entdeckt 02/2015 - Uran, Plutonium & Co. - Nah und fern

entdeckt 02.15 TITEL WWW.HZDR.DE // Barrieren, Transport und Rückhaltung – wie die Grundlagenforschung zur sicheren Verwahrung hochradioaktiven Abfalls beiträgt. _TEXT . Christine Bohnet NAH UND FERN Abfall und die darin enthaltenen Schadstoffe sollen grund- sätzlich nicht von einer Deponie in die Umwelt, also in die Biosphäre, gelangen. Deshalb gibt es in Deutschland eine Deponie-Verordnung, die ein Multibarrieren-Konzept vor- sieht. Sie gilt für Haus- und Industriemüll, aber auch in einem nuklearen Endlager sollen mehrere Barrieren dafür sorgen, dass der hochaktive Abfall für mehrere hunderttausend Jahre sicher eingeschlossen bleibt. Das im Jahr 2013 verabschiede- te Endlager-Suchgesetz fordert gar einen Sicherheitsnachweis von einer Million Jahren. „Einen solch langen Zeitraum können wir in historischen Kategorien nicht in die Zukunft denken, geht man jedoch von geologischen Prozessen aus, so erscheint es möglich, dass die nuklearen Abfälle über eine Million Jahre sicher eingeschlossen bleiben“, sagt Thorsten Stumpf, Institutsdirektor am Dresdner Helmholtz-Zentrum. Alle europäischen Staaten, die vor der Aufgabe stehen, Abfälle aus Kernkraftwerken entsorgen zu müs- sen, setzen auf die Sicherheit eines geologischen Tiefenlagers. Stumpf: „Das Endlager muss gleich mehrere Eiszeiten überste- hen. Das stellt an dessen Konstruktion hohe Anforderungen.“ Denn schon in einigen tausend Jahren könnten sich die tech- nischen Barrieren teilweise aufgelöst haben. Dies trifft etwa für den Behälter aus Stahl zu, der von Gusseisen oder Graphit eingehüllt sein könnte. Er zählt, ebenso wie das ihn umge- bende Verfüllmaterial aus Ton, Bentonit oder Salzgrus (feines Salzgestein), zum sogenannten Nahfeld. Das daran anschlie- ßende Wirtsgestein rechnen die Endlager-Experten hingegen zum Fernfeld, das aus geologisch stabilen Schichten bestehen muss, um Sicherheit für einen möglichst langen Zeitraum zu gewährleisten – und das auch im Falle eines Wassereinbruchs, der radioaktive Schwermetalle wie die Actiniden und andere Abfallstoffe in die Umwelt transportieren könnte. Endlagerforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft „Wir haben in der Helmholtz-Gemeinschaft die Arbeiten zwi- schen dem Forschungszentrum Jülich, dem Karlsruher Institut für Technologie und dem HZDR aufgeteilt, um möglichst stringent Lösungen zu wichtigen Aspekten eines zukünftigen Endlagers zu finden“, erläutert Stumpf, der vor seiner Beru- fung zum Direktor des Instituts für Ressourcenökologie als Radiochemiker am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gearbeitet hat. So deckt das Forschungsprogramm mit dem Namen „NUSAFE“ ein breites Spektrum ab, wobei der Fokus auf dem Verhalten von Radionukliden im Endlager liegt. Aber auch weitere Themen zur Entsorgung radioaktiver Abfälle spielen hier eine Rolle. „Letztlich drehen sich all unsere Arbeiten um die Aspekte Transport und Rückhaltung“, erläutert Stumpf. „Die Mobilisie- rung der radioaktiven Substanzen kann durch intelligente Bar- rieren verhindert werden, aber auch durch Vorgänge, die ohne unser Zutun ablaufen.“ Das können chemische Bindungen zwi- schen Molekülen und Komplexen sein oder elektrostatische Prozesse, bei denen es zum Ionenaustausch an Oberflächen kommt. Eine besonders stabile Bindung liegt immer dann vor, wenn die Actiniden fest in ein Mineral eingebaut werden. Heute untersucht die Endlagerforschung diese Prozesse auf der Ebene der Moleküle. „Früher hat man im Labor Lösungen hergestellt, eine Weile geschüttelt und eine Verteilungskurve ermittelt“, erzählt Stumpf. Daraus wurde die Ausbreitung ein- zelner Stoffe abgeschätzt. Änderte sich allerdings ein Parame- ter, beispielsweise die Temperatur, dann stimmte das Ergebnis nicht mehr. „Wir haben in der Vergangenheit einige relevante Beispiele generiert, die nicht in den Ausbreitungsrechnungen berücksichtigt wurden.“ Deshalb ist Thorsten Stumpf über- zeugt, dass belastbare Aussagen nur über das Verständnis des gesamten Systems möglich sind. Die Erkenntnisse zu nuklearen Endlagern aus der Helmholtz-Forschung stehen Wissenschaft- lern in der ganzen Welt, Behörden und zukünftigen Endlagerbe- treibern in frei zugänglichen Datenbanken zur Verfügung. KONTAKT _Institut für Ressourcenökologie am HZDR Prof. Thorsten Stumpf t.stumpf@hzdr.de INSTITUTSDIREKTOR: Thorsten Stumpf. Foto: AVANGA

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