Rasteranalyse

Klassifizierung des tiefen Untergrundes in Deutschland
- hinsichtlich seiner Eignung zur Endlagerung radioaktiver Stoffe  


Gemeinsames Forschungsprojekt mit der Angewandten Geophysik und dem
Instituts für Höchstleistungsrechnen der RWTH Aachen und des GGA-Instituts Hannover, finanziert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) über den Projektträger Bundesamt für Strahlenschutz (BfS).


Die Temperatur in der der Erde nimmt mit der Tiefe zu. Bis in einige Kilometer Tiefe beträgt die Zunahme im Mittel 30°C pro Kilometer. Die Abweichungen von diesem mittleren Gradienten an einzelnen Standorten können allerdings enorm sein. Hierfür sind verschiedene Einflüsse verantwortlich, zum Beispiel:


Grundwasserströmung. Wasser besitzt eine hohe Wärmekapazität, d.h. es ist in der Lage Wärme sehr effektiv zu speichern. Selbst geringste Grundwasserflüsse (~ mm pro Jahr) führen erhebliche Wärmemengen mit sich. Grundwasserströme bewirken damit oft eine deutliche Verzerrung des Temperaturfelds im Untergrund. Besonders evident wird die Wechselwirkung zwischen Temperatur und Grundwasser an thermalen Quellen oder Geysiren, die Temperaturen über 100°C bis an die Oberfläche transportieren können.


Paläoklima. Im Laufe der Erdgeschichte hat sich immer wieder die mittlere Temperatur an der Erdoberfläche, also unser Klima, geändert. Diese Schwankungen wandern als diffuses Signal in den Untergrund. Beispielsweise kann die Erwärmung Europas nach Ende der letzten Eiszeit (vor etwa 20,000 Jahren) noch heute in Bohrlungen mit 1-2 km Tiefe nachgewiesen werden. Spätere Ereignisse, wie die kleine Eiszeit (ca. 1500) oder die möglicherweise zivilisationsbedingte Erwärmung des letzten Jahrhunderts können durch Temperaturmessungen in nur wenige 100 m tiefen Bohrungen nachgewiesen werden.


Heterogenität des Untergrundes. Abhängig von Mineralgehalt und Porosität können die thermischen Eigenschaften der Gesteine beträchtlich voneinander abweichen. Dies bedingt eine Brechung des sonst vorwiegend vertikal gerichteten Wärmeflusses. Die Untersuchung der vorhergenannten Effekte erfordert daher eine gute Kenntnis der Gesteinseigenschaften und ihrer räumlichen Verteilung.


Da Schadstoffe in der Umgebung von Endlagern (oder auch in konventionellen Deponien) durch Grundwasser transportiert werden und somit in die Biosphäre gelangen können, war die Forderung nach geringen Strömungen im Bereich eines Endlagers verständlich. Dazu untersuchten wir Temperaturmessungen in Bohrungen und versuchen, die unterschiedlichen Einflüsse auf die Messung von einander zu trennen. Ziel der Arbeiten war die Abschätzung von regionalen Fliessgeschwindigkeiten des Grundwassers.