Natürliche Tracer wie Chlorid sind insbesondere für tonhaltige Formationen ein zentraler Bestandteil von Sicherheitsbewertungen geologischer Tiefenlager für hochradioaktive Abfälle. Deren Konzentrationsprofil im einschlusswirksamen Gebirgsbereich (ewG) entsteht durch Austauschprozesse zwischen dem ewG und angrenzenden Grundwasserleitern. Ihre Analyse eröffnet einen Blick in die Paläohydrogeologie eines Standorts und erlaubt Rückschlüsse auf den dominierenden Transportprozess über geologische Zeiträume. Der Nachweis eines diffusionsdominierten Systems als Hinweis auf die Langzeitstabilität des ewG ist ein maßgebliches Sicherheitskriterium, das sich anhand der Porenwasserchemie, insbesondere den Chlorid-Profilen, belegen lässt.

Numerische Transportsimulationen werden genutzt, um gemessene Porenwasserprofile von Chlorid zu reproduzieren. Meist beschränkt sich der modellierte Zeitraum auf die geologisch jüngere Vergangenheit, die durch direkte Messungen rezenter Grundwässer gestützt ist. Aussagen über die Entwicklung für weiter zurückliegende Zeiträume unterliegen größeren Ungewissheiten, weil Signale älterer hydrogeologischer Veränderungen überprägt worden sein könnten. Die paläohydrogeologische Entwicklung von der Ablagerung bis zur jüngsten Änderung der Bedingungen in den Grundwasserleitern wird deshalb häufig in einer Annahme zur anfänglichen Porenwasserzusammensetzung zusammengefasst. Hierfür wird oftmals die höchste gemessene Chlorid-Konzentration aus dem zentralen Bereich des ewG als erste Näherung genutzt. Für die Simulationen muss deshalb in der Regel das gemessene Profil vorliegen.

Die Verfügbarkeit und Qualität von Porenwasserdaten sind in der frühen Phase der Standortsuche für ein Endlager jedoch begrenzt. Nicht für jedes zu beurteilende Teilgebiet ist eine datengestützte Analyse von Tracerprofilen möglich. Angesichts dieser Einschränkung und der sicherheitsrelevanten Bedeutung von Chlorid-Profilen stellt sich die Frage, wie diese Datenlücken mithilfe vorhandener Informationen reduziert werden können.

In dieser Studie prüfen wir, inwieweit sich Chlorid-Profile mit numerischen Simulationen der gesamten paläohydrogeologischen Genese der relevanten Formationen reproduzieren lassen. Wir wenden diesen Ansatz exemplarisch auf die Schweizer Standortregionen an. Chlorid-Gehalte und Profilformen der dortigen Bohrungen unterscheiden sich teils erheblich. Schlüsselereignisse und charakteristische Unterschiede in der Paläohydrogeologie der Regionen werden aus unabhängigen geologisch-tektonischen, geomorphologischen, hydrogeologischen und hydrogeochemischen Indizien herausgearbeitet, parametrisiert und in Modellszenarien übersetzt. Mit numerischen Transportsimulationen bewerten wir, (1) inwieweit die Abweichungen der Chlorid-Profile auf paläohydrogeologische Faktoren zurückzuführen sind, (2) wie gut sich gemessene Profile mit dem konzeptionellen Verfahren annähern lassen, und (3) in welchen Fällen es sich für Sicherheitsbewertungen im Rahmen der Standortauswahl für ein geologisches Tiefenlager für hochradioaktive Abfälle in Deutschland nutzen lässt.