Neben Salzgestein und Granit ist Tonstein eine der drei Gesteinsarten, die Forscher derzeit für die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle diskutieren. Tonstein ist als Wirtsgestein interessant, da er gute Rückhalteeigenschaften aufzeigt und Radionuklide sorbieren kann. Länder wie die Schweiz oder Frankreich planen aktuell Endlager im Tonstein. Auch in Deutschland gibt es Tonformationen, die für ein Endlager in Frage kommen könnten.

Die GRS hat für das EU-Projekt FORGE (Fate of Repository Gases) das Verhalten von Gasen in Tonstein-Endlagern untersucht. Gase entstehen beispielsweise bei der Korrosion von Abfallbehältern oder beim Abbau organischer Stoffe, die oft Bestandteil mittel- und schwachradioaktiver Abfälle (z. B. aus der Medizin) sind. Bekannt war bereits, dass sich die Gase unterschiedlichste Wege aus dem Endlager suchen. Ein relativ großer Teil von ihnen wird in dem Wasser gelöst, das in den Poren des Tonsteins und anderer Materialien vorliegt. In gelöster Form kann das Gas dann durch die sogenannte Diffusion aus dem Endlager entweichen.

Die Forscher der GRS haben für FORGE Modelle entwickelt, mit denen sich der Transport der Gase im Endlager prognostizieren lässt. Sie werteten dazu einige der langjährigen Experimente aus, die die Nagra (Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle) im Schweizer Felslabor Mont Terri zum Gastransport im Tonstein durchgeführt hat. Mit ihren Modellen konnten die GRS-Forscher zeigen, dass das Gas durch den Tonstein plötzlich zu fließen beginnt, sobald der Gasdruck den Gebirgsdruck überwindet. Dies ist ein deutlicher Hinweis auf eine mechanische Öffnung von Rissen. Es gelangte allerdings kein Wasser durch diese Risse - ein Phänomen, das sich nach Ansicht der Forscher nur durch sehr kleine Rissöffnungen plausibel erklären lässt.

Die Untersuchungen der GRS zeigen allerdings auch, dass die rissgesteuerte Gasströmung im Gebirge ein komplexer Vorgang ist, der sich noch nicht in allen Aspekten prognostizieren lässt. Eine Möglichkeit für die Auslegung eines Endlagers in Tongestein könnte es deshalb sein, die Risse im Wirtsgestein erst gar nicht entstehen zu lassen. Dies wäre zum Beispiel der Fall, wenn das Gas kontrolliert entlang der technischen Bauwerke entweichen könnte. Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, die Gasbildung zu verlangsamen - z. B. durch die Nutzung bestimmter Abfallbehälter oder Konditionierungsarten. Die Untersuchungsergebnisse der GRS können im Bericht Modelling Gas and Water Flow through Dilating Pathways in Opalinus Clay - The HG-C and HG-D Experiments nachgelesen werden [1]