Langlebige Radionuklide in Geo-/Biosystemen


Langlebige Radionuklide in Geo-/Biosystemen

Steudtner, R.; Großmann, K.; Joseph, C.; Vogel, M.; Brendler, V.

Nach der Katastrophe in Fukushima im März 2011 beschloss die Bundesregierung den schrittweisen Ausstieg aus der Atomenergie bis zum Jahre 2022. Innerhalb dieser elf Jahre sollen die neun verbliebenen Atomkraftwerke vom Netz genommen werden. Aber in diesen Zeitraum wird es keine endgültige Lösung zum Thema der Endlagerung in Deutschland geben. Zurzeit werden die in Deutschland anfallenden radioaktiven Abfälle in Zwischenlager gebracht. Für schwach- und mittelradioaktive Stoffe sind es die Landessammelstellen der Bundesländer. Die Kernkraftwerke und Forschungseinrichtungen besitzen standortbezogene Zwischenlager. Die hochradioaktiven Abfälle aus der Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente werden nach der erteilten Genehmigung zur Aufbewahrung in den zwei zentralen Zwischenlagern in Ahaus und Gorleben gelagert.
Für die Genehmigung zum Bau eines Endlagers muss der Sicherheitsnachweis zur Endlagersicherheit geführt werden. Der umfassende Sicherheitsnachweis enthält die Aspekte der Errichtungs- und Betriebsphase (Sicherheitsnachweise für die Betriebsphase) und die Aspekte der Nachbetriebsphase im Langzeitsicherheitsnachweis. Im Langzeitsicherheitsnachweis werden alle qualitativen und quantitativen Analysen und Argumente zur Begründung der Sicherheit für die Nachbetriebsphase eines Endlagersystems zusammengeführt [1]. Der Langzeitsicherheitsnachweis unterteilt sich in:
­ - die Langzeitsicherheitsanalyse mit Konsequenzenanalyse,
­ - Aussagen zur Robustheit und Zuverlässigkeit der Sicherheitsbewertung,
­ - Ergänzende Argumente: Indikatoren, Analoga, etc.
Die Langzeitsicherheitsanalyse kann als die standortspezifische Analyse der Funktion des Endlagersystems im Hinblick auf die radiologischen Konsequenzen verstanden werden und beinhaltet die Untersuchung des zukünftigen Verhaltens eines verschlossenen Endlagers mit radioaktiven Abfällen innerhalb eines vorgegebenen Nachweiszeitraums (1 Million Jahre) [1].
Ziel der Langzeitsicherheitsanalyse ist es mögliche Ursachen und Abläufe einer Freisetzung von Radionukliden aus einem verschlossenen Endlager sowie deren zukünftige Auswirkungen auf die Umwelt und die Bevölkerung vorherzusagen.
Die derzeitig sicherste Entsorgung für radioaktive Stoffe ist die Endlagerung in tiefen geologischen Formationen [2]. Diese Lagerung weist ein Multibarrierensystem auf, welches die radioaktiven Abfälle von der Biosphäre isolieren soll. Ein aus mehreren unabhängigen Barrieren bestehendes System soll den Schadstoffaustrag aus dem Endlager wirkungsvoll verhindern [3]. Es setzt sich zusammen aus:
­ - Technische Barriere
o Brennstoffmatrix
o Container
­ - Geotechnische Barriere
o Verfüllung der Bohrlöcher
o Untertägiges Dammsystem
o Verfüllung des Schachtsystems
­ - Geologische Barriere
o Wirtsformation (Salz, Granit, Ton)
o Deckgebirge mit Aquifersystem
In der Langzeitsicherheitsanalyse wird angenommen, dass es im Endlager zum Wassereintritt kommt. Dies hat zur Folge, dass die Behälter korrosiv zersetzt werden und es zur Auflösung der Abfallmatrix kommt. Infolgedessen können die Radionuklide mobilisiert werden und durch die verschiedenen Barrieren in die Biosphäre gelangen. Während des Transportes von der Geo- zur Biosphäre können die freigesetzten Radionuklide eine Vielzahl von Wechselwirkungen eingehen. Dabei spielen neben ihrem Komplexbildung-, Sorption- und Diffusionsverhalten, die Kolloidbildung und die Wechselwirkungen mit Mikroorganismen, Biofilmen, Pflanzen und letztendlich mit dem menschlichen Organismus die wichtigsten Rollen. Wir, das Institut für Radiochemie, wollen mit Hilfe unserer umfangreichen analytischen Möglichkeiten zur Identifizierung und Beschreibung der ablaufenden Prozesse beitragen. An fünf Beispielen sollen die verschiedenen Arbeiten im Institut für Radiochemie (IRC) näher vorgestellt werden.

1. Fein, E., I. Müller-Lyda, and A. Rübel, Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in Deutschland, in Wissenschaftlich-Technische Berichte GRS-247. 2008, Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit mbH: Braunschweig / Darmstadt.
2. Auswahlverfahren für Endlagerstandorte, Empfehlungen des AkEnd – Arbeitskreis Auswahlverfahren Endlagerstandorte. 2002: (www.akend.de).
3. Geckeis, H., V. Metz, and B. Kienzler, Geochemisches Verhalten der Radionuklide im Multibarrierensystem nuklearer Endlager. Nachrichten - Forschungszentrum Karlsruhe, 2004. 36(2): p. 110-115.

Keywords: Uran; Endlager; Speziation

  • Invited lecture (Conferences)
    Zittauer Kraftwerkschemisches Kolloquium, 22.09.-23.11.2011, Lückendorf, Deutschland
  • Contribution to proceedings
    Zittauer Kraftwerkschemischen Kolloquium, 22.09.-23.11.2011, Lückendorf, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-15972
Publ.-Id: 15972