Entsorgung von Kernkraftwerken. Eine technisch gelöste Aufgabe

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1 Entsorgung von Kernkraftwerken Eine technisch gelöste Aufgabe

2 Diese Broschüre informiert über die Entsorgung der in den deutschen Kernkraftwerken anfallenden Reststoffe und Abfälle. Die in der Broschüre enthaltenen Bilder, Tabellen und Grafiken können zur Ausarbeitung von Vorträgen zur Entsorgung von Kernkraftwerken verwendet werden. Hierzu können die Darstellungen unter: heruntergeladen werden. Bei der Nutzung der Informationen bitten wir um Quellenangabe.

3 Themenübersicht Seite Vorwort 4 1 Kernkraftwerke und zugehörige Entsorgungseinrichtungen in Deutschland 6 2 Radioaktive Stoffe aus Kernkraftwerken 7 3 Klassifizierung 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 flüssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken 19 Volumenreduzierung radioaktiver Abfälle 19 Verbrennungsanlagen für radioaktive Abfälle 20 Hochdruckverpressung fester radioaktiver Abfälle 21 Infasstrocknung zur Verfestigung flüssiger 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 qualifizierten Verfahren 27 Abfallgebindedokumentation 28 Abfallfluss-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

4 Abb. 1 Energiemix der deutschen Stromversorgung von 1960 bis Regenerative* *Wasserkraft, Windenergie, Biomasse, Photovoltaik, Hausmüll und Geothermie; vor 1990 praktisch nur Wasserkraft 80 Öl und Erdgas Stromerzeugungsanteil in % Braunkohle Steinkohle Kernenergie Alte und neue Alte Bundesländer Bundesländer Vorwort Die Kernenergie hat über 40 Jahre einen wichtigen Beitrag zur sicheren, kostengünstigen und umweltschonenden Stromversorgung 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 Naturund Reaktorkatastrophe in Japan hat die Situation der Kernenergie in Deutschland erheblich verändert: Für acht Anlagen ist die Berechtigung zum Leistungsbetrieb erloschen. Den neun verbliebenen 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 werden. Dazu gehören der Umbau und die Inbetriebnahme des genehmigten Endlagers Konrad für nicht wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle ebenso wie die zügige Weitererkundung des Salzstockes Gorlebens, damit eine Aussage zur möglichen Eignung für ein Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle getätigt werden kann. Da bis zur Inbetriebnahme der Endlager etwas Zeit vergehen wird, haben die Kernkraftwerke Behandlungsverfahren für die Abfälle entwickelt und in Anwendung. Ziel ist neben der Herstellung endlagergerechter 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 Verursacherprinzip: Derjenige, der radioaktive Abfälle erzeugt, hat alle Entsorgungskosten 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

5 Abb. 2 Energiemix der deutschen Stromversorgung von 2010 Öl und Erdgas 5 23 % 19 % 16 % Kernenergie 23 % Braunkohle Steinkohle 19 % Wasserkraft und andere Regenerative 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 kontinuierlich an die wechselnden Anforderungen der Zwischen- und Endlagerung angepasst worden. - Die Stilllegung von Kernkraftwerken ist seit über 20 Jahren gängige 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 Deutschland: Eine technisch gelöste Aufgabe sind die Methoden zur Konditionierung, Zwischen- und Endlagerung ausgedienter Brennelemente 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.

6 Abb. 3 Kernkraftwerke und zugehörige Entsorgungseinrichtungen in Deutschland 3 1 Kernkraftwerke und z u g e h ö r i ge Ent sor gungs ein rich tun gen in Deutsch land In Deutschland waren Ende des Jahres 2011 an 8 Standorten 9 kommerziell genutzte Kernkraftwerke mit einer Bruttoleistung von rund MW im Leistungsbetrieb, davon 7 Druckwasserreaktoren (DWR) und 2 Siedewasserreaktoren (SWR). Insgesamt 19 Leistungs- und Prototypreaktoren wurden mittlerweile stillgelegt und befinden sich in verschiedenen Phasen des Rückbaus. Das Kernkraftwerk Niederaichbach, der Heißdampfreaktor Kahl und das Versuchsatomkraftwerk Kahl sind vollständig rückgebaut; 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 Stromerzeugung im Jahr 1962 mit der Inbetriebnahme des Versuchsatomkraftwerkes Kahl (VAK) wurden maßgebende Weichenstellungen zur Entsorgung der beim Kraftwerksbetrieb anfallenden radioaktiven Stoffe getroffen: Bereits von 1967 bis 1978 wurden radioaktive Abfälle in der Schachtanlage Asse und zwischen 1981 und 1998 im Endlager Morsleben eingelagert. Die Schachtanlage Konrad ist als Endlagerstandort genehmigt und wird derzeit zum Endlager ausgebaut. Der Salzstock Gorleben wird zurzeit erkundet. Bis zur Inbetriebnahme der Endlager werden radioaktive Abfälle an den Kernkraftwerksstandorten oder in zentralen Zwischenlagern aufbewahrt. Bis 2005 wurden ausgediente Brennelemente nach einer Abklingzeit im Brennelementlagerbecken der Kernkraftwerke zur Wiederaufarbeitung 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 Brennelemente werden in dezentralen Lagern an den Kernkraftwerksstandorten zwischengelagert. Die Behandlung der Betriebsabfälle geschieht an den Kraftwerksstandorten oder in zentralen Einrichtungen. Auch die Abfallbehandlungsanlagen der Forschungszentren in Karlsruhe und Jülich stehen dafür zur Verfügung.

7 Abb. 4 Differenzierung der radioaktiven Reststoffe Radioaktive Reststoffe aus Kernkraftwerken Abfälle Betriebsabfälle Zur konventionellen Verwendung, Verwertung oder Beseitigung freigegebener Stoffe 7 Abgebrannte Brennelemente - hochradioaktiv - wärmeerzeugend Sonstige radioaktive Stoffe - mittel- oder schwachradioaktiv - nicht wärmeerzeugend Stilllegungsabfälle Sonstige radioaktive Stoffe - mittel- oder schwachradioaktiv - nicht wärmeerzeugend 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 vernachlässigbaren Strahlenbelastung der Bevölkerung führen kann, dürfen konventionell verwendet, verwertet oder beseitigt werden, wenn die zuständige Behörde eine entsprechende Freigabe erteilt. Sie fallen dann nicht mehr unter den Begriff radioaktive Stoffe und unterliegen 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.

8 Abb. 5 Klassifizierung radioaktiver Abfälle Radioaktivität Abfallbezeichnung Beispiele für Abfälle Endlagerung Bq / m 3 Verteilung Gesamtabfallaufkommen hochradioaktiv wärmeerzeugende Abfälle Spaltprodukte aus der Wiederaufarbeitung Konditionierte Brennelemente z.b. Endlager Gorleben 5 % des Abfallvolumens mit 99 % der Radioaktivität mittelradioaktiv Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeerzeugung Kernbauteile schwachradioaktiv Abfälle aus Wiederaufarbeitung Betriebsabfälle aus Kernkraftwerken Endlager Konrad 95 % des Abfallvolumens mit 1 % der Radioaktivität Abfälle aus Stilllegung 3 Klassifizierung radioaktiver Abfälle Radioaktive Abfälle werden entsprechend internationaler Praxis aufgrund ihrer Radioaktivität (gemessen in Bq pro m 3 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.

9 Abb. 6 Entsorgungswege für Brennelemente in Deutschland 9 4 Brennelement-Entsorgung Bis 1994 war die Wiederaufarbeitung von Brennelementen der politisch gewollte und einzig zulässige Entsorgungsweg. Nach dem Scheitern einer deutschen Wiederaufarbeitung wurden dafür Anlagen 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 Verpackung 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 Entsorgungsweg der direkten Endlagerung rechtlich der Wiederaufarbeitung 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 Endlagerung. 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 Kernkraftwerksstandorten - Endlagergerechte Konditionierung der Brennelemente - Endlagerung in tiefen geologischen Formationen, beispielsweise in Steinsalz

10 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 Entsorgungsweg. Dazu wurden mit den Wiederaufarbeitungsanlagen in Frankreich und Großbritannien langfristige Verträge geschlossen. Unter diesen Verträgen sind oder werden rund t Brennelemente wiederaufgearbeitet. 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 separierten 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 Prozessschritten 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 angereicherten Material zu neuen Brennelementen verarbeitet. Die Verwertung beider Stoffströme wird jährlich gegenüber den Aufsichtsbehörden der Länder dargestellt. Die beim Auflösungsprozess separierten wärmeerzeugenden flüssigen Abfälle werden homogen in eine Glasmasse eingebunden, in eine Edelstahlkokille gegossen und mit einem Deckel verschlossen. Die zurückbleibenden Brennstabhülsen und Brennelementstrukturteile werden kompaktiert und ebenfalls in Edelstahlkokillen verpackt. Die Edelstahlkokillen für verglaste und kompaktierte Abfälle haben gleiche Abmessungen (Bruttovolumen 180 Liter). Der Transport und die Zwischenlagerung 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 mittelradioaktiven 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 Abfälle aus der Wiederaufarbeitung in Frankreich und Großbritannien werden ca. 130 Behälter benötigt. Die Rücknahme aus Frankreich ist bereits zu

11 Abb. 8 Entsorgung von Brennelementen: Direkte Endlagerung; Zahlenangaben für einen Druckwasserreaktor pro Betriebsjahr 11 großen Teilen erfolgt und soll bis etwa 2012 beendet sein. Der Abschluss der Rücknahme verglaster hochradioaktiver Abfälle aus Großbritannien könnte etwa im Jahr 2017 vollzogen werden. Die Zwischenlagerkapazitäten 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 mehrstufiges Zustimmungsverfahren voraus, in dem die Qualitätssicherungsorganisation 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 Sachverständigen 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 einzigen 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 Abklingbecken des Kernkraftwerks. Auf diese Weise werden die restliche Aktivität 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 verbracht. 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 Zwischenlagerung in einer Konditionierungsanlage aus den Transport- und Lagerbehältern ausgeladen werden. Danach werden die Brennstäbe aus den Brennelementen gezogen und in Endlagerbehältern, beispielsweise 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, Wiederaufarbeitungsabfälle und abgebrannte Brennelemente unter Tage mit der gleichen Technik einlagern zu können.

12 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 trockenen 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 unwahrscheinlichen Fall, dass an einem der Deckel eine Undichtigkeit auftritt, sind behördlich geprüfte Reparaturkonzepte vorhanden. Die Behälter müssen ein umfangreiches verkehrsrechtliches Genehmigungs- 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 gefahrgutund lagerrechtlichen Anforderungen abgefertigt. Als Zwischenlager für abgebrannte Brennelemente und zurückgeführte Abfälle aus der Wiederaufarbeitung wurden Anfang der 1990er Jahre die zentralen Zwischenlager Ahaus und Gorleben in Betrieb genommen. Im Zwischenlager Gorleben werden vorwiegend 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 Lagerkapazitäten für abgebrannte Brennelemente erforderlich. Daher wurden an allen in Betrieb befindlichen Kernkraftwerken standortnahe Zwischenlager errichtet. Das letzte der 12 Standortzwischenlager ging 2007 in Betrieb. Die Betriebsgenehmigung aller Zwischenlager ist

13 Abb. 10 Zwischenlagerung von CASTOR -Behältern 13 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 Kritikalitätssicherheit. - In Verbindung mit der Lagerhalle gewährleisten die Behälter die Einhaltung aller rechtlichen Vorgaben zum Strahlenschutz für die Umgebung (Dosiswerte gemäß Strahlenschutzverordnung). Im Verladebereich werden die angelieferten Behälter mit dem Hallenkran vom Transportfahrzeug abgehoben und in den Abfertigungs- oder Wartungsbereich überführt. Dort wird der Druckschalter 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 Hallenkran 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. Die Zwischenlager bestehen aus Stahlbetonhallen, in einem Fall aus zwei Lagerstollen in einem angrenzenden früheren Steinbruch. Die Kapazitäten liegen zwischen 80 und 192 Behälterstellplätzen.

14 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 Brennelementen 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 Arbeitsverfahren 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. 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 Handhabungsversuchen demonstriert. In der Pilot-Konditionierungsanlage können auch Abfälle aus der Wiederaufarbeitung aus den Zwischenlagerbehältern in Transferbehälter zur Abgabe ans Endlager umgeladen werden. 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. Abb. 12 PKA Gorleben; Innenansicht Zerlegezelle

15 15 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 Zwischenund Endlagerung resultieren: Abfallvermeidung: Die Entstehung radioaktiver Abfälle soll bereits an der Quelle vermieden werden. Dazu sollen keine unnötigen Verpackungsmaterialien in den Kontrollbereich eingeschleust werden, Folien zum Abkleben oder Abdecken wiederverwertet werden und Kontaminationen von Anlagenteilen, Werkzeugen oder Betriebsmaterialien verhindert werden. Freigabe: Der Vermeidung radioaktiver Abfälle dient auch die Freigabe von Materialien zur konventionellen Deponierung oder zur Wiederverwertung, entweder eingeschränkt, beispielsweise in kerntechnischen 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 beispielsweise 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 enthalten, damit eine Faul- und Gärfähigkeit ausgeschlossen werden kann, und in zugelassenen Verpackungen abgeliefert werden. Zwischenlagerung: Bis zur Abgabe an ein Endlager werden die Abfälle an den Kernkraftwerksstandorten oder in zentralen Einrichtungen zwischengelagert. Endlagerung: Durch die Endlagerung in tiefen geologischen Formationen werden die Abfälle von der Biosphäre separiert. Abfallverfolgung: Von ihrer Entstehung bis zur Abgabe an ein Endlager wird der Weg der radioaktiven Abfälle verfolgt. Dazu dient das Abfallfluss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK). Darin werden alle notwendigen Informationen zu Menge, Verbleib, Behandlungszustand und Verpackung der Abfälle dokumentiert.

16 Abb. 13 Entsorgungswege für radioaktive Reststoffe aus Kontrollbereichen Im Kontrollbereich anfallende radioaktive Reststoffe Abklinglagerung Getrenntes Sammeln nach Materialart und Aktivitätsinventar Direkte Wiederverwendung oder -verwertung im kerntechnischen Bereich möglich und wirtschaftlich sinnvoll? JA Wiederverwendung oder -verwertung im kerntechnischen Bereich Dekontaminationsmaßnahmen oder Pufferlagerung sind ggf. zu prüfen bzw. durchzuführen NEIN Freigabe nach 29 StrlSchV möglich wirtschaftlich sinnvoll? JA Freigabe - Uneingeschränkte Freigabe - Freigabe zur Beseitigung - Freigabe von Metallschrott zur Rezyklierung - Freigabe von Gebäuden zum Abriss - Freigabe im Einzelfallverfahren NEIN Abfall Radioaktiver Abfall Konditionierung Zwischen- bzw. Endlagerung 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 natürlichen 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.

17 Abb. 14 Kontrollierte Verwertung von Metallen 17 Wiederverwertung von Metallen durch Einschmelzen Beim Betrieb kerntechnischer Anlagen und bei deren Stilllegung fallen kontaminierte Rohrleitungen, 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 Gussteile) mit einem Gesamtgewicht von rund t in Form von Gussbehältern, Abschirmbauteilen, Krangewichten u. a. verarbeitet und wieder in kerntechnischen 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 eingesetzten Materials ausmacht.

18 Abb. 15 Typische Betriebsabfälle aus einem KKW mit DWR, beispielhaft jährliche Rohabfälle einer 1300-MW-Anlage und Bandbreite der Radioaktivität Radioaktivität Bq / m m 3 2 m 3 2 m 3 18 m 3 1 m m 3 Kugelharze Filterkerzeneinsätze Metallteile Verdampferkonzentrate Filterkonzentrate und Schlämme Festabfälle m 3 Kugelharze m 3 Öle Radioaktive Abfälle Der jährliche Anfall an betrieblichen Rohabfällen beträgt für ein Kernkraftwerk mit DWR im Mittel rund 200 m 3, bei SWR rund 280 m 3. Der Unterschied liegt darin, dass beim SWR der Primärdampf 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, Brennelementlagerbeckenreinigung 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 lonenaustauscherharzen zurückgehalten werden, herauszufiltern. Die ausgedienten Filterkerzeneinsätze werden hochdruckverpresst und in Abfallbehälter verpackt. Metallteile: Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um höher radioaktive Teile, meist aus dem kernnahen Bereich (z. B. Steuerstäbe). Verdampferkonzentrate: Sie sind die Rückstände aus den Eindampfanlagen der Abwasseraufbereitung. Die Konzentrate werden mit einem Feststoffgehalt von ca. 15 bis 20 % diskontinuierlich in Konzentratbehälter abgeleitet; dort werden sie getrocknet und bereits als Feststoff in Abfallbehälter verpackt. Filterkonzentrate: Zu den Filterkonzentraten zählen die Abschlämmungen von mechanischen Filtern der Reinigungssysteme. Sie bestehen aus den abfiltrierten Stoffen und den eingesetzten Filtermedien. Die anschließende Trocknung der Filterkonzentrate ermöglicht die Zwischenlagerung als Feststoff in Abfallbehältern. Festabfälle: Aus dem allgemeinen Kernkraftwerksbetrieb entstandene 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 hochdruckverpresst und als Presslinge in Containern gesammelt. Öle: Schmierstoffe und Öle aus den gesamten Kontrollbereichen sind in der Regel nicht oder nur schwach kontaminiert. Somit können sie oft zur konventionellen Beseitigung freigegeben werden.

19 Abb. 16 Optimierte Behandlungswege für feste und flüssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken Abfallart Feste Abfälle Flüssige Abfälle Rohabfälle Metallteile, Bauschutt, u. a. Metallteile, Isolierungen, u. a. Papier, Kunststoffe, Textilien, u. a. Öl Schlämme Ionenaustauscherharze Verdampferkonzentrat Filterkonzentrat 19 Konditionierung verbrennen trocknen, entwässern, zementieren verpressen Abfallprodukte Fester Abfall Pressling Salzblock, Granulat, Pulver, Zementblock Endlagerbehälter z. B. Container z. B. Container, Gussbehälter Jährliche Betriebsabfallmenge der Kernkraftwerke in Deutschland In den deutschen Kernkraftwerken fallen im Jahr derzeit ca m 3 Rohabfälle an. Durch die heute angewandten Behandlungs- und Konditionierungsverfahren wird die Gesamtmenge der konditionierten Betriebsabfälle für die Endlagerung erheblich reduziert und liegt in Summe für alle leistungsstarken deutschen Kernkraftwerke bei einem Endlagervolumen von nur ca. 800 m 3 /a. Optimierte Behandlungswege für feste und flüssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken Grundsätzlich wird bei der Abfallkonditionierung eine Volumenminimierung angestrebt. Dieses Ziel wird mit den verfügbaren und in Weiterentwicklung befindlichen Konditionierungs- und Verpackungstechniken erreicht. 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 spezifischen Aktivität. Bei pressbaren Rohabfällen kann eine Volumenreduktion um den Faktor 2 bis 5 erreicht werden. Abschließend müssen die hochdruckverpressten Abfälle endlagergerecht verpackt werden. Durch die Wahl der Behälterabschirmung, z. B. Stahl oder Betoncontainer, werden die Transport- und Lagergrenzwerte für die Dosisleistung eingehalten. Volumenreduzierung radioaktiver Abfälle Beispiel: Brenn- und pressbare Abfälle aus Kernkraftwerken Typische Rohabfälle eines Kernkraftwerkes sind brennbare und pressbare Abfälle. Diese Abfälle werden bei externer Konditionierung in Fässern oder Containern angeliefert. Überwiegend sind die Rohabfälle vorsortiert nach brennbaren und nicht brennbaren Stoffen. Gegebenenfalls wird beim Konditionierer eine Nachsortierung vorgenommen. Abb. 17 Abfallbehandlungsverfahren zur Volumenreduzierung

20 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 im Rohabfall enthaltene Radioaktivität geht quantitativ in die Verbrennungsrückstände (Asche und Filterstäube) über, die als radioaktiver Abfall endgelagert werden. Der Volumenreduktionsfaktor bei der Verbrennung der Abfälle beträgt etwa 50. Die verbleibenden mineralischen Stoffe (Aschen und Filterstäube) sind nicht mehr faul- und gärfähig und somit langfristig lagerbar. Primärkammer Sekundärund Nachbrennkammer Beschickungsanlage Wärmerückgewinnung Zudosierung von Kalk und Aktivkohle Gebläse Kamin Verbrennungsofen Rauchgaskühler Schlauchfilter I Schlauchfilter II Abb. 19 Beladung eines Verbrennungsofens Abb. 20 Fließschema einer Verbrennungsanlage für radioaktive Abfälle

21 Abb. 21 Hochdruck-Hydraulikpresse FAKIR 21 Hochdruckverpressung fester radioaktiver Abfälle Zur Hochdruckverpressung werden die Abfälle in Kartuschen oder Presstrommeln eingebracht und mit einer Presskraft von bis zu t verpresst. Feuchte Abfälle werden getrocknet, um freie Flüssigkeiten > 1 % und Gasbildung, z. B. durch Korrosion, zu vermeiden. Bei dieser Behandlung werden die Abfälle zu formstabilen Presslingen verarbeitet. Presslinge werden anschließend in 200-Liter-Fässern oder Endlagercontainern eingestellt. Abb. 22 Pressling nach der Hochdruckverpressung

22 Abb. 23 Trocknungsanlage PETRA Infasstrocknung zur Verfestigung flüssiger radioaktiver Abfälle Zur volumenreduzierenden Konditionierung flüssiger radioaktiver Abfälle wie z. B. Ionenaustauscherharze, Verdampferkonzentrate oder Schlämme werden Trocknungsverfahren eingesetzt. Ein mögliches Verfahren ist die Infasstrocknung. Das Endprodukt dieses Verfahrens ist ein festes Abfallprodukt (Feststoff), das in Abfallbehältern langfristig gelagert werden kann. Eine Anlage zur Infasstrocknung kann je nach Auslegung stationär oder mobil betrieben werden. Die in Sammeltanks gespeicherten flüssigen 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 Destillat wird dem Abwassersammelsystem zugeführt. Zur Herabsetzung der Siedetemperatur wird das System bei Unterdruck betrieben.

23 Abb. 24 MOSAIK -Behälter Abb. 25 Endlagercontainer 23 Beispiele für Verpackungen radioaktiver Abfälle Die Verpackungen gewährleisten eine sichere Handhabung der Abfälle bei den erforderlichen Verladetätigkeiten, den Transporten sowie bei ihrer Zwischen- und Endlagerung. Für die unterschiedlichen Abfallarten stehen geeignete Verpackungen zur Verfügung, die in ihrer Auslegung auf die spezifischen Eigenschaften der Abfälle zugeschnitten sind. Das Spektrum der Behälter reicht von 200-l-Stahlblechfässern bis zu schweren Gussbehältern zur sicheren Abschirmung der radioaktiven Strahlung. Alle eingesetzten Verpackungen haben sowohl für den Transport als auch für die Lagerung spezielle Prüfungen und Zulassungsverfahren durchlaufen. Abb Liter-Fass auf Aktivitäts-Messeinrichtung

24 Abb. 27 Verladung von Abfallbehältern vom Typ MOSAIK Transport radioaktiver Stoffe Radioaktive Stoffe gelten aufgrund internationaler und nationaler gesetzlicher Regelungen als Gefahrgüter und unterliegen während der Beförderung auf öffentlichen oder der Öffentlichkeit zugänglichen 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 Aktivitätsinventar 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 Abfälle nach entsprechender Konditionierung oberirdisch zwischengelagert. Dies ermöglicht eine flexible 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 kernkraftwerksbetreibenden Unternehmen errichtet. Diese Einrichtungen sind zur Lagerung aller Arten radioaktiver Abfälle aus Betrieb und Stilllegung von Kernkraftwerken ausgelegt. Abb. 28 Lagerung von Verlorenen Betonabschirmungen (VBA)

25 Abb. 29 Stillgelegte Kernkraftwerke in Deutschland VAK Kahl vollständig beseitigt KRB A Gundremmingen Rückbau KWL Lingen sicherer Einschluss Rückbauantrag gestellt Obrigheim Rückbau Würgassen Rückbau Stade Rückbau Mülheim-Kärlich Rückbau Biblis A Biblis B Brunsbüttel Neckarwestheim Isar Philippsburg Unterweser Krümmel Berechtigung zum Leistungsbetrieb mit in Kraft treten der 13. Novelle zum Atomgesetz erloschen MZFR Karlsruhe Rückbau AVR Jülich Rückbau THTR Hamm-Uentrop sicherer Einschluss Rheinsberg Rückbau HDR Karlstein vollständig beseitigt Niederaichbach vollständig beseitigt Greifswald Block Rückbau Greifswald Block Rückbau Greifswald Block Rückbau Greifswald Block Rückbau Greifswald Block Probebetrieb 1990 Rückbau KNK II Karlsruhe Rückbau 25 6 Stilllegung und Rückbau von Kernkraftwerken Anders als industrielle Anlagen werden Kernkraftwerke am Ende ihrer technisch-wirtschaftlichen Lebensdauer stillgelegt, was bedeutet, dass die Anlage zurückgebaut wird. Bereits vor Inbetriebnahme eines Kernkraftwerkes bestand in Deutschland die Forderung, dessen Stillleg- bzw. Rückbaubarkeit konzeptionell nachzuweisen. Außerdem existiert die atomrechtliche Verpflichtung, radioaktive Stoffe schadlos zu verwerten oder als radioaktiven Abfall geordnet zu beseitigen. Dies löst bei den Betreibern mittelbar die handelsrechtliche Verpflichtung aus, für die Stilllegung ihrer Anlagen durch Bildung von Rückstellungen finanzielle Vorsorge zu treffen. Aus diesen Gründen haben sich die deutschen Kernkraftwerksbetreiber schon frühzeitig planerisch mit der Stilllegung ihrer Kernkraftwerke auseinandergesetzt und ein Stilllegungskonzept entwickelt, mit dem sowohl die technische Machbarkeit nachgewiesen wird als auch die Kosten ermittelt werden. Das Konzept wird in regelmäßigen Abständen aktualisiert, um veränderten Randbedingungen sowie dem Stand der Technik Rechnung zu tragen und aktuelle Kostenschätzungen für die Rückstellungsbildung zu erhalten. werden. Dabei wird der Teil des Kernkraftwerks, der die wesentlichen radioaktiven Komponenten enthält, in einen sicheren, von Brennelementen und anderen radioaktiven Medien freien Zustand überführt. Anschließend wird dieser Bereich bis zum Rückbau effektiv versiegelt. Für den Rückbau selbst stehen eine große Anzahl erfolgreich eingesetzter Technologien sowohl für Dekontamination und Zerlegung als auch für die Entsorgung der anfallenden Materialien zur Verfügung. In Deutschland wurden bis Ende 2010 bereits 19 Kernkraftwerke und Prototyp anlagen der ersten Errichtungsgeneration, überwiegend 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. Der Rückbau kann unmittelbar nach Erteilung der Stilllegungsgenehmigung beginnen. Alternativ kann die Anlage für einen begrenzten Zeitraum (z. B. 30 Jahre) in einen sogenannten sicheren Einschluss überführt und daran anschließend zurückgebaut

26 Abb. 30 Verteilung der beim Rückbau des Kontrollbereiches eines DWR anfallenden Massen (Angaben in t) Gesamtmasse des Kontrollbereichs (DWR-Referenzkraftwerk) zur Endlagerung Beton u. Armierung Anlagenteile zur freien Verwertung zur schadlosen Verwertung Radioaktiver Abfall (Beton/Armierung) Material zur schadlosen Verwertung Abfall zur konventionellen Deponierung zur Deponierung zur Endlagerung zur Endlagerung Radioaktiver Abfall (Anlageteile) Radioaktiver Abfall (Sekundärabfall z.b. aus der Dekontamination) Beim Rückbau des nuklearen Teils (Kontrollbereich) eines großen Kernkraftwerkes mit Druckwasserreaktor (DWR) fallen in Bezug auf die Gesamtmasse von t rund t Betonstrukturen an, die nach Beseitigung einer eventuellen Oberflächenkontamination fast vollständig konventionell wieder verwertet werden können. Nur etwa 600 t des Betons müssen als radioaktiver Abfall endgelagert werden. Das Endlagergebindevolumen aus der Stilllegung aller EVU-Kernkraftwerke (sowohl der bereits endgültig außer Betrieb genommenen als auch der heute in Betrieb befindlichen) beträgt voraussichtlich ca m 3, 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 entstehen, vergleichbar sind, kommen zu deren Behandlung weitgehend die gleichen Konditionierungsverfahren zur Anwendung. Die maschinentechnischen Einbauten im Wesentlichen Rohrleitungen und Komponenten einschließlich des gesamten Stahlbaus (z. B. Bühnen und Halterungen) bilden im Kontrollbereich eines DWR eine Masse von rund t. Von diesen Materialien müssen nur rund t als radioaktiver Primärabfall und rund 500 t als radioaktiver Sekundärabfall (u. a. aus der Dekontamination) einem Endlager zugeführt werden. Die restlichen 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. Abb. 31 Transport eines Dampferzeugers aus dem KKW Stade zur Verwertung

27 Abb. 32 Behandlung radioaktiver Abfälle mit Ablaufplänen (ALP) zur Zwischen- und Endlagerung Vorbereitung zur Konditionierung Aufsichtsbehörde Ablaufplan Antrag an Vorprüfung Verfahrensqualifikation ALP-Freigabe BfS Verantwortung Abfallverursacher Beauftragter Sachverständiger BfS/Aufsichtsbehörde 27 Begleitende Kontrolle Beauftragter Sachverständiger Konditionierung Dokumentation Abfallverursacher Prüfbericht Beauftragter Sachverständiger Zwischen-/ Endlagerung Freigabe BfS/Aufsichtsbehörde Zwischenlager Endlager Zwischen-/Endlagerung 7 Qualitätssicherung 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) qualifizierten Verfahren - Abfallgebindedokumentation - Abfallfluss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK) Abfallbehandlung mit vom BfS qualifizierten Verfahren Bevor die Konditionierungsarbeiten beginnen können, werden die ALP von unabhängigen Sachverständigen geprüft und beurteilt. Basierend auf diesen Prüfungen stimmen das BfS und die zuständige Aufsichtsbehörde dem ALP zu. Die Abfallkonditionierung wird nach festgelegten Behandlungsschritten durchgeführt, wobei eine begleitende Kontrolle in der Regel durch die von der Aufsichtsbehörde beauftragten Sachverständigen der jeweiligen Konditionierungsstätte erfolgt. Bei den Konditionierungsarbeiten werden sämtliche Abfall- und Behandlungsdaten dokumentiert. Eine Vorgabe der Strahlenschutzverordnung ist es, die Konditionierung radioaktiver Abfälle mit dem Ziel der Endlagerung mit vom BfS qualifizierten Verfahren durchzuführen. Dieser Forderung wurde mit der Einführung von Ablaufplänen (ALP) sowie in Einzelfällen durch kampagnenunabhängige Verfahrensqualifikationen 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.

28 Abb. 33 Collage Abfallfluss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK) Abfallgebindedokumentation Die bei der Konditionierung erfassten Daten fließen in die Abfallgebindedokumentation ein. Diese Daten werden durch Analysedaten ergänzt. Nach einer internen Qualitätskontrolle wird die Gebindedokumentation von unabhängigen Sachverständigen geprüft und testiert. Die geprüften Dokumentationsunterlagen bilden die Basis für die Anlieferung an das Zwischen- bzw. Endlager. Eine wesentliche Grundlage bildet das Abfallfluss-Verfolgungs- und Produkt- Kontrollsystem (AVK). Abfallfluss-Verfolgungs- und Produkt-Kontrollsystem (AVK) Die Richtlinie zur Kontrolle radioaktiver Reststoffe und radioaktiver Abfälle (Abfallkontrollrichtlinie) des BMU fordert, dass Menge, Verbleib, 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. Fluss der Kernkraftwerksabfälle mit Informationen über Gebindetyp, Aktivitätsinventar oder Transportdaten. Die Abfallverursacher sind in dem sog. AVK-Verbund organisiert und bedienen sich einer zentralen Systempflege und Anwenderunterstützung 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 Anforderungen die Eignung des AVK-Systems durch einen unabhängigen Sachverständigen begutachtet. Mit diesem System verfügen die Abfallverursacher (EVU), Konditionierer und Betreiber von Zwischenlagern 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. Zur Erfüllung dieser Anforderung setzen die deutschen Kernkraftwerksbetreiber, 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