Auswirkungen von Erdbeben auf geotechnische Barrieren

Modell der Schottersäule eines Schachtverschlusses. Absinken des Schotterlevels aufgrund einer Erdbeben-induzierten Setzung des Schotters

Um zu verhindern, dass endgelagerte radioaktive Abfälle in Kontakt mit Flüssigkeiten gelangen, muss die Integrität der geotechnischen Barrieren für verschiedene sicherheitsrelevante Szenarien nachgewiesen werden. Ein derartiges Szenarium beschreibt die Einwirkungen eines Erdbebens auf die geotechnischen Barrieren.

Erdbeben sind tektonische Bewegungen, die durch Risse in der Erdkruste ausgelöst werden. Die plötzliche Energiefreisetzung durch Bruchprozesse erzeugt transiente, elastische Wellen, die sich ausbreiten und massive Erschütterungen auslösen können. Generell sind die resultierenden Schäden an der Erdoberfläche stärker als im Untergrund, wo der Schaden meist vernachlässigbar ist. Allerdings sind im aktuellen Design von Schachtverschlüssen Schottersäulen als poröse Speicher und als Widerlager für Bentonit-Dichtelemente vorgesehen. Durch die Erschütterungen infolge eines Erdbebens kann sich der Schotter setzen, wodurch die Widerlagerfunktion beeinträchtigt werden kann. Um eine anforderungsgerechte Funktion der Bentonit-Dichtelemente sicherzustellen, muss die Setzung der unterlagernden Schottersäule auf kleine Beträge begrenzt werden.

Die Setzung von granularem Material kann auf der Grundlage der Silo-Theorie analytisch berechnet werden und die zusätzliche Setzung durch ein Erdbeben kann in gewissem Maße bestimmt werden. Jedoch hat die analytische Bewertung einige Nachteile. Ein Ziel des FuE-Projektes ELSA (finanziert durch den Projektträger Karlsruhe im Auftrag des BMWi) ist es, zu bestimmen, in wie weit die Setzung einer Schottersäule durch Erdbeben mit Hilfe von Computermodellen abgeschätzt werden kann. Dies würde eine Verifikation existierender Abschätzungen und die Bewertung der Eignung neuer technischer Konzepte ermöglichen.

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