Gerät simuliert Bedingungen im Erdinneren

Geologen der Uni Göttingen forschen mit weltweit einzigartiger Technik für die Sicherheit atomarer Endlager

Dr. Marco Fazio (links) und Dr. Andrzej Falenty führen das neue Gerät vor, das auf Proben einen Druck von 1000 Tonne ausüben kann
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Das neue Großgerät kann auf Proben einem Druck von 1000 Tonnen ausüben: Dr. Marco Fazio (links) und Dr. Andrzej Falenty führen es vor.

Mit einem neuen Gerät können die Göttinger Geologen die Bedingungen im Erdinneren simulieren. Sie wollen unter anderem zur Sicherheit atomarer Endlager forschen.

Göttingen – Was geschieht bei der Erdwärmegewinnung in großen Tiefen? Lässt sich das Treibhausgas Kohlendioxid im Erdinneren versenken? Wie sicher sind atomare Endlager? Antworten auf diese Fragen wollen angewandte Geologen der Universität Göttingen in einem neuen Labor mit weltweit einzigartiger Technik finden.

Jahrelang diente das versteckt gelegene Gebäude an der Goldschmidtstraße als Lager. Zuvor war dort die Kläranlage der Uni-Chemiker untergebracht gewesen. Nun hat sich ein Nachnutzer gefunden. Das Team von Prof. Martin Sauter richtet dort seit Juli vergangenen Jahres ein Labor ein.

Geologen der Uni Göttingen: Fünf Meter hohes Gerät kann Druck von 1000 Tonnen erzeugen

In ihm lassen sich die Verhältnisse simulieren, die drei bis fünf Kilometer unter der Erdoberfläche herrschen. „Dort liegt die Durchschnittstemperatur bei 150 Grad Celsius“, erläutert der Projektverantwortliche, Dr. Marco Fazio.

Wenn Magma, flüssige Masse aus dem Erdinneren, in der Nähe ist, kann es noch deutlich heißer werden. Der Druck beträgt 1000 Bar. Zum Vergleich: An der Erdoberfläche in Göttingen ist es etwa ein Bar.

Im Labor wird derzeit ein fünf Meter hohes Gerät aufgebaut, das einen Druck von 1000 Tonnen erzeugen kann. „Die Anlage muss ebenerdig stehen, eine Betondecke könnte sie nicht tragen“, erläutert Dr. Andrzej Falenty von der Rosdorfer Firma Geotechnik Wille.

Geologen der Uni Göttingen: 3,5 Millionen Euro

Sie hat das Gerät zusammen mit Wissenschaftlern der Universitäten Göttingen und Edinburgh entwickelt. Anderthalb Millionen Euro kostete das, berichtet Professor Sauter. Der Bau der Apparatur verschlang weitere zwei Millionen Euro.

Die Finanzierung übernahmen die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur. Ein Prototyp steht bei den Partnern in Großbritannien.

In der Göttinger Anlage lässt sich das Verhalten von Gesteinszylindern untersuchen, die einen Durchmesser von bis zu 25 Zentimetern haben und 24 bis 36 Kilogramm wiegen. „Bisher wurden meistens nur kleine Proben mit einem Durchmesser von bis zu vier Zentimeter analysiert“, berichtet Fazio. Solche Untersuchungsergebnisse sind aber bei Gesteinen, die Klüfte aufweisen, nur begrenzt aussagekräftig.

Geologen der Uni Göttingen: Mittelfristig auch Röntgentomographen zur Beobachtung

Druck wird im Versuchsstand nicht nur vertikal, sondern über 16 Druckkissen auch von der Seite her aufgebracht. So lassen sich Scher- und Zugbewegungen simulieren. Aus den aufgezeichneten Geräuschen, die bei der Bildung von Rissen entstehen, lassen sich dreidimensionale Modelle der Vorgänge in der Probe errechnen.

Professor Sauter will mittelfristig auch Röntgentomographen zur Beobachtung von Flüssigkeiten und Gasen, die durch das Gestein strömen, sowie von chemischen Reaktionen einsetzen.

Geologen der Uni Göttingen: „Gerät hilft zu verstehen, was im Erdinneren passiert“

„Das Gerät hilft zu verstehen, was beim Bau und Betrieb von Geothermie-Anlagen im Erdinneren passiert“, führt der Projektleiter aus. Unter bestimmten Umständen können zum Beispiel ausgefällte Mineralien die Gesteinsformation verstopfen, was Betreiber aus Kostengründen vermeiden wollen.

Die Anlage prüft, wie sich die Stabilität von Gesteinsschichten verändert, wenn Menschen tief im Erdinneren Gase wie Wasserstoff, Kohlendioxid oder Erdgas speichern. Zudem lässt sich untersuchen, wie sicher alte, als atomare Endlager dienende Minenschächte gegen Lecks sind. (Michael Caspar)

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