Entsorgung von KernkraftwerkenEine technisch gelöste Aufgabe

Diese Broschüre informiert über die Entsorgung der in den deutschen Kernkraftwerken anfallenden Reststoffe und Abfälle.

Die in der Broschüre enthaltenen Bilder, Tabellen und Grafi ken können zur Ausarbeitung von Vorträgen zur Entsorgung von Kernkraftwerken verwendet werden.Hierzu können die Darstellungen unter: www.vgb.org/abfallmanagement.html heruntergeladen werden.

Bei der Nutzung der Informationen bitten wir um Quellenangabe.

Seite

Vorwort 4

1 Kernkraftwerke und zugehörige Entsorgungseinrichtungen in Deutschland 6

2 Radioaktive Stoffe aus Kernkraftwerken 7

3 Klassifi zierung radioaktiver Abfälle 8

4 Brennelement-Entsorgung 9 Wiederaufarbeitung 10 Direkte Endlagerung 1 1 Transport und Zwischenlagerung von Brennelementen 12 Konditionierung und Endlagerung der ausgedienten Brennelemente 14

5 Verwertbare und nicht verwertbare radioaktive Stoffe 15 Reststoff- und Abfallkonzept 15 Freigabe 16 Wiederverwertung von Metallen durch Einschmelzen 17 Radioaktive Abfälle 18 Jährliche Betriebsabfallmenge der Kernkraftwerke in Deutschland 19 Optimierte Behandlungswege für feste und fl üssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken 19 Volumenreduzierung radioaktiver Abfälle 19 Verbrennungsanlagen für radioaktive Abfälle 20 Hochdruckverpressung fester radioaktiver Abfälle 21 Infasstrocknung zur Verfestigung fl üssiger radioaktiver Abfälle 22 Beispiele für Verpackungen radioaktiver Abfälle 23 Transport radioaktiver Stoffe 24 Zwischenlagerung 24

6 Stilllegung und Rückbau von Kernkraftwerken 25

7 Qualitätssicherung 27 Abfallbehandlung mit vom BfS qualifi zierten Verfahren 27 Abfallgebindedokumentation 28 Abfallfl uss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK) 28

8 Endlagerung 29 Verantwortliche Institutionen bei der Endlagerung radioaktiver Abfälle in Deutschland 29 Struktur eines Endlagers für radioaktive Abfälle in einer Salzformation 31

9 Endlagerstätten und Schachtanlagen 32 Entwicklung der Endlagerung 32 Asse 33 Morsleben 33 Konrad 34 Gorleben 35

Glossar 36 Abbildungsverzeichnis 40 Weiterführende Internetseiten 41

Impressum 43

Themenübersicht

Regenerative*

Öl und Erdgas

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Braunkohle

Stro

mer

zeug

ungs

ante

il in

%

Kernenergie

Alte und neueBundesländerAlte Bundesländer

*Wasserkraft, Windenergie, Biomasse, Photovoltaik, Hausmüll und Geothermie; vor 1990 praktisch nur Wasserkraft

Steinkohle

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Abb. 1 – Energiemix der deutschen Stromversorgung von 1960 bis 2010

Die Kernenergie hat über 40 Jahre einen wichtigen Beitrag zur sicheren, kostengünstigen und umweltschonenden Stromversor-gung der Industrienation Deutschland geleistet. Teilweise betrug der Kernenergieanteil über 30 %. In dieser Zeit sind beim Betrieb der Kernkraftwerke radioaktive Abfälle entstanden, deren Entsorgung in dieser Broschüre beschrieben werden soll.

Die Änderung des Atomgesetzes 1) im Jahr 2011 in Folge der Natur- und Reaktorkatastrophe in Japan hat die Situation der Kernener-gie in Deutschland erheblich verändert: Für acht Anlagen ist die Berechtigung zum Leistungsbetrieb erloschen. Den neun verbliebe-nen Kernkraftwerken sind begrenzte Stromerzeugungskontingente und konkrete Abschalttermine zugeordnet worden. Danach werden die letzten drei deutschen Kernkraftwerke Ende 2022 vom Netz genommen.

Nachdem mit diesen neuen Randbedingungen der Kernenergie eine veränderte Nutzung zugeordnet wird, ist für die Zukunft zu erwarten, dass die politischen Anstrengungen für die Endlagerung von radioaktiven Abfällen als Aufgabe des Bundes zunehmen wer-den. Dazu gehören der Umbau und die Inbetriebnahme des geneh-migten Endlagers Konrad für nicht wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle ebenso wie die zügige Weitererkundung des Salzstockes Gorlebens, damit eine Aussage zur möglichen Eignung für ein End-lager für wärmeentwickelnde Abfälle getätigt werden kann. Da bis zur Inbetriebnahme der Endlager etwas Zeit vergehen wird, haben die Kernkraftwerke Behandlungsverfahren für die Abfälle entwi-ckelt und in Anwendung. Ziel ist neben der Herstellung endlager-gerechter und konditionierter Abfallgebinde die Verringerung der Abfallvolumina. Zwischenlager für die Lagerung der radioaktiven Abfälle sind vorhanden und die Transporte sind langjährige Praxis.

Die Entsorgung der radioaktiven Abfälle erfolgt nach dem Verursa-cherprinzip: Derjenige, der radioaktive Abfälle erzeugt, hat alle Ent-sorgungskosten zu tragen. Dies gilt auch für die Endlagerung der radioaktiven Abfälle. Zwar ist dafür der Bund zuständig, die Kosten werden jedoch den Abfallverursachern zeitnah weiterberechnet.

1)kursiv gedruckte Wörter werden im Glossar (ab S. 36) erläutert

Vorwort

Abb. 2 – Energiemix der deutschen Stromversorgung von 2010

In den Restlaufzeiten der Kernkraftwerke fallen weiter radioaktive Abfälle an. Gleiches gilt für den Rückbau der Anlagen. Aber auch bei der Nutzung radioaktiver Stoffe in Medizin, Forschung und Industrie entstehen radioaktive Reststoffe. Bei ihrer Entsorgung, d.h. bei allen Schritten der Behandlung, der Zwischenlagerung, des Transportes und der Endlagerung, hat der Schutz von Mensch und Umwelt höchste Priorität. Deshalb muss mit radioaktiven Stoffen so umgegangen werden, dass unzulässige Konzentrationen von Radionukliden in der Biosphäre ausgeschlossen sind.

Dafür stehen seit vielen Jahren erprobte Verfahren, Einrichtungen und Behälter zur Verfügung. Dazu einige Beispiele:- Die Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennstoffe ist bereits

vor fast 50 Jahren entwickelt worden und seit den 1980er Jahren industrielle Praxis in Europa.

- Lagerbehälter für abgebrannte Brennelemente sind seit den frühen 1980er Jahren zugelassen und in Anwendung.

- Zentrale Zwischenlager für hochradioaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung und abgebrannte Brennelemente existieren seit den frühen 1980er Jahren; dezentrale Lager an den Kraftwerksstandorten sind spätestens seit 2007 in Betrieb.

- Behandlungsverfahren für radioaktive Abfälle gibt es seit Inbetriebnahme der ersten Kernkraftwerke; sie sind kontinuier-lich an die wechselnden Anforderungen der Zwischen- und Endlagerung angepasst worden.

- Die Stilllegung von Kernkraftwerken ist seit über 20 Jahren gän-gige Praxis; bereits drei Anlagen sind vollständig zurückgebaut.

- Das Endlager Konrad für schwach- und mittelradioaktive Abfälle ist genehmigt und wird derzeit ausgebaut.

- Lediglich die Umsetzung des letzten Entsorgungsschrittes, nämlich die Endlagerung wärmeentwickelnder Abfälle, wurde vom Bund noch nicht realisiert. Die notwendigen Techniken stehen jedoch seit vielen Jahren zur Verfügung.

In dieser Broschüre „Entsorgung von Kernkraftwerken in Deutsch-land: Eine technisch gelöste Aufgabe“ sind die Methoden zur Kondi-tionierung, Zwischen- und Endlagerung ausgedienter Brennelemen-te und radioaktiver Abfälle sowie der politische Hintergrund und der gesetzliche Rahmen in Bild und Text dargestellt. Sie soll einen Beitrag zur sachlichen Information und zu einem offenen Dialog leisten.

19 % 23 %

23 %

19 %

16 % Öl und Erdgas

Kernenergie

Braunkohle

Steinkohle

Wasserkraft und andere Regenerative

5

Abb. 3 – Kernkraftwerke und zugehörige Entsorgungseinrichtungen in Deutschland

In Deutschland waren Ende des Jahres 2011 an 8 Standorten 9kommerziell genutzte Kernkraftwerke mit einer Bruttoleistungvon rund 12.700 MW im Leistungsbetrieb, davon 7 Druckwasser-reaktoren (DWR) und 2 Siedewasserreaktoren (SWR).

Insgesamt 19 Leistungs- und Prototypreaktoren wurden mittler-weile stillgelegt und befi nden sich in verschiedenen Phasen des Rückbaus. Das Kernkraftwerk Niederaichbach, der Heißdampfreak-tor Kahl und das Versuchsatomkraftwerk Kahl sind vollständig rück-gebaut; die ehemaligen Kraftwerksstandorte sind wieder „Grüne Wiese“. Mit dem Beschluss des Bundestags zum Atomausstieg im Sommer 2011 erlischt für acht Anlagen die Berechtigung zum Leistungsbetrieb.

Schon vor dem Beginn der Nutzung der Kernenergie zur Stromer-zeugung im Jahr 1962 mit der Inbetriebnahme des Versuchsatom-kraftwerkes Kahl (VAK) wurden maßgebende Weichenstellungen zur Entsorgung der beim Kraftwerksbetrieb anfallenden radioakti-ven Stoffe getroffen:

Die Behandlung der Betriebsabfälle geschieht an den Kraftwerks-standorten oder in zentralen Einrichtungen. Auch die Abfallbe-handlungsanlagen der Forschungszentren in Karlsruhe und Jülich stehen dafür zur Verfügung.

Bereits von 1967 bis 1978 wurden radioaktive Abfälle in der Schacht-anlage Asse und zwischen 1981 und 1998 im Endlager Morsleben eingelagert. Die Schachtanlage Konrad ist als Endlagerstandort ge-nehmigt und wird derzeit zum Endlager ausgebaut. Der Salzstock Gorleben wird zurzeit erkundet. Bis zur Inbetriebnahme der Endla-ger werden radioaktive Abfälle an den Kernkraftwerksstandorten oder in zentralen Zwischenlagern aufbewahrt.

Bis 2005 wurden ausgediente Brennelemente nach einer Abklingzeit im Brennelementlagerbecken der Kernkraftwerke zur Wiederaufar-beitung nach Frankreich oder Großbritannien gebracht. Die dabei abgetrennten Wertstoffe werden in deutschen Kernkraftwerken verwertet; die entstandenen Abfälle werden vertragsgemäß nach Deutschland zurückgeliefert und so lange zwischengelagert, bis ein geeignetes Endlager zur Verfügung steht. Die ausgedienten Brenn-elemente werden in dezentralen Lagern an den Kernkraftwerks-standorten zwischengelagert.

1 Kernkraftwerke und z u g e h ö r i geEnt sor gungs ein rich tun gen in Deutsch land

3

Abb. 4 – Differenzierung der radioaktiven Reststoffe

2 Radioaktive Reststoffe aus Kernkraftwerken

Beim Betrieb und Rückbau von Kernkraftwerken fallen radioaktive Reststoffe an, die nach Vorgabe des Gesetzgebers schadlos zu verwerten oder geordnet zu beseitigen sind, also an ein Bundesendlager abgegeben werden.

Stoffe, deren Aktivitätsinventar – ggf. nach Dekontamination – nachweislich zu einer ver-nachlässigbaren Strahlenbelastung der Bevölkerung führen kann, dürfen konventionell ver-wendet, verwertet oder beseitigt werden, wenn die zuständige Behörde eine entsprechende Freigabe erteilt. Sie fallen dann nicht mehr unter den Begriff „radioaktive Stoffe“ und unter-liegen nicht mehr der atomrechtlichen Überwachung.

Radioaktive Reststoffe, die nicht der Freigabe zugeführt werden können, sind als radioaktiver Abfall zu betrachten und müssen entsorgt werden. Da die Art und Weise der Entsorgung wesentlich von deren physikalischen, insbesondere radiologischen Eigenschaften abhängt, werden hier abgebrannte Brennelemente (bestrahlte Kernbrennstoffe) und mittel- und schwachradioaktive Betriebs- oder Stilllegungsabfälle getrennt betrachtet.

Radioaktive Reststoffeaus Kernkraftwerken

Abfälle Zur konventionellen Verwendung, Verwertung oder Beseitigungfreigegebener Stoffe

Sonstige radioaktive Stoffe- mittel- oder schwachradioaktiv- nicht wärmeerzeugend

Abgebrannte Brennelemente- hochradioaktiv- wärmeerzeugend

Betriebsabfälle

Sonstige radioaktive Stoffe- mittel- oder schwachradioaktiv- nicht wärmeerzeugend

Stilllegungsabfälle

7

Abb. 5 – Klassifi zierung radioaktiver Abfälle

Radioaktive Abfälle werden entsprechend internationaler Praxis aufgrund ihrer Radioaktivität (gemessen in Bq pro m3 des Abfalls) als schwachradioaktiv, mittelradioaktiv und hochradioaktiv bezeichnet.

Für sicherheitsanalytische Betrachtungen zur Endlagerung in Deutschland sind das radioaktive Inventar und die beim radioaktiven Zerfall entstehende Wärme von Bedeutung. Aus diesem Grund werden die zur Endlagerung bereitgestellten radioaktiven Abfälle in solche mit vernachlässigbarer Wärmeerzeugung und in wärmeerzeugende Abfälle eingeteilt:

- Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung sind vor allem Abfälle aus dem Betrieb der Kernkraftwerke und ihrer Stilllegung. Sie werden künftig im bereits genehmigten Endlager Konrad eingelagert.

- Zu den wärmeentwickelnden Abfällen zählen vor allem die hochradioaktiven Spaltprodukte aus der Wiederaufarbeitung und abgebrannte Brennelemente. Für diese soll ein separates Endlager, z. B. in Gorleben (Steinsalz), errichtet werden.

3 Klassifi zierung radioaktiver Abfälle

Spaltprodukte aus derWiederaufarbeitung

Konditionierte Brennelemente

Kernbauteile

Abfälle ausWiederaufarbeitung

Betriebsabfälle aus Kernkraftwerken

Abfälle aus Stilllegung

Verteilung Gesamt-abfallaufkommen

Beispiele für Abfälle EndlagerungRadioaktivität Abfallbezeichnung

z.B. Endlager Gorleben

5 % des Abfallvolumens mit 99 % der Radioaktivität

Endlager Konrad

95 % des Abfallvolumens mit 1 % der Radioaktivität

Bq / m3

schwach-radioaktiv

mittelradioaktiv

hochradioaktiv wärmeerzeugende Abfälle

Abfälle mit vernachlässigbarerWärmeerzeugung

1014

1016

1012

1010

108

Abb. 6 – Entsorgungswege für Brennelemente in Deutschland

4 Brennelement-Entsorgung

Bis 1994 war die Wiederaufarbeitung von Brennelementen der po-litisch gewollte und einzig zulässige Entsorgungsweg. Nach dem Scheitern einer deutschen Wiederaufarbeitung wurden dafür An-lagen in Frankreich und Großbritannien genutzt. Die wesentlichen Schritte sind:

- Abklinglagerung der Brennelemente in den Lagerbecken der Kernkraftwerke

- Transport nach Frankreich oder Großbritannien- Wiederaufarbeitung der Brennelemente und Rückgewinnung

des wieder verwertbaren Urans und Plutoniums- Endlagergerechte Konditionierung, d.h. Vereinzelung und Verpa-

ckung der Brennelemente in Endlagerbehältern (POLLUX®) - Rücktransport der konditionierten Abfälle nach Deutschland zur

Zwischenlagerung - Endlagerung in tiefen geologischen Formationen- Herstellung neuer Uran- oder Mischoxid-Brennelemente

Mit der Novellierung des Atomgesetzes 1994 wurde der Entsor-gungsweg der direkten Endlagerung rechtlich der Wiederaufarbei-tung gleichgestellt. Seit Mitte 2005 ist die Anlieferung bestrahlter Brennelemente an die Wiederaufarbeitungsanlagen gemäß erneut novelliertem Atomgesetz unzulässig. Heute erfolgt die Entsorgung abgebrannter Brennelemente über den Weg der direkten Endlage-rung. Die einzelnen Schritte sind:

- Abklinglagerung der Brennelemente in den Lagerbecken der Kernkraftwerke

- Verpackung in Transport- und Lagerbehälter- Trockene Zwischenlagerung in den zentralen Lagern Gorleben

und Ahaus sowie in neu eingerichteten Lagern an den Kern-kraftwerksstandorten

- Endlagergerechte Konditionierung der Brennelemente- Endlagerung in tiefen geologischen Formationen, beispielsweise

in Steinsalz

9

Abb. 7 – Entsorgung von Brennelementen: Wiederaufarbeitung / Zahlenangaben für einen Druckwasserreaktor pro Betriebsjahr

Wiederaufarbeitung

Die Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente war in der Vergangenheit der politisch gewollte und allein zulässige Entsorgungs-weg. Dazu wurden mit den Wiederaufarbeitungsanlagen in Frankreich und Großbritannien langfristige Verträge geschlossen. Unter diesen Verträgen sind oder werden rund 6.100 t Brennelemente wiederauf-gearbeitet. Durch die Änderung des Atomgesetzes ist der Antransport von Brennelementen zur Wiederaufarbeitung seit Mitte 2005 nicht mehr zulässig. Bis dahin antransportierter Brennstoff kann jedoch auch später noch wiederaufgearbeitet werden. Die vollständige Rücknahme der bei der Wiederaufarbeitung in Frankreich und Großbritannien sepa-rierten radioaktiven Stoffe zur Verwertung oder Endlagerung ist in den Wiederaufarbeitungsverträgen vereinbart und durch Staatsverträge abgesichert.

Zur Wiederaufarbeitung werden die Brennelemente in abgeschirmten Zellen zuerst mechanisch zerkleinert. Der in den Brennstabstücken enthaltene Brennstoff wird chemisch aufgelöst. In mehreren Prozess-schritten werden die wieder verwertbaren Kernbrennstoffe (Uran und Plutonium) von den Abfällen (Spaltprodukte und Aktiniden) getrennt und gereinigt.

Abgetrenntes Plutonium und Uran werden rezykliert. Das Plutonium wird zusammen mit abgereichertem oder Natururan zu Mischoxid-Brennelementen verarbeitet und wieder im Reaktor eingesetzt. Rund

86 % des abgetrennten und künftig noch abzutrennenden Plutoniums sind inzwischen bereits rezykliert worden. Das Uran wird entweder wieder angereichert oder vermischt mit bereits vorhandenem angerei-cherten Material zu neuen Brennelementen verarbeitet. Die Verwertung beider Stoffströme wird jährlich gegenüber den Aufsichtsbehörden der Länder dargestellt.

Die beim Aufl ösungsprozess separierten wärmeerzeugenden fl üssigen Abfälle werden homogen in eine Glasmasse eingebunden, in eine Edel-stahlkokille gegossen und mit einem Deckel verschlossen. Die zurück-bleibenden Brennstabhülsen und Brennelementstrukturteile werden kompaktiert und ebenfalls in Edelstahlkokillen verpackt.

Die Edelstahlkokillen für verglaste und kompaktierte Abfälle haben glei-che Abmessungen (Bruttovolumen 180 Liter). Der Transport und die Zwi-schenlagerung erfolgen in Behältern, beispielsweise vom Typ CASTOR®. Die Wiederaufarbeitungsabfälle eines DWR-Betriebsjahres entsprechen dem Volumen von ein bis zwei dieser Behälter und bestehen aus ca. einem Drittel hochradioaktiven Abfällen und ca. zwei Dritteln mittelra-dioaktiven Abfällen. Die in Transport- und Lagerbehältern verpackten Wiederaufarbeitungsabfälle werden nach Deutschland zurückgeführt und verbleiben bis zur Endlagerung im Zwischenlager.

Für die vollständige Rücknahme aller verglasten hochradioaktiven Abfäl-le aus der Wiederaufarbeitung in Frankreich und Großbritannien werden ca. 130 Behälter benötigt. Die Rücknahme aus Frankreich ist bereits zu

Abb. 8 – Entsorgung von Brennelementen: Direkte Endlagerung; Zahlenangaben für einen Druckwasserreaktor pro Betriebsjahr

großen Teilen erfolgt und soll bis etwa 2012 beendet sein. Der Abschluss der Rücknahme verglaster hochradioaktiver Abfälle aus Großbritan-nien könnte etwa im Jahr 2017 vollzogen werden. Die Zwischenlager-kapazitäten in den Transportbehälterlagern Gorleben und Ahaus reichen für die Rücknahme aller Abfälle aus der Wiederaufarbeitung aus. Dies stellen die EVU gegenüber den Aufsichtsbehörden der Länder gemäß Atomgesetz jährlich in einem Entsorgungsvorsorgenachweis dar.

Der Rückführung der Glaskokillen nach Deutschland geht ein mehr-stufi ges Zustimmungsverfahren voraus, in dem die Qualitätssiche-rungsorganisation des Betreibers der Wiederaufarbeitungsanlage, die zuständigen französischen und englischen staatlichen Kontrollorgane und die für die Zwischen- und Endlagerung von radioaktiven Stoffen zuständigen deutschen Behörden mit ihren unabhängigen Sachver-ständigen eingebunden sind. Auch der gesamte Transportzyklus wird in einem Masterablaufplan vorgegeben und nach Begutachtung durch einen unabhängigen Sachverständigen im Auftrage der zuständigen Behörde freigegeben.

Direkte Endlagerung

Seit Mitte 2005 sieht das Atomgesetz die direkte Endlagerung als ein-zigen Entsorgungsweg für die abgebrannten Brennelemente vor. Die abgebrannten Brennelemente werden dabei nach ihrem Einsatz zur Stromerzeugung als Abfall und nicht, wie bei der Wiederaufarbeitung, als Wertstoff behandelt.

In der Regel bleiben die Brennelemente mehrere Jahre im Abkling-becken des Kernkraftwerks. Auf diese Weise werden die restliche Ak-tivität und die Temperatur der Brennelemente reduziert. Sie werden anschließend in Transport- und Lagerbehälter, z. B. vom Typ CASTOR®‚ umgeladen und in ein Zwischenlager am Kernkraftwerksstandort ver-bracht.

Solche Lager sind seit 2007 an allen Standorten der Kernkraftwerke errichtet und in Betrieb. In den 1990er Jahren sind einige Brennelement-Behälter auch an die ursprünglich dafür errichteten zentralen Lager in Gorleben und Ahaus transportiert worden.

Während der Zwischenlagerung kühlen die Brennelemente so weit ab, dass sie später endgelagert werden können.

Nach heutigem Stand der Technik sollen Brennelemente nach der Zwi-schenlagerung in einer Konditionierungsanlage aus den Transport- und Lagerbehältern ausgeladen werden. Danach werden die Brennstäbe aus den Brennelementen gezogen und in Endlagerbehältern, bei-spielsweise vom Typ POLLUX®, verpackt. In dieser Form können diese schließlich endgelagert werden.

Alternativ sind weitere Behälter- und Endlagerkonzepte in Entwicklung. Damit wird unter anderem das Ziel verfolgt, Wiederaufarbeitungsabfäl-le und abgebrannte Brennelemente unter Tage mit der gleichen Technik einlagern zu können.

11

Abb. 9 – Unterwasserbeladung eines CASTOR®-Behälters

Transport und Zwischenlagerung von Brennelementen

Vor ihrer Endlagerung in tiefen geologischen Formationen müssen abgebrannte Brennelemente einige Jahre zwischengelagert werden, damit die Nachzerfallswärme (durch restliche Aktivität erzeugte Wärme) ausreichend abklingen kann. Deshalb wurden zur trocke-nen Zwischenlagerung der Brennelemente spezielle Transport- und Lagerbehälter entwickelt.

Die heute eingesetzten Behälter, z. B. vom Typ CASTOR®‚ mit einer Wandstärke von etwa 40 cm sind bis zu 120 t schwer und haben ein Doppeldeckelsystem. Sie sorgen für die Abschirmung der Strahlung der Brennelemente bei gleichzeitiger Wärmeabfuhr nach außen. Das Doppeldeckelsystem aus Primär- und Sekundärdeckel gewährleistet den sicheren Langzeiteinschluss und erlaubt eine kontinuierliche Überwachung der Dichtheit der Behälter. Für den unwahrscheinli-chen Fall, dass an einem der Deckel eine Undichtigkeit auftritt, sind behördlich geprüfte Reparaturkonzepte vorhanden.

Die Behälter müssen ein umfangreiches verkehrsrechtliches Geneh-migungs- und Zulassungsverfahren durchlaufen. Sie entsprechen den internationalen Vorschriften. Selbst der Absturz eines schnell fliegenden Militärflugzeuges auf einen Behälter wurde durch einen Beschussversuch nachgebildet. Es zeigte sich, dass auch dieses

höchst unwahrscheinliche Ereignis mit extrem hohen Belastungen des Behälters nicht zu einem Versagen der dichten Umschließung führt.

Die Brennelemente werden im Abklingbecken des Kernkraftwerkes in den Behälter eingeladen. Der befüllte Behälter wird entwässert, getrocknet, auf Dichtheit geprüft und entsprechend den gefahrgut- und lagerrechtlichen Anforderungen abgefertigt.

Als Zwischenlager für abgebrannte Brennelemente und zurück-geführte Abfälle aus der Wiederaufarbeitung wurden Anfang der 1990er Jahre die zentralen Zwischenlager Ahaus und Gorleben in Betrieb genommen. Im Zwischenlager Gorleben werden vorwie-gend Behälter mit verglastem hochradioaktiven Abfall aus der Wiederaufarbeitung eingelagert. Das Zwischenlager Ahaus soll zukünftig vorzugsweise konditionierte mittelradioaktive Abfälle ebenfalls aus der Wiederaufarbeitung aufnehmen.

Seit Einstellung der Transporte zur Wiederaufarbeitung 2005 waren neben den vorhandenen zentralen Lagern zusätzliche Lagerkapazi-täten für abgebrannte Brennelemente erforderlich. Daher wurden an allen in Betrieb befindlichen Kernkraftwerken standortnahe Zwi-schenlager errichtet. Das letzte der 12 Standortzwischenlager ging 2007 in Betrieb. Die Betriebsgenehmigung aller Zwischenlager ist

Abb. 10 – Zwischenlagerung von CASTOR®-Behältern

auf 40 Jahre begrenzt. Auf Transporte von Brennelementbehältern von den Kraftwerken zu den zentralen Zwischenlagern kann so bis auf Weiteres verzichtet werden.

Für die Lagerung von Brennelementen in Behältern gelten folgende Prinzipien:

- Die Brennelemente befinden sich in dichten, unfallsicheren Behältern.

- Die Behälter gewährleisten den sicheren Einschluss des Inhalts, die Strahlenabschirmung, die Wärmeabfuhr und die Kritikali-tätssicherheit.

- In Verbindung mit der Lagerhalle gewährleisten die Behälter die Einhaltung aller rechtlichen Vorgaben zum Strahlenschutz für die Umgebung (Dosiswerte gemäß Strahlenschutzverordnung).

Die Zwischenlager bestehen aus Stahlbetonhallen, in einem Fall aus zwei Lagerstollen in einem angrenzenden früheren Steinbruch. Die Kapazitäten liegen zwischen 80 und 192 Behälterstellplätzen.

Im Verladebereich werden die angelieferten Behälter mit dem Hallenkran vom Transportfahrzeug abgehoben und in den Abfer-tigungs- oder Wartungsbereich überführt. Dort wird der Druck-schalter zur Behälterüberwachung installiert, die Schutzplatte wird montiert und radiologische Messungen und Dichtheitsprüfungen an dem Behälter werden durchgeführt, falls dies nicht schon bei der Abfertigung nach der Beladung geschehen ist. Mit dem Hal-lenkran wird der Behälter auf seiner Lagerposition abgestellt und anschließend an das Überwachungssystem angeschlossen.

Die von den Brennelementen ausgehende Wärme wird vorwiegend mit der Hallenluft durch Naturkonvektion abgeführt.

13

Abb. 11 – PKA Gorleben; Außenansicht Zerlegezelle mit Manipulatoren

Konditionierung und Endlagerung der ausgedienten Brennelemente

In den 1980er und 1990er Jahren wurde von Staat und Industrie ein Referenzkonzept zur Konditionierung und Endlagerung von Brenn-elementen entwickelt. Dies sieht folgende Schritte vor:

Zur Konditionierung abgebrannter Brennelemente wurde eine Pilot-Konditionierungsanlage (PKA) errichtet und nicht-„radioaktiv“ in Betrieb genommen. Die einzelnen Arbeitsschritte und Arbeits-verfahren wurden mit inaktiven Brennelementen erprobt und demonstriert. Dabei werden die Brennstäbe mechanisch aus dem Brennelementgerüst entfernt und ohne weitere Behandlung „dicht an dicht“ in Endlagerbehälter eingestellt. Die Strukturteile der Brennelemente werden hochdruckverpresst und im Behälter, wie sie auch für andere metallische Abfälle aus Betrieb oder Stilllegung der Kernkraftwerke genutzt werden, verpackt und endgelagert. Die dichte Verpackung der Brennstäbe und die Hochdruckverpressung der Strukturteile verringern das endzulagernde Volumen.

Als Endlagerbehälter für die Brennstäbe aus rund 10 DWR- oder rund 30 SWR-Brennelementen wurde der POLLUX® entwickelt, der horizontal in den Strecken des Endlagers gelagert werden soll. Die Handhabung des Behälters im Schacht- und Streckentransport sowie bei der Einlagerung wurde in übertägigen Versuchen in Originalgrößen und -massen erprobt und demonstriert.

Um die Handhabung im Endlager zu vereinfachen, wurden auch kleine Gebinde entwickelt, die für eine vertikale Bohrlochlagerung – gemeinsam mit den verglasten hochradioaktiven Abfällen – geeignet sind. Auch hier wurden bereits technische Machbarkeit und Zuverlässigkeit des Einlagerungssystems in übertägigen Hand-habungsversuchen demonstriert.

In der Pilot-Konditionierungsanlage können auch Abfälle aus der Wiederaufarbeitung aus den Zwischenlagerbehältern in Transfer-behälter zur Abgabe ans Endlager umgeladen werden.

Abb. 12 – PKA Gorleben; Innenansicht Zerlegezelle

5 Verwertbare und nicht verwertbare radioaktive Stoffe

Reststoff- und Abfallkonzept

Für den Umgang mit radioaktiven Reststoffen gilt eine Reihe von Randbedingungen, die aus gesetzlichen Vorgaben, betrieblichen Handlungsanweisungen oder den Anforderungen von Zwischen- und Endlagerung resultieren:

Abfallvermeidung: Die Entstehung radioaktiver Abfälle soll bereits an der Quelle vermieden werden. Dazu sollen keine unnötigen Ver-packungsmaterialien in den Kontrollbereich eingeschleust werden, Folien zum Abkleben oder Abdecken wiederverwertet werden und Kontaminationen von Anlagenteilen, Werkzeugen oder Betriebsma-terialien verhindert werden.

Freigabe: Der Vermeidung radioaktiver Abfälle dient auch die Frei-gabe von Materialien zur konventionellen Deponierung oder zur Wiederverwertung, entweder eingeschränkt, beispielsweise in kern-technischen Anlagen, oder uneingeschränkt zur freien Verwendung.

Volumenreduktion: Sie dient vor allem der optimalen Nutzung vorhandener Zwischenlagerkapazitäten und der Verringerung von Transporten. Dazu werden die Abfälle konditioniert, also beispiels-weise verbrannt oder verpresst.

Konditionierung: Sie hat das Ziel, die Abfälle durch Behandlung und/oder Verpackung in eine zwischen- und endlagerfähige Form zu überführen. Vorgabe des Endlagers ist, dass die Abfälle verfestigt sein müssen (beispielsweise betoniert), kein freies Wasser enthal-ten, damit eine Faul- und Gärfähigkeit ausgeschlossen werden kann, und in zugelassenen Verpackungen abgeliefert werden.

Zwischenlagerung: Bis zur Abgabe an ein Endlager werden die Ab-fälle an den Kernkraftwerksstandorten oder in zentralen Einrichtun-gen zwischengelagert.

Endlagerung: Durch die Endlagerung in tiefen geologischen Formati-onen werden die Abfälle von der Biosphäre separiert.

Abfallverfolgung: Von ihrer Entstehung bis zur Abgabe an ein End-lager wird der Weg der radioaktiven Abfälle verfolgt. Dazu dient das Abfallfl uss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK). Darin werden alle notwendigen Informationen zu Menge, Verbleib, Be-handlungszustand und Verpackung der Abfälle dokumentiert.

15

Abb. 13 – Entsorgungswege für radioaktive Reststoffe aus Kontrollbereichen

Freigabe

Die Freigabe erfolgt durch einen Verwaltungsakt der zuständigen Behörde gemäß Strahlenschutzverordnung. Stoffe mit geringer Radioaktivität können freigegeben werden, wenn durch sie für Einzelpersonen der Bevölkerung nur eine effektive Dosis bis zu 10 Mikrosievert im Kalenderjahr auftreten kann. Die Behörde kann dies als erfüllt ansehen, wenn die in der Strahlenschutzverordnung festgelegten Freigabewerte eingehalten sind, also 1/10 der natür-lichen Strahlenbelastung (in Deutschland ø 2,1 Millisievert pro Jahr) nicht überschritten wird.

In Einzelfällen kann der Nachweis, dass für einen vorgesehenen Freigabepfad das Schutzziel eingehalten wird, durch ein separates Verfahren geführt werden.

Getrenntes Sammeln nach Materialart

und Aktivitätsinventar

Im Kontrollbereich anfallenderadioaktive Reststoffe

Direkte Wiederverwendung oder -verwertung im

kerntechnischen Bereich möglich und wirtschaftlich sinnvoll?

Freigabenach §29 StrlSchV möglich

wirtschaftlich sinnvoll?

Radioaktiver Abfall Konditionierung Zwischen- bzw. Endlagerung

Wiederverwendung oder -verwertung im

kerntechnischen Bereich

Abklinglagerung

Freigabe

- Uneingeschränkte Freigabe- Freigabe zur Beseitigung- Freigabe von Metallschrott zur Rezyklierung- Freigabe von Gebäuden zum Abriss- Freigabe im Einzelfallverfahren

Dekontaminationsmaßnahmen oder Pufferlagerung sind ggf. zu prüfen

bzw. durchzuführen

NEIN

NEIN

JA

JA

Radioaktiver AbfallRadioaktiver Abfall

Abb. 14 – Kontrollierte Verwertung von Metallen

Wiederverwertung von Metallen durch Einschmelzen

Beim Betrieb kerntechnischer Anlagen und bei deren Stilllegung fallen kontaminierte Rohr-leitungen, Ventile, Wärmetauscher, Behälter und Stahlbauteile verschiedenster Art an, die gegebenenfalls nach vorheriger Dekontamination eingeschmolzen und wieder zu Produkten für kerntechnische Anlagen verarbeitet werden. So werden beispielsweise Endlagerbehälter oder Abschirmungen aus rezykliertem Material hergestellt.

Bis 2009 wurden über diesen Weg kontaminierte Anlagenteile zu neuen Produkten (ca. 2.000 Gussteile) mit einem Gesamtgewicht von rund 19.000 t in Form von Guss-behältern, Abschirmbauteilen, Krangewichten u. a. verarbeitet und wieder in kerntechni-schen Einrichtungen eingesetzt.

Nur die aus dem Schmelzvorgang anfallenden nicht verwertbaren Stoffe (z. B. Schlacke, Filter) werden als radioaktiver Abfall entsorgt, was ca. 1 Gew.-% des ursprünglich eingesetz-ten Materials ausmacht.

17

Abb. 15 – Typische Betriebsabfälle aus einem KKW mit DWR, beispielhaft jährliche Rohabfälle einer 1300-MW-Anlage und Bandbreite der Radioaktivität

Radioaktive Abfälle

Der jährliche Anfall an betrieblichen Rohabfällen beträgt für ein Kernkraftwerk mit DWR im Mittel rund 200 m3, bei SWR rund 280 m3. Der Unterschied liegt darin, dass beim SWR der Primär-dampf unmittelbar die Turbine antreibt und deshalb mit einer Kontamination in größeren Anlagenbereichen zu rechnen ist. Die wichtigsten DWR-Abfallströme sind beispielsweise:

lonenaustauscherharze (Kugelharze): Sie werden hauptsächlich in den Systemen wie Kühlmittelreinigung, Brennelementlagerbe-ckenreinigung und Kühlmittelaufbereitung eingesetzt. Sie haben die Aufgabe, gelöste Spaltprodukte, die aus defekten Brennstäben freigesetzt werden, sowie Korrosionsprodukte von Komponenten aus dem Reaktorkreislauf chemisch oder physikalisch zu binden. Die anschließende Konditionierung der Harze beruht im Prinzip auf Entwässerung; sie werden letztlich als Feststoff im Abfallbehälter gelagert.

Filterkerzeneinsätze: Hinter den lonenaustauschern eingesetzte Filterkerzeneinsätze haben die Aufgabe, Feststoffe wie Harzabrieb und radioaktive Korrosionsprodukte, die nicht auf den lonenaus-tauscherharzen zurückgehalten werden, herauszufi ltern. Die aus-gedienten Filterkerzeneinsätze werden hochdruckverpresst und in Abfallbehälter verpackt.

Metallteile: Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um höher ra-dioaktive Teile, meist aus dem kernnahen Bereich (z. B. Steuerstäbe).

Verdampferkonzentrate: Sie sind die Rückstände aus den Eindampf-anlagen der Abwasseraufbereitung. Die Konzentrate werden mit einem Feststoffgehalt von ca. 15 bis 20 % diskontinuierlich in Kon-zentratbehälter abgeleitet; dort werden sie getrocknet und bereits als Feststoff in Abfallbehälter verpackt.

Filterkonzentrate: Zu den Filterkonzentraten zählen die Abschläm-mungen von mechanischen Filtern der Reinigungssysteme. Sie be-stehen aus den abfi ltrierten Stoffen und den eingesetzten Filterme-dien. Die anschließende Trocknung der Filterkonzentrate ermöglicht die Zwischenlagerung als Feststoff in Abfallbehältern.

Festabfälle: Aus dem allgemeinen Kernkraftwerksbetrieb entstan-dene Festabfälle setzen sich aus brennbaren Abfällen, z. B. Papier, Kleidungsstücke, Kunststoffe und nicht brennbaren Abfällen, wie Metallschrott, Bauschutt, mineralischem Isoliermaterial zusammen. Die nicht brennbaren Abfälle werden in Metallkartuschen hoch-druckverpresst und als Presslinge in Containern gesammelt.

Öle: Schmierstoffe und Öle aus den gesamten Kontrollbereichen sind in der Regel nicht oder nur schwach kontaminiert. Somit kön-nen sie oft zur konventionellen Beseitigung freigegeben werden.

Radioaktivität

Kugelharze

Kugelharze

Filterkerzeneinsätze

Verdampferkonzentrate

Festabfälle

Öle

Filterkonzentrate und Schlämme

Metallteile

2 m3

2 m3

2 m3

2 m3

2 m3

18 m3

1 m3

170 m3

Bq / m3

1014

1012

1010

108

106

Abb. 16 – Optimierte Behandlungswege für feste und fl üssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken

Abb. 17 – Abfallbehandlungsverfahren zur Volumenreduzierung

Jährliche Betriebsabfallmenge der Kernkraftwerke in Deutschland

In den deutschen Kernkraftwerken fallen im Jahr derzeit ca. 3.900 m3 Rohabfälle an. Durch die heute angewandten Behandlungs- und Konditionierungsverfahren wird die Gesamtmenge der konditio-nierten Betriebsabfälle für die Endlagerung erheblich reduziert und liegt in Summe für alle leistungsstarken deutschen Kernkraftwerke bei einem Endlagervolumen von nur ca. 800 m3/a.

Optimierte Behandlungswege für feste und fl üssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken

Grundsätzlich wird bei der Abfallkonditionierung eine Volumen-minimierung angestrebt. Dieses Ziel wird mit den verfügbarenund in Weiterentwicklung befi ndlichen Konditionierungs- und Verpackungstechniken erreicht.

Volumenreduzierung radioaktiver Abfälle

Beispiel: Brenn- und pressbare Abfälle aus KernkraftwerkenTypische Rohabfälle eines Kernkraftwerkes sind brennbare und pressbare Abfälle. Diese Abfälle werden bei externer Konditionie-rung in Fässern oder Containern angeliefert. Überwiegend sind die Rohabfälle vorsortiert nach brennbaren und nicht brennbaren Stof-fen. Gegebenenfalls wird beim Konditionierer eine Nachsortierung vorgenommen.

Die Aschevolumina aus der Verbrennung betragen im günstigsten Fall nur etwa 1/50 der Rohabfallvolumina. Sie können mithilfe einer Hochdruckpresse nochmals um den Faktor 2 reduziert werden. Die Volumenreduzierung führt zu einem entsprechenden Anstieg der spezifi schen Aktivität.

Bei pressbaren Rohabfällen kann eine Volumenreduktion um den Faktor 2 bis 5 erreicht werden.

Abschließend müssen die hochdruckverpressten Abfälle endlager-gerecht verpackt werden. Durch die Wahl der Behälterabschirmung, z. B. Stahl oder Betoncontainer, werden die Transport- und Lager-grenzwerte für die Dosisleistung eingehalten.

Feste Abfälle

Metallteile, Bauschutt, u. a.

Papier, Kunststoffe, Textilien, u. a.

Metallteile, Isolierungen, u. a.

Flüssige Abfälle

Schlämme Filter-konzentrat

Ionenaus-tauscher-harze

Öl Verdampfer-konzentrat

verbrennen

verpressen

trocknen, entwässern, zementieren

z. B. Container

Salzblock, Granulat, Pulver, Zementblock

z. B. Container, Gussbehälter

Fester Abfall Pressling

Abfallart

Rohabfälle

Konditionierung

Abfallprodukte

Endlagerbehälter

19

Abb. 18 – Jährliche Abfallmenge aus dem Betrieb der deutschen Kernkraftwerke Stand 2010

Verbrennungsanlage für radioaktive Abfälle

Ziel der Verbrennung ist, die brennbaren Abfälle wie Kunststoffe, Textilien, Holz und Papier, die radioaktiv kontaminiert sind, unter Beachtung der Emissionsschutzanforderungen in ihrem Volumen erheblich zu reduzieren.

Die verbleibenden mineralischen Stoffe (Aschen und Filterstäube) sind nicht mehr faul- und gärfähig und somit langfristig lagerbar.

Abb. 19 – Beladung eines Verbrennungsofens Abb. 20 – Fließschema einer Verbrennungsanlage für radioaktive Abfälle

Die im Rohabfall enthaltene Radioaktivität geht quantitativ in die Verbrennungsrückstände (Asche und Filterstäube) über, die als radioaktiver Abfall endgelagert werden. Der Volumenreduktions-faktor bei der Verbrennung der Abfälle beträgt etwa 50.

Abb. 21 – Hochdruck-Hydraulikpresse FAKIR

Abb. 22 – Pressling nach der Hochdruckverpressung

Hochdruckverpressung fester radioaktiver Abfälle

Zur Hochdruckverpressung werden die Abfälle in Kartuschen oder Presstrommeln eingebracht und mit einer Presskraft von bis zu 2.000 t verpresst.

Bei dieser Behandlung werden die Abfälle zu formstabilen Presslingen verarbeitet. Presslinge werden anschließend in 200-Liter-Fässern oder Endlagercontainern eingestellt.

Feuchte Abfälle werden getrocknet, um freie Flüssigkeiten > 1 % und Gasbildung, z. B. durch Korrosion, zu vermeiden.

21

Abb. 23 – Trocknungsanlage PETRA

Infasstrocknung zur Verfestigung fl üssiger radioaktiver Abfälle

Zur volumenreduzierenden Konditionierung fl üssiger radioaktiver Abfälle wie z. B. Ionenaustauscherharze, Verdampferkonzentrate oder Schlämme werden Trocknungsverfahren eingesetzt. Ein mög-liches Verfahren ist die Infasstrocknung. Das Endprodukt dieses Verfahrens ist ein festes Abfallprodukt (Feststoff), das in Abfallbe-hältern langfristig gelagert werden kann.

Eine Anlage zur Infasstrocknung kann je nach Auslegung stationär oder mobil betrieben werden.

Die in Sammeltanks gespeicherten fl üssigen Abfälle werden mit einer Pumpe abgezogen und in den Vorlagebehälter eingespeist. Im Vorlagebehälter kann das Konzentrat chemisch behandelt werden.

Die zur Trocknung notwendige Wärme wird über eine Heizung in den Abfallbehälter eingebracht.

Der beim Verdampfen entstehende Wasserdampf (Brüden) wird über eine Leitung zum Kondensator geführt. Das anfallende Destil-lat wird dem Abwassersammelsystem zugeführt. Zur Herabsetzung der Siedetemperatur wird das System bei Unterdruck betrieben.

Abb. 24 – MOSAIK®-Behälter Abb. 25 – Endlagercontainer

Abb. 26 – 200-Liter-Fass auf Aktivitäts-Messeinrichtung

Beispiele für Verpackungen radioaktiver Abfälle

Die Verpackungen gewährleisten eine sichere Handhabung der Ab-fälle bei den erforderlichen Verladetätigkeiten, den Transporten so-wie bei ihrer Zwischen- und Endlagerung. Für die unterschiedlichen Abfallarten stehen geeignete Verpackungen zur Verfügung, die in ihrer Auslegung auf die spezifi schen Eigenschaften der Abfälle zu-geschnitten sind.

Das Spektrum der Behälter reicht von 200-l-Stahlblechfässern bis zu schweren Gussbehältern zur sicheren Abschirmung der radioak-tiven Strahlung. Alle eingesetzten Verpackungen haben sowohl für den Transport als auch für die Lagerung spezielle Prüfungen und Zulassungsverfahren durchlaufen.

23

Abb. 27 – Verladung von Abfallbehältern vom Typ MOSAIK®

Abb. 28 – Lagerung von Verlorenen Betonabschirmungen (VBA)

Transport radioaktiver Stoffe

Radioaktive Stoffe gelten aufgrund internationaler und nationaler gesetzlicher Regelungen als Gefahrgüter und unterliegen während der Beförderung auf öffentlichen oder der Öffentlichkeit zugäng-lichen Wegen den einschlägigen verkehrs- und atomrechtlichen Bestimmungen. Zur Beförderung stehen für alle radioaktiven Stoffe geeignete Verpackungen zur Verfügung.

Die Verpackung hängt von der Beschaffenheit, dem Aktivitätsinven-tar und der Art der Radionuklide der zu transportierenden Stoffe ab.

Die Gefahrgutverordnungen legen fest, welche Anforderungen die Verpackungen zu erfüllen haben. Die Behälter werden für den Transport – falls erforderlich – mit einem Stoßdämpfer versehen.

Zwischenlagerung

In Deutschland sowie in anderen Ländern werden radioaktive Ab-fälle nach entsprechender Konditionierung oberirdisch zwischenge-lagert. Dies ermöglicht eine fl exible Gestaltung der Entsorgung von der Entstehung der Abfälle bis hin zu ihrer Endlagerung.

Für die Kernkraftwerksabfälle stehen hierfür zur Verfügung:- interne Lagerkapazitäten an den Kernkraftwerksstandorten- externe Zwischenlager: Gorleben, Mitterteich, Ahaus

Sie wurden im Wesentlichen im Auftrag der kernkraftwerksbetrei-benden Unternehmen errichtet. Diese Einrichtungen sind zur Lage-rung aller Arten radioaktiver Abfälle aus Betrieb und Stilllegung von Kernkraftwerken ausgelegt.

Abb. 29 – Stillgelegte Kernkraftwerke in Deutschland

Anders als industrielle Anlagen werden Kernkraftwerke am Ende ihrer technisch-wirtschaftlichen Lebensdauer stillgelegt, was be-deutet, dass die Anlage zurückgebaut wird.

Bereits vor Inbetriebnahme eines Kernkraftwerkes bestand in Deutschland die Forderung, dessen Stillleg- bzw. Rückbaubarkeit konzeptionell nachzuweisen. Außerdem existiert die atomrechtli-che Verpfl ichtung, radioaktive Stoffe schadlos zu verwerten oder als radioaktiven Abfall geordnet zu beseitigen. Dies löst bei den Betrei-bern mittelbar die handelsrechtliche Verpfl ichtung aus, für die Still-legung ihrer Anlagen durch Bildung von Rückstellungen fi nanzielle Vorsorge zu treffen.

Aus diesen Gründen haben sich die deutschen Kernkraftwerksbe-treiber schon frühzeitig planerisch mit der Stilllegung ihrer Kern-kraftwerke auseinandergesetzt und ein Stilllegungskonzept entwi-ckelt, mit dem sowohl die technische Machbarkeit nachgewiesen wird als auch die Kosten ermittelt werden. Das Konzept wird in regelmäßigen Abständen aktualisiert, um veränderten Randbedin-gungen sowie dem Stand der Technik Rechnung zu tragen und ak-tuelle Kostenschätzungen für die Rückstellungsbildung zu erhalten.

Der Rückbau kann unmittelbar nach Erteilung der Stilllegungs-genehmigung beginnen. Alternativ kann die Anlage für einen be-grenzten Zeitraum (z. B. 30 Jahre) in einen sogenannten „sicheren Einschluss“ überführt und daran anschließend zurückgebaut

werden. Dabei wird der Teil des Kernkraftwerks, der die wesentli-chen radioaktiven Komponenten enthält, in einen sicheren, von Brennelementen und anderen radioaktiven Medien freien Zustand überführt. Anschließend wird dieser Bereich bis zum Rückbau effek-tiv versiegelt.

Für den Rückbau selbst stehen eine große Anzahl erfolgreich einge-setzter Technologien sowohl für Dekontamination und Zerlegung als auch für die Entsorgung der anfallenden Materialien zur Verfü-gung.

In Deutschland wurden bis Ende 2010 bereits 19 Kernkraftwerke und Prototyp anlagen der ersten Errichtungsgeneration, überwie-gend solche mit kleiner und mittlerer Leistung, stillgelegt. Davon sind inzwischen drei – das Kernkraftwerk Niederaichbach, der Heißdampfreaktor Kahl und das Versuchsatomkraftwerk Kahl – vollständig demontiert. Mit dem Beschluss des Bundestags zum Atomausstieg im Sommer 2011 erlischt für weitere acht Anlagen die Berechtigung zum Leistungsbetrieb.

6 Stilllegung und Rückbau von Kernkraftwerken

25

Abb. 30 – Verteilung der beim Rückbau des Kontrollbereiches eines DWR anfallenden Massen (Angaben in t)

Beim Rückbau des nuklearen Teils (Kontrollbereich) eines großen Kernkraftwerkes mit Druckwasserreaktor (DWR) fallen in Bezug auf die Gesamtmasse von 156.500 t rund 143.000 t Betonstrukturen an, die nach Beseitigung einer eventuellen Oberfl ächenkontamination fast vollständig konventionell wieder verwertet werden können. Nur etwa 600 t des Betons müssen als radioaktiver Abfall endgela-gert werden.

Die maschinentechnischen Einbauten – im Wesentlichen Rohrlei-tungen und Komponenten – einschließlich des gesamten Stahlbaus (z. B. Bühnen und Halterungen) bilden im Kontrollbereich eines DWR eine Masse von rund 13.500 t. Von diesen Materialien müssen nur rund 3.000 t als radioaktiver Primärabfall und rund 500 t als radioaktiver Sekundärabfall (u. a. aus der Dekontamination) einem Endlager zugeführt werden. Die restlichen 9.800 t können ebenfalls direkt freigegeben oder nach Dekontamination bzw. Einschmelzung weiter verwertet werden. Für etwa 700 t erfolgt eine Freimessung zur konventionellen Deponierung.

Bezogen auf die Gesamtmasse des Kontrollbereiches müssen also nur gut 2 % als radioaktiver Abfall in ein Endlager verbracht werden.

Das Endlagergebindevolumen aus der Stilllegung aller EVU-Kern-kraftwerke (sowohl der bereits endgültig außer Betrieb genom-menen als auch der heute in Betrieb befi ndlichen) beträgt voraus-

sichtlich ca. 115.000 m3, d.h. alle endzulagernden Stilllegungsabfälle würden in einen Würfel von weniger als 50 m Kantenlänge passen.

Da die beim Rückbau der Kernkraftwerke anfallenden Abfälle mit den radioaktiven Abfällen, die beim Kernkraftwerksbetrieb entste-hen, vergleichbar sind, kommen zu deren Behandlung weitgehend die gleichen Konditionierungsverfahren zur Anwendung.

Abb. 31 – Transport eines Dampferzeugers aus dem KKW Stadezur Verwertung

Gesamtmasse des Kontrollbereichs(DWR-Referenzkraftwerk)

156.500

zur freienVerwertung

zur EndlagerungBeton u. Armierung

Anlagenteile

Radioaktiver Abfall(Beton/Armierung)

Radioaktiver Abfall(Anlageteile)

Radioaktiver Abfall(Sekundärabfall z.B. aus der Dekontamination)

Material zur schadlosen Verwertung

Abfall zur konventionellen Deponierung

zur schadlosen9.800143.000

13.500

700

3.000

500

600

zur Deponierung

Verwertung

zur Endlagerung

zur Endlagerung

Abb. 32 – Behandlung radioaktiver Abfälle mit Ablaufplänen (ALP) zur Zwischen- und Endlagerung

Bei der Konditionierung von radioaktivem Kernkraftwerksabfall kommt der Qualitätssicherung eine besondere Bedeutung zu. Die Maßnahmen dazu stützen sich hierbei auf folgende wesentliche Hauptpfeiler:

- Abfallbehandlung mit vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) qualifi zierten Verfahren

- Abfallgebindedokumentation- Abfallfl uss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK)

Abfallbehandlung mit vom BfS qualifi zierten Verfahren

Eine Vorgabe der Strahlenschutzverordnung ist es, die Konditionie-rung radioaktiver Abfälle mit dem Ziel der Endlagerung mit vom BfS qualifi zierten Verfahren durchzuführen. Dieser Forderung wurde mit der Einführung von Ablaufplänen (ALP) sowie in Einzelfällen durch kampagnenunabhängige Verfahrensqualifi kationen in vollem Umfang Rechnung getragen.

Zur Produktkontrolle mit ALP werden alle relevanten Arbeits- und Prüfschritte aufgelistet, die bis zur Zwischen- und Endlagerung der Abfälle durchgeführt werden müssen.

Bevor die Konditionierungsarbeiten beginnen können, werden die ALP von unabhängigen Sachverständigen geprüft und beurteilt. Ba-sierend auf diesen Prüfungen stimmen das BfS und die zuständige Aufsichtsbehörde dem ALP zu.

Die Abfallkonditionierung wird nach festgelegten Behandlungs-schritten durchgeführt, wobei eine begleitende Kontrolle – in der Regel durch die von der Aufsichtsbehörde beauftragten Sachver-ständigen der jeweiligen Konditionierungsstätte – erfolgt. Bei den Konditionierungsarbeiten werden sämtliche Abfall- und Behand-lungsdaten dokumentiert.

7 Qualitätssicherung

Ablaufplan Antrag an

ALP-Freigabe

Begleitende Kontrolle

Dokumentation

Freigabe

Zwischenlager

Aufsichtsbehörde

Endlager

BfS

Konditionierung

Verantwortung

Abfallverursacher

Abfallverursacher

BfS/Aufsichtsbehörde

BfS/Aufsichtsbehörde

BeauftragterSachverständiger

BeauftragterSachverständiger

BeauftragterSachverständiger

Zwischen-/Endlagerung

Zwischen-/Endlagerung

Vorbereitung zurKonditionierung

VorprüfungVerfahrensqualifi kation

Prüfbericht

27

Abb. 33 – Collage Abfallfl uss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK)

Abfallgebindedokumentation

Die bei der Konditionierung erfassten Daten fl ießen in die Abfallge-bindedokumentation ein. Diese Daten werden durch Analysedaten ergänzt. Nach einer internen Qualitätskontrolle wird die Gebinde-dokumentation von unabhängigen Sachverständigen geprüft und testiert. Die geprüften Dokumentationsunterlagen bilden die Basis für die Anlieferung an das Zwischen- bzw. Endlager. Eine wesent-liche Grundlage bildet das Abfallfl uss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK).

Abfallfl uss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK)

Die Richtlinie zur Kontrolle radioaktiver Reststoffe und radioaktiver Abfälle (Abfallkontrollrichtlinie) des BMU fordert, dass Menge, Ver-bleib, Behandlungszustand und Verpackung der Abfälle im Hinblick auf eine sichere Zwischen- und Endlagerung durch Dokumentation sämtlicher Entsorgungsschritte (Konditionierung, Beförderung und Zwischenlagerung) lückenlos festgestellt werden können. Die Strahlenschutzverordnung gibt vor, hierzu ein vom BfS akzeptiertes elektronisches System zu verwenden.

Zur Erfüllung dieser Anforderung setzen die deutschen Kernkraft-werksbetreiber, die Konditionierungsstätten und die externen Zwischenlager seit Mitte 1991 das AVK in einem Datenverbund ein. Das AVK-System gibt seinen Nutzern u. a. einen Überblick über den

Fluss der Kernkraftwerksabfälle mit Informationen über Gebinde-typ, Aktivitätsinventar oder Transportdaten.

Die Abfallverursacher sind in dem sog. AVK-Verbund organisiert und bedienen sich einer zentralen Systempfl ege und Anwender-unterstützung sowie einer Zentralstelle, die mit eigener Software die Funktion einer übergeordneten Datenkontrolle, Archivierung und Auswertung im Sinne einer Eigenüberwachung der Betreiber wahrnimmt.

Seit 1995 wird regelmäßig im Sinne der behördlichen Anforderun-gen die Eignung des AVK-Systems durch einen unabhängigen Sach-verständigen begutachtet. Mit diesem System verfügen die Ab-fallverursacher (EVU), Konditionierer und Betreiber von Zwischen-lagern über ein praxisbewährtes, von den Behörden anerkanntes elektronisches Dokumentationssystem für radioaktive Abfälle, das eine lückenlose Verfolgung der Abfälle von der Entstehung bis zur Übergabe an ein Bundesendlager erlaubt.

Abb. 34 – Verantwortliche Institutionen bei der Endlagerung radioaktiver Abfälle

Verantwortliche Institutionen bei der Endlagerung radioaktiver Ab-fälle in Deutschland

Nach dem Atomgesetz obliegt es dem Bund, Anlagen zur Sicher-stellung und zur Endlagerung radioaktiver Abfälle einzurichten. Verantwortlich für Planung, Errichtung, Betrieb und Stilllegung der Anlagen ist das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Es unterliegt in Bezug auf die kerntechnische Sicherheit und den Strahlenschutz den fachlichen Weisungen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), das u. a. von der Entsor-gungskommission (ESK), der Reaktor-Sicherheitskommission (RSK) und der Strahlenschutzkommission (SSK) beraten wird.

Zur praktischen Erfüllung seiner Aufgaben beauftragt das BfS in der Regel als Dritten die Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe mbH (DBE).

Der geowissenschaftliche Sachverstand wird von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) beigesteuert. Forschung und Entwicklung zur Endlagerung wurden oder werden vom Helm-holtz Zentrum München, dem Karlsruher Institut für Technologie, dem Forschungszentrum Jülich sowie verschiedenen Universitäten und anderen Instituten durchgeführt. Finanziert und organisiert werden diese Arbeiten vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), früher auch vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und, soweit standortbezogen, vom BfS.

Errichtung und Betrieb eines Endlagers bedürfen einer Planfeststel-lung. Dafür sind die von der betroffenen Landesregierung bestimm-ten obersten Landesbehörden zuständig. Im Falle des Planfeststel-lungsverfahrens für das Endlager Konrad war dies das Niedersächsi-sche Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz (NMU).

Wer radioaktive Abfälle besitzt, ist nach dem Atomgesetz verpfl ich-tet, diese an eine Anlage des Bundes abzuliefern. Solange noch kein Endlager zur Verfügung steht, müssen die Abfälle zwischengelagert werden. Dies ist entweder Aufgabe der Betreiber von kerntechni-schen Anlagen oder der Bundesländer für Ablieferer aus Medizin, Industrie und Forschung (Landessammelstellen).

Die Finanzierung des notwendigen Aufwands für Erkundung, Ge-nehmigungsverfahren und Errichtung des Endlagers erfolgt gemäß der Endlagervorausleistungsverordnung durch die Abfallverursa-cher. Die laufenden Kosten des Endlagerbetriebs und der Endlager-stilllegung werden ebenfalls von den Abfallverursachern getragen.

8 Endlagerung

BergämterBetriebsplanzulassung

LandesbehördenPlanfeststellung

RSK/SSK/ESKberatend

BGR

BMUDienst- und Fachaufsicht

BMWiDienst- und Fachaufsicht

Notwendiger AufwandEndlager-Vorausleistungsverordnung

BMUBundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

RSKReaktor-Sicherheitskommission

SSKStrahlenschutzkommission

ESKEntsorgungskommission

BMWiBundesministerium für Wirtschaft und Technologie

BfSBundesamt für Strahlenschutz

BGRBundesanstalt für Geowissen-schaften und Rohstoffe

DBEDeutsche Gesellschaft zum Bauund Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe mbH

BfSVerantwortlich für Errichtung

und Betrieb, Antragsteller

DBEErrichter und Betreiber

Projekt Gorleben

Abfallverursacher

Endlager Konrad

29

Abb. 35 – Zuständigkeiten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle

Für jedes Endlager werden technische Anforderungen an die end-zulagernden radioaktiven Abfälle (Endlagerbedingungen) defi niert. Die Einhaltung dieser Anforderungen muss für jedes Abfallgebinde nachgewiesen und dokumentiert werden. Zusammen mit den geolo-gischen Barrieren der Endlager wird dadurch der Schutz für Mensch und Umwelt vor Schädigung durch ionisierende Strahlung der in den Abfällen enthaltenen Radionuklide langfristig gewährleistet.

Abb. 36 – Streckenabschnitt Gorleben, Teilschnittmaschine

Ablieferungspfl icht

Endlagerung

- Erkundung- Errichtung- Betrieb- Stilllegung

Kraftwerksbetreiber

Bund

Entwicklung, Betrieb, Stilllegung der Kraftwerke

Entwicklung geeigneter Verfahren zur Behandlungvon Abfällen und Brennelementen

Durchführung von Wiederaufarbeitung/KonditionierungZwischenlagerung

Finanzierung der Endlagerung

Abb. 37 – Struktur eines Endlagers für radioaktive Abfälle in einer Salzformation

Struktur eines Endlagers für radioaktive Abfälle in einer Salz formation

Entsprechend internationaler Praxis sollen hochradioaktive und wärmeentwickelnde Abfälle getrennt von den schwachradioaktiven Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung gelagert werden. Dabei gilt die Endlagerung von radioaktiven Abfällen intiefen geologischen Formationen heute als die sicherste Methode, um sie von der Biosphäre zu separieren.

Für hochradioaktive, also wärmeentwickelnde Abfälle eignen sich beispielsweise Salzformationen. Diese führen die aus dem radioak-tiven Zerfall resultierende Wärme gut ab und schließen durch ihre Konvergenz die Abfälle fest ein. Grundsätzlich können als Wirtsge-stein auch Tongestein oder Granit für ein Endlager genutzt werden. Nicht-wärmeentwickelnde Abfälle stellen geringere Anforderungen an die geologische Formation. Deshalb ist weltweit eine Vielzahl solcher Endlager in unterschiedlichen Gesteinen in Betrieb.

Verschiedene technische und natürliche Barrieren verhindern eine Rückkehr von Radionukliden in die Biosphäre und eine Schädigung von Mensch und Umwelt. Für das Beispiel hochradioaktiver und wärmeentwickelnder Abfälle aus der Wiederaufarbeitung können dies beispielsweise sein:- Abfallprodukt

Glasblock; hier werden die wärmeerzeugenden Spaltprodukte bei hoher Temperatur in einer fl üssigen Glasschmelze eingebun-den, die dann zu einem Glasblock erstarrt.

- VerpackungEdelstahlmantel (Kokille), der den Glasblock umgibt

- VersatzVerfüllung der Hohlräume zwischen den Abfallgebinden

- VerschlusssystemeBohrlochverschlüsse

- EndlagerformationSalzstock; die Plastizität des Salzes bewirkt innerhalb kurzer Zeit den vollständigen Einschluss der Abfälle, die gute Wärmeleit-fähigkeit verringert Thermospannungen

31

Abb. 38 – Schachtanlage Asse II

Entwicklung der Endlagerung

Bereits Anfang der 1960er Jahre wurde in Deutschland entschieden, dass alle radioaktiven Abfälle in tiefen geologischen Formationen endgelagert werden, um sie dauerhaft von der Biosphäre zu separieren. Das bezieht nicht nur hochradioaktive Abfälle ein, sondern auch schwach- und mittelradioaktive Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmentwicklung.

Für schwachradioaktive Abfälle oder solche mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung ist in Deutschland die Schachtanlage Konrad rechtssicher genehmigt und wird derzeit zum Endlager ausgebaut. Im Ausland existieren bereits eine ganze Reihe solcher Endlager, bei-spielsweise in Schweden und Finnland in bis zu 100 m Teufe im Granit. Nahe der Erdoberfl äche werden solche Abfälle auch in Frankreich, Großbritannien, Spanien, Tschechien, Ungarn, Japan und den USA gelagert. Die Endlagerung von Abfällen mit vernachlässigbarer Wärme-entwicklung ist damit weltweit gängige Praxis.

Aber auch für die Endlagerung hochradioaktiver und wärmeentwickelnder Abfälle sind die Techniken bereits entwickelt, auch wenn erst zwei Standorte weltweit dafür konkret realisiert werden, nämlich Östhammar in Schweden und Olkiluoto in Finnland. Die Techniken dazu sind in eigenen Untertagelabors entwickelt und demonstriert worden.

9 Endlagerstätten und Schachtanlagen

Abb. 39 – Endlager Morsleben bis 1998 in Betrieb

Asse

Seit Ende der 1960er Jahre bis 1978 wurden in die Schachtanlage Asse als Forschungseinrichtung des Bundes schwachradioaktive Abfälle eingelagert. In diesem Rahmen hat der Bund in dem ehemaligen Salzbergwerk umfangreiche Forschungs-, Entwicklungs- und De-monstrationsarbeiten durchführen lassen. Im Vordergrund standen dabei zuletzt die Endlagertechniken für wärmeentwickelnde Abfälle. Insbesondere wurde der Wärmeeintrag in das umliegende Salzgestein studiert.

Als Folge des ehemaligen Gewinnungsbetriebs kann die Stabilität des Grubengebäudes der Schachtanlage Asse nicht langfristig garan-tiert werden. Es werden daher unterschiedliche Stilllegungsoptionen diskutiert: Die Vollverfüllung der Schachtanlage, die Rückholung der Abfälle und die Umlagerung der Abfälle innerhalb der Asse. Ob eine Rückholung aus der Asse überhaupt möglich ist und Sicherheits-Vorteile gegenüber der Vollverfüllung hat, wird zum Zeitpunkt der Drucklegung der Broschüre noch geprüft.

Morsleben

Bis 1998 wurden in das Endlager für radioaktive Abfälle Morsle-ben (ERAM) rund 6.000 umschlossene Strahlenquellen und rund 37.000 m3 radioaktive Abfälle eingelagert, davon etwa 14.000 m3 aus den Kernkraftwerken der alten Bundesländer. Als Endlager wurde das stillgelegte Salzbergwerk 1981 in Betrieb genommen. Im Jahr 1986 erhielt es eine Dauerbetriebsgenehmigung, die nach einer Bewertung der Sicherheit gemäß Einigungsvertrag bis zum 30.06.2000 gültig war. Der Weiterbetrieb des ERAM (als Bundesend-lager) für schwach- und mittelradioaktive Abfälle aus den alten und neuen Bundesländern wurde 1993 aufgenommen.

Am 25.09.1998 wurde die Einlagerung aufgrund eines Gerichtsbe-schlusses zunächst gestoppt. Die damalige Bundesregierung hat in der Folge entschieden, den Einlagerungsbetrieb des ERAM nicht wieder aufzunehmen. Ein Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung ist eingeleitet.

33

Abb. 40 – Schachtanlage Konrad, Schacht 1

Konrad

1975 begann die damalige Gesellschaft für Strahlen- und Umwelt-forschung mbH (GSF) im Auftrag des Bundes mit Untersuchun-gen zur Eignung der Schachtanlage Konrad, einem ehemaligen Eisenerzbergwerk, als Endlager für schwachradioaktive Abfälle. Ein wesentlicher Aspekt für die Auswahl war die außergewöhnliche Trockenheit des Bergwerks. Die Grube erwies sich als geeignet und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) als damals verantwortliche Bundesbehörde (Vorgänger des Bundesamtes für Strahlen schutz, BfS) beantragte 1982 die Einleitung des Planfest-stellungsverfahrens. Das Endlager Konrad sollte in einer Teufe von 800 m bis 1.300 m etwa 650.000 m3 schwach- und mittelradio-aktive Abfälle aufnehmen.

Im Mai 2002 erging der Planfeststellungsbeschluss für die Aufnah-me eines Abfallvolumens von 303.000 m3 durch das Niedersäch-sische Umweltministerium (NMU). Hintergrund für das reduzierte Abfallvolumen war der vom BfS 2001 auf Basis der gesetzlichen Regelungen bis 2080 prognostizierte Bedarf. Nach Abwehr aller gegen das Endlager eingelegten Klagen besteht seit 2007 Rechts-sicherheit. Unmittelbar danach sind die Arbeiten zur Umrüstung des Bergwerks zu einem Endlager aufgenommen worden. In die-sem Zusammenhang werden für die Einlagerung der Abfälle neue Kammern aufgefahren. Seit 2011 liegen Endlagerungsbedingungen vor, auf deren Basis mit der endlagergerechten Verpackung der ra-dioaktiven Abfälle begonnen werden kann.

Abb. 41 – Standort Gorleben in der Erkundung

Gorleben

1973/74 plante die damalige Bundesregierung ein «Nukleares Ent-sorgungszentrum». Das Konzept beinhaltete die Errichtung aller notwendigen Anlagen zur Schließung des nuklearen Brennstoff-kreislaufes, d. h. Wiederaufarbeitung, Abfallbehandlung und End-lagerung, an einem Ort zu errichten. In einer intensiven Standort-suche sind zunächst 140 Salzstöcke betrachtet worden, von denen 4 genauer bewertet wurden. Schließlich wurde der Standort Gor-leben ausgewählt und von der Bundesregierung 1977 für konkrete Eignungsuntersuchungen benannt.

Die oberirdischen Erkundungsarbeiten begannen 1979, die ersten Tiefbohrungen 1980. Die übertägige Erkundung wurde 1983 erfolg-reich abgeschlossen. Aufgrund der positiven Ergebnisse stimmte die Bundesregierung der untertägigen Erkundung zu. Zur Stand-ortentscheidung fand 1979 unter breiter und aktiver Beteiligung von Wissenschaft und Öffentlichkeit das «Gorleben Hearing» statt. Die Ergebnisse der anschließenden Standorterkundungen wurden Ende der 1970er und in den 1980er Jahren in mehreren öffentlichen Workshops diskutiert. Zwei Schächte wurden bis zu einer Tiefe von rund 900 m abgeteuft und die Infrastruktur Untertage eingerich-tet. Bis 2000 erfolgten die Untersuchungen im sogenannten Erkun-dungsbereich 1.

Seit Oktober 2000 waren die Erkundungsarbeiten für längstens 10 Jahre unterbrochen („Moratorium“), um von der Bundesregierung vorgelegte allgemeine sicherheitstechnische und konzeptionelle Fragen zur Endlagerung zu klären. Diese Fragen sind bis Ende 2005 erfolgreich abgearbeitet worden. Zusammenfassend kommt das BfS zu dem Ergebnis, dass Salz grundsätzlich als Wirtsgestein für ein Endlager geeignet ist. Zweifel an der Eignung des Salzstocks Gorleben sind aus den Berichten nicht ableitbar. Andere mögliche Endlagerformationen, wie Ton- oder Kristallingesteine drängen sich nicht auf.

Im Oktober 2010 hat die Bundesregierung das Moratorium beendet und die Erkundungsarbeiten ergebnisoffen wieder aufgenommen. Sie werden von einer vorläufi gen Sicherheitsanalyse für den Stand-ort Gorleben auf Basis der bis 2010 gewonnenen Erkenntnisse be-gleitet. Diese wird anschließend einem internationalen Peer Review unterzogen werden. Ziel ist, bis 2017 Klarheit über die Eignung des Salzstocks Gorleben zu haben. Parallel zur vorläufi gen Sicherheits-analyse hat das Umweltministerium Anfang 2011 ein Dialog- und Beteiligungsverfahren zur Unterstützung der Weitererkundung Gorleben ins Leben gerufen. Das eigentliche Genehmigungsverfah-ren mit Öffentlichkeitsbeteiligung würde sich nach vorliegenden positiven Ergebnissen zur Eignung anschließen. Bei einem positiven Planfeststellungsbeschluss wäre eine Inbetriebnahme als Endlager im Jahre 2035 denkbar.

35

Glossar

Abfallfluss-Verfolgungs- und Produkt- Kontrollsystem, AVK Zur Erfüllung der Abfallkontrollrichtlinie eingeführtes System, das die Dokumenta-tion des Zustands, Verpackung sowie des Verbleibs einer bestimmten vorhandenen Abfallmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt garantiert.

Abfallkontrollrichtlinie Richtlinie zur Kontrolle radioaktiver Rest-stoffe und radioaktiver Abfälle des Bun-desministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, die in Ergänzung zur Strahlenschutzverordnung die Überwa-chung von radioaktiven Reststoffen und Abfällen regelt. Die Richtlinie fordert die Feststellung der Menge, Verbleib, Behand-lungszustand sowie Verpackung von radio-aktiven Abfällen in Hinblick auf eine sichere Zwischen- und Endlagerung mittels Doku-mentation sämtlicher Behandlungs- und Entsorgungsschritte.

Abgereichertes Uran Uran mit einem geringeren Prozentsatz an 235Uran als die im natürlichen Uran vorkom-menden 0,7205 %.

Abklingbecken Ein mit Wasser gefülltes Becken im Kontroll-bereich, in dem Brennelemente nach dem Reaktoreinsatz so lange lagern, bis deren Aktivität und Wärmeentwicklung auf einen gewünschten Wert abgeklungen sind.

Abklingzeit Grund für die anfänglich hohe Strahlungs-intensität und Wärmeentwicklung sind die im Brennstoff durch die Kernspaltung ent-standenen kurzlebigen Spalt- und Zerfalls-produkte. Die Zeit, in der ein Großteil der kurzlebigen Radionuklide abnimmt, sodass die Brennelemente mit einem akzeptablen

Strahlungsintensitätniveau transportiert werden können, wird Abklingzeit genannt.

Aktivität Zahl der je Sekunde in einer radioaktiven Substanz zerfallenden Atomkerne. Maßein-heit ist Becquerel, Bq = [1/s].

Atomgesetz, AtG Gesetzliche Grundlage für die Nutzung der Kernenergie in Deutschland. Ursprüngliche Zweckbestimmung: Förderung der Nutzung der Kernenergie zu friedlichen Zwecken und Schutz von Leben, Gesundheit und Sachgütern vor der schädlichen Wirkung io-nisierender Strahlen. Die Novellierung 2002 hatte die Streichung des Förderzwecks und die geordnete Beendigung der Nutzung der Kernenergie zum Inhalt.

Becquerel, Bq Maßeinheit für Aktivität, entspricht dem Zerfall eines Atomkerns pro Sekunde. Die früher übliche Einheit der Aktivität war Cu-rie [Ci]. 1 Ci entspricht 37 000 000 000 Bq.

Biosphäre Lebensbereich aller Organismen der Erde umfasst die Luft (mehrere Kilometer), die Erde (wenige Meter tief) und das Wasser.

Brennelemente Anordnung aus einer Vielzahl von Brenn-stäben zur Nutzung von Kernbrennstoff in einem Kernreaktor. Bei SWR bilden rund 70 Brennstäbe ein Brennelement, bei DWR bis zu 300.

Brennstab, Brennstoff, (Kern-) Mit Brennstoff gefüllte Rohre zur Kernspal-tung in Kernreaktoren. Der Brennstoff be-steht aus Urandioxid oder einem Mischoxid von Urandioxid und Plutoniumdioxid in Tablettenform (Pellets), gelegentlich auch als Legierung.

Bundesamt für Strahlenschutz, BfS, Salzgitter Für den Strahlenschutz zuständige Behörde, die dem Bundesministerium für Umwelt, Na-turschutz und Reaktorsicherheit unterstellt und für die Endlagerung von radioaktiven Abfällen zuständig ist. Vorgängerorganisati-on war bis 1989 die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB).

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, BGR, Hannover Fachbehörde des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, die zentrale wissenschaftlich-technische Institution zur Beratung der Bundesregierung in allen georelevanten Fragestellungen, damit auch für die Endlagerung in tiefen geologischen Formationen zuständig.

Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF, Berlin/Bonn Zuständig u.a. für die standortunabhängi-ge Grundlagenforschung zur Entsorgung radioaktiver Abfälle, heute gemeinsam mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie.

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, BMU, Berlin/Bonn 1986 aus dem Bundesministerium des In-nern ausgegründet. Zuständig u.a. für End-lagerung und Strahlenschutz ist das nach-geordnete Bundesamt für Strahlenschutz. Darüber hinaus wird das Ministerium von mehreren unabhängigen Sachverständi-gengremien RSK, ESK und SSK beraten.

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, BMWi, Berlin/Bonn Zuständig für u.a. die Energiepolitik, ein-schließlich der Kernenergie, insbesondere für kerntechnische Forschung und internati-onale Organisationen.

CASTOR®- BehälterBehälter für die Zwischenlagerung und den Transport von hochradioaktiven Materialien wie z. B. Brennelementen oder radioaktiven Abfallprodukten („Glaskokillen“ aus der Wiederaufarbeitung).

DekontaminationChemisches oder physikalisches Verfahren zur Beseitigung oder Verringerung einer unerwünschten Verunreinigung durch ra-dioaktive Stoffe.

Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe mbH, DBE, PeineGemäß Atomgesetz von der Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundes-amt für Strahlenschutz (BfS), als Dritter mit der Planung und der Errichtung von Anlagen des Bundes zur Endlagerung radio-aktiver Abfälle beauftragt. Insbesondere führt sie den Betrieb im Endlager Konrad und im Rückbauprojekt Morsleben sowie die Erkundungsarbeiten in Gorleben durch. Die Gesellschafter der DBE sind sowohl die Industrie als auch die Bundesrepublik Deutschland.

Dosis, effektiveEffektive Dosis ist ein Maß für die Strahlen-belastung des Menschen. Es werden bei der Ermittlung der effektiven Dosis die unter-schiedliche Wirksamkeit der verschiedenen Strahlungsarten (α-, β-, γ-Strahlung, Rönt-genstrahlung und Neutronenstrahlung) sowie die unterschiedliche Empfi ndlichkeit der Organe gegenüber Strahlung bewertet. Maßeinheit Sievert [Sv].

DosisleistungDosis pro Zeiteinheit, Maßeinheit Sievert pro Stunde [Sv/h].

DruckschalterDer Druckschalter ist Teil des Behälterüber-wachungssystems und kontrolliert den zur Überwachung der Dichtheit der Behälter aufgebrachten Druck zwischen dem Primär- und dem Sekundärdeckel des Doppelbarrie-rensystems eines Zwischenlagerbehälters.

Druckwasserreaktor, DWRLeistungsreaktor, bei dem die Wärme aus der Spaltzone durch Wasser abgeführt wird, das unter hohem Druck steht, damit eine hohe Temperatur erreicht und ein Sieden in der Spaltzone vermieden wird. Das Kühlwasser gibt seine Wärme in einem Dampferzeuger an einen Sekundärkreislauf ab. Derzeit sind in Deutschland 11 Anlagen dieser Bauform in Betrieb.

EndlagerLagerort für eine sichere, zeitlich unbefris-tete und wartungsfreie Aufbewahrung von Schadstoffen, in Deutschland in tiefen geo-logischen Formationen.

Entsorgungskommission, ESK, BonnBerät das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz- und Reaktorsicherheit in den Angelegenheiten der nuklearen Entsorgung. Diese umfasst die Aspekte Konditionierung, Zwischenlagerung und Transporte radioakti-ver Stoffe und Abfälle, ferner die Stilllegung und den Rückbau kerntechnischer Einrich-tungen sowie die Endlagerung in tiefen geo-logischen Formationen.

EVUEnergieversorgungsunternehmen oder Elektrizitätsversorgungsunternehmen sind Unternehmen, die elektrische Energie in das öffentliche Netz einspeisen und/oder die Versorgung durch Erdgas oder Fernwärme sicherstellen.

FreigabeVerwaltungsakt, der die Entlassung radio-aktiver Stoffe sowie von Gegenständen, Gebäuden, Bodenfl ächen, Anlagen oder An-lagenteilen, die aktiviert oder mit radioakti-ven Stoffen kontaminiert sind zur Verwen-dung, Verwertung, Beseitigung, Innehabung oder zu deren Weitergabe an einen Dritten als nicht radioaktive Stoffe bewirkt.

FreimessungVorgang, der der Freigabe von ehemals radioaktiven Stoffen zugrunde liegt. Die freigemessenen Stoffe können verwendet oder als Abfall herkömmlichen Deponien zugeführt werden.

GebindeKonditionierte und verpackte radioaktive Abfälle, also das Abfallprodukt mit dem um-gebenden Behälter.

HalbwertszeitZeit, nach der die Hälfte einer bestimmten Anzahl von Atomkernen zerfallen ist.

Helmholtz Zentrum MünchenDeutsches Forschungszentrum für Gesund-heit und Umwelt, Neuherberg bei München.Vorgänger war die Gesellschaft für Strah-len- und Umweltforschung (GSF), früher Ei-gentümer des Forschungsbergwerkes Asse und zuständig für Grundlagenforschung zur Endlagerung radioaktiver Abfälle.

IonenaustauscherharzeHarze, die aufgrund ihrer chemischen Struk-tur zu einem Ionenaustausch fähig sind und zur Reinigung von Wässern, z. B. Kühlwasser, von radioaktiven Stoffen eingesetzt werden.

37

Glossar

Konditionierung Überführung von radioaktiven Abfällen in eine zwischen- und endlagerfähige Form. Dazu zählen z.B. Verfestigung, Verpressung, Verbrennung, Entwässerung. Die endlager-gerechte Konditionierung von Brennele-menten beinhaltet z.B. die Vereinzelung und Verpackung der Brennelemente im Endla-gerbehälter (POLLUX®).

Kontrollbereich Bereich in kerntechnischen Anlagen, in denen Personen im Kalenderjahr eine ef-fektive Dosis von mehr als sechs Millisievert erhalten können und zu dem der Zugang reglementiert ist.

Konvergenz Eigenschaft von Steinsalzformationen, künstlich oder natürlich entstandene Hohl-räume plastisch und bruchlos zu schließen. Eingebrachte Wärme beschleunigt diesen Vorgang.

Kritikalitätssicherheit Sicherheit gegen unzulässiges Entstehen kritischer oder überkritischer Anordnungen oder Zustände. Die Kritikalität beschreibt den Zustand der ablaufenden Kettenreak-tion.

Kugelharze Kugelförmige Ionenaustauscher, die z. B. der Kühlmittelreinigung dienen (anderer Typ von Ionenaustauscher sind beispielsweise Pulverharze).

MOSAIK® Der „Mobile Sammelbehälter im Kernkraft-werk“ bezeichnet einen Transport- sowie Zwischenlagerbehälter aus Sphäroguss ins-besondere für mittelradioaktive Abfälle wie z. B. zerkleinerte Kernbauteile, getrocknete Ionenaustauscherharze oder Verdampfer-konzentrate. Der Behälter ist ebenso für den

Transport von Quellen und sonstigen radio-aktiven Abfällen geeignet.

Mischoxid-Brennelemente, MOX MOX-Brennelemente, die aus einer Mi-schung von Uran- und Plutoniumoxid, selte-ner Thoriumoxid, bestehen.

Nachzerfallswärme Nach dem Abschalten des Reaktors wird durch den Zerfall von Spaltprodukten wei-terhin Wärme erzeugt. Diese Wärme wird Nachzerfallswärme genannt.

Naturkonvektion Abführung der Wärme aufgrund der un-terschiedlichen Dichten der Luft und der dadurch erzeugten Luftbewegung.

Natürliche Barrieren Teil des Endlagerkonzepts, stehen einer Rückkehr der endgelagerten radioaktiven Stoffe in die Biosphäre entgegen. Dazu ge-hören Wirtsgestein, reduzierende Bedingun-gen (kein freier Sauerstoff), konzentrierte Salzlösungen im tiefen geologischen Un-tergrund und unterschiedliche Barrierewir-kung übereinanderliegender Formationen (z.B. im Deckgebirge) mit unterschiedlichen Wasserdurchlässigkeiten.

Natururan In der Natur vorkommendes Uran besteht zu 99,275 % aus 238U, zu 0,72 % aus 235U spalt-bar und zu 0,005 % aus 234U.

Ministerium für Umwelt, Energie und Klima-schutz, NMU, Hannover Behörde des Landes Niedersachsen für Um-welt, Energie und Klimaschutz. Das Ministeri-um hat z.B. die Fachaufsicht über das Landes-amt für Bergbau, Energie und Geologie, des-sen Tätigkeitsfeld sich über das Bergrecht im Zusammenhang mit Anlagen zur Lagerung und Behandlung radioaktiver Stoffe erstreckt.

Nuklid Atomart, die sich über die Anzahl von Pro-tonen und Neutronen sowie dem energeti-schen Zustand definiert. Es sind derzeit über 3.700 radioaktive Nuklide bekannt.

OECD Organisation für wirtschaftliche Zusam-menarbeit und Entwicklung, die eine Platt-form für Regierungen zum Erfahrungsaus-tausch, zur Identifikation von „Good Prac-tice“ sowie zur Koordination internationaler politischer Zusammenarbeit anbietet.

Planfeststellungsbeschluss Ein Planfeststellungsverfahren entwickelt und verwirklicht raumbezogene Vorhaben. Der Planfeststellungsbeschluss beendet dieses Verfahren, in dem über die Zulässig-keit entschieden wird.

POLLUX®-Behälter Wurde zur Endlagerung von bestrahlten Brennelementen entwickelt, ist aber auch für die Zwischenlagerung und den Trans-port geeignet. Der POLLUX®-Behälter kann Brennstäbe von bis zu 10 DWR- oder bis zu 30 SWR-Brennelementen aufnehmen.

Radioaktivität Eigenschaft von bestimmten Stoffen, sich ohne äußere Einwirkung umzuwandeln und dabei eine charakteristische (ionisierende) Strahlung auszusenden.

Radionuklid Instabiles Nuklid, das spontan ohne Ein-wirkungen von Außen unter Emission von Strahlung zerfällt.

Reaktor-Sicherheitskommission, RSK, Bonn Berät das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz- und Reaktorsicherheit in den Angelegenheiten der Sicherheit von kern-technischen Anlagen.

ReferenzkraftwerkFür eine Referenzstudie in Deutschland repräsentativ ausgewähltes Kernkraftwerk (DWR oder SWR). Durch die von den Betrei-bern durchgeführte Studie, die fortwährend dem aktuellen Rahmengeschehen ange-passt wird, können sowohl die technische Machbarkeit und der Ablauf als auch die Kosten für die Stilllegung von kerntechni-schen Anlagen ermittelt werden.

SchutzzielDie Schutzziele für kerntechnische Anlagen sind u. a. im Atomgesetz defi niert und ver-ankert. Sie umfassen den Schutz der Bevöl-kerung vor den Gefahren der Kernenergie und der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung.

Siedewasserreaktor, SWRLeistungsreaktor, in dem Wasser sowohl als Kühlmittel als auch als Moderator dient und in der Spaltzone siedet. Der entstehende Dampf wird im Allgemeinen direkt zum An-trieb einer Turbine verwendet. Derzeit sind 6 Anlagen in dieser Bauform in Deutschland im Betrieb.

SorptionBindung von radioaktiven Stoffen im ein-schlusswirksamen Gebirgsbereich eines Endlagers.

SpaltprodukteNuklide, die bei der Spaltung eines Kerns, z. B. 235U, entstehen.

StandortzwischenlagerStandortzwischenlager sind an allen deut-schen Kernkraftwerkstandorten vorhanden. Sie dienen hauptsächlich der Lagerung von ausgedienten Brennelementen.

StilllegungIm technischen Sinne alle Tätigkeiten, die auf eine unmittelbare oder spätere Beseiti-gung einer kerntechnischen Anlage ausge-richtet sind.

Strahlenschutzkommission, SSK, BonnBerät das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit in allen Angelegenheiten des Schutzes vor ionisie-renden und nicht-ionisierenden Strahlen.

Strahlenschutzverordnung, StrlSchVVerordnung innerhalb des Atomrechts über den Schutz vor Schäden durch ionisierende Strahlen.

TeufeBergmännische Bezeichnung für die Tiefen-lage, wobei die Tagesoberfl äche als Bezugs-punkt defi niert ist.

Tiefe geologische FormationenIn Deutschland ausschließlich genutzter Ort für eine Endlagerung radioaktiver Abfälle. Tiefenlage rund 500 bis 1.200 m.

Tonne, tMaßeinheit für Masse, 1 t entspricht im internationalen Einheitensystem 1.000 Kilo-gramm (kg) oder 1 Megagramm (Mg).

UmgangsgenehmigungRegelt im Rahmen der Strahlenschutzver-ordnung die Handhabung von radioaktiven Stoffen.

ZwischenlagerungZeitspanne der Lagerung von radioaktiven Abfällen bis zur Abgabe an ein Endlager.

39

Seite

Abb. 1 Energiemix der deutschen Stromversorgung von 1960 bis 2010 4 Abb. 2 Energiemix der deutschen Stromversorgung von 2010 5 Abb. 3 Kernkraftwerke und zugehörige Entsorgungseinrichtungen in Deutschland 6 Abb. 4 Differenzierung der radioaktiven Reststoffe 7 Abb. 5 Klassifizierung radioaktiver Abfälle 8 Abb. 6 Entsorgungswege für Brennelemente in Deutschland 9Abb. 7 Entsorgung von Brennelementen: Wiederaufarbeitung 10 Abb. 8 Entsorgung von Brennelementen: Direkte Endlagerung 11 Abb. 9 Unterwasserbeladung eines CASTOR®-Behälters 12 Abb. 10 Zwischenlagerung von CASTOR®-Behältern 13 Abb. 11 PKA Gorleben; Außenansicht Zerlegezelle mit Manipulatoren 14 Abb. 12 PKA Gorleben; Innenansicht Zerlegezelle 14 Abb. 13 Entsorgungswege für die Materialien aus Kontrollbereichen 16 Abb. 14 Kontrollierte Verwertung von Metallen 17 Abb. 15 Typische Betriebsabfälle aus einem KKW mit DWR 18 Abb. 16 Optimierte Behandlungswege für feste und flüssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken 19 Abb. 17 Abfallbehandlungsverfahren zur Volumenreduzierung 19 Abb. 18 Jährliche Abfallmenge aus dem Betrieb der deutschen Kernkraftwerke Stand 2010 20 Abb. 19 Beladung eines Verbrennungsofens 20 Abb. 20 Fließschema einer Verbrennungsanlage für radioaktive Abfälle 20 Abb. 21 Hochdruck-Hydraulikpresse FAKIR 21 Abb. 22 Pressling nach der Hochdruckverpressung 21 Abb. 23 Trocknungsanlage PETRA 22 Abb. 24 MOSAIK®-Behälter 23 Abb. 25 Endlagercontainer 23 Abb. 26 200-Liter-Fass auf Aktivitäts-Messeinrichtung 23 Abb. 27 Verladung von Abfallbehältern vom Typ MOSAIK® 24 Abb. 28 Lagerung von Verlorenen Betonabschirmungen (VBA) 24 Abb. 29 Stillgelegte Kernkraftwerke in Deutschland 25 Abb. 30 Verteilung der beim Rückbau des Kontrollbereiches eines DWR anfallenden Massen 26 Abb. 31 Transport eines Dampferzeugers aus dem KKW Stade zur Verwertung 26 Abb. 32 Behandlung radioaktiver Abfälle mit Ablaufplänen (ALP) zur Zwischen- und Endlagerung 27 Abb. 33 Collage AVK 28 Abb. 34 Verantwortliche Institutionen bei der Endlagerung radioaktiver Abfälle 29 Abb. 35 Zuständigkeiten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle 30 Abb. 36 Streckenabschnitt Gorleben, Teilschnittmaschine 30 Abb. 37 Struktur eines Endlagers für radioaktive Abfälle in einer Salzformation 31 Abb. 38 Schachtanlage Asse II 32 Abb. 39 Endlager Morsleben bis 1998 in Betrieb 33 Abb. 40 Schachtanlage Konrad, Schacht 1 34 Abb. 41 Standort Gorleben in der Erkundung 35

Abbildungsverzeichnis

Weiterführende Internetseiten

Endlagerung in Deutschland - Behörden und ausführende Einrichtungenwww.bmu.dewww.bmwi.dewww.bfs.dewww.endlager-asse.dewww.endlager-konrad.dewww.bgr.bund.dewww.dbe.de

Ausländische Internetseiten zur Entsorgung und Endlagerung radioaktiver Abfällewww.nagra.chwww.skb.sewww.posiva.fi www.nirond.bewww.andra.frwww.surao.czwww.enresa.escorwm.decc.gov.uk

Weitere Linkswww.entsorgungsforschung.dewww.endlagerung.dewww.kernenergie.de

41

Herausgeber und Copyright

„Arbeitskreis Abfallmanagement“ des VGB PowerTech e.V.Klinkestraße 27-31, 45136 Essen©2011ISBN 978-3-86875-370-7Telefon: (02 01) 81 28 - 0 (Zentrale)Telefax: (02 01) 81 28 - 350E-Mail: info@vgb.orgInternet: www.vgb.orgTitelbild: Kernkraftwerke am Standort GundremmingenGestaltung und Realisation: together concept Werbeagentur GmbH, Essen

43