Pumpversatz zur Sicherung des Zentralteils des Endlagers für ...

Pumpversatz zur Sicherung des Zentralteils des Endlagers für
radioaktive Abfälle Morsleben
Das Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde als Endlager für schwach- und
mittelradioaktive Abfälle von der DDR ab 1974 in dem ehemaligen Kali- und Steinsalzbergwerk
Bartensleben errichtet. Mit der Wiedervereinigung wurde das ERAM als Anlage des Bundes
gemäß Atomgesetz § 9 a Absatz 3 vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) übernommen. Das
BfS hat die Einlagerung von radioaktiven Abfällen 1998 beendet und die atomrechtliche
Planfeststellung zur Stilllegung und Verfüllung des Endlagers beantragt. Der Beginn der
entsprechenden Stilllegungsarbeiten ist ab 2012 geplant.
Bild 1 zeigt in einem Luftbild die Tagesanlagen des ERAM mit dem Förderturm des Schachtes
Bartensleben.
Bild 1: Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben
Ohne Verfüllmaßnahmen
wäre ein Versagen von
Tragelementen in diesem
Bereich langfristig nicht
auszuschließen.
Nachdem Anfang des 20.
Jahrhunderts Kalisalz gewonnen
wurde, ist bis 1969 Steinsalz im
Kammerbau ohne Versatz abgebaut
worden. Aufgrund des hohen
Durchbauungsgrades, der langen
Standzeit der bis zu 60.000 m³ großen
Abbauhohlräume und der daraus
resultierenden fortgeschrittenen
Schädigungsprozesse im Gebirge ist
es notwendig geworden im Zentralteil
des Grubenfeldes eine Verfüllung zur
Stabilisierung durchzuführen. Die an
diese Abbauhohlräume angrenzenden
Gebirgspartien befinden sich nach
dem Ergebnis geomechanischer
Berechnungen lokal in einem langsam
verlaufenden Kriechbruchprozess.
Seit 2003 werden aus
den genannten Gründen
in diesem Grubenteil
ausgewählte Grubenbaue
versetzt. In Bild 2 ist das
Grubenfeld Bartensleben
dargestellt. Es sind die
Abbaue des Zentralteils
farblich hervorgehoben,
die für die Verfüllung
vorgesehen sind, bzw.
schon verfüllt sind.
Bild 2: Grubenfeld Bartensleben

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Die Verfüllung erfolgt auf Grundlage einer bergrechtlichen Betriebsplanzulassung als
bergbauliche Gefahrenabwehrmaßnahme. 24 ehemalige Steinsalzabbaukammern werden dazu
bis zum Jahr 2010 mit nahezu 800.000 m³ hydraulisch abbindendem Salzbeton verfüllt. Hierdurch
wird das Salzgestein zwischen den Kammern stabilisiert, um die Integrität der Barriere in den
darüber befindlichen Gebirgsschichten des betroffenen Grubenteils zu erhalten. Der Zentralteil
des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben wird danach langfristig so stabilisiert sein, dass
die noch durch atomrechtlichen Planfeststellungsbeschluss zu genehmigenden Stilllegungs- und
Verfüllarbeiten sicher durchgeführt werden können.
Bild 3:
Schematischer Schnitt
durch den Zentralteil des ERAM
In Bild 3 sind die wesentlichen Elemente des
Pumpversatzes im ERAM schematisch
dargestellt. Nach Herstellung des
Versatzmaterials in einem Betonmischwerk
wird der Baustoff einer Pumpanlage
zugeführt, mit der er durch die Förderleitung
über den Schacht Bartensleben zu den
einzelnen ehemaligen Abbauen gefördert
wird. Der tiefste Verfüllabbau liegt auf der
3. Sohle (-332 mNN). Die tiefer liegenden
Abbaue bleiben entsprechend der zugrunde
liegenden geomechanischen Modellrechnung
unverfüllt. Die weitere Verfüllung wird bis zur
obersten Sohle im Niveau -253 mNN hoch
geführt.
Salzbetonherstellung
Das Versatzmaterial wird außerhalb des
ERAM hergestellt. Als Ergebnis einer
öffentlichen Ausschreibung wurde ein
Liefervertrag mit einem Betonhersteller
abgeschlossen. Unmittelbar neben dem Anlagengelände des Endlagers hat der Hersteller und
Lieferant ein Betonmischwerk errichtet. Hier werden die einzelnen Komponenten angeliefert und
zu Salzbeton verarbeitet. Von dem Betonmischwerk wird der Baustoff in die etwa 50 m entfernten
Vorlagebehälter der Pumpanlage des ERAM gefördert.
In Bild 4 ist die Zusammensetzung des
Salzbetons dargestellt. Der verwendete
Salzbeton unterscheidet sich von „normalem“
Beton insbesondere dadurch, dass der
Zuschlag neben Sand im Wesentlichen aus
Steinsalz besteht. Das zur Zeit verwendete Salz
ist ein Rückstand aus der Kalisalzaufbereitung.
Ferner wird als Zusatzstoff Kalksteinmehl
verwendet. Als Bindemittel kommt Zement zum
Einsatz. Das Anmachwasser wird vor dem
Anmischen aufgesalzen, damit das Auflösen
des Salzzuschlags weitgehend verhindert wird.
Die Salzkomponente des Betons bewirkt, dass
An- und Umlöseerscheinungen an dem
Salzgestein in den Verfüllkammern vermieden
werden.
Bild 4: Zusammensetzung des Salzbetons

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Pumpanlage
Zur Förderung des Salzbetons in die Abbaukammern wurde eine Pumpanlage errichtet. Bild 5
zeigt den Blick in die Pumpanlage mit den wesentlichen Komponenten. Aufgrund der Nähe des
Betonmischwerks erfolgt die Anlieferung zur Zeit per Rohrleitung. Von den Vorlagebehältern
können zwei Pumpenlinien beschickt werden, die redundant ausgelegt sind.
Bild 5: Blick auf die Pumpanlage
Die Pumpenlinien bestehen aus jeweils
einem Hydraulikaggregat und einer
Doppelkolbenpumpe. Im Bild 5 ist die
Pumpe 1 und das Hydraulikaggregat 1 der
Pumpenlinie 1 zu sehen. Die Pumpenlinie
2 befindet sich verdeckt im rechten Teil
des Bildes. Durch die doppelte
Ausführung der Pumpenlinien wird
sichergestellt, dass auch beim Ausfall
einer Linie kontinuierlich weiter gefördert
werden kann. Die Pumpanlage ist auf
einen Volumenstrom von 50 m³/h bei
einem Druck von 90 bar ausgelegt. Die
Pumpen fördern den Beton zu einem
Pulsationsdämpfer, der Druckstöße der
Kolbenpumpen und damit Schwingungen
in der Förderleitung reduzieren soll.
Bild 6 zeigt einen Blick auf den Steuerbildschirm der Pumpanlage. Die Anlage wird weitgehend
ferngesteuert von über Tage aus bedient. Am Steuerbildschirm werden die Prozessparameter,
wie Druck, Durchfluss und Stellung der Armaturen angezeigt. Die Anlage, d. h. die Pumpen und
die Stellungen der Armaturen, werden per PC über diesen Bildschirm gesteuert. Im Bedarfsfall
können allerdings sämtliche Anlagenteile per Hand vor Ort gesteuert werden.
Bild 6: Blick auf den Steuerbildschirm

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Förderleitung
Von der Pumpanlage führt eine Förderleitung über Tage ca. 290 m bis zum Schacht Bartensleben
(Bild 7). Die Rohrleitung ist für den Winterbetrieb isoliert und mit einer elektrischen Begleitheizung
ausgerüstet. Neben der Förderleitung ist eine Spülwasserrückführung vorhanden. Zur Reinigung
der Anlage wird Spülwasser in die Förderleitung gegeben, das unter Tage gesammelt und wieder
nach über Tage gefördert wird. Über Tage wird das Spülwasser als Anmachwasser für die
Salzbetonherstellung verwertet.
Im Schacht Bartensleben sind zur
Baustoffförderung Fallleitungen und zur
Spülwasserrückführung Steigleitungen
eingehängt. Entlang der Versatzleitung sind
mehrere Messeinrichtungen (Druck,
Durchfluss, Temperatur) angebracht, mit
denen der Baustoffstrom überwacht wird.
Bild 8 zeigt die Fallleitung mit einem
Druckmessgeber.
Der Baustoff gelangt durch diese Fallleitung
nach ca. 420 m auf das Niveau der 2. Sohle
(-291 mNN). Hier werden die Rohrleitungen
aus dem Schacht herausgeführt.
Bild 7: Förderleitung über Tage
Unter Tage führt eine etwa 850 m lange Förderleitung
vom Schacht bis zur Versatzeinlaufstelle. Im Verfüllort, in
dem die Versatzleitung durch eine Bohrung zu den
Verfüllhohlräumen führt, befindet sich eine so genannte
Molchstation (Bild 9) mit Absperrhahn,
Druckentlastungseinrichtung und Molchschleuse.
Bild 8:
Förderleitung im Schacht
mit Druckmessgeber
Von der Molchstation aus wird durch
eine weitere Leitung Spülwasser, das
zur Reinigung verwendet wurde, nach
über Tage zurückführt. Die Steuerung
erfolgt mittels Dreiwegehahn. Eine
Berstsicherung schützt die Rohrleitung
Bild 9: Molchstation unter Tage
vor unzulässigen Drücken. Zum
Reinigen der Versatzleitung werden
Reinigungskörper, so genannte Molche, in die Leitung ein- und ausgeschleust. Dies geschieht in
den Molchschleusen über bzw. unter Tage.

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Abbauverschlüsse
Es ist notwendig, die ehemaligen Abbaue vor der Verfüllung sorgfältig zu verschließen. Hier
bestehen mittlerweile Erfahrungen mit Dämmen aus sogenannten Bullflex-Pfeilern, Spritzbeton,
Holzschalungen und auch Dämmen aus Salzhaufwerk.
Bild 10: Damm aus Bullflex-Pfeilern
Bild 11: Holzschalung
Bild 10 und 11 zeigen beispielhaft verschiedene Verschlussbauarten.
Bild 12 zeigt den Blick in einen Abbau, der gerade verfüllt wird. Der Baustoff breitet sich mit
geringem Fließwinkel gleichmäßig aus und gewährleistet eine zuverlässige Anbindung ans
Gebirge.
Verfüllbetrieb
Es hat sich mittlerweile ein
leistungsfähiger Verfüllbetrieb
eingestellt. Im Zweischichtbetrieb
werden ca. 11.000 m³/Monat
gefördert. Von Oktober 2003 bis
Oktober 2008 konnten im Zentralteil
des ERAM 640.000 m³ verfüllt werden.
Es ist geplant, mit gleich bleibender
Fördermenge die Verfüllung bis
Anfang 2010 weiter zu führen und mit
insgesamt nahezu 800.000 m³ zum
Abschluss zu bringen. Dieser
Grubenteil wird dann langfristig so
stabilisiert sein, dass die noch durch
atomrechtlichen
Bild 12: Blick in einen Abbau während der Verfüllung Planfeststellungsbeschluss zu
genehmigenden Stilllegungs- und
Verfüllarbeiten für das ERAM sicher durchgeführt werden können.
Stand: 14.10.2008