Was bedeutet eigentlich „Endlagerung?“

Alles auf die lange Bank. Bild: RainerSturm / pixelio.de

von Dr. Lutz Niemann
Was sind Abfälle aus einem Kernkraftwerk? Was ist Endlagerung? Was Zwischenlagerung? Was kann Gorleben? Was kann es nicht? Diese Fragen werden im folgenden umfassend und einfach verständlich beantwortet.


Was sind Abfälle aus einem Kernkraftwerk?

In einem Kernkraftwerk werden die Kerne von Uran-235 in je zwei Kerne von etwa dem halben Gewicht des Urans gespalten, es entstehen dadurch

1.     Spaltprodukte. Das sind die Abfälle, die nicht mehr zu gebrauchen sind. Diese Spaltprodukte sind zwar radioaktiv, werden aber wegen ihrer kleinen Halbwertszeiten schnell zu stabilen Elementen und strahlen dann nicht mehr.

Zu einem geringen Anteil entstehen aus Uran-238 durch Einfang von Neutronen

2.     Transurane. Diese sind schwerer als Uran. Jedes zweite der Transurane ist ebenfalls spaltbar und liefert bei der Spaltung Energie, genau so wie es beim Urankern geschieht. Diesen Vorgang nennt man brüten. Die Transurane sind daher ebenfalls wichtige Energielieferanten. Allen bekannt ist Plutonium, es gibt aber weitere Transurane. Und die ganz schweren Transurane spalten sich auch ganz von allein, sie spalten „spontan“. Gegen Ende der Einsatzzeit eines Brennelementes im Kernreaktor wird mehr Energie aus der Spaltung von erbrüteten Transuranen geliefert als aus der Spaltung vom Uran-235. Die Gesamtzahl der spaltbaren Kerne im Brennelement nimmt mit der Zeit seines Einsatzes ab, schließlich ist keine sich erhaltende Kettenreaktion mehr möglich, das Brennelement ist abgebrannt.

Abgebrannte Brennelemente enthalten ca. 5% Spaltprodukte und nur noch 1 bis 2% direkt spaltbare Kerne (z.T. die schweren Transurane). Der Rest von 93 bis 94% ist nicht direkt spaltbares Material, im wesentlichen Uran-238, das aber in spaltbare Kerne überführt werden kann. Abgebrannte Brennelemente enthalten also sehr viele Wertstoffe, die nach Wiederaufarbeitung wieder in neuen Brennelementen eingesetzt werden können. Daher ist Wiederaufarbeitung zur Ressourcenschonung dringend erforderlich. Nach der Regierungsübernahme 1998 durch Rot-Grün unter Schröder wurde die Wiederaufarbeitung von Brennelementen aus deutschen Kernkraftwerken per Gesetz verboten, zuvor war das noch in La Hague (Frankreich) und Sellafield (England) möglich.

Wie ist das mit Gorleben?

In Gorleben stehen in dem großen Lager gut 100 Castoren mit Kokillen (runde Behälter, ca. 80cm hoch, ca. 40cm Durchmesser), darin befinden sich die in Glas eingeschmolzenen Spaltprodukte. Diese werden so hergestellt: In eine Glasschmelze werden die Spaltprodukte eingerührt, dann wird das ganze in Stahlblechbehälter eingegossen und abgekühlt — fertig. Wegen der enthaltenen Spaltprodukte strahlen diese Kokillen, sie werden etwas warm. Eine Kokille hat heute eine Wärmeleistung von etwa 1kW, mit 5 solcher Kokillen könnte man in Dauerleistung sein Haus heizen (wenn es erlaubt wäre), aber die Strahlung müßte abgeschirmt werden. Die Spaltprodukte in den Glaskokillen haben kurze Halbwertszeiten, daher ist in etwa 300 Jahren deren Giftigkeit auf diejenige des Natururans abgeklungen. Natururan ist überall auf der Erde in einer Konzentration von ca. 3E-6 (=0,0003%) vorhanden.

Es geht in Gorleben darum, diese ca. 2500 Kokillen in den etwa 100 Castoren nach Untertage zu bringen. Aber die Regierenden sind offenbar der Meinung, daß diese Kokillen in der großen Halle besser aufgehoben sind als untertage. Ich bin da anderer Meinung. Zusätzlich stehen in der Halle in Gorleben noch 5 Castoren mit abgebrannten Brennelementen, also mit Wertstoffen.

Der Salzstock in Gorleben existiert seit 240 Millionen Jahren. Es gibt kein technisches Problem der Endlagerung in den Salzstock. Es gibt auch keine Gefahr, daß auf irgendeine Weise Wasser an den Salzstock gelangen könnte, und das Salz in dem Stock lösen könnte. In den vergangenen 240 Millionen Jahren war die Norddeutsche Tiefebenen oftmals vom Meer bedeckt, denn in der Zeit von vor ca. 20 Millionen Jahren sind die vielen Braunkohlenlager Norddeutschlands entstanden. Die Existenz des Gorlebener Salzstockes über 240 Millionen Jahre lässt vermuten, daß er die zum Abklingen der Spaltprodukte erforderlichen 300 Jahre ebenfalls noch existieren wird.

Was bedeutet direkte Endlagerung?

In Deutschland ist nur noch die direkte Endlagerung erlaubt. Das bedeutet, daß die abgebrannten Brennelemente (die seit etwa 1998 angefallen sind) NICHT mehr aufgearbeitet werden. Sie sollen in einer großen Presse zusammen gepresst werden (wegen Volumenverkleinerung) und dann direkt untertage gebracht werden. Diese Presse (Pilotkonditionierungsanlage) steht in Gorleben. Sie wurde laut Vereinbarung vom 14.6.2000 fertig gebaut, aber es wurde gleichzeitig festgelegt, sie NICHT in Betrieb zu nehmen. Das ist natürlich eine gute und kluge Festlegung, denn die direkte Endlagerung wäre eine Verschwendung von nützlichen Ressourcen. Die direkte Endlagerung ist auch in anderen Staaten der Welt zur Zeit die einzige gesetzlich erlaubte Form der „Entsorgung“ abgebrannter Brennelemente, aber sie wird noch nirgends durchgeführt bzw. auch nur in Angriff genommen, was zu begrüßen ist.

Es wurde mit dem 14.6.2000 festgelegt, zukünftig alle abgebrannten Brennelemente nach einer ersten Abklingzeit im Naßlager der Kernkraftwerke in Castoren zu packen und in diesen dann trocken in neu zu bauenden Zwischenlagern an den Standorten der Kernkraftwerke aufzubewahren. Diese Zwischenlager sind inzwischen alle gebaut worden und sie sind auf 40 Jahre genehmigt. Was nach diesen 40 Jahren geschehen wird, werden wir später sehen. Vielleicht wird man diese Wertstoffe dann nach Rußland verkaufen, weil dort der Brennstoffkreislauf mit der Entwicklung des Brüters weit fortgeschritten ist. Deutschland könnte dann den damit in russischen Kernkraftwerken erzeugten Strom kaufen, wenn es den dafür geforderten Preis bezahlen kann. Es lohnt sich heute nicht, über die Zeit in 40 Jahren zu spekulieren.

In einem Endlager mit direkt endgelagerten Brennelementen sinkt die Giftigkeit der darin enthaltenen Stoffe sehr langsam. Es gibt im Uran und in den Transuranen weiterhin Spaltungen, wenn auch in sehr geringer Anzahl. So entstehen immer neue radioaktive Spaltprodukte und durch die Spaltneutronen auch weitere Transurane, von denen einige sehr lange Halbwertszeiten besitzen. Das hat zur Folge, daß in einem derartigen Endlager die Giftigkeit des dort gelagerten Materials diejenige des Natururans erst nach etwa einer Million Jahre erreichen wird.

Wenn tatsächlich irgendwann auf der Erde abgebrannte Brennelemente in ein Tiefenlager kommen, dann wird damit Untertage ein ideales Wertstofflager für Energie geschaffen. Und das wird auch irgendwann wieder an die Oberfläche geholt werden, vielleicht nach 1000 Jahren, oder nach 10 000 Jahren, oder nach 100 000 Jahren, niemand kann das heute wissen. Daher sind Tiefenlager für abgebrannte Brennelemente unsinnig, man sollte die abgebrannten Brennelemente in oberflächlichen Lagern belassen, so wie es in Deutschland derzeit für 40 Jahre vorgesehen ist. Alles andere sollte man späteren Generationen überlassen.

Was könnte die Zukunft bringen?

Als es 1990 zur ersten Rot-Grünen Regierung in Niedersachsen unter Ministerpräsident Schröder kam, wurde im Koalitionsvertrag festgelegt „eine Gesamtstrategie zu verfolgen, um über eine Blockade der Errichtung von Endlagern den Ausstieg aus der Kernenergie zu erzwingen.“ Man findet diesen Hinweis beim Bundesamt für Strahlenschutz. An diese Vereinbarung haben sich seither alle Rot-Grünen Regierungen gehalten, inzwischen haben sich CDU/CSU/FDP dem angeschlossen. Zudem wurde durch Bundesgesetz in 2000 die Forschung zur Endlagerung verboten (wobei das Wort „verboten“ vermieden wurde und durch die harmloser klingende Bezeichnung „Moratorium“ ersetzt wurde).

Im Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD vom 11.11.2005 steht geschrieben: „CDU, CSU und SPD bekennen sich zur nationalen Verantwortung für die sichere Endlagerung radioaktiver Abfälle und gehen die Lösung dieser Frage zügig und ergebnisorientiert an. Wir beabsichtigen in dieser Legislaturperiode zu einer Lösung zu kommen.“ Der damals verantwortliche SPD-Minister Gabriel tat nichts, so konnte die Behauptung „Endlagerfrage nicht gelöst“ weiterhin benutzt werden. Es wäre Aufgabe der Kanzlerin gewesen, für ein Fortkommen in dieser Frage zu sorgen, aber Sie tat es nicht, offenbar hatte sie ebenfalls kein Interesse an der Lösung der Frage.

Heute ist die Bank, auf die man alle Aktivitäten rund um die Endlagerung geschoben hat, unendlich lang geworden: Man will die schwach aktiven Abfälle aus der ASSE wieder heraus holen, ein Termin für die Inbetriebnahme vom Schacht Konrad rückt in immer weitere Ferne, und mit der Suche nach einem Endlager für die hoch aktiven verglasten Spaltprodukte will man noch einmal von vorn beginnen. Vielleicht sind für die letzteren die erforderlichen 300 Jahre Abklingzeit schon um, wenn das Endlager gefunden sein wird? Nur schade, daß ich als Angehöriger der Gruppe Ü70 das nicht erleben kann.

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10 Kommentar(e)

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1

Wes Geistes Kind muß man sein, wenn man glasklare Fakten ignoriert und den Menschen die eigene Ideologie aufdrückt?
Z.B. "Blockade der Errichtung von Endlagern den Ausstieg aus der Kernenergie zu erzwingen."
Entweder Selbstüberschätzung in schon gefährlichem Maße oder dickes Geld.
Man zwingt also

2
Vaclav Endrst

Wenn mich jemand fragen wird was eine Endlagerung ist, werde ich spontan antworten: Eine Endlagerung ist ein Ausdruck der gefunden worden ist von Jemanden, den keine blase Ahnung hat, was Radioaktivität ist. Er wusste aber, dass es viele Menschen gibt, die genau wie er, auch keine Ahnung haben und man kann deswegen damit Angst schieren. So mit lässt sich Politik machen. Das es auch andere Leute gibt, die von Kernphysik was verstehen sind in winzige Minderheit, ist für die dummen, aber politisch schlauen, gefundene Fressen.
MfG

3

Herr Niemann,
der angeregte Gammazustand ist in weniger als einer Sekunde nach der Entstehung des Spaltnuklids in den Grundzustand übergangen. Danach ist dieses Nuklid stabil. Dies trifft für etwa 80% aller Spaltnuklide zu. Daher spielt dieser Übergang für die Endlagerung keine Rolle. Insofern war und ist Ihre Aussage nicht richtig.
MfG

4
Dirk Weißenborn

Hallo Herr Dr. Niemann,

Ihr Beitrag ist anerkennenswert, denn er schlüsselt auf einfache Weise das Thema Endlagerung auf.

Die Politik leistet sich nur noch Lächerlichkeiten auf diesem Gebiet. Asse-Rückholung, Konrad wird trotz Planfeststellungbeschluss blockiert, Gorleben soll gänzlich ausgeschlossen werden, obwohl dies im Standortsuchgesetz nicht steht. Über allem schwebt die Frage, ob es überhaupt geeignete geologische Körper in den drei in Frage kommenden Wirtsgesteinen Salz, Tonstein und Granit in Deutschland bei Anlegung strengster maßstäbe und Einlagerung hochaktiver, nicht aufgearbeiteter Abfälle geben kann. Von der ablehnenden Haltung der Mehrheit der Bevölkerung ganz schweigen. Wahrscheinlich wird das Problem auf ganz andere Weise gelöst werden.

Einige Anmerkungen:

Sie schreiben:

"Der Salzstock in Gorleben existiert seit 240 Millionen Jahren."

Anhand der Ergebnisse struktureller Untersuchungen an den Flankengesteinen muss von einem Salzstockstadium (Diapir) ab 145 Mio Jahren vor heute (Malm/Unterkreide-Grenze) ausgegangen werden. Vorher spricht von von "Kissenstadium" - nicht "Salzstock". Genau genommen sind noch nicht einmal die Evaporitgesteine, die sich heute im Salzstock wiederfinden, 240 Mio Jahre alt, da sie später erheblichen Umbildungsprozessen ausgesetzt waren.

"Es gibt auch keine Gefahr, daß auf irgendeine Weise Wasser an den Salzstock gelangen könnte, und das Salz in dem Stock lösen könnte."

Na, ja, das ist eine Angelegenheit, für die man auf die Zeitachse schauen muss. Für die Spaltproduktlagerung bis ca. 300 Jahre im nahezu trockenen Zentralbereich des Hauptsalzes (Z2HA) stimme ich ihnen zu, jedoch nicht bei Zeitspannen bis 1 Mio Jahre (Brennelemente). Schauen wir zurück, so hat Oberflächenwasser im Bereich des randlichen Kaliflözes Staßfurt (Z2KS) während der letzten ca. 440000 Jahre Teufen von ca. 470m erreicht, wahrscheinlich im Zusammenhang mit den elsterzeitlichen Rinnenausschürfungen und Gletscherschmelzwässern. Das haben die Kernuntersuchungen aus Flachbohrungen (z.B. GoHy 1305, wenn ich mich recht entsinne) eindeutig ergeben. Charakteristische Mineralneubildungen im Kaliflöz wurden beobachtet. Googeln Sie ruhig mal "Selektive Subrosion" oder "vorauseilende Subrosion".

Vorauseilend, weil die chemische Lösung von Salzgestein in diesem Fall noch weit unter das Gipshutniveau ging. Der Gipshut selsbt ist ein Produkt der stetigen Ablaugung (Subrosion) des Salzstockes an seiner Oberkante, verbunden mit einem noch immer nicht zweifelsfrei zum Stillstand gekommen Aufstieg. Auf alle Fälle sind die Tiefengrundwässer im Niveau des Salzspiegels (oft um die 300m) oder knapp drüber nachweislich nicht völlig aufgesättigt (bis max. 275g/l).

Ansonsten freue ich mich auf weitere frische Beiträge Ihrerseits!

mit freundlichen Grüssen

Dirk Weißenborn

5

@ #3 H. Urbahn

1. Gammas gehören zur Radioaktivität, sie kommen aus dem Kern, der Kern ist radioaktiv.
2. Sie haben schon recht, viele Spaltprodukte könnten nützlich sein, wenn es sich denn lohnt. Ich weiß allerdings nicht, ob das Gas Xe mit eingeglast wird, ich meine eher, dieses entweicht bei der Wiederaufarbeitung. Cl-36 hat eine HWZ 3E05 Jahre, macht keine gammas. Ich verstehe nicht, wie man allein in der Langlebigkeit ein Problem sehen kann, dann müßte man doch auch K-40 als Problem sehen --- tut man aber nicht. Cl-36 sollte man nicht verspeisen.
3. Zum Neutronenfluß bei direkter Endlagerung kann ich nichts sagen, ich meine, Herr Narrog hat dazu mal etwas gerechnet, aber das konnte ich damals in Excel nicht öffnen, hätte es vielleicht auch nicht nachvollziehen können.
Aber es hatte Frau Astrid Meier vor einigen Jahren den Kompetenzpreis auf der Jahrestagung Kerntechnik zu entsprechenden Rechnung erhalten, es ging um die Beseitigung der Transurane im THTR. Ich habe damals diese Dinge qualitativ nachvollzogen, mit der Hilfe von Frau Meier. Neutronenfluß bei direkter Endlagerung muß schon sehr abhängig von der Geometrie sein, also von der Wahrscheinlichkeit, mit der ein n auf ein absorbierendes Nukleon trifft.

6

Die Endlagerung ist nur für die Leute ein "Problem", die aus ideologischen Gründen die Atomtechnik hassen und diese am liebsten aus den Geschichts- und Schulbüchern entfernen würden, ganz so, als hätte man sie nie erfunden.
DANN hat man natürlich ein Problem damit, wenn man auch nach Abschaltung des allerletzten AKW noch Millionen Jahre warten muß.

Für Technik-Freunde hingegen sind die sehr seltenen Metalle und radioaktiven Elemente die aus den KKW stammen, etwas Interessantes und Wertvolles. Diese auf unbestimmte Zeit irgendwo zu lagern ist genauso ein "Problem" wie Goldbarren über "Millionen von Jahren" in einer Bank zu "endlagern". Würde man diese versteigern (nach Abschaffung der Verbote bzgl. Besitz, Transport versteht sich) würden sich auf der Ganzen Welt viele Leute finden die liebend gerne die Brennstäbe oder sonstigen "Müll" kaufen würden. Diese Tatsache wird natürlich durch die vielen (von NGOs/grünen Politikern durchgesetzen) Verbotsgesetze verschleiert und vertuscht, es wird ganz bewußt die Illusion erzeugt, daß niemand den "Müll" haben will und daß er im Land bleiben muß.

Das einfachste Endlager - wenn man denn eines haben will - wäre eine tiefe Stelle im Meer. Die Zunahme an Radioaktivität im Meerwasser wäre völlig vernachlässigbar und würde durch die natürliche Abnahme der natürlichen Erd-Radioaktivität völlig kompensiert.

7

Sehr geehrter Her Niemann,
der im Artikel verwendete Begriff 'Giftigkeit' ist irreführend.
... in etwa 300 Jahren deren Giftigkeit auf diejenige des Natururans abgeklungen ...

Die Giftigkeit des Urans verändert sich mit der Zeit nicht.
Nach meiner Einschätzung ist hier 'Aktivität' der passendere Ausdruck.

8

Sehr geehrter Her Niemann,
leider finden sich in Ihrem Artikel einige Fehler.
1. Die meisten entstehenden Spaltprodukte sind nicht radioaktiv ( ich sehe hier einmal davon ab, daß die Spaltprodukte in einem angeregten Zustand entstehen und diese Anregungsenergie als Gamma-Quant unmittelbar nach der Entstehung emitiert wird, wobei das Spaltprodukt in den Grundzustand übergeht). Dieses ist dann in den meisten Fällen stabil.
2. Die Spaltprodukte sind aber anders als Sie schreiben nicht wertlos z.B. ließe sich das Xe 133 abtrennen und als Narkotikum verwenden. Natürlich ist es eine Frage des zu treibenden Aufwands und damit der Kosten ob sich das lohnt.
Aus meiner beruflichen Erfahrung weiß ich, daß für die Endlagerung nicht die Transurane das Problem sind, sondern die langlebigen Spaltprodukte wie z.B. Cl36.
Sie schreiben durch den in den abgebrannten Brennelemneten vorhandenen Neutronenfluß entstehen neue Spaltprodukte und auch neue Transurane. Frage wie hoch ist der Neutronenfluß z.B. in einem Castorbehälter mit abgebrannten BE? Welche Mengen der sehr langlebigen Transurane entstehen denn bei diesen Neutronenflüssen? Fallen diese gegenüber den schon vorhandenen Mengen ins Gewicht?
MfG

9
Fred F. Mueller

Lieber Hr. Dr. Niemann,

danke für diesen kurz und leicht verständlich geschriebenen Beitrag, der sich auf die wesentlichen Punkte konzentriert.

Ich möchte noch kurz anmerken, dass in Schweden und Finnland stimmige Endlagerkonzepte vorliegen. In Onkalo (Finnland) will Posiva Oy (Infos unter posiva.fi) ca. 2022 mit der Einlagerung beginnen. Schweden verfolgt ein weitgehend identisches Projekt.

Mfg

10

Geehrter Herr Niemann,
haben Sie vielen Dank für die kurzen, prägnanten, korrekten und sehr einfach zu verstehenden Fakten Worte!!!
Gruss aus dem KKL (CH)
Arne Hecker