Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle in Deutschland · 4 Grundsätzlich geregelt ist der Umgang...
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Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle in Deutschland
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Titel
CASTOR®-Behälter im Zwischenlager Gorleben
Quelle: GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH
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Bei der Stromerzeugung aus Kernenergie, bei industriellen Prozessen sowie in Forschung und Medizin fallen radioaktive Abfälle an, die bis zur Einrichtung von Endlagern in sogenannten Zwi-schenlagern aufbewahrt werden. Bei der Art der Abfälle wird zwischen hochradioaktivem Materi-al mit Wärmeentwicklung – beispiels weise den verbrauchten Brennelementen aus der Kernener-giestromerzeugung – und mittel- oder schwach-radioaktiven Abfällen mit vernach lässigbarer Wärmeentwicklung unterschieden. Radioaktive Abfälle werden in Deutschland in unterschied-lichen Zwischenlagern aufbewahrt: Neben den drei zentralen Einrichtungen in Gorleben, Ahaus und Lubmin gibt es zwölf Lager an den Kern-kraftwerksstandorten und elf Zwischenlager von Industrie und Forschungs einrichtungen. Hinzu kommen die zwölf Landes sammelstellen, die hauptsächlich Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung annehmen.
Die Zwischenlagerung von radioaktiven Abfällen in Deutschland ist bis zur Abgabe an das End-lager Konrad für schwach- und mittelradioaktive Abfälle, das nicht vor Ende 2022 betriebsbereit sein wird, sowie bis zur Verfüg barkeit eines Endlagers für hochradio aktive Abfälle ein wich-tiges Glied in der Entsorgungs kette. Bis alle Behälter mit radioaktivem Material ihrem End-lager zugeführt werden können, werden sie in den Zwischenlagern sicher aufbewahrt. Mit den Behälterkonzepten sowie den baulichen Maßnahmen an den jeweiligen Standorten er-füllt Deutschland zum Schutz von Mensch und Umwelt nicht nur internationale Standards, sondern ist in vielen Bereichen Vorreiter in der Sicherheitstechnik.
Zwischenlagerung – ein wichtiges Glied in der Kette
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Grundsätzlich geregelt ist der Umgang mit radioaktivem Material in der Strahlenschutz-verordnung (StrlSchV) sowie im Atomgesetz (AtG). Hierüber sind Grundsätze und Anforde-rungen für Vorsorge- und Schutzmaßnahmen geregelt, die bei der Nutzung und Einwirkung radioaktiver Stoffe und ionisierender Strahlung
Die bei der Stromerzeugung in Kernkraft-werken eingesetzten Brennelemente zählen wie Abfälle aus der Wiederaufarbeitung zu den hochradioaktiven Stoffen. Sie machen einen Anteil von rund 10 Prozent am Abfallvolumen aus, enthalten jedoch mehr als 99 Prozent des gesamten Radioaktivitätsinventars.
zivilisato rischen und natürlichen Ursprungs Anwendung finden. Die Entsorgung radio-aktiver Abfälle ist gesetzlich geregelt. Bei der Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle müssen die Zwischenlager, die Behälter sowie die Einlagerung von der jeweils zuständigen Behörde gesondert genehmigt werden.
Zuständigkeiten
Art der Abfälle
Über 90 Prozent des in Deutschland anfallen - den Volumens radioaktiver Abfälle sind schwach- und mittelradioaktiv. Rund zwei Drittel dieser Abfälle stammen aus dem Betrieb und Rückbau von Kernkraftwerken sowie aus der kerntechnischen Industrie, bei-spielsweise benutzte Schutzkleidung, Filter, Werkzeuge oder aus gediente Anlagenteile.
Der übrige Anteil fällt bei der Forschung, in industriellen Prozessen und der medizinischen Anwendung von Radionukliden an.
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Aufbewahrung der Abfälle
Für die ausgedienten Brennelemente ist die erste Station auf dem Weg der Entsorgung die Lagerung im Brennelementlagerbecken im Re-aktorgebäude. In dem mit Wasser gefüllten Becken werden sie aufbewahrt, bis ihre Radio-aktivität und Wärmeproduktion so weit ab-geklungen sind, dass sie in Transport- und Lager behälter umgeladen werden können, um anschließend in den Zwischen lagern an den Kernkraftwerkstandorten gelagert zu werden.
Die Behälter sorgen dabei für den sicheren Einschluss der radioaktiven Stoffe. So sind die CASTOR®-Behälter mit einem ständig überwach-ten Doppeldeckeldichtsystem ausgestattet, um Freisetzungen auszuschließen.
Die Behälter sind so ausgelegt, dass sie selbst extremen Einwirkungen von außen, wie zum Beispiel bei Transportunfällen, Feuer oder einem Flugzeugabsturz, standhalten. Sie er-füllen damit die hohen Anforderungen der weltweit gültigen Gefahrgutkriterien der Inter-nationalen Atomenergieagentur (IAEA).
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Abb. 1
CASTOR® V/19
Schutzplatte
Sekundärdeckel ( ≈ 100 mm dick)
Druckschalter
Moderatorplatte
Primärdeckel ( ≈ 250 mm dick)
Tragzapfen
Tragkorb (19 Beladepositionen)
Moderatorstäbe
Behälterkörper aus Sphäroguss mit Kühlrippen (Wandstärke ≈ 400 mm)
Quelle: GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH
CASTOR®
Die Bezeichnungen für die CASTOR®-Behälter des Typs V und HAW machen die unterschiedliche Art der im Behälter transportierten und gelagerten Abfälle deutlich. So kann der CASTOR® V/19 19 Brenn elemente aus Druckwasser reaktoren und der V/52 52 Brennelemente aus Siedewasser reaktoren aufnehmen. Speziell für die hochradioaktiven Wieder-aufarbeitungsabfälle (High Active Waste, HAW) wurde der CASTOR® HAW28M ent wickelt, der 28 Glas kokillen aufnehmen kann.
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Schwach- und mittelradioaktive Abfälle wer-den bis zu ihrer Abgabe an das Endlager Konrad in den Zwischenlagern je nach Aktivität und Volumen unter anderem in Stahlfässern, MOSAIK®-Behältern und Containern ge lagert.
Abb. 2
Verschiedene Arten von Lagerbehältern
Quelle: GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH
6 m
5 m
4 m
3 m
2 m
1 m
0 m
MOSAIK®
CASTOR® V/19MOSAIK®
Der im Gussverfahren hergestellte Transport- und Lagerbehälter eignet sich
insbesondere für mittelradioaktive Abfälle. Mit verschiedenen Wandstärken und
bei Bedarf einsetzbaren Bleieinsätzen zur Verstärkung der Abschirmung ist der
MOSAIK®-Behälter vielseitig verwendbar.
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Bis zum Jahr 2005 wurden Brennelemente nach der Lagerung im Brennelementlager-becken (ca. 5 Jahre) in Transportbehältern zur Wiederaufarbeitung nach Frankreich und England transportiert. Die Rücknahme der bei der Aufarbeitung anfallenden hochradio-aktiven Abfälle, zu der sich die Bundesrepublik vertraglich verpflichtet hat, ist fast voll ständig abgeschlossen. Es wird in den kommenden Jahren nur noch wenige Rücktransporte aus dem Ausland nach Deutschland geben. In der Vergangenheit waren die Transporte häufig Ziel von Demonstrationen gegen die Kernkraft. Zu einer Beeinträchtigung von Mensch und Umwelt durch die radioaktiven Abfälle kam es jedoch zu keiner Zeit.
Transporte von hochradioaktiven Abfällen aus der Wiederaufarbeitung
Hochradioaktive Abfälle aus der Wiederauf-arbeitung sind bei Transport und Lagerung nicht nur durch die CASTOR®-Behälter geschützt. Glaskokillen, in denen die Abfälle ein geschmolzen sind, schließen die radio-aktiven Stoffe sicher ein. Dabei werden die hochradioaktiven Stoffe mit Spezialglas-granulat zu einer homogenen Masse ver-schmolzen und dann in Edelstahlbehälter gefüllt, die danach verschweißt werden.
LLVerglasenLvonLradioaktivenLStoffenLBeim Verglasen gehen die radioaktiven Stoffe mit dem geschmolzenen Glas bei sehr hohen Temperaturen eine Verbindung ein. Diese Einheit lässt sich nach dem Erkalten durch Zerkleinern oder Erhitzen nicht mehr trennen und ermöglicht so einen sicheren Einschluss der radioaktiven Stoffe über lange Zeiträume.
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In den drei zentralen Zwischenlagern in Gorleben (Niedersachsen), Ahaus (Nordrhein- Westfalen) und Lubmin (Mecklenburg-Vor pommern) wird unter anderem hoch-radioaktiver Abfall zwischengelagert.
LZwischenlagerLGorlebenL
Neben dem weitaus bekannteren Salzstock Gorleben, der von 1979 bis 2000 und von 2010 bis 2012 als Endlager für hochradio-aktive Abfälle erkundet wurde, beherbergt die wendlän dische Gemeinde auch ein Zwischen lager zur Aufbewahrung von ver-brauchten Brennelementen aus Kernkraft-werken sowie hochradioaktiven Abfälle aus der Wiederaufarbeitung. In Zusammenhang mit dem Standortauswahlgesetz (StandAG) dürfen keine weiteren Wiederaufarbeitungs-abfälle im Transportbehälterlager Gorleben angeliefert werden. Diese Abfälle müssen in Zwischen lager an den Kernkraftwerksstand-orten verbracht werden. Die mittelradio-aktiven Abfälle aus der französischen Wiederauf arbeitungsanlage La Hague sollen am Standort Philippsburg gelagert werden,
die 21 Behälter mit hochradioaktiven Abfällen aus der britischen Wiederaufarbeitungs-anlage Sellafield werden gleichmäßig auf die Zwischenlager an den Standorten Biblis, Brokdorf und Isar aufgeteilt.
Ebenfalls am Standort wird das Abfalllager Gorleben betrieben. Hier werden Abfälle mit vernach lässigbarer Wärme ent wicklung zwischen gelagert, die vor allem aus dem Betrieb deutscher Kernkraftwerke stammen.
Zentrale Zwischenlager
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ZwischenlagerLAhausLL
Das Zwischenlager Ahaus befindet sich auf dem Gebiet der Stadt Ahaus im westlichen Münsterland. Neben ausgedienten Brennele-menten werden in Ahaus auch schwach- und mittelradio aktive Abfälle aufbewahrt.
ZwischenlagerLNordLbeiLLubmin
Das staatliche Zwischenlager Nord bei Lubmin in Mecklenburg-Vorpommern diente ursprüng-lich zur Aufnahme von radioaktiven Abfällen aus den stillgelegten Kernkraft werken der DDR. Heute werden direkt am Gelände des ehe maligen Kernkraftwerks Greifswald Brenn elemente aus Kernkraftwerken und For-schungseinrichtungen sowie dem Forschungs-schiff „Otto Hahn“ aufbewahrt. Zudem dient das Zwischenlager Nord als Notfalllager. Würden beispielsweise bei Grenzkontrollen nicht genehmigte Kernbrennstoffe gefunden, würden sie zur Zwischen lagerung nach Lubmin kommen.
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ZwischenlagerLanLKernkraftwerksstandorten
Seit 2005 ist die Abgabe von verbrauchten Brennelementen ins Ausland zur Wiederauf-bereitung untersagt. Gleichzeitig wurden die Kernkraftwerksbetreiber verpflichtet, an den Standorten der Kernkraftwerke Brenn element-Zwischenlager zu errichten. Ihrer Verpflichtung kamen die Betreiber nach umfangreichen Ge-nehmigungsverfahren nach.
Zusätzlich zu den Brennelement-Zwischen lagern gibt es an einigen Standorten auch noch Stand-ortabfalllager, die für die geplanten oder bereits laufenden Rückbauprojekte vorgesehen sind.
WeitereLZwischenlagerLundLLLandessammelstellen
Neben den Einrichtungen der kerntechnischen Industrie betreiben auch Forschungseinrich-tungen Zwischenlager für radioaktive Stoffe aus der Forschung.
Die Bundesländer sind verpflichtet, für die in ihrem Gebiet anfallenden schwach- und mittel-radioaktiven Abfälle aus Medizin, Forschung und
Industrie Landessammelstellen einzu richten. Insgesamt gibt es zwölf Landes sammelstellen, die entweder von einzelnen Ländern selbst, im Verbund oder von privaten Unternehmen im Auftrag des jeweiligen Landes betrieben werden. Die Bundesländer bleiben aber in jedem Fall uneingeschränkt rechtlich verantwortlich.
Dezentrale Zwischenlager
Standort GenehmigteLLBehälter-L
stellplätze
Biblis, Hessen 135
Brokdorf, Schleswig-Holstein 100
Brunsbüttel, Schleswig-Holstein 80
Grafenrheinfeld, Bayern 88
Grohnde, Niedersachsen 100
Gundremmingen, Bayern 192
Isar, Bayern 152
Krümmel, Schleswig-Holstein 80
Lingen, Niedersachsen 125
Neckarwestheim, Baden-Württemberg 151
Philippsburg, Baden-Württemberg 152
Unterweser, Niedersachsen 80
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Jülich
Mülheim-Kärlich
Ahaus
Lingen/Emsland
Gronau
Unterweser
Stade
BrunsbüttelBrokdorf
KrümmelGeesthacht
Munster
Leese
Greifswald
Rheinsberg
Berlin
Rossendorf/Dresden
Gorleben
Grohnde
AsseMorsleben
Braunschweig
Salzgitter
Würgassen
Ebsdorfergrund
Hamm-Uentrop
Mainz
Biblis
Kahl
Hanau
Ellweiler
Elm-Derlen
GrafenrheinfeldMitterteich
Philippsburg
Obrigheim
KarlsruheNeckarwestheim
Gundremmingen
Isar
München/Garching/Neuherberg
Niederaichbach
Großwelzheim
Duisburg
Abb. 3
Standorte in Deutschland
Kernkraftwerk
Forschungsreaktor
Zwischenlager nach § 6 Atomgesetz
Kernbrennstoffversorgung
Endlager
Entsorgung (z. B. Konditionierungsanlage, Zwischenlager nach § 7 Strahlenschutzverordnung)
Landessammelstelle
Wiederaufarbeitungsanlage
In Betrieb
Endgültig abgeschaltet, in Stillle-gung, Stilllegung abgeschlossen
Errichtung, Planung
Erkundung. Seit 2013 mit dem Standortauswahlgesetz (StandAG) eingestellt
Quellen: BfS; eigene Angaben
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Sicherheit
Der Schutz von Mensch und Umwelt ist oberstes Gebot. Das Konzept der Zwischen lagerung sieht deshalb vor, den sicheren Einschluss und die Rückhaltung der radioaktiven Stoffe sowie die erforderliche Abschirmung der ionisierenden Strahlung jederzeit zu gewähr leisten. Zentraler Baustein sind die Transport- und Lagerbehälter. Darüber hinaus gewähr leisten die Auslegung
der Lagergebäude und deren technische Ein-richtungen Sicherheit bei der Zwischenlage-rung. Ergänzt wird das Sicherheitskonzept um administrative Vor kehrungen. Die Zwischen-lagerung wird vorschriftsmäßig und ständig von den Betreibern überwacht und von den Aufsichtsbehörden kontrolliert – die Sicherheit ist somit jederzeit gewährleistet.
AuchLimLFallLvonLauslegungsüberschreitendenLEreignissenLgreiftLdasLSchutzkonzept:
Im Rahmen eines Stresstests für Anlagen und Einrichtungen der Ver- und Entsorgung in Deutschland kam die vom Bundesumwelt-ministerium eingesetzte Entsorgungskom-mission (ESK) in ihrer Stellungnahme vom 14. März 2013 zu diesem Fazit:
„...Die Zwischenlagerung der bestrahlten Brennelemente und Wärme entwickelnden Abfälle erfolgt auf Basis eines robusten Schutzkon zeptes, bei dem die Einhaltung der grund legenden Schutzziele während der Lagerung im bestimmungsgemäßen Betrieb und bei Störfällen primär durch die
dickwandigen metallischen Behälter sicher-gestellt wird. Die Auslegung der Behälter stellt weiterhin sicher, dass auch bei auslegungsüber-schreitenden Ereignissen keine einschneidenden Maßnahmen des Katastrophenschutzes erforder-lich werden.
Die auf Basis der vorgelegten Unterlagen durch-geführten Untersuchungen und Bewertungen der ESK haben gezeigt, dass die Zwischenlager für bestrahlte Brennelemente und Wärme entwickelnde Abfälle in fast allen Lastfällen das höchste Stresslevel erfüllen bzw. den höchsten Schutzgrad erreichen...“
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Für alle kerntechnischen Anlagen gilt: Die zusätz liche effektive Strahlendosis für die Bevöl kerung darf mit den ungünstigsten An-nahmen den in der Strahlenschutzverordnung festgelegten Grenzwert von 1 Millisievert (1 mSv = ein Tausendstel Sievert) im Kalender-jahr nicht überschreiten.
Die Strahleneinwirkung auf einen Menschen aus allen Strahlenquellen beträgt in Deutsch-land durchschnittlich rund 4 Millisievert pro Jahr (siehe Abb. 4). Dabei wird zwischen der natürlichen und der zivilisatorischen Strah-lenexposition unterschieden. Zur natürlichen Strahlung zählen die kosmische Strahlung, also die energiereiche Strahlung aus dem Weltall, sowie die terrestrische Strahlung,
Strahlenexposition
Abb. 4
Effektive Jahresdosis einer Person durch ionisierende Strahlung in mSv im Jahr 2013, gemittelt über die Bevölkerung Deutschlands und aufgeschlüsselt nach Strahlungsursprung
* Daten für das Jahr 2012
Quelle: Umweltradioaktivität und Strahlen belastung: Unterrichtung durch die Bundesregierung im Jahr 2013 (Parlamentsbericht), S. 5
Natürliche Strahlenexposition
Effektive Jahresdosis einer Person durch ionisierende Strahlung in Deutschland
Zivilisatorische Strahlenexposition
1,1 mSv 0,3 mSv 0,4 mSv 0,3 mSv ca. 1,8 mSv 0,1 mSv < 0,01 mSv <0,011 mSv < 0,01 mSv < 0,01 mSv
Inhalation von Radon und seinen Zerfalls-produkten
Nahrung Direkte terrestrische Strahlung
Direkte kosmische Strahlung
Röntgen-diagnostik*
Nuklear-medizin*
Forschung, Technik Haushalt
Tschernobyl Atombomben-Fallout
Kern-technische Anlagen
432mSv10
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also die Strahlung, welche beim Zerfall natür-licher radioaktiver Stoffe in der Erdkruste frei wird. Ferner nimmt der Mensch radioaktive Stoffe, zum Beispiel Kalium oder Iod, mit der Nahrung und dem Trinkwasser auf.
Veränderungen der Umwelt durch technische Entwicklungen führen zu einer Erhöhung der natürlichen Strahlenexposition. Insbesonde-re Radon in Gebäuden und natürliche radio-aktive Stoffe aus Bergbau- und Verarbeitungs-prozessen können dazu beitragen. Die effektive Dosis der natürlichen Strahlung beträgt rund 2,1 Milli sievert im Jahr.
Auf den Menschen wirkt auch radioaktive Strahlung aus medizinischer und technischer Anwendung. Allein aus der Röntgendiagnostik beträgt die effektive Dosis rund 1,8 Millisievert im Jahr.
Die Strahlenexposition durch den Betrieb von Kernkraftwerken und kerntechnischen An lagen in Deutschland macht im Vergleich einen deutlich geringeren Anteil aus: weniger als 0,01 Milli sievert im Jahr, also weniger als 1 % des vom Gesetzgeber festgelegten Grenz-wertes.
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QuellenLundLweiterführendeLInformationen:LL
• Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) | www.bfs.de
• Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMU) | www.bmu.de
• DAtF | www.kernenergie.de
• Entsorgungskommission (ESK) | www.entsorgungskommission.de
• Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH | www.grs.de
• GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH | www.gns.de
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