AUFGABENSTELLUNG
Teilnehmer 1 / 25. Atommüll-Endlager an der Erdoberfläche
Vorbemerkungen:
In der öffentlichen Diskussion und der Planung von Endlagern wird davon ausgegangen, dass der über lange Zeiträume strahlende Müll in unterirdischen Stollen, wie Salzstöcken oder Tonschichten, abgelagert werden muss.
Ein starkes Motiv für diese Auffassung ist ein Bedürfnis, das gemäß massier und lang- dauernder Propaganda in der Öffentlichkeit höchst bedrohliche Material, erst gar nicht mehr vor Augen haben, sondern verstecken zu müssen.
Dabei wird mit nahezu astronomischen Zeiträumen gerechnet, so dass man kommenden Generationen oder gar intelligenten Nachfolgewesen des Menschen eine Gefahrenwarnung zukommen zu lassen die Pflicht habe. Da solche Wesen vielleicht menschlicher Sprache unkundig sein könnten, zerbricht man sich darüber den Kopf, zur Warnung geeignete Bildzeichen zu schaffen (Atom-Semiotik). wikipedia.org
Es ist Aufgabe einer biotelen Herangehensweise an die Problematik, sich von der in Deutschland herangezüchteten Anti-Atomhysterie frei zu machen und das Für und Wider auch schon der wirtschaftlichen Nutzung von Kernkraft sorgfältig abzuwägen. Leider muss bei derzeit noch rasch wachsender Weltbevölkerung unter Verstädterung mit einem weiter steigenden Energiebedarf gerechnet werden.
Die fossilen Brennstoffe, wie Kohle, Erdöl und Gas, sind bekanntlich bereits in weitem Umfang verbraucht und drohen in wenigen Jahrzehnten erschöpft zu sein. Sonnen- und Windkraft sind tages- und jahreszeiten- sowie wetterabhängig, Wasserkraft nur begrenzt verfügbar, das Energiespeicherproblem nur aufwendig zu lösen. Da die Bundesregierung derzeit eine recht kurzsichtige und an machtpolitischen Augenblickserfolgen orientierte Politik verfolgt, welche die staatliche Finanzkraft überfordert, muss zudem erwartet werden, dass die Energiewende zu erneuerbaren Quellen auf einer die Versorgung gefährdenden Teilstrecke zum Erliegen kommt.
Atomkraftwerke können rasch hochgefahren werden, was von besonderer Bedeutung wäre, falls irgendwo auf der Erde — etwa im Yellowstone-Park — ein Riesen-Vulkan ausbrechen und die Erde für Jahre verdunkeln sollte.
Bei den Schäden und Risiken der Kernkraft werden die Hundertausende von Menschenleben, die der Kohlenbergbau gefordert hat, meist nicht in Vergleich gezogen, von den Opfern der Rauchgasentwicklung ganz zu schweigen.
Die angefallenen radioaktiven Abfälle der Atomwirtschaft müssen möglichst wenig schädlich für Mensch und Natur gelagert werden. Aus dem Salzbergwerk Asse müssen derzeit dort eingelagerte 126.000 Atomfässer geborgen werden, da Undichtigkeiten festgestellt wurden. www.sueddeutsche.de
Es wird sich schwer bestimmen lassen, wie lange die Behälterwandungen heutiger Technik langfristig dicht bleiben.
Es wird deshalb folgende Forderung zur Untersuchung gestellt:
A. Radioaktive Abfälle aus Kernreaktoren sollen oberirdisch gelagert und regelmäßig kontrolliert werden, um ihren Inhalt bei fortschreitender Technik weiter verwerten und sie bei drohender Leckage neu ummanteln zu können.
AUFGABENLÖSUNG des Antragstellers
B. Vorgeschlagen wird die Lagerung der Fässer auf einem überdachten Tragegerüst in Reihen neben- und übereinander in Doppelreihen, von denen jeweils eine von einer Seite zugänglich ist, so dass ferngesteuerte Seitengabelstapler oder Aufzugvorrichtungen die Fässer entnehmen und einem Verarbeitungsprozess zuführen können. Es ist eine Bodenwanne vorzusehen, um eventuell austretendes radioaktives Material aufzufangen. Es sind Gefährdungen durch Erdbewegungen und Witterungseinflüsse zu berücksichtigen.
B1.) Der hochradioaktive Müll sollte mehr in der Mitte und unten zur Lagerung kommen.
B2.) Den Außenwänden der Gebäude sollten winkelig ansteigende Vorbauten zur Abwehr von Beschuss und Sturmböen vorgelagert werden.
B3.) Bei den Lagerreihen sind Haltevorrichtungen vorzusehen, welche die spätere ferngesteuerte Aufführung höherer Stockwerke und Aufzugsvorrichtungen erlauben.
C. Es wäre wünschenswert die Lagerungsgebäude in Nähe des AKW unterzubringen, um beide Einrichtungen gemeinsam gegenüber dem Zugriff Unbefugter und gegen ballistische Angriffe zu schützen sowie zur Transportkostensenkung.
D. Die Absperrmaßnahmen am Boden sind in einem Abstand von radioaktivem Material vorzusehen, der gegen die Einwirkung von radioaktiver Strahlung schützt, die über die sonst ortsübliche Strahlungsstärke hinausgeht.
E. Es ist über dem gefährdenden Gebiet eine Flugverbotszone zu verhängen.
F. Es sind über dem gefährdenden Gebiet Abwehrvorrichtungen gegen ballistische Angriffe vorzusehen.
G. Es sind Vorkehrungen zu treffen, damit von dem gefährdenden Gebiet keine Strahlenschäden auf die umgebende Natur ausgehen, welche sich weiter auf die Umgebung ausbreiten können.
Vordringlich sind die Maßnahmen zu G, da die dort behandelten Gefährdungen bei der Lagerung in tiefen Stollen weitgehend entfallen, soweit eine Absicherung gegen Grundwasserkontamination gelingt.
Aus der gestellten Aufgabe ergeben sich zunächst folgende Fragestellungen:
Für A zu beantworten je zu den Kategorien
1) schwachaktiven Atommüll (Aktivität kleiner als 0,1 Curie*/m3),
2) mittelaktiven Atommüll (0,1-1.000 Curie/m3) und
3) hochaktiven Atommüll (über 1.000 Curie/m3).
Aa) Welches sind die Maße und das Gewicht der Fässer?
Ab) Welche radioaktiven Stoffe enthalten die Fässer und wie ist deren Halbwertszeit?
Ac) Welcher Art ist die Material- und Formgestaltung der Atom-Abfallbehälter
Ad) Wie stark ist der Volumenanfall in einem Betriebszeitraum für AKWs der üblichen Größen und der sich hieraus ergebende Lagerraumbedarf?
Für alle Maßnahmen (A.-G.) sind Pläne zu erstellen und die Kosten der Einrichtung und Unterhaltung zu kalkulieren.
B1 Welches Gerüstmaterial ist für die Lagerung der Fässer geeignet?
Geht man insbesondere von Eisen aus, so ist die Intensität und Dauer der Aufnahme von Radioaktivität auch von Beimengungen anderer Stoffe zu berücksichtigen soweit dies die Haltbarkeit der Konstruktion beeinflusst.
B2 Wie ist der Korrosionsschutz des Gerüstes zu gewährleisten?
B3 Wie hoch ist das Gebäude zweckmäßig?
Kann das Gerüst nachträglich etwa durch Beton oder andere Materialien verstärkt und dann nach oben aufgestockt werden, falls die Laufzeit des AKW erweitert wird?
B4 Wie lange muss Beton, der unter Einwirkung von Atommüll stand, noch als strahlungsgefährlich behandelt werden?
B5 Kann das Dach des Gebäudes mit Photovoltaik bestückt werden? Ist zur Vermeidung von Funktionsstörungen eine Bleiisolierung des Daches erforderlich und in welcher Stärke?
a) Welches Gewicht haben herkömmliche Module bei fester Montage samt Verkabelung und Dioden ohne Wechselrichter
1) auf einer Fläche von 100 qm?
2) auf einer Fläche von 1000 qm?
Wie hoch ist das Gewicht zu 1)? Zu 2)
b) Welches Gewicht haben Dünnschicht-Photovoltaik-Module einschließlich ihrer Verkabelung samt Verkabelung für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) einschließlich Dioden?
1) auf einer Fläche von 100 qm?
2) auf einer Fläche von 1000 qm?
C1 Neben einer Mauer könnten Stacheldraht und Selbstschussanlagen eingesetzt werden und selbstverständlich Video-Überwachung?
C a) Die Mauer könnte zur Abwehr von Tier-Invasionen nach unten, eventuell auch durch geeignetes engmaschiges Gitterwerk, verlängert werden? (vgl. F3)
D1 Wie groß wären die Sperrzonen in den verschiedenen Luftraumhöhen anzusetzen?
E1 Welche Abwehrsysteme kämen in Frage?
F1 Zu Fragen der Biosphäre-Kontamination
Wie hoch ist die Hintergrundstrahlung in Gebieten mit Urananreicherung wie Sächsische Schweiz, Schwarzwald, Kaiserstuhl und zeigen sich gesundheitliche und / oder biologische Folgen?
F2 a) Welche Folgen hatten und haben Atomexplosionen in Japan, in den Atomwaffen-Erprobungsgebieten und in atomaren Unfallgebieten wie Tschernobyl auf Menschengesundheit, Pflanzen- und Tierwelt?
F2b) Welche Folgen hatten und haben Aufbereitungsanlagen wie Sellafield / La Haag durch Ableitung radioaktiver Flüssigkeiten ins Meer?
F2c) Wäre es zweckmäßig, radioaktive Flüssigkeiten mit Schiffen auf hoher See zu verkappen und bis zu welchen Mengen und mit welchen Folgen?
F3 Wäre eine Art Bodenabdeckung aus Fließen oder Betonierung mit Gefälle von erhöhtem Zugangswegering mit Wasserspülung der ganzen Umgebung um die Lagerungsbauten zweckmäßig und in bis zu welchem Abstand?
F3a)Zusätzlicher Einsatz von Pflanzen- und Tiervernichtungsmittel bei biologische Besiedelung?
b) für die Umgebung des AKW?
c) für die Müll-Ablage-Gebäude?
d) Wie hoch ist der Aufwand für Entsorgung des Spülwassers zu F3a?
e) Wie hoch ist der Aufwand für Entsorgung des Spülwassers zu F3b?
F4 Wie wird beim Bergbau anfallendes Uran entsorgt?
F4a) Was geschieht mit dem Uran, das bei der Phosphatgewinnung anfällt?
F4b) Welche Folgen hat die landwirtschaftliche Anwendung von Phosphatdünger für Mensch und Natur?
EIGENE QUELLENANGABEN
ATOMMÜLL
Weltweit laufen in 26 verschiedenen Ländern über 400 Atomkraftwerke, in Europa sind es 211, dabei fällt eine Unmenge an radioaktiven Müll an.
Doch keiner will ihn haben, den Atommüll. Hochradioaktive Abfälle strahlen für viele tausend Jahre. Auf der ganzen Welt hat man bisher kein sicheres Endlager gefunden, das für solche Abfälle geeignet wäre.
In meinem Referat möchte ich vor allem auf Europa eingehen.
Was ist Atommüll – radioaktiver Abfall?
Sämtliche radioaktive und verseuchte Materialien, die bei der Nutzung von Radioaktivität durch den <Menschen
anfallen und keine weitere Verwendung finden.
Je nach Aktivität unterscheidet man
X schwachaktiven Atommüll (Aktivität kleiner als 0,1 Curie*/m3),
X mittelaktiven Atommüll (0,1-1.000 Curie/m3) und
X hochaktiven Atommüll (über 1.000 Curie/m3).
Den größten Teil dieses Mülls machen die Brennstäbe aus, die zur Stromerzeugung nötig sind. Hierzu zählt aber auch kontaminierte Arbeitskleidung.
Viele der Reststoffe strahlen noch über hunderte oder tausende von Jahren weiter.
*1 Ci = 3,7 * 1010 Bq
Was ist Kontamination?
Kontamination ist die Verseuchung von Gegenständen, Räumen oder Umwelt durch giftige Chemikalien, insbesondere auch radioaktive Substanzen. Kommen Menschen in direkten Kontakt mit radioaktiven Stoffen, zB durch Betreten kontaminierter Räume, so werden auch sie als kontaminiert bezeichnet.
Eine Entseuchung oder Dekontamination ist im Allgemeinen sehr schwierig: Kontaminiertes Wasser darf nicht ins Abwasser gelangen, kontaminierter Boden muss abgetragen und entsorgt werden. Kontaminierte Menschen können durch Abschmirgeln der äußeren Hautschicht die Aufnahme radioaktiver Substanzen über die Haut verringern und durch Einnahme geeigneter Nahrungsmittel bzw. chemischer Substanzen die Verweildauer der radioaktiven Stoffe im Körper verkürzen. Kontamination von Menschen findet in erster Linie bei Betriebsunfällen in Kernkraftwerken statt.
Wo entsteht Atommüll?
Überall, wo mit radioaktiven Stoffen gearbeitet wird, entsteht Atommüll:
[ Forschung,
[ Industrie (Lebensmittelbestrahlung, Leuchtfarben),
[ Medizin (Nuklearmedizin, Strahlentherapie),
[ Atomwaffenproduktion
[ und vor allem im Kernkraftwerksbereich:
Ø Kernkraftwerk,
Ø Wiederaufarbeitung und
Ø Brennstoffkreislauf*.
* Mit Brennstoffkreislauf werden i.d.R. alle Verfahren zur Versorgung und Entsorgung von Kernkraftwerken mit Kernbrennstoffen beschrieben.
Was passiert mit dem Atommüll?
Atommüll muss so gelagert werden, dass keine radioaktiven Substanzen in die Umwelt gelangen und die von ihm ausgehende radioaktive Strahlung Menschen und belebte Umwelt nicht erreicht; die hierfür vorgesehenen Anlagen heißen Endlager.
Der Müll muss zur Lagerung erst einmal in eine entsprechende Form gebracht werden. Das hängt von der jeweiligen Strahlenbelastung ab.
1. Flüssige hochradioaktive Abfälle werden in Glas eingeschmolzen und diese in Stahlformen. Sie nennt man Kokillen.
2. Mittel- und schwachradioaktive Abfälle werden in Spezialöfen verbrannt. Die Asche wird mit Zement vermischt und in Fässer gefüllt, diese werden dann in alten Bergwerken und Salzstöcken gelagert
3. Gasförmige Abfälle werden durch besondere Behandlungsschritte in feste Formen überführt.
4. Andere Abfälle werden in Hochdruckpressen kompaktiert und dann ebenso behandelt.
Probleme der Lagerung:
Radioaktive Belastungen der Umwelt können entstehen, wenn die Behälter durch Strahlenbelastung und Hitze spröde werden oder gar brechen. Dabei können radioaktive Gase aus dem Salzstock entweichen. Die größte Gefahr besteht, wenn radioaktive Substanzen ins Grundwasser gelangen. Ob dies möglich ist, hängt ab von der geologischen Stabilität des Salzstocks ab, von den Grundwasserströmen um den Salzstock und von möglichen Strukturveränderungen des Salzes durch die Strahlung und hohe Wärmeabgabe des Atommülls. Salzstöcke, z.B. in den USA oder in Deutschland, die lange als sicher galten, zeigen bereits nach wenigen Jahren Grundwasserprobleme. Viele Länder werden gezwungen sein, bis weit ins 21. Jahrhundert den Atommüll in oberirdischen Zwischenlagern zu lagern.
Was ist ein Endlager?
Die Endlagerung ist weltweit ein nicht gelöstes Problem. Keines der 26 Länder, die mit Kernenergie arbeiten, hat bisher eine sichere, dauerhafte und politisch akzeptierte Lösung gefunden, den nuklearen Abfall zu beseitigen.
Die Versenkung im Meer wurde 1984 weltweit gestoppt, da die benutzten Behälter nur wenige Jahrzehnte Sicherheit boten.
Atommüll-Behälter müssen an einem Ort gelagert werden, wo sie weder durch Wasser noch durch Erdbeben oder andere Kräfte beschädigt werden können.
Jedes Atomkraftwerk hat aber lediglich ein so genanntes Zwischenlager, in dem der Müll vorübergehend aufbewahrt werden kann.
Die Endlagerung tief unter der Erdoberfläche wird Mehrfacheinschluss genannt.
1. Der Atommüll wird zu einem Feststoff geformt und in Metallfässer gefüllt.
2. Diese Fässer werden dann in Behälter aus Beton oder Metall eingeschlossen.
3. Sie werden in einen unterirdischen Stollen gebracht.
4. Diese Stollen werden mit Beton ausgefüllt, versiegelt und sich selbst überlassen.
Was ist ein Brennelement-Zwischenlager?
Brennelement-Zwischenlager sind Teil der Entsorgungskette der Kernkraftwerke. Jährlich werden bei einer Revision in einem Kernkraftwerk etwa ein Viertel der Brennelemente nach ihrer Nutzung durch neue ersetzt. Die entnommenen Brennelemente geben noch Wärme ab und verbleiben deshalb für etwa fünf Jahre im wassergefüllten Abklingbecken des Kraftwerks.
Dann ist die Wärmeentwicklung so weit gesunken, dass sie in dichte, hochstabile Behälter verpackt und in die Brennelement-Zwischenlager gestellt werden können. Nach einer Abklingzeit von etwa 40 Jahren hat die Wärmeleistung so weit nachgelassen, dass die Brennelemente dauerhaft in einem unterirdischen Endlager untergebracht werden können.
Bei den Standort-Zwischenlagern handelt es sich um Lagerhallen, in welche die Transport- und Lagerbehälter mit den abgebrannten Brennelementen eingestellt werden. Sie bieten neben den Lagerbehältern, die in erster Linie die Sicherheit der Zwischenlagerung gewährleisten, zusätzlichen Schutz gegen Auswirkungen von Erdbeben, Blitzschlag, Hochwasser und Brand.
Lagerbehälter
Es handelt sich um Spezialbehälter für Brennelemente, die den Markennamen CASTOR® tragen. Dieser Name steht für die Wörter Cask für Storage and Transport of radioactive Material (Behälter zur Lagerung und zum Transport radioaktiven Materials).
Das Material des Behälterkörpers besteht aus dehnbarem Gusseisen mit Kugelgraphit und ist in einem Stück als einseitig geschlossener Zylinder gefertigt, wobei die Oberseite des Behälters zur Aufnahme und räumlichen Fixierung der Brennelemente dient.
Der gesamte Behälterkörper ist etwa sechs Meter lang, hat einen Durchmesser von knapp 2,5 Metern und Wandstärken von ungefähr 40 Zentimetern.
Die Behälter sind mit einem Deckelsystem in Form einer Doppelbarriere, dem Primär- und dem Sekundärdeckel, technisch dicht verschlossen. Ein Druckschalter überwacht permanent die Dichtheit des Behälters. ATOMMUELL google_ad_client = „ca-pub-25421
So kann ein Behälter z.B. einen Sturz aus 9 Metern auf ein unnachgiebiges Fundament aushalten, eine Hitzeeinwirkung von mindestens 800 Grad überstehen und einem Wasserdruck standhalten, der einer Wassertiefe von wenigstens 200 Metern entspricht. Selbst einen Flugzeugabsturz können die Behälter unbeschadet überstehen.
Problem: Das Verschieben von hochgiftigen und strahlenden Atommüll durch ganz Europa birgt eine Vielzahl von Risiken. Ein Unfall mit den Brennstäben kann katastrophale Folgen haben. Immer wieder warnen Experten davor, dass Castor-Behälter bei Feuer oder einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit beschädigt werden können.
Obwohl die strahlende Fracht durch Wohngebiete rollt, gibt es für atomare Transportunfälle keinen wirksamen Katastrophenschutz.
Was ist Wiederaufbereitung?
Bei der Wiederaufarbeitung werden die abgebrannten Brennelemente nach wieder verwertbaren Brennstoffen und Abfallstoffen getrennt. Man kann 2 – 3 Prozent der spaltbaren Isotope Uran 235 und Plutonium 239 herauslösen. Zurzeit schicken die Atomkraftwerke ihren Müll nach England oder nach Frankreich. Dort werden die Brennstäbe so bearbeitet, dass sie noch einmal zum Einsatz kommen können. Auch das bringt aber Probleme mit sich: Erstens entsteht bei der Wiederaufbereitung neuer Müll; zweitens muss der Müll Tausende von Kilometern transportiert werden.
Sellafield (GB)
Sellafield leitet jährlich ca. 230 Millionen Liter schwachradioaktive Abwässer ins Meer. So haben sich inzwischen etwa 500 – 1000 kg Plutonium in der Irischen See angesammelt. Zum Vergleich: 1 Millionstel Gramm Plutonium eingeatmet reicht, um Lungenkrebs zu verursachen.
Diese extreme Belastung der Umwelt hat auch seine Folgen:
N Die Kinder-Leukämie-Rate rund um Sellafield ist mindestens 10 mal höher als im britischen Landesdurchschnitt.
N Eine ganze Taubenpopulation in der Nähe der WA Sellafield musste getötet werden, weil sie so stark verstrahlt waren, dass sogar ihr Kot als Sondermüll entsorgt werden musste.
N In ganz England wurde in den Milchzähnen von Kleinkindern Plutonium nachgewiesen. Je näher an Sellafield, umso höher war die Konzentration. Plutonium entsteht jedoch nur in der Wiederaufbereitung.
N In Kanada wurden im Meereswasser radioaktive Isotope gefunden, die nur in der Wiederaufbereitung entstehen.
La Hague (F)
Auch die zweite Wiederaufarbeitungsanlage in La Hague, Frankreich, ist in Sachen Umweltverpestung nicht viel besser. La Hague leitet täglich 10 Millionen Liter radioaktive Abwässer ins Meer.
Einige Fakten:
N Die Krebsrate in der Umgebung von La Hague ist 3-4 mal höher als im Landesdurchschnitt.
N Abwässerproben die von Greenpeace entnommen wurden, durften zB nicht in die Schweiz eingeführt werden, weil es sich dabei um radioaktive Abfälle handelt. Die betroffenen Aktivisten bekamen ein Verfahren wegen Widerhandlung gegen das Atomgesetz, sie hatten quasi illegal Atommüll importiert.
Das russische Parlament hat in dritter und letzter Lesung ein Gesetz erlassen, das den Import von radioaktiven Abfällen aus dem Ausland erlaubt. Russland will künftig neben Frankreich und Großbritannien eine führende Rolle bei der Wiederaufarbeitung von internationalem Atommüll spielen. Der durch eine anhaltende Wirtschaftskrise geschwächte Staat erhofft sich dadurch dringend benötigte Deviseneinnahmen. Russland sei bereit, in den kommenden 20 Jahren bis zu 20 000 Tonnen abgebrannter Brennelemente und nuklearer Abfälle zu importieren, erklärte der Vizeminister im Ministerium für Atomenergie. Dadurch seien Einnahmen von insgesamt etwa 15 Milliarden US-Dollar zu erwarten. Russland hätte dann endlich genug Geld, um auch seinen eigenen Atommüll wiederaufzuarbeiten.
Die Befürworter des Gesetzes sprechen von abgebrannten Brennstäben, die nur vorübergehend zur Wiederaufbereitung in Russland gelagert und nach 30 Jahren wieder in die Ursprungsländer zurückgeschickt werden sollen.
Die mit dem Import verbundenen Probleme seien nicht abgeklärt worden, erklären aber Kritiker. Russland sei gar nicht vorbereitet, so große Mengen von Atommüll aufzunehmen. Ein den notwendigen Sicherheitsnormen entsprechender Transport der gefährlichen Fracht über Tausende von Kilometern bis zu den Endlagern in Sibirien ist nicht gewährleistet. In Russland hat es mehrere schwere Unfälle in atomaren Endlagern gegeben.
Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass ich gegen Atomkraft bin, denn wie wir bereits in BOW, VOW und Englisch gehört haben, gibt es Alternativen. Ich finde es unverantwortlich einen riesigen nuklearen Müllberg für die nachkommenden Generationen zu hinterlassen.