Start | Kontakt | Impressum
 
 
 

Die Energiefrage

 
 
 
 
 
 

Dr. Hermann Hinsch

Die Energiefrage - #30
Radioaktiver Abfall aus Kernkraftwerken

In verschiedenen Industrien, in der Medizin und der Forschung werden radioaktive Substanzen verwendet, die dann irgendwann Abfall sind. Jedoch ist deren Menge klein gegenüber dem Abfall aus Kernkraftwerken, und nur dieser spielt in der öffentlichen Diskussion eine Rolle. Viele Menschen erregen sich so über den radioaktiven Abfall aus Kernkraftwerken, dass sie meinen, er könne das Ende der Menschheit herbeiführen (1). Solche Beurteilungen setzen die völlige Unkenntnis der Naturwissenschaften und Schwierigkeiten bereits bei den Grundrechenarten voraus. Wie ist das in unserer auf Naturwissenschaft, Mathematik und Technik beruhenden Zivilisation möglich?
Könnte ein alter Römer wieder zum Leben erweckt und in unsere Zeit und nach Deutschland versetzt werden, würde er staunen: Er kann mit Leuten in Rom von hier aus direkt sprechen, die Rückreise in seine Hauptstadt würde wenige Stunden dauern, Licht und Wärme schaltet man einfach ein, und vor allem: Es gibt hier nie einen Mangel an Lebensmitteln. Aber gänzlich verblüffen würde den alten Römer, dass, von wenigen Ausnahmen abgesehen, unsere Politiker nichts damit zu tun haben. Denn Regierung und Bundestag sind etwa so zusammengesetzt wie der Senat in Rom vor mehr als 2.000 Jahren. Es dominieren die Juristen. Zählt man noch dazu, was uns als "Intellektuelle" vorgestellt wird, ergibt sich folgende Situation (Vince Ebert): "Die öffentliche Diskussion über Energieversorgung, Risikobewertung, Gentechnik, Klimawandel, Stammzellen und Digitalisierung wird zu 97 Prozent bestimmt von Geisteswissenschaftlern, Theologen, Schriftstellern, Juristen, Theaterleuten und Ökonomen." Als Physiker und damit Angehöriger der MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) gehöre ich da zu einer Randgruppe. Jedoch werde ich von diesem Standpunkt aus über radioaktive Abfälle berichten.

 

Was immer die Technik an radioaktivem Abfall erzeugt, die Aktivität wird winzig bleiben gegenüber der natürlichen Radioaktivität unserer Erde. Jedoch kann die spezifische Aktivität vieler technischer Abfälle unnatürlich hoch sein, und solche Abfälle müssen dann sorgfältig entsorgt werden. Es gibt auch Möglichkeiten, radioaktive Abfälle umzuwandeln (Transmutation), aber das wird bisher nirgends gemacht. Wir nähern uns der Thematik anhand von fünf Fragen an.

1. Was ist Atommüll und in welcher Form wird er eingelagert?

"Atommüll" ist eine Bezeichnung der Medien. Radioaktive Materialien entstehen in Kernkraftwerken auf zwei Arten. Uran- und Plutoniumkerne werden in zwei und manchmal auch drei Teile gespalten. Diese Bruchstücke haben Elemente zu viel Energie, die sie per Strahlung loswerden wollen. Der zweite Weg ist Aktivierung durch Neutronen. Nimmt Uran oder auch z.B. Cobalt im Strukturmaterial ein zusätzliches Neutron in seinen Kern auf, dann ist ebenfalls ein Radionuklid entstanden. Unvermeidlich gelangen solche radioaktiven Elemente, auch Nuklide genannt, ins Abwasser und in die Abluft. Dort werden sie so weit wie möglich herausgefiltert, und die Filtermaterialien stellen dann schwach aktiven Abfall dar. Insgesamt beträgt die Aktivität dieser Filtermaterialien etwa ein Prozent aller Kernkraftwerksabfälle. Fässer mit solchem Inhalt darf man anfassen. Internationale Bezeichnung: LLW (Low Level Waste). Bei Aktionen wie der Demontage von Reaktorkernen fallen Abfälle mit höherer Aktivität an. Auch diese kommen in Fässer, die man aber nicht mehr anfassen sollte. Die Fässer werden in Abschirmungen transportiert. Obwohl sich jede Strahlung letzten Endes in Wärme umsetzt, werden solche Fässer aber kaum warm (die Wärmeerzeugung liegt unter 2 kW/m³). Insgesamt handelt es sich um etwa 4 % der Aktivität aller KKW-Abfälle. Internationale Bezeichnung: ILW (Intermediate Level Waste). Der ganz überwiegende Teil der Aktivität besteht aus abgebrannten Brennelementen. In einigen Ländern werden Brennelemente wiederaufgearbeitet, d.h. man holt die Wertstoffe Uran und Plutonium heraus. Der Rest wird zu einer Art Glas verarbeitet (vitrified) und ist hochaktiver Abfall, obwohl, die ursprüngliche Aktivität zügig abklingt. Bezeichnung: HLW (High Level Waste).

Bis heute wird solcher Abfall nirgends endgelagert. Es gibt zwei Konzepte: Einlagerung in Granit oder Ähnlichem. Das ist aber kein Einschluss, es kommt zu Kontakt mit Wasser. Finnland und Schweden gehen so vor, da sie nichts Besseres haben. Salz oder Ton würden einen Einschluss des Abfalls bewirken. Dieses Konzept wird in der Schweiz, in Belgien und Frankreich verfolgt. Die nachfolgende Tabelle zeigt den Stand der Planungen.
Land Abfallart Tatsächlicher oder geplanter Beginn des Baus Geplanter Beginn der Einlagerung
Belgien

abgearbeitet,
Brennelemente

2035  
Kanada Brennelemente   2035
China aufgearbeitet   2050
Finnland Brennelemente 2004 2023
Frankreich aufgearbeitet 2020  
Deutschland aufgearbeitet,
Brennelemente
  2085
Japan aufgearbeitet   2035
Russland aufgearbeitet 2024  
Schweden Brennelemente   2028
Schweiz aufgearbeitet,
Brennelemente
  2060
*) In Deutschland wird allein die Suche nach einem Standort offiziell bis 2031 dauern, Insider nehmen aber an, dass sie vor 2060 nicht beendet werden kann. Sollte es kein grundsätzliches Umdenken geben, wird Deutschland niemals ein HLW-Endlager fertigstellen. Schwach- und mittelaktive Abfälle werden überall auf der Welt oberflächennah deponiert.
 

In Deutschland steht schwach- und mittelaktiver Abfall vorwiegend in oberirdischen Lagern. Einiges wurde jedoch schon in die Grube Morsleben gebracht und darf dort auch bleiben. Anders ist es in der "Asse". Alles soll gegen den Rat aller, auch ‚grüner' Fachleute, aber nach dem einstimmigen Willen des Bundestages (mittlerweile ist es ein Gesetz) wieder herausgeholt werden, was Milliarden kosten wird.

Worum geht es? Das Bundesamt für Strahlenschutz schreibt selbst: Die gesamte Aktivität der über 100.000 Abfallfässer, eingelagert in mehr als einem halben Kilometer Tiefe, beträgt 0,5 Prozent der Aktivität eines einzigen Castor-Behälters. Von diesen stehen (November 2011) allein in Gorleben 113 Stück über der Erdoberfläche.

Das Asse-Gesetz sollte daher vom nächsten Bundestag dringend korrigiert werden.

 

2. Wie definiert man die Anforderungen an ein Endlager?

Auch unter ungünstigsten Annahmen darf nicht irgendwann, irgendwo, irgendwer einer höheren Strahlendosis als 0,1 Millisievert pro Jahr (mSv/a) aus dem Endlager ausgesetzt sein. Das ist 1/20 der natürlichen Strahlenexposition im Flachland von ca. 2 mSv/a. Anderswo leben große Bevölkerungsgruppen bei 10 mSv/a und mehr, ohne dass ein Einfluss auf deren Gesundheitszustand erkennbar wäre.(2)

In der Endlagerkommission sind auch einige wenige Fachleute, und ich hatte Gelegenheit, mit einem davon zu sprechen. Ich fragte ihn, ob es die Endlagersuche nicht erleichtern würde, wenn man höhere Grenzwerte als die 0,1 mSv/a zuließe. Nein, sagte er. Für jeden einigermaßen geeigneten Standort würden die Sicherheitsanalysen zu dem Ergebnis kommen, dass diese 0,1 mSv/a eingehalten werden können.

3. Sollte Atommüll rückholbar gelagert werden?

Hierbei wird an die Sicherheit gedacht; vielleicht wird es in Zukunft Möglichkeiten geben, den Abfall unschädlicher zu machen? Er schadet schon heute niemandem.

Oder sollte man die Möglichkeiten offenhalten, einmal Wertstoffe aus dem Abfall herauszuholen? Aufarbeitung lohnt sich heute nicht, warum soll das einmal anders werden? Rückholbarkeit macht die Einlagerung aber unnötig schwierig und damit teuer. Ich rate davon ab.

4. Wie verändert sich Atommüll über die Jahrtausende?

Wer Leute erschrecken will, kann durchaus zutreffend sagen: Die Zahl radioaktiver Atome nimmt auch in Jahrtausenden nur langsam ab. Ein Behälter mit hochaktivem Abfall, Kokille genannt, aus einer Wiederaufarbeitungsanlage enthält nach 1.000 Jahren immer noch 84 % der ursprünglich vorhandenen radioaktiven Atome. Aber: Die Aktivität, d.h. Strahlenteilchen pro Sekunde, wird dann auf etwa 0,5 % des anfänglichen Wertes zurückgegangen sein. Ursprünglich enthält eine solche Kokille 44 Arten von Radionukliden, nach 1.000 Jahren sind die 10 aktivsten aufgrund ihrer Halbwertszeiten unter 100 Jahren zerfallen.

Es bleiben schwachaktive Radionuklide. Ob diese von Bedeutung sind, hängt von ihrer Löslichkeit und ihrer Adsorption auf einem möglichen Weg nach oben ab. Das gefürchtete Plutonium spielt gar keine Rolle. Ausbreitungsrechnungen zeigen, dass andere Elemente, wie das recht unbekannte Selen 79, eine viel größere Chance haben, in die Biosphäre durchzukommen.

Nun sagen die Geologen: Wir blicken viele Millionen Jahre in die Vergangenheit, also können wir auch sagen, was in der nächsten Million von Jahren passiert. Aber wenn sich jemand ins Endlager hinab begibt, um etwa aus Unkenntnis ein Bergwerk anzulegen, und über die heute üblichen Explorationsmethoden nicht verfügt?

Bereits nach 100.000 Jahren muss man 4 kg vom Kokilleninhalt essen, um die tödliche Dosis zu erhalten (3) . Das kann nicht mehr als Giftstoff bezeichnet werden, Kochsalz ist giftiger

5. Was passiert bei Austreten von radioaktiven Substanzen in die Umwelt?

In den ersten Jahrhunderten nach der Einlagerung wäre das unangenehm. Man hat da Erfahrungen: In Tschernobyl und in geringerem Maße in Fukushima befinden sich künstliche radioaktive Stoffe an der Erdoberfläche. Caesium 137 wäre das bei weitem gefährlichste Radionuklid (4) . Von Plutonium ist nichts zu befürchten. Nur als eingeatmeter Staub ist es ungewöhnlich gefährlich. In Tschernobyl kommen durch Plutonium kontaminierte Flächen vor. Da Plutonium-Verbindungen unter natürlichen Bedingungen aber stets in das unlösliche 4-wertige Oxid übergehen, das im Boden komplex fixiert wird, ist die Gefahr eines Transportes in die Nahrungskette oder in das Trinkwasser gering. (5)

Zusammenfassend ergibt sich folgendes Bild: Finnland und Schweden werden bald ein Endlager haben, in Frankreich geht es auch voran. In den USA hat die Obama-Regierung erst einmal alles gestoppt und über die Einstellung von Donald Trump ist mir nichts bekannt. In Deutschland wird es mit der Endlagerung nichts werden, solange die eingangs von Vince Eberts erwähnten Leute zu entscheiden haben.

Lager für schwachaktiven Abfall in Frankreich. Die Arbeiter tragen keine Schutzkleidung.
 

1) Solche Ansichten hört man z.B. in der kirchlichen Tagungsstätte Loccum (Loccumer Protokolle 25/12). So sagte dort der Landesbischof Ralf Meister: "Allerdings können wir Aussagen machen zu einer hochgiftigen Strahlung, die noch über viele hunderttausend Jahre so giftig sein wird, dass sie das Menschleben und das Leben auf dieser Erde in ihrer Existenz bedroht." Und die atompolitische Sprecherin der Grünen im Bundestag, die Kunsthistorikerin Sylvia Kotting-Uhl: "Er [der radioaktive Abfall] ist da und stellt für die heutigen und zukünftigen Gesellschaften eine existenzielle Bedrohung dar." und weiter "Atommüll gehört zum Tödlichsten, was es auf der Erde gibt. Er tötet durch Strahlung und ist hochgiftig. Bis das Risiko aus diesen Stoffen halbwegs erträglich geworden ist, vergeht eine Million Jahre. Auch dann noch haben einzelne Nuklide eine hoch umweltgefährdende Aktivität. Den Müll über einen derart langen Zeitraum so aufzubewahren, dass er Mensch und Umwelt nicht gefährden kann, scheint schier unmöglich."

2) Siehe auch Kolumne Die Energiefrage Nr. 15: "Wann ist Radioaktivität ein Grund zur Sorge?

3) W. Rüegg, "Radioaktive Abfälle, lösbares oder unlösbares Problem?", 2014

4) Oft wird hier auch Jod 131 erwähnt, das aber so rasch zerfällt, dass es bei der Betrachtung von radioaktiven Abfällen keine Rolle spielt.

5) Römpp Chemie Lexikon; Jürgen Falbe, Manfred Regitz, Hermann Römpp; Georg Thieme Verlag, 9. Aufl., 1996.

 

24. Juli 2017

Dr. Hermann Hinsch

Hermann Hinsch ist Physiker und verbrachte fast sein gesamtes Berufsleben in der wissenschaftlichen Begleitung der Einlagerung von radioaktiven Abfällen, insbesondere in der Schachtanlage Asse. Er ist außerdem Autor zweier sehr lesenswerter Bücher zum Thema Atommüll und Radioaktivität.