Manche Experimente dauern Jahre, andere gar Jahrzehnte. «Nachfolgende Geologen werden beenden, was wir angefangen haben», sagt Paul Bossart. Der Direktor des Mont-Terri-Felslabors rückt den weissen Helm zurecht, der im Stollen getragen werden muss. Die lange Dauer der Versuche stört ihn nicht. Wer sich mit der Endlagerung von radioaktivem Abfall befasst, ist es gewohnt, in grossen Zeiträumen zu denken.

Mehrere hunderttausend Jahre müssen vergehen, bis hochradioaktiver Abfall nur noch schwach strahlt und für die Umwelt harmlos ist. Weil Schichten von Opalinuston für Endlager geeignet sein könnten, wird im Felslabor eine solche Formation erforscht. Das relativ weiche, schieferähnliche Gestein ist bei St-Ursanne JU gut zugänglich, der Autobahn sei Dank. Beim Bau der Transjurane zwischen Biel und Pruntrut wurde parallel zum Strassentunnel ein Sicherheitsstollen gebaut und von diesem aus das Felslabor ausgebrochen. Entsorgungsfirmen führen im rund 500 Meter langen Stollensystem ihre Versuche durch. Seit 1996 arbeiten hier Geologen aus Ländern wie Deutschland, Japan oder Kanada und prüfen das Gestein. Ausgebrannte Brennstäbe aus Atomkraftwerken lagern hier nicht, das Felslabor ist lediglich Untersuchungsstätte und Modell für die Regionen Bözberg, Nördlich Lägern und Zürcher Weinland, deren Eignung als Stätten für ein Endlager – offiziell spricht man von Tiefenlager – für hochradioaktive Abfälle derzeit evaluiert wird (siehe nachfolgender Hinweis «Endlager»).

Quelle: Rolf Siegenthaler

180 Millionen Jahre alt

Wir stehen in einer Kaverne vor einer Betonwand, hinter der ein Stahlbehälter von vier Metern Länge und einem Meter Durchmesser liegt. Der tonnenschwere Zylinder simuliert abgepackte Brennstäbe. Umhüllt ist er mit einer meterdicken Schicht von Tonmineralien, sogenanntem Bentonit. Das quellfähige Material trennt die Stahlkapsel vom Opalinuston. Der Versuch soll zeigen, wie gut Bentonit den Container einschliesst.

«Das Experiment läuft seit zehn Jahren, 2012 wird es beendet», sagt Paul Bossart. «Ein ähnlicher Versuch, bei dem die Auswirkungen einer erwärmten Stahlkapsel auf den Opalinuston geklärt werden, soll einige Jahrzehnte dauern.» In dieser Zeit wird dokumentiert, wie sich die Wärme über den Behälter und den Bentonit ausbreitet, und bestehende Modelle der Erwärmung werden geprüft.

Paul Bossart ist ein begeisterter Geologe, der packend zu erzählen weiss. Er hebt einen Brocken Opalinuston vom Boden auf. «Dieser Ton ist 180 Millionen Jahre alt», sagt er und sucht darin nach Versteinerungen, zum Beispiel eines Kopffüssers (Ammoniten), der in grauer Vorzeit im Jura heimisch war. Damals befand sich an dieser Stelle ein Meer. Schlammteilchen und tote Tiere setzten sich am Boden ab und bildeten in Jahrtausenden eine Tonschicht. Darüber lagerten sich Gesteinsschichten und pressten einen Teil des Wassers aus dem darunterliegenden Ton. Dieser ist mit einem Wassergehalt von 150 Litern pro Kubikmeter vergleichsweise trocken.

«Noch heute findet sich in den Poren das uralte Meerwasser. Es blieb über Jahrmillionen stabil im Ton», sagt Paul Bossart über das Stück, das er in Händen hält. Dichte und Stabilität sind wichtige Punkte und machen Opalinuston aus Sicht der Geologen zum Topkandidaten für die Endlagerung.

Die Jurafaltung vor sechs Millionen Jahren hob die einst plan im Untergrund liegende Tonschicht senkrecht in die Höhe. Darum ist sie bei St-Ursanne so gut zugänglich wie nirgendwo sonst: ein geologischer Zufall, der das Städtchen zum Mekka der Endlagerforschung gemacht hat.

Vom Informationszentrum beim Bahnhof gelangt der Besucher mit dem Auto in wenigen Minuten in die Versuchsstollen. Und erhält dabei gleich eine sinnliche Lektion in Geologie. Auf den ersten 100 Metern im Fels tropft Wasser von Decke und Wänden, überall fliessen kleine Rinnsale. Hier dominiert poröser Karst, das typische Juragestein. Danach wirds knochentrocken: Der Besucher legt die ersten Meter im Opalinuston zurück. In diesem Gestein zirkuliert kein Wasser, die Tonschichten nehmen die Feuchtigkeit auf und schliessen sie ein. Obwohl der Stollen unter dem Grundwasserspiegel liegt, bleibt er trocken.

Wichtigste Akteurin ist die Zeit

Auch die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) forscht im Mont Terri. Letztes Jahr hat sie dem Bund sechs mögliche Standorte für ein Endlager vorgeschlagen, davon drei für hochradioaktiven Abfall. Gemäss dem «Sachplan geologische Tiefenlager» werden diese Regionen in den nächsten Jahren weiter geprüft, und bis 2020 soll klar sein, wo strahlendes Material entsorgt werden kann (siehe nachfolgender Hinweis «Chronologie»).

«Wir sind unabhängig von der Nagra», betont Heinz Hauser, der die Besucher im Felslabor betreut. Dieses steht unter der Leitung des Bundesamts für Landestopographie, das vor allem für seine Landkarten bekannt ist. Der promovierte Geologe Bossart koordiniert und überwacht die Aktivitäten im Auftrag des Bundes. Das Felslabor wird von in- und ausländischen Firmen und Forschungsinstituten genutzt. 50 Universitäten und Organisationen sowie 50 Firmen arbeiten im Mont Terri. Oft kommen die Forscher nur für kurze Zeit, installieren ihre Messgeräte und überlassen die Versuche dem Gang der Zeit. Bossart und seine Kollegen überwachen den Verlauf und sichern die Daten. In den Stollen arbeiten nur wenige Menschen; zum Zeitpunkt unseres Besuchs brechen einige Arbeiter Nischen für neue Experimente aus.

Plutonium bleibt unten, Jod nicht

Knapp 60 Millionen Franken wurden zwischen 1996 und 2011 in die Projekte investiert. 32 Prozent davon stammen von der Nagra. Die Forschungsergebnisse sind öffentlich und werden in umfangreichen Berichten publiziert. Trotz der Flut bereits erzielter Resultate gibt es noch einige offene Fragen zu den Eigenschaften von Opalinuston. Sind strahlende Atomkerne während mehrerer hunderttausend Jahre Hunderte von Metern tief im Ton eingeschlossen, können sie leichte Veränderungen im Gestein hervorrufen. Diese müssen möglichst genau prognostiziert werden – eine gewaltige Herausforderung für die Geologen.

Paul Bossart nennt vier Problembereiche: die Verwitterung der Behälter, die Wanderung radioaktiver Teilchen durch die Tonschichten (Diffusion), Störzonen in der Gesteinsformation und die Erwärmung durch die Brennstäbe.

Im Ton eingelagertes Wasser, chemische Stoffe und Bakterien zersetzen mit der Zeit die 15 Zentimeter starken Stahlwände der Behälter. Dabei entstehen Gase wie etwa Wasserstoff, die im Gestein Druck aufbauen. Dieser könnte zu Rissen führen.

Deshalb werden als Alternative Behälter mit einem weniger reaktionsfreudigen Kupfermantel geprüft, die weniger Gase entwickeln. Sie bleiben länger dicht und verringern somit auch ein anderes Problem: den Austritt radioaktiver Stoffe aus lecken Gefässen. Tritt dieser Fall ein, diffundieren strahlende Teilchen langsam, aber stetig durch die Tonschicht nach oben, abhängig von ihren chemischen Eigenschaften. «Plutonium ist trotz der langen Strahldauer diesbezüglich harmlos», sagt Paul Bossart. Denn Plutoniumteilchen bleiben an den Tonmineralien hängen. «Jod-129 hingegen kommt irgendwann an die Oberfläche», so Bossart.

Ein Tiefenlager muss deshalb so konstruiert werden, dass entweichendes Jod erst dann an die Oberfläche gelangt, wenn es praktisch nicht mehr strahlt. Ausserdem muss gewährleistet sein, dass die Abfälle in gleichmässigen Tonschichten gelagert werden, durch die keine Störzonen wie etwa geologische Verwerfungen führen.

Heikel ist auch die Hitze, die von Atommüll ausgehen kann. Der dichte Opalinuston leitet Wärme schlecht ab und heizt sich auf, was zu Austrocknung und zu Rissen führen könnte. «Die von den Brennstäben abgestrahlte Wärme darf den Ton nicht über 100 Grad erhitzen», sagt Bossart. In Opalinuston werden deshalb nur Brennstäbe gelagert werden, die im Zwischenlager während Jahrzehnten abkühlen konnten und «nur» noch zwischen 150 und 250 Grad heiss sind. Der Bentonitmantel wirkt weiter kühlend, so dass der Ton nicht über 100 Grad warm werden sollte.

Den Laien beschleicht bei solchen Überlegungen ein mulmiges Gefühl. Der Geologe Bossart gibt sich unbeeindruckt. Selbst die Möglichkeit von Erdbeben und Meteoriteneinschlägen lässt ihn kalt. Solche Naturkatastrophen könnten die Sicherheit von tief im Untergrund verankerten Tiefenlagern nicht beeinträchtigen.

Der Mensch ist ein Risikofaktor

Während das Wärmeverhalten und die Reaktion auf Gasdruck negativ zu Buche schlagen, sind seine Verformbarkeit und seine Fähigkeit zur Abdichtung Pluspunkte des Opalinustons. Bohrt man ein kleines Loch in das Material, schliesst es sich von selbst wieder. Man erwartet, dass Opalinuston dank dieser Eigenschaft auch tonnenschwere Behälter hermetisch abschliessen kann.

«Bis dahin ist es ein weiter Weg, viele Fragen harren noch der Antworten», sagt der Geologe Marcos Buser. Er ist Präsident der jurassischen Begleitkommission (Commission de suivi du Projet Mont Terri) und verfolgt die Arbeiten im Felslabor im Auftrag des Kantons. Der kritische Beobachter attestiert dem Felslabor unter Paul Bossarts Leitung einen guten Job: «Bossart gewährt unabhängige Forschung.» Eine glaubwürdige Beurteilung des Opalinustons ist wichtig, denn nur damit wird sich die breite Öffentlichkeit vielleicht davon überzeugen lassen, radioaktiven Abfall in solchen Formationen zu versenken. Das Felslabor hat auch in dieser Hinsicht eine wichtige Aufgabe. Im Besucherzentrum in St-Ursanne können sich Interessierte eine Meinung bilden. Die Ausstellung in der alten Kalkfabrik beim Bahnhof wird ausgebaut, mit zunehmendem Interesse wird gerechnet.

Kaum hat der Besucher den Stollen verlassen, schweift sein Blick über die sanften Jurahöhen und das enge Doubstal. «Die Natur und die Geologie machen mir keine Sorgen», sagt Paul Bossart, «aber die Menschen. Was passiert, wenn in Tausenden von Jahren Menschen auf ein Lager stossen und radioaktive Stoffe ausgraben?» Er zuckt mit den Schultern. Wie vor der Gefahr gewarnt werden soll, ist noch unklar.

1972: Der Bund und die Betreiber der Atomkraftwerke gründen die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radio-aktiver Abfälle (Nagra). Sie soll eine Lösung für die Entsorgung radioaktiver Abfälle erarbeiten. Bis 2050 wird mit 99 015 Kubikmetern gerechnet, davon 7325 Kubikmeter hochradioaktiver Abfall.

1988: Der Bundesrat entscheidet, gestützt auf Untersuchungen der Nagra, dass schwach- und mittelradioaktive Abfälle in der Schweiz entsorgt werden können. Für ein Lager für hochradioaktive Abfälle fehlt der Standortnachweis.

1993 und 1994: Nach Sondierbohrungen schlägt die Nagra ein Tiefenlager für schwach- und mittelradioaktive Abfälle im Mergel des Wellenbergs NW vor. Der Opalinuston bei Benken im Zürcher Weinland eignet sich laut Nagra zur Lagerung hochradioaktiver Abfälle.

1995 und 2002: Das Nidwaldner Stimmvolk spricht sich zweimal gegen
ein Endlager im Wellenberg aus.

2006: Der Bundesrat hält die Lagerung von hochradioaktiven Abfällen im Zürcher Weinland für möglich, verlangt aber die Ausweitung der Standortsuche.

2008: Der Bundesrat genehmigt den «Sachplan geologische Tiefenlager» mit sechs möglichen Standorten.

2010 und 2011: Das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (Ensi) heisst die Auswahl der Nagra gut. Der Bundesrat wird im Sommer 2011 entscheiden, welche Regionen im Sachplan verbleiben.

2011 bis 2016: Die Nagra soll je zwei Standorte für die Endlagerung von Abfall der Kategorien «schwach- und mittel­aktiv» sowie «hochaktiv» vorschlagen.

2016 bis 2020: In der dritten Etappe des Sachplans werden die Standorte vertieft untersucht. Bis 2020 soll der Bundesrat über eine Rahmenbewilligung entscheiden. Die Schweizer Bevölkerung wird anschliessend abstimmen können.

2030 bis 2050: Bau und Inbetriebnahme zweier Tiefenlager oder eines Kombi-lagers für schwach- bis hochaktive Abfälle.

Sechs Regionen werden derzeit auf ihre Eignung für die Lagerung radioaktiver Abfälle geprüft. Bis 2020 soll definitiv feststehen, wo schwach- und mittelaktive und wo hochaktive Abfälle in der Schweiz gelagert werden. Die Auswahl findet in Etappen gemäss dem «Sachplan geologische Tiefenlager» statt.

Opalinuston eignet sich laut der Nagra und den Gutachtern des Bundes grundsätzlich für die Lagerung hochradioaktiven Abfalls. Solche Tonschichten finden sich im Untergrund des Bözbergs AG, der Region Nördlich Lägern ZH/AG und des Zürcher Weinlands. Für schwach- und mittelaktive Abfälle werden auch andere Gesteinsschichten evaluiert.

Quelle: Rolf Siegenthaler