Vorwort des Herausgebers
Das Ingenieurbüro Professor Dr.-Ing. W. Wittke (WBI) ist vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) mit der Erarbeitung von Konzepten für die Stillegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) beauftragt.
Im Rahmen dieser Tätigkeiten ist die Dissertation von Herrn Dr.-Ing. Gattermann entstanden. In dieser Arbeit werden Modellversuche und numerische Berechnungen für Querschnittsabdichtungen (QSA) von Strecken und Schächten vorgestellt. Die derzeitige internationale Forschung, u.a. in der Schweiz und in Kanada, konzentriert sich in diesem Zusammenhang vor allem auf Untersuchungen an Abdichtungselementen aus hochverdichtetem Bentonit. Die in der vorliegenden Veröffentlichung vorgestellten Technikumsversuche und numerischen Berechnungen können als Pilotprojekt auf diesem Gebiet angesehen werden.
Die Wirkungsweise einer solchen Querschnittsabdichtung aus hochverdichtetem Bentonit ist wesentlich vom Quellverhalten des verwendeten Materials abhängig, die Entwicklung des Quelldrucks hängt dabei unter anderem von der Trockendichte und dem Sättigungszustand ab. Die sehr komplexen zusammenhänge sind bislang noch wenig erforscht worden, die vorliegende Arbeit liefert einen wichtigen Beitrag dazu.
Da bei der geplanten Querschnittsabdichtung aus hochverdichteten Bentonitformsteinen während der Nutzungsdauer auch teilgesättigte Zustände im Mauerwerk auftreten, war eine Erweiterung des vorhandenen dreidimensionalen Quellgesetzes, bzw. die Überprüfung der Anwendbarkeit auch bei Teilsättigung erforderlich. Dafür wurde, basierend auf der Diffusionstheorie, eine Modellvorstellung zur Beschreibung der Wasseraufnahme des Bentonits entwickelt. Aus den auf dieser Grundlage berechneten Wassergehalten können die Quellparameter ermittelt werden. Somit sind Aussagen über die zeitliche Entwicklung und die zu erwartende Größe des Quelldrucks möglich. Durch den Vergleich seiner numerischen Berechnungen mit den Ergebnissen der Technikumsversuche konnte Herr Gattermann die Richtigkeit der Rechenmodelle nachweisen.
Die Technologie zur Herstellung von hochverdichteten Bentonitformsteinen ist bislang ebenfalls wenig erforscht. Auch auf diesem Gebiet konnten im Rahmen der hier vorgestellten Forschungen entscheidende Weiterentwicklungen erzielt werden. Die Ergebnisse zeigen, daß eine Querschnittsabdichtung mit Hilfe eines Mauerwerks aus hochverdichteten Bentonitformsteinen machbar, und zumindest im Versuch technologisch zu beherrschen ist.
Wir gehen davon aus, daß sich die Ergebnisse der Technikumsversuche und der Berechnungen an einem in situ-Bauwerk verifizieren lassen. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen eine wesentliche Grundlage für die Umsetzung eines derartigen Bauwerks in die Realität dar. Wir danken Herrn Dr.-Ing. Jens Gattermann für diese hervorragende Arbeit.
Unseren besonderen Dank möchten wir dem Bundesamt für Strahlenschutz für die Unterstützung, die zu der vorliegenden Arbeit geführt hat, aussprechen.
W. Wittke B. Pierau C. Erichsen
