A multi-criteria decision-analysis framework for ranking geoscientific weighting criteria in the site selection process for a deep geological repository for high-level radwaste in Germany

Hajar, El Fatihi; Fischer-Appelt, Klaus; Preuße, Axel

doi:45680

A multi-criteria decision-analysis framework for ranking geoscientific weighting criteria in the site selection process for a deep geological repository for high-level radwaste in Germany

Hajar, El Fatihi^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Hajar El Fatihi, M. Sc.

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Fischer-Appelt, Klaus (Thesis advisor)^RWTH* ; Preuße, Axel (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-06-16

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-06596
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1038576/files/1038576.pdf

Einrichtungen

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Das Standortauswahlgesetz (StandAG) definiert die geowissenschaftlichen Abwägungskriterien (GeoWK) für die Bewertung potenzieller Endlagerstandorte. Die Endlagersicherheitsuntersuchungsverordnung (EndlSiUntV) sieht deren Bewertung anhand mehrerer Dimensionen vor. Der regulatorische Rahmen enthält jedoch keine methodischen Vorgaben für die Durchführung dieser Bewertungen. Die vorliegende Dissertation adressiert diese Lücke durch die Entwicklung eines multikriteriellen Entscheidungsanalyserahmens zur Bewertung der GeoWK nach ihrer Bedeutung für die Sicherheitsfunktionen des Endlagers – eine von mehreren in der EndlSiUntV vorgesehenen Bewertungsdimensionen. Die Methodik wird illustrativ auf den einschlusswirksamen Gebirgsbereich (ewG) in Tongestein angewandt. Der Analytic Network Process (ANP) wurde gewählt, da er Interdependenzen und Rückkopplungen zwischen Kriterien abbilden kann – eine Eigenschaft, die die meisten MCDA-Methoden nicht bieten. Die GeoWK wurden anhand von zwei Kontrollkriterien strukturiert, die den radionuklidrückhaltenden und den integritätsbewahrenden Sicherheitsfunktionen entsprechen, untergliedert in thermische, hydraulische, mechanische, chemische und räumliche Subkriterien. Paarvergleiche wurden auf mehreren Ebenen durchgeführt: zwischen den Subkriterien, zwischen den geologischen Indikatoren innerhalb jedes GeoWK sowie zwischen den GeoWK in Bezug auf jede Sicherheitsfunktion. Interdependenzen zwischen den GeoWK wurden identifiziert und gewichtet; das resultierende Entscheidungsnetzwerk erfasst direkte Einflüsse und Prozesskopplungen. Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass die Rangfolgen unter verschiedenen Annahmen stabil blieben; kein Kriterium verschob sich um mehr als zwei Positionen. Die ermittelten Rangfolgen demonstrieren die Anwendbarkeit der Methodik. Die tatsächliche Anwendung erfordert ein multidisziplinäres Expertengremium zur Durchführung der Paarvergleiche. Die Methodik ermöglicht eine nachvollziehbare und überprüfbare Dokumentation der Bewertungen. Obwohl für Tongestein entwickelt, lässt sie sich auf andere Wirtsgesteine, Endlagerkomponenten und weitere Bewertungsdimensionen der EndlSiUntV übertragen.

The German Site Selection Act (StandAG) defines geoscientific weighting criteria (GeoWCs) for evaluating potential repository sites, and the Repository Safety Investigation Ordinance (EndlSiUntV) mandates their assessment across multiple dimensions. Yet the regulatory framework provides no methodological guidance for conducting these assessments. This dissertation addresses this gap by developing a multi-criteria decision analysis framework for ranking GeoWCs according to their contribution to repository safety functions- One of several assessment dimensions mandated by EndlSiUntV. The methodology is applied illustratively to the containment-providing rock zone (CPRZ) in claystone. The Analytic Network Process (ANP) was selected for its capacity to model interdependencies and feedback loops between criteria- A property that most MCDA methods do not accommodate. GeoWCs were organized according to two control criteria, representing two safety function groups: radionuclide retention and integrity. Subdivided into thermal, hydraulic, mechanical, chemical, and spatial sub-criteria. Pairwise comparisons were conducted at multiple levels: between safety function sub-criteria, between the geological indicators within each GeoWC, and between GeoWCs with respect to each safety function. Interdependencies between GeoWCs were identified and weighted, and the resulting decision network captured both direct influences and process couplings between criteria. Sensitivity analysis tested how variations in control criteria weighting and network structure affect the final rankings. Rankings remained stable under various assumptions with no criterion shifting to more than two ranking positions. The resulting rankings are illustrative, demonstrating how the framework operates. The actual implementation would require the involvement of a multidisciplinary panel of experts from all relevant fields to conduct the pairwise comparisons. The framework enables such groups to document their assessments in an explicit and auditable way. While developed for claystone, it can be extended to other host rocks, repository components, and additional EndlSiUntV assessment dimensions.

OpenAccess:
PDF
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