo scroll bar presents selected snapshots highlighting key milestones and developments from this period.

Nach der Neuorganisation der Entsorgungslandschaft in Deutschland entwickelte und implementierte die BGE TECHNOLOGY GmbH ein unabhängiges Qualitätsmanagementsystem und etablierte eine neue Organisationsstruktur. Gleichzeitig erforderten neue Akteure in der Forschungslandschaft sowie sich wandelnde internationale Projektstrukturen eine Anpassung der inhaltlichen Ausrichtung der F&E-Aktivitäten sowie den Ausbau internationaler Kooperationen. In der Folge konzentrierten sich die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten bei BGE TEC zunehmend auf die Weiterentwicklung und Verfeinerung von Endlagerkonzepten für alle drei potenziellen Wirtsgesteine: Steinsalz, Tongestein und kristallines Gestein.

Im Bereich Steinsalz lag der Fokus der Forschungsaktivitäten auf der Klärung verbleibender zentraler Fragestellungen zur Langzeitabdichtung. In den Verbundprojekten KOMPASS sowie im laufenden Projekt MEASURES wird das Kompaktions- und Abdichtungsverhalten von Salzgrus auf mikrostruktureller Ebene untersucht und in modellgestützte Beschreibungen überführt. Ergänzende Projekte wie UVERSTOFF befassten sich mit dem mechanischen Verhalten von zement- und Sorel-basierten Dichtungsmaterialien, während STROEFUN und FUNGUS die Entwicklung der Permeabilität in der Kontaktzone zwischen Dichtungssystemen und Wirtsgestein untersuchten.

Parallel dazu wurden im Bereich Tongestein wesentliche methodische Fortschritte erzielt. Im Rahmen des Europäischen Joint Programme EURAD unterstützten BGE TEC Mitarbeitende die BGE und trugen zu Weiterentwicklungen in der Modellierung von Gastransport sowie thermo-hydro-mechanischen Kopplungsprozessen in Tongestein und Bentonit bei. Die entwickelten Modelle werden derzeit in den Projekten HOTBENT und BENTEREST, die von der BGE unterstützt werden, angewendet und weiterentwickelt. Die Validierung anhand von Daten aus einem Langzeit-In-situ-Heizexperiment der NAGRA stellte einen wichtigen Schritt zur Verbesserung der Vorhersagefähigkeit unter endlagerrelevanten thermischen Belastungen dar.

Für kristallines Gestein lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung methodischer Grundlagen für Sicherheitsanalysen unter deutschen Randbedingungen. In den F&E-Projekten CHRISTA I und II wurde ein Sicherheits- und Nachweiskonzept für ein Endlager in kristallinen Formationen entwickelt. Die besondere Herausforderung des Nachweises der Barrierenintegrität in geklüftetem Gestein wurde in den F&E-Projekten SUSE und PRECODE adressiert. Diese konzentrierten sich auf die Entwicklung von Modellierungsansätzen zur realitätsnahen Abbildung von Kluftsystemen bei gleichzeitiger zuverlässiger Beschreibung des anisotropen hydraulischen und mechanischen Verhaltens des Gebirges. Ein weiterer wesentlicher Fortschritt im Projekt PRECODE bestand in der Integration von Kluftkartierungen aus dem Bedretto-Untertagelabor (CH) in ein repräsentatives diskretes Kluftnetzwerk (DFN), einschließlich Methoden zur Bewertung der Übereinstimmung von Kluftorientierungen im Modell mit Felddaten. Darüber hinaus umfasste das Projekt die In-situ-Validierung von Injektionsmaterialien und -technologien zur Behandlung von Klüften sowie Untersuchungen zur Übertragbarkeit etablierter Verfahren aus dem Steinsalz auf kristalline Wirtsgesteine.

Neben Fragestellungen der Langzeitsicherheit wurde auch die technische Entwicklung von Einlagerungs- und Rückholungssystemen weiter vorangetrieben. Im Projekt TREND wurde der Entwicklungsstand von Einlagerungskonzepten für alle Wirtsgesteine harmonisiert. Bestehende Konzepte für die Strecken- und Bohrlocheinlagerung von POLLUX®-Behältern wurden entsprechend dem aktuellen Stand von Technik und Regelwerk überarbeitet. Der Entwicklungsprozess wurde durch iterative Risikoanalysen zur Betriebssicherheit begleitet.

Das Thema Rückholbarkeit, das in früheren Projektphasen bereits für Steinsalz und Tongestein untersucht worden war, wurde im Projekt KOREKT auf kristallines Wirtsgestein ausgeweitet. Die Prozessschritte zur Rückholung von Abfallgebinden wurden definiert und thermo-mechanische Analysen durchgeführt, um das Verhalten verfüllter Einlagerungsbohrlöcher sowie die zu erwartenden klimatischen Bedingungen im Untergrund zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten die technische Umsetzbarkeit der Rückholung für die betrachteten Konzepte und gewährleisteten eine methodische Konsistenz über alle Wirtsgesteine hinweg.

Auch die Entwicklung von Endlagerbehältern wurde weiter vorangetrieben. Aufbauend auf der systematischen Ableitung von Behälteranforderungen im Projekt KoBrA wurde die entwickelte Methodik auf verschiedene Wirtsgesteine angewendet. Dies umfasste unter anderem die Entwicklung von Behälterkonzepten für ein Endlager im Steinsalz in den Niederlanden, für ein Tiefbohrlochlagerkonzept in Norwegen sowie für Endlager in kristallinem Gestein für die BGE.

Neben der Forschung zur Langzeitsicherheit beschäftigte sich die BGE TECHNOLOGY GmbH auch mit Fragestellungen der Betriebssicherheit von Endlagerbergwerken. Hierzu wurden ingenieurtechnische Analysen zu seismischen Einwirkungen auf untertägige Anlagen, Setzungsprozessen in Schächten sowie den Auswirkungen von Bränden auf Ausbaukonstruktionen durchgeführt. Diese Untersuchungen erfolgten in enger Zusammenarbeit mit der BGE und trugen zur technischen Robustheit von Endlagerkonzepten bei.

Obwohl die Entsorgung radioaktiver Abfälle in Deutschland in tiefen geologischen Formationen vorgesehen ist, entwickelt die BGE TECHNOLOGY GmbH zudem Lösungen für oberflächennahe Endlager für schwach- und mittelradioaktive Abfälle weiter. Projekte im Nahen Osten konzentrieren sich auf frühe Konzeptentwicklungen und Sicherheitsanalysen für entsprechende Anlagen, begleitet von Schulungsmaßnahmen. Darüber hinaus führen Mitarbeitende der BGE TEC Schulungen für Endlagerorganisationen durch, beispielsweise im Rahmen von Trainingsprogrammen der IAEA oder an Universitäten.