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Die Lagerung radioaktiver Abfälle ist technisch gelöst

Hochradioaktive Abfälle sind gefährlich. Im Gegensatz zu problematischen Chemieabfällen, deren Giftigkeit über die Zeit bestehen bleibt, sinkt die Strahlung radioaktiver Abfälle aber rasch ab. Das dafür geplante Tiefenlager wird den gesetzlichen Grenzwert um ein Mehrfaches unterbieten.

Originalbeitrag «Schlumpfs Grafik, Folge 27» im Online-Nebelspalter vom 17. Januar 2022.

Alle Stromproduktionsanlagen erzeugen Abfälle. Um diese vergleichen zu können, sind zwei Kriterien ausschlaggebend: Einerseits die Menge der Abfälle und andrerseits ihre Toxizität oder Giftigkeit. Radioaktive Abfälle entstehen bei der Stromproduktion in Kernkraftwerken und bei Anwendungen in Medizin, Industrie und Forschung. Dabei unterscheidet man zwischen hochaktivem Abfall aus Kernkraftwerken sowie schwach- und mittelaktivem Abfall aus allen Quellen.

Gesamter radioaktiver Abfall hat Platz in einem Teil der Zürcher Bahnhofshalle

Wieviel von diesem Abfall haben wir in der Schweiz? Nach Angaben der Nationalen Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) sind bis Mitte dieses Jahrhunderts rund 83’000 Kubikmeter endlagergerecht verpackte Abfälle zu erwarten. Darin eingeschlossen ist der gesamte Abfall aus 60 Jahren Betrieb und anschliessendem Abbruch der bestehenden Schweizer Kernkraftwerke, sowie aus allen Anwendungen in Medizin, Industrie und Forschung bis ins Jahr 2050. Notabene inklusive Lager- und Transportbehälter, deren Aufgabe die Abschirmung der Strahlung ist.

Würde man diesen gesamten radioaktiven Abfall der Schweiz in einen Würfel packen, hätte dieser eine Kantenlänge von gut 43 Metern. Das ist ein Gesamtvolumen, das den historischen Teil der Zürcher Bahnhofshalle zu etwa zwei Dritteln füllen würde: eine unglaublich kleine Abfallmenge für eine Stromproduktion über Jahrzehnte, die mehr als ein Drittel unseres Bedarfs gedeckt hat und noch immer deckt. Interessantes Detail: Die kritischen hochaktiven Abfälle machen in diesem Gesamtvolumen nur gut 10 Prozent aus, sie sind aber für über 99 Prozent der Radioaktivität verantwortlich.

Schauen wir nun auf das zweite Kriterium, die Toxizität der Abfälle, was hier Strahlungsaktivität bedeutet. Die folgende Nagra-Grafik zeigt anschaulich, wie die anfänglich hohe Aktivität der kritischen Abfälle über die Zeit abklingt.

(Click auf Grafik vergrössert diese) Von links nach rechts wird die aufsummierte Aktivität aller hochaktiven Brennelemente dargestellt, nachdem sie aus dem Reaktorkern entfernt wurden. In einer ersten Phase stehen diese Brennelemente zusammen mit allen verglasten Abfälle in dicht verschlossenen bis zu 130 Tonnen schweren Stahlbehältern in der Lagerhalle des Zwischenlagers Würenlingen (Zwilag). Dies ist nötig, weil die Einlagerung in ein Tiefenlager erst erfolgen kann, wenn der grösste Teil der Wärme, den diese Behälter abstrahlen, zusammen mit der Aktivität abgeklungen ist. Die Abführung dieser Wärme erfolgt durch einen natürlichen Luftdurchzug, der durch Öffnungen in den Hallenwänden erzeugt wird.

Nach 200 Jahren sind noch 0,005 Prozent der Strahlung übrig

Nach ungefähr 40 Jahren ist dieser Prozess abgeschlossen. Aus den 100 Prozent Ausgangsaktivität sind dann noch 0,15 Prozent übrig (unterster Balken der Grafik), mit der die Endlagerung beginnt. Was dann in den ersten 300 Jahren in einem Tiefenlager geschieht, zeigt der mittlere Teil der Grafik. Wenn die Restaktivität bei Einlagerungsbeginn erneut als 100 Prozent gesetzt wird (zweitunterster Balken) sinkt die Strahlung gemäss den Halbwertszeiten der Radionuklide rasch ab: Schon nach 200 Jahren ist sie auf 3 Prozent abgesunken, das sind 0,005 Prozent des Anfangs. Danach bewegt sie sich kaum mehr, und trotzdem kann sie auch nie vollständig verschwinden: Nach einer Million Jahren (ganz rechts) sind immer noch 0,000005 Prozent übrig.

Grösste «Gefahr» heute in Würenlingen

Aus diesen physikalischen Gegebenheiten wird klar, dass die grösste Gefahr für uns Menschen am Anfang der Kette besteht. Also jetzt, und in Würenlingen, wo ich wohne. Denn, wie die Grafik zeigt, ist die Strahlung dann weitaus am stärksten und es gibt noch keine zusätzlichen geologischen Sicherheitsbarrieren, wie sie bei einem Endlager geplant sind – ganz im Gegenteil: Die Behälter stehen in einer «löchrigen» Halle.

Warum können dann meine Frau und ich und alle Forscherinnen im Paul Scherer Institut (PSI), das direkt neben dem Zwilag liegt, unbeschwert leben? Erstens schirmen die Lagerbehälter, in denen die hochaktiven Abfälle verpackt sind, die Strahlung nach aussen vollständig ab, und dies wird kontinuierlich überprüft. Und zweitens sind sie gegen alle denkbaren Störfälle wie Flugzeugabsturz, Erdbeben, Brand und weitere Einwirkungen ausgelegt.

Aus dem Zwischenlager kommt keine Strahlenbelastung

Dem aktuellsten Bericht «Umweltradioaktivität und Strahlendosen in der Schweiz» von 2020 ist zu entnehmen, dass die Strahlung vom PSI/Zwilag für direkte Anwohner weniger als 0,007 Millisievert (mSv) pro Jahr beträgt, und dass praktisch alles davon aus dem Betrieb der Teilchenbeschleuniger im PSI kommt. Die Belastung durch das Zwilag ist also nicht einmal als eigene Quelle aufgeführt. Und die vom PSI verursachten 0,007 mSv pro Jahr entsprechen einem Tausendstel der Schweizerischen Jahresdurchschnittsdosis (siehe hier).

Grenzwert für Tiefenlager liegt 60 mal unter der natürlichen Strahlendosis

Wie aber sehen die Pläne der Nagra für das geplante Tiefenlager aus? Die Behälter, die heute im Zwilag stehen werden dann mehrere hundert Meter tief im Boden in eine äusserst geringdurchlässige Opalinustonschicht verbracht, über der weitere abschirmende Tonschichten liegen. Bei der Verschliessung des Lagers werden zusätzlich sämtliche Hohlräume speziell verfüllt. Dabei muss ein gesetzlich vorgegebenes Schutzkriterium eingehalten werden, das bei 0,1 mSv pro Jahr liegt. Das ist ein Sechzigstel dessen, was die Durchschnittsschweizerin an Radioaktivität pro Jahr abbekommt.

Das Tiefenlager wird diesen Grenzwert um ein Vielfaches unterschreiten

Die Nagra hat alle vorgeschriebenen Sicherheitsanalysen durchgeführt, um die geforderte Langzeitsicherheit zu gewährleisten. Umfassende Modellrechnungen, die die Eigenschaften der technischen und geologischen Barrieren und deren Wechselspiel berücksichtigen, wurden ergänzt durch Szenarien, in denen die denkbar ungünstigsten Fälle eintreten. Der daraus errechnete Referenzfall (die plausibelste Möglichkeit) führt zu einer zusätzlichen Strahlenbelastung von 0,00005 mSv pro Jahr. Das ist 2’000 mal besser, als im Rahmen des Schutzkriteriums gefordert.

Aber auch in sehr extremen Szenarien würde keine Gefahr drohen. Bei einer angenommenen wasserführenden senkrechten Störungszone, die alle Lagerkammern durchschneidet, ergäbe sich eine Zusatzdosis pro Jahr von 0,0003 mSv, immer noch gut 300 mal unter dem Schutzkriterium. Und nochmals: Heute in Würenlingen, wo die Strahlenbelastung etwa 5’000 mal höher ist als nach 100 Jahren im Lager können wir in der direkten Umgebung keinen zusätzlichen Einfluss feststellen.

Viel mehr Abfall aus Fotovoltaik

Und wie sieht es mit den Abfällen aus Solaranlagen aus? Da der Materialverbrauch bei der Solartechnologie viel grösser ist als beim Atomstrom, fallen auch viel mehr Abfälle an (siehe hier). Zu diesen Mengen muss man aber noch die Abfälle aus den benötigten Batterien für die Kurzzeitspeicherung und aus den zusätzlichen Einrichtungen für eine saisonale Speicherung hinzu rechnen. Keine Frage: Verglichen mit Atomstrom verursacht Solarstrom pro Energieeinheit ein Vielfaches an Abfallvolumen.

Giftige Industrieabfälle landen in deutscher Untertagdeponie

Alle giftigen Reststoffe aber, die nicht rezykliert oder weiter verwendet werden können, müssen exportiert werden, weil unsere Sondermülldeponien nicht mehr tragbar waren und geschlossen sind. Wir werden also den toxischen Solar-Sondermüll nach Deutschland schicken, wo er in der weltgrössten Untertagdeponie Herfa-Neurode eingelagert wird, einem stillgelegten Salzbergwerk in Hessen, dessen Geologie Ähnlichkeiten mit den geplanten Nagra-Projekten aufweist. Wichtiger Unterschied: In Herfa-Neurode ersetzt eine trockene Salzschicht den Schweizer Opalinuston. All diese hochgiftigen chemischen Abfälle sind aber auch nach Tausenden von Jahren noch genauso gefährlich wie heute.

Angesichts dieser Tatsache und dem Befund, dass Kernkraftwerke nur sehr wenig, rasch abklingenden Abfall verursachen, ist es irritierend, dass immer wieder behauptet wird, Atomkraftwerke seien nicht tragbar, weil ihr Abfallproblem nicht gelöst sei. Das Gegenteil ist richtig: Bei keiner anderen Energieform hat man die Abfallproblematik so genau untersucht und technische Lösungen gefunden, die auch strengste Schutzkriterien erfüllen.

Atomkraft versus Fotovoltaik

In der Schweiz sollen Atomkraftwerke durch Fotovoltaik-Anlagen ersetzt werden. Daraus ergeben sich zahlreiche Probleme für die Netzstabilität und die Versorgungssicherheit beim Strom – insbesondere im Winter. Um nicht in einen Blackout zu laufen, müssen die Vor- und Nachteile von Atom und Solar gegeneinander abgewogen werden. Martin Schlumpf geht in einer Reihe von Beiträgen zentralen Aspekten von Atomstrom nach, wie Speicherung, Sicherheit, Strahlung, Abfälle und Kosten – und illustriert diese wie immer mit einer einschlägigen Grafik.

Atom 1 Atomkraft ist zuverlässiger als Sonnenenergie

Atom 2 Solarstrom vergrössert die Winterstromlücke um das Dreifache

Atom 3 Solarstrom bedeutet Ressourcenverschleiss

Atom 4 In Uran steckt gewaltig viel Energie

Atom 5 Kernkraftwerke töten nicht öfter als Solarpanels

Atom 6 Überschätzte AKW-Strahlung

4 Kommentare zu “Die Lagerung radioaktiver Abfälle ist technisch gelöst

  1. Dominik Pfoster

    Ich bin irritiert: Nach dem Titel und der Argumentation im Beitrag ist ja Atom-Müll kein Problem, technisch total im Griff und null Risiko. Da frage ich mich schon: Woran liegt es, dass wir in der Schweiz (wie auch in zahlreichen anderen Ländern) noch kein wirklich etabliertes Endlager haben?
    Geht es etwa um die Ökonomie? (Wer zahlt die paar hundert Jahre nach uns für Wartung des Endlagers?) Und damit um Politik?

    • Martin Schlumpf

      Wir brauchen das Endlager erst 2050. Bis dann müssen die hochaktiven Abfälle “abklingen” und die dabei entstehende Wärme abgeben (bei uns, quasi vor der Haustüre). Alle wesentlichen Voraussetzungen für das dann geplante Tiefenlager hat die Nagra detailliert erfüllt – technisch ist das Lager also bereit.
      Das erste Endlager, Onkalo in Finnland, ist (glaube ich) bereits in Betrieb. Und eben: Überall gilt die gleiche “Abklinggeschichte”.
      Das ungelöste Problem bei uns ist die Standortauswahl. Das will die Nagra demnächst klären.

  2. Peter Reuter

    Danke für diesen aufschlussreichen Artikel.
    Bei der Dauer der Lagerung sollte man immer im Hinterkopf haben, das wir in Europa Brücken und Gebäude haben die bereits seit 1000 Jahre stehen und auch in Stand gehalten werden. So sollten wir vor 300 Jahren Endlagerung keine Angst haben.

  3. Arturo Romer

    Ein ausgezeichneter Artikel. Herr Professor Martin Schlumpf liefert dem Leser eine seriöse, sachliche, detaillierte und äusserst beruhigende Information betreffend die Quantitäten, die Dosen und die sichere Entsorgung der radioaktiven Abfälle der Kernreaktoren, der Industrie, der Forschung und der Medizin. Wenige Kilometer von meinem Wohnort und auch in all unseren felsigen Berggebieten ist die Strahlendosis der natürlichen Boden-Radioaktivität seit Milliarden von Jahren viele Zehnerpotenzen höher als in unserem künftigen Endlager in der Schweiz. Die Entsorgung beruht auf langer Forschung, Entwicklung, Professionalität, Erfahrung und auch Ethik. Die Bürgerinnen und Bürger haben nicht den geringsten Grund für Angst und Besorgnis. Weder sie, noch alle ihre Nachkommen jeden Grades haben Grund für Sorgen. Dieser Artikel sollte endlich den vielen unwissenden und unkompetenten Lügnern, Panikmachern und Weltuntergangspropheten definitiv den Mund schliesen. Wir sind übrigens täglich einer natürlichen Radioaktivität ausgesetzt (Nahrung, Wasser, Luft, Boden, Keller, Flugzeug, usw.). Selbst 1 Liter komplett sauberes Wasser enthält z.B. sehr viele Atome von radioaktivem Tritium (ein Radioisotop von Wasserstoff). Geniessen Sie ohne Angst auch inskünftig frisches und sauberes Wasser! Ed handelt sich in diesem Fall um eine infinitesimale Strahlendosis. Nur so werden Sie weiter leben, wie alle unsere Vorfahren. Doch Vorsicht: Strahlenphysik ist eine strenge und wissenschaftlich höchst anspruchsvolle Wissenschaft. Die Schweiz verfügt über sehr viele glänzende Spezialisten im Strahlenschutz, sie verdienen Vertrauen.

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