Entsorgung nuklearer Reststoffe neue Ansätze?

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1 Entsorgung nuklearer Reststoffe neue Ansätze? A Clemens Walther Institut für Radioökologie und Strahlenschutz Page 2 1

2 Und Deutschland? Page 3 Ethik Kommission? Page 4 2

3 Ethik Kommission? Page 5 Wer blockiert wen? Gorleben ja /nein? Page 6 3

4 EU Richtlinie Link EU Richtlinie Page 7 Haben Sie den Weg 1 hierher gut gefunden? Ja SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Nein 4

5 Wer hat das Gesetz verschleppt? A. Regierung B. Opposition C. beide SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 9 Ist es richtig, dass die EU zeitliche Vorgaben macht? Ja Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 10 5

6 Grundlagen T ½ = Halbwertszeit 1 Becquerel = 1 Bq = 1 s -1 Für : Pu-239: a Tc-99: a Se-79: a Cs-135: a I-129: a Page 11 Strahlendosis. H t = H Dosisleistung Aufenthaltszeit = Dosis (msv/h) (h) (msv) Geschwindigkeit Fahrzeit = Wegstrecke (km/h) (h) (km) Page 12 6

7 T 1/2 Pu-239 Ortsdosisleistung (ODL) Einheiten: 1 msv pro Stunde = 1 msv/h = 0,001 Sv pro Stunde 1 Sv pro Stunde = 1 Sv/h = 0, Sv pro Stunde Normal in Deutschland: Gamma: 0,08 Sv/h 0,3 Sv/h Total: ca 2 msv/a Dosisleistung bei Flugreisen (Nordatlantik): 6 Sv/h Angestrebtes Schutziel für Endlager: < 0.01 µsv pro Jahr Page 13 radiotoxicity [Sv/t HM ] Giftigkeit des Abfalls (Radiotoxizität) Plutonium und minore Actiniden (MA = Np, Am, Cm) dominieren t HM, 4.2% 235 U, PWR, 50GWd/t total Pu MA FP Radiotoxizität 10 7 Safety Case > a nat. U Today no separation 99.9% U + Pu 99.9% U + Pu + MA 5000 a a a a 10 3 Geologische Zeitskalen 330a 16,000a 170,000a a 1 Zeit /a time after discharge [a] Page 14 7

8 Lagerung im Salz in POLLUX containern Steinsalz Verfüllmaterial (Salzgrus) Behälter Salz Wasser Wärme 1000 a Page 15 Standzeit unterschiedlicher Behälter GRS-247 (2008) Page 16 8

9 Wie kann die Radioaktivität vom Endlager zum Menschen kommen? GRS-247 (2008) Page 17 Radioaktive Abfälle: Entsorgungsstrategien Page 18 9

10 Radioaktive Abfälle in Deutschland - Prognose - Abfälle mit vernachlässigbarer m³ Wärmeentwicklung Wärme entwickelnde Abfälle insgesamt m³ davon: Abgebrannte Brennelemente*) m³ Verglaste Abfälle**) 860 m³ Technologische Abfälle**) m³ Abgebrannte BE aus Forschungsreakt. 130 m³ Ausgediente BE aus Hochtemp. Reaktoren 1975 m³ Konventionell: Herfa Neurode: 2.7Mio m 3 *) pro Jahr ca. 440 Tonnen **) Aus der Wiederaufarbeitung bei COGEMA und BNFL Quelle: BfS ; Basis: Ausstiegsbeschluss Page 19 Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente? Trennung der Wertstoffe - des noch vorhandenen Urans und des neu entstandenen Spaltstoffs Plutonium - von den Spaltprodukten, den radioaktiven Abfällen. Produktion von Mischoxid- Brennelementen (MOX) Was heißt Wertstoff, was heißt Abfall? Page 20 10

11 Page 21 Strategien und Entscheidungen: Wonach richten sie sich? Dem Problem also: den Charakteristika des Abfalls: Menge Aktivität Halbwertszeit Physiko-chemische Charakteristika: Aggregatzustand, Gasentwicklung, flüchtige Radionuklide Chemotoxische Bestandteile Motive und Randbedingungen für die Lösung: Sicherheit Sicherung Umweltschutz Technische Randbedingungen Wirtschaftlichkeit Internationale Bestimmungen Ethische Anforderungen Gesellschaftliche / politische Randbedingungen: Akzeptanz / politische Umsetzbarkeit (Durchsetzbarkeit?) Page 22 11

12 Grundsätzliche Entscheidungen? Betrifft den Anfangspunkt der Strategie Verwertung Beseitigung Betrifft den Endpunkt der Strategie Verzögern/ Zerfall Verdünnen & Verteilen ( dilute & disperse ) Konzentrieren & Einschließen ( concentrate & confine ) Überwachung/ Wartung (aktives Handeln) passive Sicherheit Page 23 Entsorgungsoptionen SNF/HLW Meer, Meeresgrund: Risiko, internationale Abkommen Verbringung in Subduktionszonen (Meeresgrund): Risiko, internationale Abkommen Weltraumverbringung: Risiko, Kosten Verbringung im ewigen Eis: Risiko, internationale Abkommen Langfristige überwachte Lagerung in tiefen Schichten technisch umsetzbar, erprobt technisch umsetzbar zentrales Sicherheitselement: passive Sicherheit aktives menschliches Handeln (ohne menschliches Zutun) (langfristig nicht gewährleistet) Rückholung jederzeit einfach möglich (vorgesehen?) sinnvoll insbes. für Wertstoffe (verglaster Wiederaufarbeitungsabfall ist keinesfalls Wertstoff!) Rückholung nicht vorgesehen, u.u. aufwändig / schwierig sinnvoll für Abfälle Rückholbare als Kompromiss? Page 24 12

13 Wiederaufarbeitung / Verglasung bis 1994 einziger Entsorgungsweg für verbrauchte Kernbrennstoffe (SNF), zentrale Zwischenlagerung des verglasten hochaktiven Abfalls (HLW) in Gorleben VEK- Gebäude Schmelzofenzelle Keramischer Schmelzofen Page 25 Wiederaufarbeitung (Deutschland) bis 1994 einziger Entsorgungsweg für verbrauchte Kernbrennstoffe (SNF), zentrale Zwischenlagerung des verglasten hochaktiven Abfalls (HLW) in Gorleben seit 1994 auch direkte zulässig zentrale Zwischenlagerung von SNF (Gorleben, Ahaus, Lubmin) mit Atomkonsens 2000 Verbot von Transporten zur Wiederaufarbeitung ab 2005, dezentrale Zwischenlagerung von SNF Page 26 13

14 Zwischenlagerung von Castor Behältern Vstl bis 2040: LRW, MRW: m 3 (BfS) HRW m 3 Page 27 radiotoxicity [Sv/t HM ] 10 9 total Pu 10 8 MA FP 10 7 Wärmeleistung 10 6 der Abfälle Reduzierung 10 5 des Platzbedarfs Alternativen? Partitioning Abtrennung und Transmutation langlebiger minorer Aktiniden (P&T) schnellere Reduzierung von Radiotoxizität und im Endlager Größere Menge schwach- und mittelaktiver Abfälle industrielle kommerzielle Umsetzung voraussichtlich nat. U time after discharge [a] no separation 99.9%U + Pu 99.9%U + Pu + MA 330a 16,000a 170,000a Trotzdem Entsorgung nötig! 10 9 Geologische 10Zeitskalen radiotoxicity [Sv/t HM ] 10 Historische 4 Zeitskalen 10 3 Based on ICRP-68 Page 28 14

15 IAEA-Klassifizierung (Safety Guide GSG-1) Deutschland: wärmeentwickelnde radioaktive Reststoffe Page 29 Entsorgungsoptionen (alle Arten radioaktiver Abfälle) Entsorgungsoptionen für schwach- und mittelaktiven Abfall (LILW) Abklingen, Freigabe Deponien (VLLW, z.b. Morvilliers, F) Oberflächenlagerung (SL-LILW, z.b. Centre de l Aube, F; El Cabril, E) Einlagerung in mittlerer Tiefe (einige zehn Meter) (z.b. SFR Forsmark, S; Olkiluoto, SF, aber auch Bohrlochlagerung) Tiefenlagerung (z.b. WIPP Carlsbad, NM, USA; Bruce/Kincardine, CDN; Konrad, D) Entsorgungsoptionen für SNF/HLW langfristige Zwischenlagerung (z.b. HABOG, Zeeland, NL; Planung in Spanien) Tiefenlagerung (einige 100 m) (Betriebsbeginn für erste Anlagen in Finnland, Schweden und Frankreich erwartet) P&T keine Entsorgung! Page 30 15

16 weltweit (Deutsches Atomforum) Page 31 Wussten Sie, dass es betriebsbereite Endlager im Salz gibt? Ja Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 32 16

17 VLLW-Deponie Morvilliers (F) ANDRA Page 33 ANDRA Page 34 17

18 Oberflächen-: El Cabril (Andalusien, Spanien) Page 35 Lagerung in mittlerer Tiefe : SFR (Forsmark, Schweden) Page 36 18

19 Geologische Tiefenlagerung: WIPP (Carlsbad, NM, USA) Page 37 Langfristige (Zwischen-)Lagerung: HABOG (bei Borssele, Zeeland, NL) Page 38 19

20 Tiefe geologische 0 ~300 ~1000 m 1000 Keine Rückholung beabsichtigt Passive Sicherheit (gesellschaftl.wechsel) Fairness gegenüber zukünftigen Generationen ITC School (modified) Lagerung im Bergwerk Tiefenbohrung m Page 40 Ja Ist es ethisch zu verantworten, den heutigen Abfall künftigen Generationen zu überlassen? Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 41 20

21 Ist es ethisch zu verantworten, künftige Generationen vor vollendete Tatsachen zu stellen (keine Rückholbarkeit)? Ja Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 42 A. Oberfläche Wie sollten abgebrannte Brennelemente gelagert werden? B. Oberflächennah C. Rückholbar tiefengeologisch D. Sicherer tiefengeologischer Einschluss SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 43 21

22 Ziele der Abschluss von der Biosphäre Verhinderung des Zugangs ( isolation ) Einschluss über lange Zeiträume ( containment ) Wenn das nicht mehr vollständig möglich ist: Rückhaltung, also Verzögerung / Behinderung der Migration von Schadstoffen ( attenuate / delay migration ) Dazu erforderlich: Stabilität / Prognostizierbarkeit (mechanisch, hydraulisch, chemisch) Und natürlich: Umsetzbarkeit / bergtechnische Machbarkeit Page 44 Möglichkeiten der für hochaktiven Abfall m Clay (Switzerland,France) Hard Rock (Sveden, Switzerland(?)) Rock Salt (Germany) Page 45 22

23 Multibarrieren Konzept SKB KBS-3V concept (crystalline), SKB Page 46 Zusammenstellung endlagerrelevanter Eigenschaften von Wirtsgesteinen (BGR) (1) Page 48 23

24 Zusammenstellung endlagerrelevanter Eigenschaften von Wirtsgesteinen (BGR) (2) Page 49 Welche Formation sollte gewählt werden? A. Kristallin (z.b. Granit) B. Ton C. Salz D. Gar keine tiefengeologische Lagerung SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 50 24

25 Tiefenlagerung von SNF / HLW: Projekte Finnland: Olkiluoto (Kristalllin) Erkundungsbergwerk (ONKALO) Genehmigungsantrag Endlager 2012, geplanter Betriebsbeginn 2020 Schweden: Forsmark (Granit): Genehmigungsantrag 2011, geplanter Betriebsbeginn 2020 (oder etwas später?) Frankreich: Meuse/Haute-Marne (Tonstein) Untertagelabor, Endlagerstandort in räumlicher Nähe zu definieren geplanter Betriebsbeginn 2025 Standortauswahlprozesse: Schweiz (Tonstein?), Japan (Granit), UK (???), China (Granit) (in Kanada, Belgien, Tschechien: gewisse Prozessfragen noch offen) USA: Yucca Mountain (Tuff, ungesättigte Zone) gescheitert. Blue Ribbon Commission on America's Nuclear Future to provide recommendations for developing a safe, long-term solution to managing the Nation's used nuclear fuel and nuclear waste Page 51 Radioaktive Abfälle in Deutschland: Randbedingungen Unterscheidung: wärmeentwickelnder Abfall ( HLW) vs. Abfall mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung ( LILW) Einlagerung in tiefen geologischen Formationen für alle Abfälle, die nicht freigegeben werden können Page 52 25

26 Deutschland: Vier Projekte Page 53 Page 54 26

27 Asse Hintergrund und Historie Kali- und Steinsalzbergwerk: 1906 Beginn der Schachtabteufung 1964 Einstellung der Steinsalzgewinnung : in-situ-programm Page 55 Einlagerungskammern Schachtanlage Asse II 1 Einlagerungskammer auf 511m Sohle MAW-Gebinde (300 m 3 bzw t) +200 m sea level 12 Einlagerungskammern auf 725m und 750m Sohle : LAW-Gebinde ( m 3 bzw t) -400 m -800 m Quelle: Wahrheit und Dichtung, GSF Forschungsbergwerk Asse, 2007 Page 56 27

28 Januar 2010: BfS veröffentlicht Optionenvergleich Seit 2009: Asse im Verantwortungsbereich des BfS ( Asse-GmbH, AtG-Änderung) Vollverfüllung Rückholung Umlagerung Page 57 Sollte der Abfall aus der Asse rückgeholt werden? Ja Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 58 28

29 Januar 2010: BfS veröffentlicht Optionenvergleich Entscheidung zunächst einige Kammern zu öffnen, um den Zustand der Kammern und der Abfälle besser zu kennen (gegenwärtig in Vorbereitung / Umsetzung). Faktenerhebung endgültige Entscheidung über die Realisierung einer Rückholung erst nach Kenntnis der Lage in den Kammern Aufgrund der derzeitigen Erkenntnisse erscheint zwar die Rückholung der Abfälle als die beste Lösung, jedoch ausschließlich dann, wenn ein Großteil der Abfälle herausgeholt werden können und tatsächlich kein Langzeitsicherheitsnachweis für die Vollverfüllung geführt werden kann. [BMU] Page 59 Stand 2012 (Workshop Braunschweig 2012 weiterer Schacht, neue Infrastrukturbereiche, Zwischenlager Dauer der Rückholung wird auf 35 bis 40 Jahre abgeschätzt. (Früher: 3-14 Jahre je nach Variante) April: Wendelstrecke im Niveau der 637-m-Ebene gesperrt Mai: BfS Rahmenterminplan (Fa. Arcadis) vor: Rückholungsbeginn 2036 Min. Altmaier: enttäuschend und beunruhigend BfS: inakzeptable Zeitpläne (Quelle: ndr.de) Page 60 29

30 Morsleben (ERAM) Page 61 Morsleben (ERAM) Sachsen-Anhalt, früher Salzbergwerk LLW/ILW Einlagerung seit1976 (DDR, nach Vereinigung bis 1998 weitergeführt) Verschluss seit 1998 Altlast, Verschluss und Langzeitsicherheit waren kein Bestandteil der DDR-Genehmigung Kompliziertes großvolumiges Hohlraumsystem Oktober 2009: Auslegung der Planfeststellungsunterlagen für Verschluss. Verfüllung ausgewählter Hohlräume zur Verbesserung der geomechanischen Situation (bergbauliche Gefahrenabwehrmaßnahme bgz) Oktober-November 2011: Erörterungstermin Page 62 30

31 Konrad Page 63 Konrad Geplante Einlagerung von Abfall mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung (LILW) Niedersachsen, altes Eisenerzbergwerk Wirtsgestein: Korallenoolith Wesentlich für Sicherheit: 400 m Tonschicht über Einlagerungsbereich Genehmigung 2002 Klagen abgewiesen Betriebsbeginn ? Page 64 31

32 Gorleben Page 65 Gorleben Niedersachsen, Salzstock Insbesondere Wärmeentwickelnder Abfall Erkundung zentrales Symbol für Anti-AKW-Bewegung Streitobjekt Kritikpunkte: Kein formales Standortauswahlverfahren falsch Mangelnde / schlechte / keine Öfentlichkeitsbeteiligung wahr Nicht geeignet, unsicher Page 66 32

33 Gorleben (contd.) 2000: Erkundungsmoratorium (3-10 a) zur Klärung konzeptioneller Fragen AKEnd: Kriterien und Prozess zur Standortsuche Abschlussbericht zu konzeptionellen Fragen 2005 keine Gorleben-Aussagen Seit 2010: Wiederaufnahme Erkundung, vorläufige Sicherheitsanalyse Seit 2011: Bund-Länder-Gespräche Suche nach Alternativen, aber welche Rolle spielt Gorleben künftig? Künftige Rolle des Bundesantes für Strahlenschutz (BfS)? Wer zahlt was? Page 67 Gorleben (und Salz im allgemeinen): Das Deckgebirge, der Wasserkontakt und die Ablaugung Erkundungsergebnisse: Salzstockaufstieg nahezu abgeschlossen, Langfristig geringe Subrosionsraten (einige hundertstel mm/a, ca. 40 m in einer Million Jahre) Was geschieht nach der nächsten Eiszeit (nach einigen Jahre) mit dem Deckgebirge? Einschluss > 1Mio Jahre sicherer Einschluss im Wirtsgestein Hauptsalz Z2 nahezu frei von Lösungsvorkommen (nur je wenige cm 3 ) Hauptanhydrit Z3HA zumindest im SO in isolierte Schollen zerbrochen keine durchgehende Wegsamkeit Kohlenwasserstoffe Rückholbarkeit Page 68 33

34 Gorleben BGR (modifiziert) Page 69 Gorleben Page 70 34

35 Gorleben Page 71 Gorleben Page 72 35

36 Schluss: Wie weiter? Asse: Faktenerhebung, dann Rückholung (?) Abfälle mit vernachlässigbare Wärmeentwicklung: Konrad ( ?) (Was geschieht mit ggf. anfallenden Asse-Abfällen?) wärmeentwickelnde Abfälle: Gorleben, die Alternativen und die Bund-Länder-Gespräche ( Standortsuchgesetz ) Haben wir einen Plan? Einen, der Möglichkeiten des Scheiterns antizipiert und ggf. einen Regierungswechsel überstehen würde? Vgl. Entwurf zur EU-Direktive! Page 73 Ausland Beispiel Schweiz Sachplan Etappe 1: Auswahl von geologischen Standortgebieten (abgeschlossen) Etappe 2: Auswahl von mindestens zwei Standorten Etappe 3: Standortwahl Page 74 36

37 Was passiert? Page 75 Ethikkommission Abschlussbericht Page 76 37

38 Page 77 EU Richtlinie Link EU Richtlinie Page 78 38

39 Endlagersuchgesetz, Stand Juli 2012 Im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit wird ein "Bundesamt für kerntechnische Sicherheit" als selbständige Bundesoberbehörde errichtet. Grundprinzip dieser künftigen Organisation ist die Trennung von wissenschaftlichen Vorgaben, Genehmigung und atomrechtlicher Aufsicht vom Betrieb einer Anlage zur. In dem Bundesamt für kerntechnische Sicherheit wird ein Institut für die radioaktiver Abfälle errichtet. Bei seinen wissenschaftlichen Bewertungen und Forschungen ist das Institut weisungsunabhängig. Page 79 Endlagergesetz Page 80 39

40 Die weisse Landkarte in tiefen geologischen Formationen : Mögliche Wirtsgesteine und Konzepte unterschiedlich Deutschland:langfristig sicheren Einschluss durch geologische Barrieren; Salzformationen im Norden, Tone im Norden und Süden, aber keine Granitformationen Gorleben ist diesbezüglich vielversprechend die politische Umsetzbarkeit aber ungewiss. Die Betrachtung von Alternativen (anderen Standorten) ist politisch und strategisch sinnvoll, echte Vergleiche sind aber schwierig. Das Problem ist nicht dringend in dem Sinn, dass morgen eine Lösung bereitstehen muss aber wenn wir von jetzt an zügig und zielstrebig arbeiten, wird es immer noch recht spät (2035+?) BGR radioaktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen Deutschlands. Untersuchung und Bewertung von Tongesteinsformationen, Eine solche Zielstrebigkeit ist schwer erkennbar. Page 81 Sollte Deutschland noch vor der Wahl 2013 ein Endlagergesetz schaffen? Ja Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 82 40

41 Wird Deutschland noch vor der Wahl 2013 ein Endlagergesetz schaffen? Ja Nein SMART Response Question To set the properties right click and select SMART Response Question Object->Properties... Page 83 Vielen Dank. 41