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Radioaktive Strahlung. Man sieht sie nicht. Man hört sie nicht. Und doch ist sie da. Tag und Nacht. Seit Anbeginn. Ohne sie wäre unser Planet eine eiskalte, unbelebte Einöde. Aber sie kann auch töten. Radioaktivität gehört zu den faszinierendsten Erscheinungen in unserem Universum - ein guter Grund, sich einmal näher damit zu befassen.

Radioaktive Abfälle sicher entsorgen

Radioaktive Abfälle entstehen in der Medizin, in Wissenschaft und Forschung, in Industrie und Technik und beim Betrieb und Rückbau von Kernkraftwerken. Da diese Abfälle eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen, müssen sie für die Dauer ihrer Schädlichkeit von unserem Lebensraum ferngehalten - also sicher eingeschlossen und geladert werden.

Lagerung schwachaktiver Abfälle in FässernDie Herkunft und die Eigenschaften radioaktiver Stoffe, insbesondere ihr Aggregatzustand und ihre Halbwertszeit, entscheiden über eine mögliche Wiederaufarbeitung und die Art des Einschlusses und der Lagerung. Schwach aktive Abfälle, die keiner keine Wärme entwickeln, können in Stahlfässern oder Containern ohne Abschirmung über einige Jahrzehnte zwischengelagert werden, bis ihre Radioaktivität abklingt und sie konventionell entsorgt werden können. Brennbare Abfälle können in speziellen Anlagen verbrannt werden, wodurch das Volumen der Abfälle reduziert wird.

Hochaktive Abfälle wie sie zum Beispiel beim Betrieb von Kernkraftwerken entstehen müssen jedoch über Jahrtausende sicher eingeschlossen und gelagert werden. Dazu werden sie in stabilen, dichten Spezialbehältern eingeschlossen und in Zwischenlagern eingelagert bis geologische Tiefenlager zur Endlagerung zur Verfügung stehen.

Zwischenlagerung radioaktiver Stoffe

Bis heute existiert in Deutschland kein Endlager für radioaktive Abfälle. Deshalb werden alle anfallenden radioaktiven Abfälle gesammelt, eingeschlossen und an der Erdoberfläche bis zur Bereitstellung von Endlagern zwischengelagert. Während schwach- und mittelaktive Abfälle in Stahlfässern eingeschlossen und gelagert werden, sind hochaktive Abfälle in speziellen Behälter (i.d.R. CASTOR®-Behälter) zu lagern. Für hochradioaktive Abfälle existiert weltweit noch kein Endlager.

Bevor die verbrauchten Brennelemente aus Kernkraftwerken in die Behälter geladen werden können, müssen diese jedoch in einem Wasserbecken - dem Abklingbecken - im Kernkraftwerk mehrere Jahre zwischengelagert werden. Die Brennelemente werden durch das Wasser nachgekühlt - zu dem Zeitpunkt zu dem sie aus dem Reaktor entnommen werden sind sie noch ca. 100° C warm - und ihre Strahlung abgeschirmt bis die kurzlebigen Nuklide zerfallen sind und damit Temperatur und Dosisleistung soweit abgenommen hat, dass sie unter den vorgegeben Grenzwerten für die Verladung in Lager- und Transportbehälter liegen.

CASTOR®-Behälter V/19Die Behälter müssen Nachwärme abführen, Strahlung abschirmen, hohen mechnischen und thermischen Belastung standhalten um alle realistischen Unfallabläufe unbeschadet zu überstehen und Kritikalitätsicherheit aufweisen, das heißt die Brennelemente müssen fix angeordnet sein und es müssen Neutronen absorbierende Werkstoffe verwendet werden, um eine nukleare Kettenreaktion bzw. kritische Masse zu verhindern und die nukleare Sicherheit des Brennstoffs zu jederzeit zu gewährleisten. Den Behältern wird zur Einlagerung ein zweiter Deckel aufgesetzt. Zwischen dem Primär- und dem Sekundärdeckel wird ein Überdruck mit Heliumgas erzeugt. Der Behälterinnenraum steht unter einem Unterdruck. Der Überdruck zwischen den Deckeln wird ständig überwacht - der Behälter ist im Zwischenlager an ein im Gebäude installiertes Überwachungssystem angeschlossen. Nachlassende Dichtheit einer der beiden Deckel äußert sich durch Abfall des Überdrucks, in diesem Fall gibt es zugelassene Reperaturverfahren. Bleibt der Überdruck konstant, sind beide Deckel dicht.

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Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente

Bei der Kernspaltung von Uran-235 entstehen als Spaltprodukte hochradioaktive Isotope von Jod, Cäsium, Xenon und Barium und ein geringer Anteil an Strontium und Krypton. Da nur ein gewisser Teil des Uran-235 während des Betriebs im Reaktor verbraucht und aus Uran-238 ein geringen Teil Plutonium-239 erbrütet wird, enthalten die erschöpften Brennelemente noch einen sehr großen Anteil an Uran und Plutonium, der erneut für eine weitere Energiegewinnung nutzbar gemacht werden kann. Dazu werden durch chemische Trennverfahren Spaltprodukte von nutzbarem Brennstoff getrennt, der spaltbare Uran-235- bzw. Plutonium-239-Anteil angereichert und der Brennstoff zu neuen Brennelementen verarbeitet. Die Spaltprodukte werden in Glaskokillen eingeschmolzen, in spezielle CASTOR®-Behälter geladen und der Zwischen- bzw. Endlagerung zugeführt.

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Geologische Tiefenlager zur Endlagerung

Geologisches Tiefenlager für radioaktive AbfälleUm hochaktive Abfälle langfristig sicher von der Umwelt fernzuhalten, scheinen geologische Tiefenlager am besten geeignet zu sein. Bei der Auswahl des richtigen Standorts ist darauf zu achten, dass die der Standort geologisch stabil und tektonisch keinen größeren Bewegungen ausgesetzt ist. Das Gestein, in dem das Lager gebaut wird (Wirtsgestein), muss geeignete felsmechanische Eigenschaften aufweisen, um Schadstoffe zurückhalten zu können und möglichst gering durchlässig sein. Für die Lagerung von wärmeentwickelndenden Abfälle muss das Gestein zudem die Wärme gut ableiten. Als Wirtsgesteine werden weltweit insbesondere Steinsalz, Ton, Tuff und kristalline Gesteine (z. B. Granit) in Erwägung gezogen. Ebenso müssen die in Frage kommende Gesteinsschichten eine genügend große Ausdehung aufweisen und genügend tief liegen, nicht wegen der Stärke der radioaktiven Strahlung - um die Strahlung eines mit Spaltprodukten oder abgebrannten Brennstäben gefüllten Endlager-Behälters vollständig abzuschirmen, reicht bereits die Überschüttung mit einem Meter Erde - sondern um sicher zu gehen, dass selbst grösste Geländehebungen und stärkste Bodenerosion die Endlager-Behälter nicht freilegen, bevor die radioaktive Strahlung abgeklungen ist. Alle diese Eigenschaften müssen über sehr lange Zeiträume stabil bleiben.

Weiterhin müssen alle Aspekte des "Gesamtsystems Endlager" in einer Sicherheitsanalyse untersucht und bewertet werden. Dazu gehören die endlagergerechte Konditionierung der radioaktiven Abfälle, das Bergwerkskonzept und die Wirksamkeit der geologischen und technischen Barrieren.

Zum heutigen Zeitpunkt ist die Endlagerung (hoch-)radioaktiver Abfälle technisch längst gelöst. Jedoch lassen politische Entscheidungen auf sich warten, die aus Verantwortung gegenüber künfigen Generationen nicht weiter aufgeschoben werden sollte.

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Quellen: http://de.wikipedia.org, http://www.kernenergie.de, http://www.kernenergie.ch, http://www.gns.de (Hersteller für CASTOR®-Behälter), nagra Focus Nr. 2-4 (Schweizer Themenheft zur nuklearen Entsorgung)

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