Atommüll
Atommüll
Ein Kernkraftwerk arbeitet mit sogenannten Brennelementen. Ein Drittel
dieser Brennelemente werden jährlich gegen neue ausgetauscht. Da dieses
Material mit lebensbedrohenden Spaltprodukten verseucht ist, aber auf der
anderen Seite wertvolle, wiederverwendbare spaltbare Kerne enthält, ist die
Entsorgung und Bearbeitung der ausgedienten Brennelemente aus Umwelt-, aber
auch aus Rentabilitätsgründen äußerst wichtig. Dabei geht man folgendermaßen
vor:
Nach dem ersten, etwa 1jährigen Aufenthalt der Brennelemente in den
Abklingbecken der Kernkraftwerke kommen diese in Zwischenlager. Die
Brennelemente verbleiben dabei in ihren Transportbehältern, wo sie absolut
sicher gelagert sind und kaum Strahlung nach außen abgeben können. Danach
werden die Brennstäbe in einigen Ländern wie Frankreich ( La Hague) und
Großbritannien (Sellafield); wie man sagt, wiederaufgearbeitet.
Der noch
brauchbare Brennstoff wird dabei zurückgewonnen und der Produktion neuer
Brennelemente zugeführt. Die gefährlichen Spaltprodukte werden abgesondert
und für alle Zeiten in sog. Endlagern deponiert. Natürlich ist es auch
möglich, die abgebrannten Brennelemente ohne Wiederaufarbeitung in Endlagern
zu verstauen.
Die ausgedienten Brennelemente werden nach ihrem Aufenthalt im Abklingbecken
des Kraftwerks zu einem Zwischenlager gebracht. Dort werden abgenutzte Brennelemente oder Glaskokillen mit flüssigem hochradioaktivem Abfall zwischengelagert.
Da der Atommüll weiterhin Wärme abgibt, muss das Zwischenlager gekühlt werden. Die Wärmeabfuhr aus der Lagerhalle erfolgt mittels Belüftungsöffnungen im unteren Teil der Wände und Entlüftungsöffnungen im Dachbereich. Die Außenwände sind zum unteren Bereich hin von 20cm Dicke auf 50 cm verstärkt, um eine erhöhte Strahlenabschirmung zu erreichen. In Deutschland gibt es z.Zt.2 Orte, die als Zwischenlager bezeichnet werden können:
Ahaus: 420 Stellplätze
Gorleben: 420 Stellplätze
Aus diesen Zwischenlagern gelangt der Atommüll entweder in eine Wiederaufbereitungsanlage(z.
B. La Hague, Sellafield) oder nach jahrzehntelanger Lagerung( höchstens 40 Jahre) in eine
Konditionierungsanlage, wo er für die Endlagerung präpariert wird.
Wiederaufarbeitung- oder Wiederaufbereitungsanlagen sind Einrichtungen, in
denen bei ausgebrannten Brennelementen die Trennung ihrer verschiedenen
Bestandteile durchgeführt wird. Insbesondere müssen die radioaktiven Abfälle
abgesondert und die Brennstoffe Uran und Plutonium wiedergewonnen werden.
Die Brennstäbe werden zunächst zerkleinert und in Salpetersäure gelöst. Uran,
Plutonium und die Spaltprodukte lösen sich dabei fast völlig auf, die
zerkleinerten Hülsen der Brennstäbe bleiben zurück, werden einzementiert und
sicher gelagert.
Uran und Plutonium werden nach weiteren Trennungs- und
Reinigungsvorgängen in eine Fabrik zur Herstellung neuer Brennelemente
transportiert, die radioaktiven Abfälle für die Endlagerung vorbereitet und
verpackt. Täglich wird in deutschen Atomkraftwerken ca. 1,3 t radioaktiver Abfall erzeugt. Weltweit beträgt die Menge ca. 20 t.
Da der Atommüll über längere Wege transportiert wird, muss dieser in Spezialbehältern gelagert werden.
Diese nennt man auch Castor-Behälter.
Der Name steht für cask for storage and transport of
radioactive material ( Behälter zur Lagerung und zum Transport radioaktiven Materials). Die Behälter sind 5-6 Meter hoch, haben einen Durchmesser von 2,5 m . Die Außenwand ist 450mm stark und besteht aus Grauguss. In der Wand des Gusskörpers sowie im Deckel- und Bodenbereich sind Stäbe zur Neutronenabschirmung angebracht. Der Behälter wird von einem Deckelsystem aus Primär- und Sekundärdeckel verschlossen.
Ein Druckschalter überwacht permanent die Dichtheit. An Kopf- und Fußende befinden sich Tragevorrichtungen. Die Wärme beträgt im Innern der Castoren zwischen 400-500 Grad. An den berührbaren Stellen < 50°C
Tests zur Sicherheit von Castoren:
Fall des Behälters aus neun Meter Höhe auf ein praktisch unnachgiebiges Fundament
(Betonsockel von 1000 Tonnen, abgedeckt mit einer 35 Tonnen schweren Stahlplatte).
Feuertests bei einer Temperatur von mehr als 800°C über die Dauer von einer halben
Stunde.
Die Abfälle der Atomanlage haben verschiedene Gefährlichkeitsgrade.
Schwachaktive Abfälle Aktivität < 3,71*10^9 Bq in fester und flüssiger Form werden zunächst durch
Eindampfen, Pressen oder Verbrennen auf ein möglichst kleines Volumen
konzentriert. Danach werden sie in Fässer einzementiert.
Mittelaktive Abfälle, 3,71*10^9 Bq> Aktivität< 3,71*10^13 Bq zum Beispiel die zerkleinerten Metallhülsen der Brennstäbe, zementiert man ebenfalls in Fässer ein. Besondere Sorgfalt ist
bei den hochaktiven Abfällen nötig. Aktivität >3,71*10^13Bq
Das sind besonders die in Salpetersäure gelösten Spaltprodukte. Sie geben
99% der Strahlung des gesamten Atommülls ab! Für diese lebensgefährlichen
Substanzen wurde ein Verglasungsverfahren entwickelt.
Die hochradioaktiven
Lösungen werden zunächst konzentriert und chemisch umgewandelt. Danach
werden die Abfälle bei 1150°C mit Glaspulver verschmolzen und damit
untrennbar zum Bestandteil des Glases, das in dichtwandige Edelstahlbehälter
abgefüllt wird.
Bei einer Wiederaufarbeitungsanlage fallen pro Tonne Uran etwa 130 l
hochradioaktiven Abfalls in Form eines Glasblocks, 5 Fässer zu je 400 l mit
mittelaktivem Abfall und 15 Fässer mit schwachaktivem Müll an. Diese Stoffe
müssen für alle Ewigkeit - das heißt zeitlich unbefristet- sicher verstaut
werden, da sie auch nach Generationen eine große Gefahr darstellen.
Die beste Möglichkeit, radioaktive Abfälle für Jahrtausende sicher zu
lagern, ist die Unterbringung dieser hochgefährlichen Stoffe in
unterirdischen Salzstöcken. Die Fässer mit schwach aktiven Abfällen werden
in Steinsalzkammern gebracht und lagenweise mit Salz abgedeckt.
Ist so ein
Raum voll aufgefüllt, wird er versiegelt. Bei den mittelaktiven Rückständen,
die sich ebenfalls in Fässern befinden, ist schon mehr Vorsicht nötig. Für
sie ist eine spezielle Kammer im Salzstock vorgesehen, die nicht betreten
werden kann und mit Fernsehkameras überwacht wird. Die Abfälle werden in
Betonabschirmbehältern in diesen Raum versenkt. Die Endlagerung der
hochaktiven Abfälle im Salzstock soll folgendermaßen vorgenommen werden; Die
verglasten und in Edelstahl eingeschlossenen Abfälle werden in 1000 m Tiefe
in Bohrlöchern untergebracht, welche danach wieder verschlossen werden.
Steinsalzformationen sind für die Endlagerung besonders geeigent, da das
Salz nach heutiger Erkenntnis absolut dicht ist, so dass keine
Radioaktivität in die Umwelt, zb.
ins Grundwasser, gelangen kann. Auch
andere Möglichkeiten, radioaktive Abfälle endzulagern, sind in Diskussion.
So könnte man die gefährlichen Stoffe in alten Bergwerken oder Erzgruben,
also in geologisch möglichst tiefliegenden Gesteinsschichten unterbringen.
Auch eine Endlagerung auf dem Mond wird erwogen.
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