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_TITEL . Meilensteine - Forschen für die Welt von morgen

_TEXT . Christine Bohnet


Entsorgung radioaktiver Abfälle


FZD Journal 05 / März 2010

Viele Staaten stehen vor der gewaltigen Aufgabe, radioaktiven Müll sicher zu entsorgen. Wie aber können radioaktive Schwermetalle für viele Tausend Jahre ohne Risiko für Mensch und Umwelt gelagert werden? Diese Frage beschäftigt auch Wissenschaftler im FZD.

 

Die Endlagerung von radioaktiven Abfällen in tiefen geologischen Formationen hat das Ziel, diese Abfälle von der Biosphäre, also von Menschen, Tieren und Pflanzen, zu isolieren. Dies ist vor allem deshalb ein schwieriges Unterfangen, weil man die Langzeitsicherheit für viele Tausend Jahre nachweisen muss. Einige Radionuklide haben eine sehr lange Halbwertszeit und müssen deshalb rund eine Million Jahre sicher verwahrt werden, ohne dass eine Wartung, Überwachung oder Reparatur nötig wird. Die Spezies des homo sapiens existiert gerade einmal seit 200.000 Jahren, da erscheinen sichere Voraussagen für einen vielfach längeren Zeitraum fast unmöglich.

Prinzipiell setzt man bei Endlager-Konzepten auf die langfristige passive Sicherheit. Wissenschaftler prognostizieren, ausgehend von der geologischen Vergangenheit, die geologische Entwicklung am Endlager-Standort und berechnen modellhaft, wie sich die Radionuklide dort ausbreiten könnten und welche mögliche Strahlenexposition damit verbunden wäre. Diese Werte werden verglichen mit den Grenzwerten in der Strahlenschutzverordnung. In Deutschland gibt es zwei Endlagerstätten, beides alte Kalisalzbergwerke, in denen leicht radioaktiver bis mittelradioaktiver Abfall eingelagert wurde: Zum einen das Versuchsendlager und Forschungsbergwerk ASSE II (Einlagerung bis 1978) und zum anderen das Endlager Morsleben (Einlagerung bis 2000). Leicht- und mittelradioaktive Abfälle, die wenig Wärme entwickeln, sollen ab dem Jahr 2013 in den „Schacht Konrad“, einem ehemaligen Eisenerzbergwerk in der Nähe von Salzgitter, eingelagert werden. Die Genehmigung dazu liegt vor, aber es sind noch gerichtliche Klagen dagegen anhängig. Aufgrund eines „Moratoriums“ im Jahre 2000, das längstens zehn Jahre gelten sollte, sind die Arbeiten am Erkundungsstandort Gorleben nahezu zum Erliegen gekommen. Der Salzstock Gorleben galt als möglicher Standort eines Endlagers für hochradioaktiven (nuklearen) Abfall mit starker Wärmeentwicklung. Die Zeit wurde genutzt, um weitere konzeptionelle und sicherheitstechnische Fragen zu klären, aber auch alternative Standorte und Wirtsgesteine wie z. B. Tongestein zu betrachten. Eine Regierungsentscheidung zur Aufhebung des Moratoriums wird erwartet, steht aber noch aus.

Derzeit gibt es weltweit kein Endlager für hochaktiven Abfall, also Abfall, bei dem es zu einer starken Wärmeentwicklung kommt. Die Wärme stellt für ein Endlager ein zusätzliches Problem dar, da hier die Thermodynamik eine andere ist als bei kaltem Abfall, wie er üblicherweise als schwach radioaktiver Abfall in Krankenhäusern oder Forschungsinstituten, aber auch in Kernkraftwerken in Form von Filtern, Kleidung, Handschuhen etc. anfällt. Bei der Frage der nuklearen Endlagerung sind einige Länder relativ fortgeschritten in der Standortauswahl, der Planung und der baulichen Konzeption. Das gilt etwa für Schweden, Finnland, Japan, Frankreich und die Schweiz. Diese Länder verfügen über „Untertagelabore“, in denen Wissenschaftler unter Endlager-Bedingungen technische Konzepte der Einlagerung erproben und auch die Geochemie und das Transportverhalten relevanter Radionuklide studieren können.

 

Endlagerforschung im FZD

Das Institut für Radiochemie im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf widmet sich seit vielen Jahren der Endlager-Forschung. Die grundsätzliche Aufgabe ist es, Daten zu generieren, um zu einem wissenschaftlich fundierten Langzeit-Sicherheitsnachweis für ein nukleares Endlager beizutragen. Im Fokus der Arbeiten stehen dabei die Actiniden Uran, Neptunium, Plutonium, Americium und Curium sowie weitere langlebige Radionuklide, die für die potentielle Radiotoxizität bei einer Lagerung über lange Zeiträume bedeutend sind. Dabei gilt es, die dominierenden Prozesse für die Mobilisierung oder Immobilisierung von Radionukliden auf der Ebene von Molekülen und Zellen aufzuklären, um ein Verständnis der Transportprozesse auf der makroskopischen Ebene zu erhalten.

Die Rossendorfer Wissenschaftler untersuchen u. a. solche Fragestellungen: In welcher chemischen Form liegen die Actiniden in verschiedenen Wässern vor? Was bestimmt die Bindung der Radionuklide an Mineral- und Gesteinsoberflächen? Werden die Actiniden in gelöster Form transportiert oder werden sie von Kolloiden, also kleinsten Partikeln im Wasser, quasi Huckepack genommen? Können Mikroorganismen den Austrag von Radionukliden bei einem angenommenen Störfall – meist Wassereinbruch in ein Endlager – beeinflussen? Aber auch die Verteilung von Actiniden über den Nahrungspfad spielt eine Rolle. Diesen und weiteren Fragen geht das Institut für Radiochemie (siehe Artikel auf den folgenden Seiten) nach. Im Beitrag auf den Seiten 14 und 15 beschreibt der Wissenschaftler Michael Bradbury, wie transparent die Entsorgung radioaktiver Abfälle in der Schweiz durchgeführt wird und was die Schweizer, aber auch die internationale Wissenschaftsgemeinde zur sicheren Endlagerung von mittel- und hochaktivem radioaktiven Abfall beitragen kann. Das Institut für Radiochemie ist als Partner an einigen dieser Forschungen in enger Kooperation mit dem Labor für Endlagersicherheit am Paul Scherrer Institut in Villigen beteiligt.

 

 



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Institut für Radiochemie im FZD
Prof. Dr. Gert Bernhard