Probenahme von sehr alten Grundwässern für 81Kr-Altersbestimmung aus Kurzpumpversuchen in Forschungsbohrungen – eine Herausforderung
2 Nagra
P 14.1 in Hydrogeologie und Standortauswahl für ein tiefengeologisches Endlager (in Zusammenarbeit mit DGGV)
Im Bereich der Endlagererkundung und Forschung sind Untersuchungen von gering ergiebigen Grundwasservorkommen während des Bohrfortschritts nur in kurzen Zeiträumen möglich. Eine vollständige Entfernung der mit Markierstoffen versetzten Bohrspülung kann deshalb häufig nicht erreicht werden. Jedoch ist gerade in der Endlagererkundung eine Altersbestimmung der Grundwässer, die oberhalb und unterhalb der potentiellen Wirtsgesteine vorgefunden werden, von hoher Wichtigkeit bzw. unerlässlich (Ausschlusskriterium BRD).
Liegt eine Kontamination mit Bohrspülung vor, so ist die Verwendung der 14C- und 3H- Methode als Kriterium der Altersbestimmung auch dann nicht mehr belastbar, wenn die Kontamination mit Bohrspülung nur bei wenigen Prozent liegt.
Im Rahmen der Schweizer Tiefbohrungen (Nagra) für die Endlagererkundung wurde deshalb für die Durchführung von hydraulischen Tests (Packer-Ein- und Ausbau, effektiv ca. 50 h Pumpzeit, gesamt 100 h) eine Methode entwickelt, die es erlaubt genügend Gas für die 81Kr-Analyse zu gewinnen. Die Anwendung von 81Kr (t1/2 229.000 a) für die Altersermittlung sehr alter Grundwässer hat den großen Vorteil, dass über den Parameter 85Kr (t1/2 10,76 a) Kontaminationen durch Bohrspülung, die Beprobung und Präparation korrigiert werden können.
Für die Beprobungen wurde das über eine Pumpe aus dem (abgepackerten) Bohrloch gewonnene Grundwasser in große, geschlossene Wassercontainer geleitet, so dass über eine möglichst lange Pumpzeit (ca. 25 h) die Container vollständig mit dem Grundwasser durchspült werden. Die Gasseparierung (Extraktion) für die spätere Präparation erfolgt dann aus den Wassercontainern. Auch bei einem Zusammenbruch des hydraulischen Testbetriebes oder hoher Gasführung konnte so ausreichend Probengas gewonnen und für die Altersbestimmung erfolgreich analysiert werden.
Die erfolgreiche Durchführung von bislang 15 Proben konnte nur durch die konstruktive Zusammenarbeit aller Beteiligten im Stand-By während des Bohrfortschritts erreicht werden.
Acknowledgements
We thank Nagra’s personnel on site, companies involved in drilling activities and drilling fluids preparations (Marriott, Daldrup, Akros, Sirius) and companies responsible and supporting hydrochemical sampling (Solexperts, Intera, Monitron) for their technical help on site