Dialog über den Umgang mit radioaktivem Abfall
ABC für radioaktiven Abfall
In Belgien fallen in Kernkraftwerken, Forschungsinstituten, Krankenhäusern und der Industrie täglich radioaktive Abfälle an. Diese Abfälle müssen ordnungsgemäß entsorgt werden, da sie für unsere Gesundheit und die Umwelt schädlich sind. Hochradioaktiver und langlebiger Abfall bleibt über tausende Generationen, 500.000 bis zu einer Million Jahre, radioaktiv.
Ursprung und Einteilung des radioaktiven Abfalls in Belgien
Radioaktive Abfälle entstehen bei der Stromerzeugung in Kernkraftwerken, aber auch bei der Verwendung radioaktiver Stoffe in Krankenhäusern, in Landwirtschaft, Industrie und wissenschaftlicher Forschung. Diese Abfälle enthalten Stoffe, die ionisierende Strahlung abgeben. Diese Strahlung ist für alle Lebewesen, einschließlich Mensch und sein ökologisches Umfeld schädlich, kurz gesagt für die gesamte Biosphäre.
Radioaktivität klingt mit der Zeit ab und die Quelle radioaktiver Strahlung ist dann nicht mehr schädlich. Bei manchen Stoffen dauert dies jedoch sehr lang. Bis zu mehreren hunderttausend Jahren.
Radioaktiver Abfall kann vielerlei beinhalten, von abgebrannten Brennelementen aus Kernkraftwerken über Werkzeuge, Geräte, Rohre, Injektionsnadeln bis hin zu Schutzkleidung, die kontaminiert wurde und nicht wieder verwendet werden kann.
Je nach Dauer der ionisierenden Strahlung sowie der Intensität und Art der Strahlung werden radioaktive Abfälle in Belgien in drei Kategorien eingeteilt.
Kategorie A: schwach- und mittelaktive Abfälle mit kurzer Halbwertszeit
- Die Halbwertszeit radioaktiver Abfälle der Kategorie A beträgt bis zu 30 Jahre. Die Halbwertszeit ist die Zeit, nach der eine radioaktive Substanz noch die Hälfte ihrer Strahlung abgibt. Diese Abfälle müssen nur etwa 300 Jahre lang von Mensch und Umwelt abgeschirmt werden. Nach diesem Zeitraum ist die von den Abfällen ausgehende ionisierende Strahlung um den Faktor 1.000 (210) reduziert und liegt somit unter dem natürlichen Strahlungsniveau.
- Bei dieser Art von Abfall handelt es sich um Materialien, die mit radioaktiven Stoffen in Berührung gekommen sind. Hier kann es sich um Filter und Harze, Bestandteile von Schutzmaterialien (Kleidung, Handschuhe ...), Papier, biologische Abfälle, aktivierten Beton, Restabfälle aus der Abwasserbehandlung in Kernkraftwerken oder auch Abfälle aus der Stilllegung von kerntechnischen Anlagen handeln.
- 60 % dieser Abfälle stammen aus der Nuklearindustrie, 36 % aus Rückbau Abriss von Nuklearanlagen (so genannte nukleare Altlasten), 4 % aus dem Hochschul- und Medizinbereich.
- Das zu entsorgende Gesamtvolumen wird auf 148.000 m3 geschätzt. Dieses Gesamtvolumen besteht zum einen aus den Fässern, die den verarbeiteten Abfall enthalten, und zum anderen aus den Behältern (Monolithen), in denen diese Fässer zur Entsorgung gelagert werden. Hierbei handelt es sich ein sogenanntes externes Volumen.
- 148.000 m3 entsprechen der Fläche eines Fußballfeldes, auf der die Abfälle einschließlich der Container 21 Meter hoch gestapelt werden. Oder: 148.000 m3 entsprechen auch dem Volumen von 40 Olympischen Schwimmbädern.
- Als Endlager für diese Abfälle wurde ein oberirdisches Endlager in der Gemeinde Dessel gewählt.
- Abfälle der Kategorie A sind nicht Gegenstand dieser gesellschaftlichen Debatte.
Kategorie B: schwach- und mittelaktive Abfälle mit langer Halbwertszeit
- Bei radioaktiven Abfällen der Kategorie B handelt es sich um schwach- und mittelaktive Abfälle mit langer Halbwertszeit (über 30 Jahre). Es dauert also sehr lange, bis diese Abfälle keine ionisierende Strahlung mehr abgeben, die über dem natürlichen Strahlungsniveau liegt. Diese Abfallkategorie gibt keine Wärme ab.
- Abfälle der Kategorie B stammen hauptsächlich aus dem Rückbau von kerntechnischen Anlagen (79 %) sowie aus der Wiederaufbereitung von abgebrannten Brennelementen aus Kernreaktoren und bestimmten Bestandteilen abgebrannter Brennelemente, die keine Wärme abstrahlen (20 %). Ein kleiner Teil (1%) kommt aus Krankenhäusern, Forschungslaboren und industriellen Anwendungen.
Kategorie C: hochaktive Abfälle mit kurzer und langer Halbwertszeit
- Radioaktive Abfälle der Kategorie C beinhalten alle Abfälle, die große Mengen ionisierender Strahlung abgeben. Es handelt sich um radioaktive Stoffe mit sowohl langer als auch kurzer Halbwertszeit. Die große Aktivität hat zur Folge, dass diese Abfallkategorie Wärme abgibt.
- Hochaktive Abfälle sind Abfälle aus der Wiederaufbereitung von abgebrannten Brennstäben aus Kernkraftwerken. Brennelemente, die als Brennstoff in Kernreaktoren verwendet wurden und als Abfall katalogisiert sind (weil sie nicht wiederaufgearbeitet werden), gehören ebenfalls zur Kategorie der hochaktiven Abfälle.
- 99% dieser Abfälle stammen aus Kernkraftwerken und verwandten Industriezweigen.
- In der Zwischenzeit wurde beschlossen, dass die vorhandenen abgebrannten Brennelementen nicht mehr wiederaufgearbeitet (recycelt) werden, sondern vollständig als radioaktiver Abfall des Typs C katalogisiert werden sollen.
Abfälle von Kategorie C und B werden auch kurz als hochaktive oder langlebige Abfälle bezeichnet.
NERAS nimmt regelmäßig eine Bestandsaufnahme der vorhandenen und geplanten Mengen an hochaktiven und langlebigen Abfällen vor. In diesen Mengen sind alle hochaktiven und langlebigen Abfälle seit Beginn der Nutzung von nuklearen Anwendungen und Atomenergie in Belgien bis hin zur Stilllegung aller bestehenden kerntechnischen Anlagen enthalten. Die eventuelle Verlängerung der Laufzeit der Kernkraftwerke ist in diesen Schätzungen noch nicht enthalten.
Im Februar 2023 schätzte NERAS die Gesamtmenge von Abfällen der Kategorie B und C auf etwa 12.300 m3, wovon etwa drei Viertel B-Abfälle und ein Viertel C-Abfälle waren. Anders als bei der Volumenschätzung für Abfall der Kategorie A werden hier nur die Verpackungen berücksichtigt, die den verarbeiteten Abfall enthalten, ohne die Endverpackung, in der die Verpackungen gelagert werden, mitzuzählen.
12.300 m3 entsprechen der Fläche eines Fußballfeldes, auf der die Abfälle (ohne Container) ungefähr 7 Meter hoch gestapelt werden. Anders ausgedrückt geht es um drei bis vier Olympische Schwimmbäder.
Radioaktive Abfälle der Kategorie A machen mehr als 80 % des Gesamtvolumens der radioaktiven Abfälle, aber weniger als 0,5 % der gesamten Radioaktivität aus. Die Abfälle der Kategorien B und C machen weniger als 20 % der Gesamtabfallmenge, aber etwa 2 % bzw. fast 98 % der gesamten Radioaktivität aus.
Wichtige Punkte
- Bei dieser gesellschaftlichen Debatte geht es ausschließlich um Abfälle der Kategorien B und C, also hochaktiven und langlebigen Atommüll. Für die Endlagerung der Abfälle von Kategorie A wurde bereits die Oberflächenbergung auf dem Gebiet der Gemeinde Dessel in der Provinz Antwerpen beschlossen.
Es geht auch nicht um die radiumhaltigen Abfälle von Umicore in Olen, es sei denn, ein Teil dieser Abfälle muss wegen zu hoher Radioaktivität mit den hochaktiven und langlebigen Abfällen entsorgt werden. - In diesen Abfallmengen ist die eventuelle Verlängerung der Laufzeit der gegenwärtigen Kernkraftwerke noch nicht enthalten. Des Weiteren werden diese Mengen noch zunehmen, da ja noch weitere Behälter erforderlich sind. Art und Umfang dieser Verpackungen können jedoch erst dann konkret und richtig geschätzt werden, wenn die grundsätzliche Entscheidung über die endgültige Bestimmung dieser Abfälle deutlicher geworden ist.
Als öffentliche Einrichtung, die per Gesetz für die Entsorgung radioaktiver Abfälle und überschüssiger spaltbarer Materialien in Belgien zuständig ist, hat NERAS ein Verwaltungssystem für alle radioaktiven Abfälle in Belgien entwickelt. Neben langfristigen Lösungen umfasst dieses Management auch eine Reihe von kurz- und mittelfristigen Maßnahmen und technischen Schritten. Es geht bei dieser Verwaltung darum, die radioaktiven Rohabfälle in ein stabiles und festes Produkt umzuwandeln, so dass sie bis zu ihrer endgültigen Bestimmung sicher zwischengelagert werden können.
Zuerst gilt es, Atommüll so weit wie möglich zu vermeiden. Entstandene Abfälle werden sortiert und katalogisiert, verarbeitet, im Volumen reduziert und in einem geeigneten Abfallbehälter untergebracht. Jetzt ist von konditioniertem Abfall die Rede. Je nach Intensität und Art der Strahlung werden die Abfälle dann in entsprechenden Lagergebäuden auf dem NERAS-Gelände in Dessel zwischengelagert.
Die abgebrannten Brennelemente aus Kernkraftwerken werden an den Kernkraftwerkstandorten zwischengelagert (Doel und Tihange). Es ist beabsichtigt, auch die abgebrannten Brennelemente als radioaktiven Abfall zu katalogisieren.
Diese Gebäude für die Zwischenlagerung haben eine auf ungefähr hundert Jahre begrenzte Lebensdauer. Abfälle und abgebrannten Brennelemente warten hier auf ihre Endlagerung.
1. Vermeidung an der Quelle
Die Entsorgung radioaktiver Abfälle beginnt bereits vor ihrer Entstehung. Hersteller müssen Maßnahmen zur bestmöglichen Vermeidung von Abfällen ergreifen. So sind beispielsweise in Kernkraftwerken in Bereichen, die radioaktiver Strahlung ausgesetzt sind, nur die unbedingt erforderlichen Materialien und Ausrüstungen zugelassen. Damit wird nur so wenig Material wie möglich radioaktiv kontaminiert.
Filter und Harze, die zur Reinigung der Kernkreisläufe dienen, werden regelmäßig kontrolliert. Sie halten so länger und es entsteht weniger Abfall. Abläufe werden angepasst, damit so wenig radioaktives Wasser wie möglich entsteht. Infolgedessen muss weniger Wasser in spezielle Kläranlagen geleitet werden. Darüber hinaus werden radioaktiv kontaminierte Materialien mit mechanischen und chemischen Verfahren dekontaminiert und können sie wiederverwendet werden ...
Krankenhäuser können Abfälle, die mit radioaktiven Stoffen mit einer Halbwertszeit von weniger als sechs Monaten kontaminiert sind, auf ihrem eigenen Gelände lagern, bis die Radioaktivität nahezu vollständig abgeklungen ist. Nach Ablauf dieses Zeitraums und nach Kontrolle durch eine anerkannte Einrichtung kann der Abfall als nicht radioaktiv entsorgt werden.
Auch in Industrie, wissenschaftlicher Forschung und in anderen Bereichen wird der Einsatz radioaktiver Quellen heutzutage so weit wie möglich vermieden.
2. Abfallkatalogisierung und -sortierung
Die Abfallerzeuger müssen zunächst die Eigenschaften ihrer Abfälle sorgfältig ermitteln. Ist es flüssiger oder fester Abfall? Entflammbar oder nicht? Wie sieht es mit den radiologischen Eigenschaften aus (schwach-, mittel- oder hochaktive Abfälle, Halbwertszeit ...)? Da die verschiedenen Abfallarten jeweils unterschiedlich verarbeitet und gelagert werden, müssen die Abfallerzeuger ihre Abfälle sorgfältig sortieren.
Dabei müssen sie sich an die strengen NERAS-Vorgaben halten.
3. Abfallannahme durch NERAS
Durch die Annahme der Abfälle von den Erzeugern übernimmt NERAS die Verantwortung für diese Abfälle. NERAS prüft erst, ob die Abfälle die Auflagen des Annahmesystems einhalten. Dazu gehören Verwaltungskontrollen und Vor-Ort-Kontrollen. Annahme bedeutet auch, dass die Erzeuger Mittel zur Deckung der kurz- und langfristigen Kosten freigeben müssen.
Die Erzeuger müssen sich die Methoden, die sie zur Charakterisierung und Sortierung ihrer Abfälle verwenden, bestimmte Messgeräte, die sie dabei einsetzen, die Anlagen, die sie zur Verarbeitung der Abfälle nutzen von NERAS genehmigen lassen ... Die Akkreditierung ist maximal fünf Jahre gültig und stellt keine Garantie für den Erzeuger dar. Sollte NERAS während einer der regelmäßigen Kontrollen Fehler feststellen, kann die Akkreditierung ausgesetzt werden.
4. Abfalltransport
Der Abfall wird dann von Fachunternehmen zum NERAS-Standort in Dessel verbracht. Dort wird er verarbeitet und bis zur endgültigen Entsorgung zwischengelagert. Die von den Erzeugern selbst verarbeiteten Abfälle werden ebenfalls in Dessel gelagert. Die Vorschriften für den Transport hängen von der Art des Abfalls ab und sind Teil der NERAS-Annahmekriterien.
Sicherheit steht dabei an erster Stelle. Daher müssen die Abfälle so verpackt werden, dass der Einschluss der radioaktiven Stoffe gewährleistet ist und eine ausreichende Abschirmung vorliegt.
5. Abfallverarbeitung
Die Abfallverarbeitung erfolgt in zwei Schritten: Das Volumen wird reduziert und die verbleibenden Abfälle werden in einem Behälter aufgefangen und eingeschlossen. Das Ergebnis dieser Verarbeitung ist ein solides und kompaktes Endprodukt. Welche Techniken dabei zum Einsatz kommen, hängt von der Art des Abfalls ab.
Flüssige Abfälle werden entweder verdampft oder in einer Aufbereitungsanlage chemisch behandelt. In beiden Fällen entsteht daraus radioaktiver (fester) Schlamm, der weiterverarbeitet wird.
Brennbare Abfälle werden in einem Verbrennungsofen bei 1.000°C verbrannt. Die Rauchgase werden gefiltert und die radioaktive Asche wird in Fässern gelagert.
Feste, nicht brennbare Abfälle werden unter einem Druck von 2.000 Tonnen zu durchschnittlich 25 cm dicken Stücken gepresst und in mit Zement gefüllten Metallfässern gelagert.
6. Zwischenlagerung
Bis zur Endlagerung lagert NERAS die Abfallfässer in speziellen Gebäuden zwischen. Schwach-, mittel- und hochradioaktive Abfälle werden getrennt in geeigneten Betongebäuden gelagert. Beton schirmt die Strahlung der Abfälle gut ab. Je stärker die Strahlung, desto dicker müssen die Betonwände dieser Gebäude sein.
Aber selbst die dicksten Betonmauern halten der Zeit nicht stand, schon gar nicht über mehrere tausend Jahre. Darum kann es sich hier nur um eine befristete Lagerung handeln, bis es zur Endlagerung kommt. Bei radioaktiven Abfällen der Kategorie A erfolgt die Lagerung in Oberflächenlagern in Bunkern in der Region Antwerpen, Kempen (Dessel). Für radioaktive Abfälle der Kategorien B und C hat die belgische Regierung beschlossen, diese Abfälle geologisch endzulagern.
Welche Risiken birgt radioaktiver Abfall?
Die mit radioaktiven Abfällen verbundenen Risiken ähneln denen anderer radioaktiver Stoffe. Radioaktive Abfälle müssen also sorgfältig entsorgt werden, um die Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu senken. Einige Kategorien radioaktiver Abfälle geben große Mengen energiereicher Strahlung ab und können sehr lange (bis zu einer Million Jahre) radioaktiv bleiben, bevor sie erlöschen und/oder ihre Radiotoxizität verlieren.
Die Radioaktivität von Abfällen aus z.B. Kernkraftwerken wirkt sich in drei Bereichen aus:
- auf der radiotoxischen Ebene: Plutonium und andere sogenannte Transurane tragen wesentlich zur Radiotoxizität der Abfälle bei. Bei direktem Kontakt mit der Biosphäre können Radionuklide leicht von den Organismen aufgenommen werden. Dies kann bei einem Unfall während Handhabung oder Verbringung der Abfälle geschehen, aber auch beim Eintritt in das Endlagersystem nach Verschluss.
- bezüglich radiologischem Risiko: Dies hängt hauptsächlich von einer begrenzten Anzahl von Spalt- und Aktivierungsprodukten mit langer Halbwertszeit ab, deren Mobilität innerhalb des Endlagersystems recht hoch sein kann (z. B. Selen-79, Jod-129, Technetium-99, Chlor-36, Kohlenstoff-14 ...).
- auf thermischer Ebene: Die zeitlich begrenzte Wärmeproduktion der Abfälle resultiert einerseits aus einer kleinen Anzahl von Spaltprodukten (hauptsächlich Cäsium-137 und Strontium-90 und deren Zerfallsprodukte) und andererseits aus dem vorhandenen Plutonium, Americium und Curium.
Der Umgang mit radioaktivem Abfall erfolgt auf die gleiche Art und Weise wie mit anderen radioaktiven Stoffen. Besondere Maßnahmen müssen verhindern, dass Arbeitskräfte oder die Öffentlichkeit bei der Sortierung, Verarbeitung, Beförderung und Lagerung radioaktiver Abfälle einer hohen Strahlung oder Kontamination ausgesetzt sind.
Die Grundsätze für die sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle, wie sie im Gemeinsamen Übereinkommen der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEO) und in der Richtlinie 2011/70/Euratom des Rates der Europäischen Union festgelegt wurden, geben hier die Richtung vor.
Diese Grundsätze müssen sicherstellen, „dass in allen Phasen der Entsorgung [...] radioaktiver Abfälle ein wirksamer Schutz vor potenziellen Risiken besteht, um den Einzelnen, die Gesellschaft und die Umwelt jetzt und in Zukunft vor den schädlichen Auswirkungen ionisierender Strahlung zu schützen“.
Auch die langfristige Entsorgung radioaktiver Abfälle kann Risiken für Mensch und Umwelt mit sich bringen. Auch diese müssen wir so gering wie möglich halten.
Ein Außenseiter: radiumhaltige Abfälle bei Umicore in Olen
Von 1922 bis 1977 betrieb die ehemalige Union Minière (seit 2001 Umicore) eine Radium- und Uranfabrik in Olen. Diese Fabrik wurde später abgerissen. Betrieb und Rückbau verursachten jedoch eine Kontamination mit radioaktivem Radium am Umicore-Standort Olen und in der Umgebung.
Dabei handelt es sich um drei zugelassene (Zwischen-)Lager (UMTRAP, Bankloop und LRA) und zwei mit Radium kontaminierte Lager: Deponie D1 und Deponie S1, auch bekannt als „Bruine Berg“.
In der Zwischenzeit wurden die radioaktiven Schadstoffe genau kartiert und die Auswirkungen auf Mensch und Umwelt bewertet. Im Dialog mit Umicore und der Öffentlichen Abfallagentur Flanderns (OVAM) haben die FANK und NERAS ein umfassendes Konzept zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung entwickelt und 2020 in einem Visionsdokument vorgeschlagen.
Für die langfristige Entsorgung der radiumhaltigen Abfälle erarbeitet NERAS einen speziellen nationale Ansatz, der auf ein besonderes, geeignetes Endlager hinarbeitet. Der Teil der radiumhaltigen Abfälle, der in diesem besonderen Endlager nicht untergebracht werden kann (da die Aktivität zu hoch ist), muss zusammen mit den hochaktiven und langlebigen Abfällen in der Tiefe entsorgt werden.
Quellen:
NERAS. Wat is radioactief afval
NERAS. Soorten Radioactief Afval
NERAS. Het afvalbeheer nu en op lange termijn
FÖD Wirtschaft, KMU, Mittelschicht und Energie. Allgemeine Informationen über den belgischen Kreislauf der Spaltprodukte. Teil 1.
International Atomic Energy Agency, Joint Convention on the Safety of Spent Fuel Management and on the Safety of Radioactive Waste Management, INFCIRC/546, 24 December 1997
NIRAS. Radiumhoudend afval
Visiedocument FANC-Niras. Umicore Olen