Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle in Deutschland Titel CASTOR®-Behälter im Zwischenlager Gorleben Quelle: GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH 2 Zwischenlagerung – ein wichtiges Glied in der Kette 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 Zwischenlagern aufbewahrt werden. Bei der Art der Abfälle wird zwischen hochradioaktivem Material mit Wärmeentwicklung – beispielsweise den verbrauchten Brennelementen aus der Kernenergiestromerzeugung – und mittel- oder schwachradioaktiven Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung unterschieden. Radioaktive Abfälle werden in Deutschland in unterschiedlichen Zwischenlagern aufbewahrt: Neben den drei zentralen Einrichtungen in Gorleben, Ahaus und Lubmin gibt es zwölf Lager an den Kernkraftwerksstandorten und elf Zwischenlager von Industrie und Forschungseinrichtungen. Hinzu kommen die zwölf Landessammelstellen, 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 Verfügbarkeit eines Endlagers für hochradioaktive Abfälle ein wichtiges Glied in der Entsorgungskette. Bis alle Behälter mit radioaktivem Material ihrem Endlager zugeführt werden können, werden sie in den Zwischenlagern sicher aufbewahrt. Mit den Behälterkonzepten sowie den baulichen Maßnahmen an den jeweiligen Standorten erfüllt Deutschland zum Schutz von Mensch und Umwelt nicht nur internationale Standards, sondern ist in vielen Bereichen Vorreiter in der Sicherheitstechnik. 3 Zuständigkeiten Grundsätzlich geregelt ist der Umgang mit radioaktivem Material in der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) sowie im Atomgesetz (AtG). Hierüber sind Grundsätze und Anforderungen für Vorsorge- und Schutzmaßnahmen geregelt, die bei der Nutzung und Einwirkung radioaktiver Stoffe und ionisierender Strahlung zivilisatorischen 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. Art der Abfälle 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. Über 90 Prozent des in Deutschland anfallenden 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, beispielsweise benutzte Schutzkleidung, Filter, Werkzeuge oder ausgediente Anlagenteile. Der übrige Anteil fällt bei der Forschung, in industriellen Prozessen und der medizinischen Anwendung von Radionukliden an. 4 Aufbewahrung der Abfälle Für die ausgedienten Brennelemente ist die erste Station auf dem Weg der Entsorgung die Lagerung im Brennelementlagerbecken im Reaktorgebäude. In dem mit Wasser gefüllten Becken werden sie aufbewahrt, bis ihre Radio aktivität und Wärmeproduktion so weit abgeklungen sind, dass sie in Transport- und Lagerbehälter umgeladen werden können, um anschließend in den Zwischenlagern 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 überwachten 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 Internationalen Atomenergieagentur (IAEA). 1 2 3 4 5 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 Brennelemente aus Druckwasserreaktoren und der V/52 52 Brennelemente aus Siedewasserreaktoren aufnehmen. Speziell für die hochradioaktiven Wiederaufarbeitungsabfälle (High Active Waste, HAW) wurde der CASTOR® HAW28M entwickelt, der 28 Glaskokillen aufnehmen kann. 6 Abb. 1 7 8 9 6 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 5 MOSAIK® 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. Schwach- und mittelradioaktive Abfälle werden bis zu ihrer Abgabe an das Endlager Konrad in den Zwischenlagern je nach Aktivität und Volumen unter anderem in Stahlfässern, MOSAIK®-Behältern und Containern gelagert. 5m 4m 3m 2m 1m Abb. 2 Verschiedene Arten von Lagerbehältern Quelle: GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH 6 CASTOR® V/19 6m 0m MOSAIK® Transporte von hochradioaktiven Abfällen aus der Wiederaufarbeitung 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 vollständig 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. Hochradioaktive Abfälle aus der Wiederauf arbeitung sind bei Transport und Lagerung nicht nur durch die CASTOR®-Behälter geschützt. Glaskokillen, in denen die Abfälle eingeschmolzen sind, schließen die radio aktiven Stoffe sicher ein. Dabei werden die hochradioaktiven Stoffe mit Spezialglas granulat zu einer homogenen Masse verschmolzen und dann in Edelstahlbehälter gefüllt, die danach verschweißt werden. LLVerglasen von radioaktiven Stoffen Beim 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. 7 Zentrale Zwischenlager In den drei zentralen Zwischenlagern in Gorleben (Niedersachsen), Ahaus (NordrheinWestfalen) und Lubmin (MecklenburgVorpommern) wird unter anderem hoch radioaktiver Abfall zwischengelagert. 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. L Zwischenlager Gorleben Ebenfalls am Standort wird das Abfalllager Gorleben betrieben. Hier werden Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung zwischengelagert, die vor allem aus dem Betrieb deutscher Kernkraftwerke stammen. 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 wendländische Gemeinde auch ein Zwischenlager zur Aufbewahrung von verbrauchten Brennelementen aus Kernkraft werken sowie hochradioaktiven Abfälle aus der Wiederaufarbeitung. In Zusammenhang mit dem Standortauswahlgesetz (StandAG) dürfen keine weiteren Wiederaufarbeitungsabfälle im Transportbehälterlager Gorleben angeliefert werden. Diese Abfälle müssen in Zwischenlager an den Kernkraftwerksstand orten verbracht werden. Die mittelradio aktiven Abfälle aus der französischen Wiederaufarbeitungsanlage La Hague sollen am Standort Philippsburg gelagert werden, 8 Zwischenlager Ahaus Zwischenlager Nord bei Lubmin Das Zwischenlager Ahaus befindet sich auf dem Gebiet der Stadt Ahaus im westlichen Münsterland. Neben ausgedienten Brennelementen werden in Ahaus auch schwach- und mittelradioaktive Abfälle aufbewahrt. Das staatliche Zwischenlager Nord bei Lubmin in Mecklenburg-Vorpommern diente ursprüng lich zur Aufnahme von radioaktiven Abfällen aus den stillgelegten Kernkraftwerken der DDR. Heute werden direkt am Gelände des ehemaligen Kernkraftwerks Greifswald Brennelemente aus Kernkraftwerken und Forschungseinrichtungen sowie dem Forschungsschiff „Otto Hahn“ aufbewahrt. Zudem dient das Zwischenlager Nord als Notfalllager. Würden beispielsweise bei Grenzkontrollen nicht genehmigte Kernbrennstoffe gefunden, würden sie zur Zwischenlagerung nach Lubmin kommen. 9 Dezentrale Zwischenlager Zwischenlager an Kernkraftwerksstandorten Seit 2005 ist die Abgabe von verbrauchten Brennelementen ins Ausland zur Wiederaufbereitung untersagt. Gleichzeitig wurden die Kernkraftwerksbetreiber verpflichtet, an den Standorten der Kernkraftwerke BrennelementZwischenlager zu errichten. Ihrer Verpflichtung kamen die Betreiber nach umfangreichen Genehmigungsverfahren nach. Zusätzlich zu den Brennelement-Zwischenlagern gibt es an einigen Standorten auch noch Standortabfalllager, die für die geplanten oder bereits laufenden Rückbauprojekte vorgesehen sind. Weitere Zwischenlager und L Landessammelstellen 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 10 Standort Genehmigte L Behälter-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 Philippsburg, Baden-Württemberg 151 Unterweser, Niedersachsen 152 80 Industrie Landessammelstellen einzurichten. Insgesamt gibt es zwölf Landessammelstellen, 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. Greifswald Brunsbüttel Brokdorf Stade Geesthacht Krümmel Unterweser Gorleben Rheinsberg Munster Ahaus Leese Lingen/Emsland Grohnde Gronau Salzgitter Hamm-Uentrop Braunschweig Morsleben Asse Berlin Rossendorf/ Dresden ElmDerlen Zwischenlager nach § 6 Atomgesetz Kernbrennstoffversorgung Endlager Ebsdorfergrund Ellweiler Kernkraftwerk Forschungsreaktor Jülich MülheimKärlich Standorte in Deutschland Würgassen Duisburg Abb. 3 Hanau Mainz Kahl Biblis Großwelzheim Mitterteich Grafenrheinfeld Entsorgung (z. B. Konditionierungsanlage, Zwischenlager nach § 7 Strahlenschutzverordnung) Landessammelstelle Wiederaufarbeitungsanlage Obrigheim Philippsburg Karlsruhe Neckarwestheim Niederaichbach Isar Gundremmingen München/Garching/ Neuherberg In Betrieb Endgültig abgeschaltet, in Stilllegung, Stilllegung abgeschlossen Errichtung, Planung Erkundung. Seit 2013 mit dem Standortauswahlgesetz (StandAG) eingestellt Quellen: BfS; eigene Angaben 11 Sicherheit Der Schutz von Mensch und Umwelt ist oberstes Gebot. Das Konzept der Zwischenlagerung sieht deshalb vor, den sicheren Einschluss und die Rückhaltung der radioaktiven Stoffe sowie die erforderliche Abschirmung der ionisierenden Strahlung jederzeit zu gewährleisten. Zentraler Baustein sind die Transport- und Lagerbehälter. Darüber hinaus gewährleisten die Auslegung der Lagergebäude und deren technische Einrichtungen Sicherheit bei der Zwischenlagerung. Ergänzt wird das Sicherheitskonzept um administrative Vorkehrungen. Die Zwischen lagerung wird vorschriftsmäßig und ständig von den Betreibern überwacht und von den Aufsichtsbehörden kontrolliert – die Sicherheit ist somit jederzeit gewährleistet. Auch im Fall von auslegungsüberschreitenden Ereignissen greift das Schutzkonzept: 12 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: dickwandigen metallischen Behälter sicher gestellt wird. Die Auslegung der Behälter stellt weiterhin sicher, dass auch bei auslegungsüberschreitenden Ereignissen keine einschneidenden Maßnahmen des Katastrophenschutzes erforderlich werden. „...Die Zwischenlagerung der bestrahlten Brennelemente und Wärme entwickelnden Abfälle erfolgt auf Basis eines robusten Schutzkonzeptes, bei dem die Einhaltung der grundlegenden Schutzziele während der Lagerung im bestimmungsgemäßen Betrieb und bei Störfällen primär durch die Die auf Basis der vorgelegten Unterlagen durchgeführten 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...“ Strahlenexposition Für alle kerntechnischen Anlagen gilt: Die zusätzliche effektive Strahlendosis für die Bevölkerung darf mit den ungünstigsten Annahmen den in der Strahlenschutzverordnung festgelegten Grenzwert von 1 Millisievert (1 mSv = ein Tausendstel Sievert) im Kalenderjahr nicht überschreiten. Die Strahleneinwirkung auf einen Menschen aus allen Strahlenquellen beträgt in Deutschland durchschnittlich rund 4 Millisievert pro Jahr (siehe Abb. 4). Dabei wird zwischen der natürlichen und der zivilisatorischen Strahlenexposition unterschieden. Zur natürlichen Strahlung zählen die kosmische Strahlung, also die energiereiche Strahlung aus dem Weltall, sowie die terrestrische Strahlung, Effektive Jahresdosis einer Person durch ionisierende Strahlung in Deutschland Natürliche Strahlenexposition Zivilisatorische Strahlenexposition Abb. 4 0 1 mSv 2 3 4 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 Inhalation von Radon und seinen Zerfallsprodukten Nahrung Direkte terrestrische Strahlung Direkte kosmische Strahlung Röntgendiagnostik* Nuklearmedizin* Forschung, Technik Haushalt Tschernobyl AtombombenFallout < 0,01 mSv Kerntechnische Anlagen 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 Strahlenbelastung: Unterrichtung durch die Bundesregierung im Jahr 2013 (Parlamentsbericht), S. 5 13 14 also die Strahlung, welche beim Zerfall natürlicher 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. 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. Veränderungen der Umwelt durch technische Entwicklungen führen zu einer Erhöhung der natürlichen Strahlenexposition. Insbesondere 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 Millisievert im Jahr. Die Strahlenexposition durch den Betrieb von Kernkraftwerken und kerntechnischen Anlagen in Deutschland macht im Vergleich einen deutlich geringeren Anteil aus: weniger als 0,01 Millisievert im Jahr, also weniger als 1 % des vom Gesetzgeber festgelegten Grenz wertes. Quellen und weiterführende Informationen: • 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 15 Herausgeber: DAtF Deutsches Atomforum e.V. Robert-Koch-Platz 4 10115 Berlin info@ www. kernenergie.de Dezember 2015 Alle Rechte vorbehalten.
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