Radioaktive Abfälle Lehrerinformation

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1 Lehrerinformation 1/12 Inhalt Ziel Werkstattunterricht: Studieren der Informationen an den fünf Posten Notizen zu den wichtigsten Erkenntnissen machen Meinungsbildung für anschliessende Diskussion in der Klasse SuS erarbeiten Wissen zu radioaktiven Abfällen und deren Lagerungsmöglichkeiten SuS erstellen eine Erkenntnis-Meinungs-Liste zum Thema Material fünf Postenblätter Sozialform PA Zeit 45

2 2/12 Werkstatt-Blatt Posten Nr. 1 Thema Stichwort in der Schweiz Erkenntnisse Beantwortet folgende Fragen und notiert weitere Erkenntnisse: Welcher Anteil an radioaktiven Abfällen stammt aus Medizin, Industrie und Forschung? Welcher Anteil aus der Kernenergie? Meine Meinung Was ist eure Meinung zu unten stehenden Fragen, notiert weitere Gedanken. Warum muss man die Lagerung von radioaktiven Abfällen sorgfältig planen? Weitere Erkenntnisse: Weitere Gedanken: 2 Entsorgungskonzept der Schweiz Wo werden die radioaktiven Abfälle heute zwischengelagert? Weitere Erkenntnisse: Wie wichtig ist es, dass wir alle wissen, wo und wie radioaktive Abfälle bearbeitet und gelagert werden? Weitere Gedanken: 3 Wie funktioniert geologische Tiefenlagerung? Warum ist es besser, radioaktive Abfälle in tiefen Steinschichten und nicht an der Oberfläche zu lagern? Weitere Erkenntnisse: Was hältst du von folgender Idee? Unseren radioaktiven Abfall sollten wir ins Weltall schiessen. Weitere Gedanken: 4 Geologie und Langzeitsicherheit Wie entstand die Opalinuston- Gesteinsschicht? Weitere Erkenntnisse: Welche Vorteile kann es bringen, wenn das Tiefenlager für SMA und HAA am gleichen Standort entsteht? Weitere Gedanken: 5 Die Standortwahl Wann könnten frühestens erste radioaktive Abfälle in einem Tiefenlager in der Schweiz eingelagert werden? Weitere Erkenntnisse: Wenn du heute über den Standort eines Tiefenlagers abstimmen könntest, würdest du mit JA oder NEIN stimmen? Weitere Gedanken:

3 3/12 Posten 1: in der Schweiz Posten 1: in der Schweiz entstehen bei der Nutzung von Kernenergie, aber auch in Medizin, Industrie und Forschung. Gemäss Kernenergiegesetz sind die Verursacher der radioaktiven Abfälle für deren fachgerechte und sichere Entsorgung zuständig. Die Betreiber der Kernkraftwerke sind für die Abfälle aus der Kernenergieproduktion verantwortlich. Diese Abfälle bestehen zum Beispiel aus Filterelementen, abgebrannten Brennelementen und dem Rückbau von stillgelegten Kernkraftwerken. Die Abfälle aus Anwendungen in Medizin, Industrie und Forschung sind im Verantwortungsbereich des Bundes. Dazu gehören zum Beispiel Abfälle aus der Strahlentherapie, Strahlungsquellen, radioaktive Farbe oder Abfälle aus Forschungsreaktoren. Abfallarten Grundsätzlich wird zwischen hochaktiven Abfällen (HAA) sowie schwach- und mittelaktiven Abfällen (SMA) unterschieden. Vom gesamten Abfallvolumen sind 10% hochaktive Abfälle (HAA), 90% schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA). Die SMA-Abfälle stammen zu 30% aus Medizin, Industrie und Forschung, zu 30% aus dem Betrieb der Kernkraftwerke sowie zu 30% aus dem Rückbau der Kernkraftwerke. Die HAA-Abfälle sind abgebrannte Brennelemente aus den Kernkraftwerken und Abfälle aus der Wiederaufarbeitung. Halbwertszeit und Radiotoxizität

4 4/12 Die Halbwertszeit gibt an, wie lange es dauert, bis sich die Hälfte der instabilen, also radioaktiven Atome umgewandelt hat. Nach dieser Zeitspanne hat sich auch die radioaktive Strahlung halbiert. sind ein Gemisch von verschiedenen radioaktiven Elementen. Da ihre Zusammensetzung bekannt ist, lässt sich die zeitliche Abnahme der Radioaktivität für die Abfallsorten berechnen. Schwach- und mittelaktive Abfälle haben nach rund Jahren eine strahlungsbedingte Giftigkeit (Radiotoxizität) wie Granitgestein. Die Radioaktivität von verbrauchtem Uranbrennstoff (HAA) erreicht nach rund Jahren die Radiotoxizität des einst dazu abgebauten Urans, wie es in der Natur vorkommt. Der Hauptanteil in hochaktiven Abfällen strahlt sehr stark über eine beschränkte Zeit, der Anteil langlebiger radioaktiver Stoffe schwächer über sehr lange Zeit. Für diesen Zeitraum müssen radioaktive Abfälle von der uns umgebenden Umwelt abgesondert werden.

5 5/12 Posten 2: Entsorgungskonzept der Schweiz Nach heutigem Stand von Wissenschaft und Technik lassen sich radioaktive Abfälle in keinen Recyclingkreislauf integrieren. Man muss sie lagern und zwar für sehr lange Zeit! Je nach Abfallkategorie sind dafür Zeiträume von mehreren 10'000 bis 1 Million Jahre zu betrachten. Nach heutigem Wissensstand ist die geologische Tiefenlagerung die einzige Methode zur Entsorgung radioaktiver Abfälle, die den hohen Anforderungen an die Langzeitsicherheit entspricht. Die technische Machbarkeit einer sicheren geologischen Tiefenlagerung ist aufgrund langjähriger Forschungsarbeiten dokumentiert und wissenschaftlich anerkannt. Am Ende der Entsorgungskette sind zwei geologische Tiefenlager vorgesehen, eins für schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA) und eins für hochaktive Abfälle (HAA). Konzept der nuklearen Entsorgung in der Schweiz. Die Pfeildicke entspricht dem jeweiligen Volumen der Abfallströme.

6 6/12 Wo sind die radioaktiven Abfälle heute? Hochaktive Abfälle aus der Rezyklierung (Wiederaufarbeitung) und verbrauchte Brennelemente müssen rund 40 Jahre zwischengelagert werden, bis ihre Wärmeleistung so weit abgeklungen ist, dass eine Einlagerung in einem geologischen Tiefenlager möglich ist. Nach der Entnahme aus dem Reaktor werden die verbrauchten Brennelemente für fünf bis zehn Jahre zur Kühlung in sog. Abklingbecken der Kernkraftwerke gelagert. Dann werden sie in Transport- und Lagerbehälter verpackt und ins zentrale Zwischenlager ZWILAG in Würenlingen gebracht. Die Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung werden im angrenzenden eidgenössischen Bundeszwischenlager zwischengelagert. Dort verbleiben sie bis zum Transport in ein Tiefenlager. Die Kapazität des Zwischenlagers reicht für sämtliche Abfälle aus dem Betrieb und der Stilllegung der fünf Kernkraftwerke. die verschiedenen Lagergebäude rund um das Zwischenlager (im Hintergrund das KKW Beznau) 1. Lagergebäude für schwach- und mittelaktive Abfälle 2. Lagergebäude für mittelaktive Abfälle 3. Behälterlagergebäude für hochaktive Abfälle und verbrauchte Brennelemente 4. Bundeszwischenlager (BZL)

7 7/12 Posten 3: Wie funktioniert geologische Tiefenlagerung? müssen so entsorgt werden, dass der dauernde Schutz von Mensch und Umwelt gewährleistet ist. International ist man sich einig, dass nur die Lagerung in tiefen Gesteinsschichten die Sicherheit über die notwendigen langen Zeiträume gewährleisten kann. Neben der geologischen Tiefenlagerung wurden auch andere alternative Entsorgungskonzepte, wie etwa die Entsorgung im Eis der Antarktis, die Entsorgung im Weltall und ähnliches geprüft. Diese Konzepte entsprechen nicht den Gesetzen und Sicherheitsanforderungen, die in der Schweiz in Bezug auf den Umgang mit radioaktiven Abfällen verfolgt werden. In der Schweiz ist die Lagerung der radioaktiven Abfälle in geologischen Tiefenlagern im Kernenergiegesetz vorgeschrieben. Langzeitsicherheit Die radioaktiven Abfälle müssen sicher entsorgt, das heisst für sehr lange Zeit vom menschlichen Lebensraum ferngehalten werden. An der Oberfläche sind die Ereignisse über den nötigen Zeitraum nicht vorhersehbar, weil man heute nicht weiss, welche sozialen, politischen und klimatischen (bsp. Eiszeiten) Veränderungen sich in den künftigen Jahren in unserem Land abspielen werden. Daher ist ein Lager an der Erdoberfläche langfristig nicht sicher. Unabhängig davon, was an der Erdoberfläche geschieht, laufen geologische Prozesse im Untergrund extrem langsam ab. Die Erdgeschichte zeigt uns, dass viele Gesteinsschichten über Millionen Jahre stabil bleiben und ihre Eigenschaften kaum ändern. Im Vergleich zu den Zeiträumen, in denen geologische Prozesse ablaufen, ist die benötigte Einschlusszeit für hochaktive Abfälle relativ kurz. Mehrfachbarrierenkonzept Der sichere Einschluss von radioaktiven Abfällen für lange Zeit in einem Tiefenlager wird durch die Kombination von technischen und natürlichen Barrieren gewährleistet (Mehrfachbarrierenkonzept). Die radioaktiven Stoffe werden von Behältern, Stollenverfüllung, Lagereinbauten und vom angrenzenden Gestein sicher eingeschlossen. Jede einzelne Barriere hat die Aufgabe, die Abfälle vor Störeinflüssen zu schützen und die radioaktiven Stoffe so lange am Verlassen des Tiefenlagers zu hindern, bis sie auf natürliche Werte zerfallen sind. Die verschiedenen Sicherheitsbarrieren in einem geologischen Tiefenlager: Jede einzelne Barriere hat die Aufgabe, die Abfälle vor Störeinflüssen zu schützen und die radioaktiven Stoffe zurückzuhalten. a c: technische Barrieren a: die schwer lösliche Glasmatrix, b: der dickwandige Lagerbehälter, c: die sehr gering durchlässige Stollenverfüllung d: Das Wirtgestein zusammen mit den darüber liegenden Gesteinspaketen hält die Radionuklide auf natürliche Weise zurück.

8 8/12 Rückholbarkeit Im Gegensatz zu einem Endlager beinhaltet ein Tiefenlager das Prinzip der Reversibilität: Tiefenlager müssen einerseits den dauernden Schutz von Mensch und Umwelt gewährleisten, andererseits müssen sie die gesellschaftliche Forderung nach Rückholbarkeit erfüllen. Wird während des Einlagerungsbetriebs oder der anschliessenden Beobachtungsphase vor dem Verschluss des Lagers beschlossen, die Abfälle zurückzuholen, ist dies mit geringem Aufwand möglich. Zu einem späteren Zeitpunkt wird der Aufwand grösser, weil die Zugangstunnels zu den Lagerstollen wieder geöffnet werden müssen. Die Rückholung ist aber auch dann noch möglich. Nach dem Verschluss des Lagers ist es ohne das Zutun von Menschen sicher. Es braucht keine Wartung und Pflege. Die Wissenschaft hofft, dass Verfahren gefunden werden, die langlebige radioaktive Abfälle in kurzlebigere umwandeln (sog. Transmutation). Eine Industriereife ist jedoch noch nicht in Sicht. (Siehe: ein möglicher Aufbau eines Tiefenlagers für hochradioaktive Abfälle (HAA)

9 9/12 Posten 4: Geologie und Langzeitsicherheit Langfristig muss die Sicherheit eines Tiefenlagers durch ein Mehrfachbarrierensystem sichergestellt sein. Das Wirtgestein und die darüber liegende Gesteine (natürliche Barriere) schützen die Abfälle und die technischen Barrieren (z.b. vor Erosion). Die Geologie der Schweiz ist sehr gut untersucht. Der Opalinuston gilt als geeignetes Wirtgestein für ein geologisches Tiefenlager in der Schweiz. Das zirka 110 Meter dicke, gleichmässig aufgebaute Schichtpaket hat seinen Ursprung in der Jurazeit vor rund 175 Millionen Jahren. Damals war die Nordschweiz von einem flachen Meer bedeckt. Am Meeresboden lagerte sich feiner Tonschlamm ab. Nach dessen Verfestigung entstand daraus der Opalinuston. Der Name stammt vom häufig darin enthaltenen Ammoniten Leioceras opalinum.

10 10/12 Der Opalinuston wurde vor rund 175 Millionen Jahren in einem flachen Schelfmeer abgelagert. Der Name Opalinuston leitet sich ab aus einem speziellen Ammoniten, dem Leicoras opalinum. Der marine Kopffüsser ist das Leitfossil dieser Gesteinsformation. (Bild: Dieter Enz) Eigenschaften des Opalinustons Der Opalinuston weist günstige Eigenschaften für die Tiefenlagerung von radioaktiven Abfällen auf. Das Gestein ist praktisch wasserundurchlässig. Ausserdem besitzt das Gestein die Eigenschaft, Schadstoffe wie Radionuklide zurückzuhalten bzw. zu binden. Und aufgrund seiner Quellfähigkeit werden Risse im Gestein wieder abgedichtet. Die Anforderungen an Mächtigkeit und Tiefenlage werden in der Nordschweiz von Olten bis Schaffhausen erfüllt. Die bautechnischen und chemischen Eigenschaften des Opalinustons sind aus Versuchen in Labors, im Felslabor Mont Terri sowie aus Bohrungen und Tunnelbauten gut bekannt. Der Opalinuston in der Nordwestschweiz ist eine rund 110 Meter dicke Gesteinsschicht und dient zusammen mit den umgebenden Gesteinspaketen als natürliche Barriere für die radioaktiven Abfälle.

11 11/12 Posten 5: Die Standortwahl Der Bundesrat hat 2008 das Vorgehen, welches die Standortsuche für geologische Tiefenlager zur Entsorgung aller radioaktiven Abfälle in der Schweiz regelt, im Sachplan geologische Tiefenlager (SGT) festgelegt. Das Bundesamt für Energie (BFE) leitet das Verfahren. Ziel dabei ist es, den bzw. die am besten geeigneten Standorte zu finden. Sicherheit hat dabei oberste Priorität. Sachplan geologische Tiefenlager In Etappe 1 hatte die Nagra die Aufgabe, ausgehend von der ganzen Schweiz, geologische Standortgebiete zu finden. Im Herbst 2008 schlug die Nagra drei Standortgebiete für ein HAA-Lager und weitere drei für ein SMA- Lager vor entschied der Bundesrat, alle sechs Vorschläge in das weitere Verfahren aufzunehmen. In Etappe 2 hat die Nagra Areale für die Oberflächenanlage eines allfälligen Tiefenlagers bezeichnet und sicherheitstechnische Vergleiche der geologischen Standortgebiete vorgenommen. Gebiete mit eindeutigen sicherheitstechnischen Nachteilen werden zurückgestellt. In Etappe 3 werden die potenziellen Standorte aus Etappe 2 vertieft untersucht. Die Nagra benennt als Folge der vertieften Untersuchungen für beide Lager je einen Standort. Mit dem Einreichen des Rahmenbewilligungsgesuchs beantragt sie die Festsetzung des gewählten Standortes im Sachplan. Nach dem Bundesrats- und dem Parlamentsentscheid untersteht der Standortentscheid dem fakultativen Referendum. Es ist also sehr wahrscheinlich, dass es zu einer Volksabstimmung über den Standort kommt. die sechs potenziellen Standortgebiete für ein SMA- und HAA-Lager

12 12/12 Tiefenlager als Generationenprojekt Für den Bau eines Tiefenlagers und die Einlagerung der radioaktiven Abfälle braucht es viel Zeit! Das komplexe und aufwendige Evaluations- und Bewilligungsverfahren soll gemäss der Planung noch Ende 20er-Jahre dieses Jahrhunderts in einen definitiven Standortentscheid münden. Falls der Souverän, also das Stimmvolk in der Schweiz, dann das JA zum Bau des Tiefenlagers am vorgeschlagenen Standort geben wird, dauert es trotzdem immer noch Jahrzehnte, bis die ersten radioaktiven Abfälle tatsächlich im Tiefenlager eingelagert werden können. Die Entsorgung ist also ein Generationenprojekt. Wer heute in die Schule geht, ist bis zur Einlagerung der ersten Abfälle bereits kurz vor dem Rentenalter. Bis zur Betriebsbewilligung eines gtl (geologisches Tiefenlager) gibt es noch einige Herausforderungen.