China: Bau der Rampe zum chinesischen Felslabor beginnt

China hat im Juli 2021 mit dem Bau seines ersten Untergrund-Forschungslabors in der Wüste Gobi begonnen, das in der Nähe der Stadt Jiuquan in der chinesischen Provinz Gansu liegt. Solche Forschungsstätten, in denen Experimente direkt im Gestein unter realistischen Bedingungen durchgeführt werden, gibt es auch in der Schweiz: die Felslabore Grimsel und Mont Terri. Mit dem Beishan-Felslabor soll vor allem die Eignung des Gebiets für ein zukünftiges geologisches Tiefenlager für hochaktive Abfälle aus den chinesischen Kernkraftwerken geprüft werden. In das über 500 Meter unter dem Erdboden liegende Labor werden mehrere Zugänge führen, mitunter eine 7,2 Kilometer lange, spiralförmige Rampe.

Am 21. November 2022 gab die China National Nuclear Corporation (CNNC) bekannt, dass die Tunnelbohrmaschine «Beishan No. 1» zum Erstellen der Rampe nun in Betrieb sei. Für die Ausbruchsarbeiten im harten Granitgestein werde die «weltweit erste spiralförmige Vollprofil-Tunnelbohrmaschine für grosse Neigungen» eingesetzt, schrieb die Herstellerin China Railway Construction Heavy Industry Group Co. Ltd. (CRCHI) in einer Mitteilung. «Sie hat einen Ausbruchsdurchmesser von 7,03 Metern und eine Gesamtlänge von etwa 100 Metern. Die Tunnelbohrmaschine kann einen horizontalen Wenderadius von 200 Metern und einen vertikalen Kurvenradius von 380 Metern im Tunnelbau erreichen», ergänzte CRCHI.

Ausbruch mit Tunnelbohrmaschine ist schonender für das Gestein
Von der Erdoberfläche aus bohre man im Uhrzeigersinn spiralförmig nach unten, mit einer Gesamtneigung von 10%, was einem Vorwärtsvortrieb von zehn Metern und einem Höhenunterschied von einem Meter entspreche. Das extrem harte Gestein und die Geometrie der Rampe waren laut CRCHI eine besondere Herausforderung für das Forschungs- und Entwicklungsteam von Beishan No. 1. Gemäss Wissenschaftler habe man sich für den Ausbruch der Rampe mit einer Tunnelbohrmaschine entschieden, da sie das Gestein – in dem man später Experimente durchführen wird – weniger stört und schneller und sicherer ist als der herkömmliche Bohr- und Sprengvortrieb.

Einzelheiten zum Beishan-Felslabor
Das Beishan-Felslabor besteht aus einer Oberflächeninfrastruktur an der Erdoberfläche und Anlagen für Versuche auf zwei Ebenen in bis zu 560 Metern Tiefe. Nach Untertag führen ein Schacht zur Personenbeförderung, zwei Lüftungsschächte und eine spiralförmige Rampe. Gemäss Beijing Research Institute of Uranium Geology erstreckt sich die Oberflächeninfrastruktur des Felslabors über eine Fläche von 247 Hektar und weist eine Bruttogeschossfläche von 2,39 Hektar auf. Die Anlagen im Untergrund weisen ein Ausbruchsvolumen von 514’200 Kubikmetern auf und die Tunnel haben eine Gesamtlänge von 13,4 Kilometern.

Die Erstellungskosten für das Labor werden auf über 2,72 Mrd. chinesische Yuan (CHF 360 Mio.) geschätzt und die Bauzeit beträgt sieben Jahre. Es ist für eine Betriebsdauer von 50 Jahren ausgelegt. Falls sich die Forschungsarbeiten als erfolgreich erwiesen und der Standort geeignet sei, werde bis 2050 in der Nähe des Labors ein unterirdisches Langzeitlager für hochaktive Abfälle (geologisches Tiefenlager) errichtet, so das Beijing Research Institute of Uranium Geology.

Im Beishan-Felslabor wird die sichere Entsorgung von radioaktiven Abfällen im Gestein erforscht. Es dient dem Erarbeiten von Endlagerungstechnologien und -konzepten, dem Abschätzen der Kosten eines Tiefenlagers, der Standortcharakterisierung durch das Ermitteln von Schlüsselparametern bezüglich der geologischen und hydrogeologischen Bedingungen in der Tiefe, dem Durchführen von Tests im technischen Massstab, dem Überprüfen der Wirksamkeit der technischen Sicherheitsbarrieren, dem Bereitstellen von Parametern für die Bewertung der Sicherheit des Tiefenlagers und der Umweltverträglichkeitsprüfung. Zudem soll das Labor zu einer Plattform für die öffentliche Kommunikation werden, um das Vertrauen der Öffentlichkeit und die Unterstützung für das Endlagerprojekt zu erhöhen.