Projekt SalVE: Machbarkeitsstudie zur Anwendbarkeit von Niedertemperatur-Salzschmelzen für Verschlussmaßnahmen von Endlagern für radioaktive Abfälle im Wirtsgestein Salz

Salzschmelzen sind potenzielle Materialien, um ein Endlager für hochradioaktive Abfälle im Steinsalz zu verschließen oder teilweise zu verfüllen. Sie bestehen aus reinen oder gemischten Salzen, die über ihre Schmelztemperaturen erhitzt werden. In diesem Zustand können sie in vorbereitete Verfüll- oder Verschlussstellen gegossen oder gepumpt werden, wo sie abkühlen und erstarren. Gerade im Vergleich zu Salzgrus wird davon ausgegangen, dass sie sofort eine enge Verbindung zum umgebenden Gestein herstellen, sich an unebene Konturen anpassen und Hohlräume füllen. Darüber hinaus wird erwartet, dass sich Salzschmelzen ohne signifikante Porosität verfestigen, so dass keine Hohlräume verbleiben, in die potenzielle Flüssigkeiten eindringen bzw. aus denen diese durch Konvergenz herausgedrückt werden könnten. Da das Volumen der Salzschmelze beim Abkühlen insgesamt abnimmt, muss nachgewiesen werden, dass das Erstarrungs- und Bruchverhalten die geforderte Dichtheit nicht beeinträchtigt. Bei angestrebten Schmelztemperaturen zwischen 100 °C und 200 °C sind die Salzschmelzen selbst wasserfrei, so dass kein Wasser in das Endlager transportiert wird. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass die entsprechenden wasserfreien Feststoffe eine reine Festkörperdiffusion und damit einen vollständigen Einschluss der Radionuklide erreichen. Folglich sind die Salzschmelzen potenziell in der Lage, Lagerstätten in Steinsalz sofort und langfristig zu versiegeln.

Im August 2021 beauftragte der Projektträger Karlsruhe (PTKA) im Auftrag des BMWi das Institut für Anorganische Chemie der TU Bergakademie Freiberg und die BGE TECHNOLOGY GmbH mit dem gemeinsamen FuE-Projekt SalVE bzw. mit Untersuchungen zur Eignung von Salzschmelzen mit niedrigen Schmelztemperaturen als Material für Verschlussmaßnahmen eines Endlagers in Salzformationen. Das Institut für Geomechanik GmbH Leipzig unterstützt das Projekt mit praktischen Versuchen im Wirtsgestein und daraus abgeleiteten, fortschrittlichen numerischen Berechnungen.

Ziel des Projektes ist es herauszufinden, ob und welche Salzschmelzen das Sicherheitsniveau aktueller Endlagerkonzepte im Steinsalz an definierten Stellen verbessern können. Unter anderem werden Materialhandhabung, Gesundheits- und Sicherheitsfragen, geologische Randbedingungen und bergbauliche Anforderungen untersucht. Die zu identifizierenden Salzschmelzen sollten vorteilhafte Festigkeits-, Permeabilitäts- und Erstarrungseigenschaften mit chemischer Stabilität gegenüber typischen Gesteinsarten und möglichen Lösungen vereinen. Werden solche Materialien gefunden, sind Verarbeitungs-, Transport- und Anwendungsprozesse zu beschreiben, die eine spätere Durchführung von Großversuchen gewährleisten.

Das FuE-Vorhaben SalVE wird von August 2021 bis Januar 2024 bearbeitet.