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Kernkraft: 6 Fakten über unseren Atommüll und dessen Entsorgung

Vor 20 Jahren, im April 1995, fand der erste Castor-Transport mit abgebrannten Kernbrennstäben in das Zwischenlager Gorleben statt. Wenig hat sich seitdem bei der Entsorgung des strahlenden Mülls getan, noch immer ist die Politik auf der Suche nach einem geeigneten Endlager.
Verrostetes Atommüllfass

Was ist Atommüll?

Als Atommüll bezeichnet man Reststoffe, die radioaktive Strahlung aussenden. Derartige Substanzen stammen aus einer Vielzahl von Quellen: In der Energiewirtschaft, Industrie, Forschung und Medizin werden radioaktive Substanzen verwendet; es entstehen entsprechende Abfälle, die nach ihrer Gefährlichkeit klassifiziert werden: von schwach- über mittel- bis hin zu hochradioaktiv.

Für schwach- und mittelradioaktive Abfälle existieren Endlager wie das Bergwerk Asse II bei Wolfenbüttel oder das Bergwerk Morsleben, in denen diese Stoffe bis zum Abklingen ihrer Radioaktivität sicher gelagert werden sollen. In beiden Salzstöcken traten jedoch in den vergangenen Jahren geologische Probleme wie Risse und Hohlräume auf, durch die Wasser sickert und die Fässer mit dem Atommüll durch Salzlauge angreift. Seit Jahren findet deshalb keine weitere Einlagerung mehr statt. Beide Salzstöcke werden aufwändig stabilisiert und sollen dauerhaft stillgelegt werden.

Zu den schwachradioaktiven Abfällen gehören unter anderem Putzlappen oder Arbeitskleidung aus kerntechnischen Anlagen sowie nur geringfügig strahlendes Material. Diese Kategorie an Atommüll stellt auf Grund der geringen Kontamination das geringste Problem bei der Entsorgung radioaktiven Abfalls dar; allerdings ist die anfallende Menge an Material recht groß: Mit etwa 0,1 Prozent ist der Gesamtanteil dieser Abfälle an der Radioaktivität sehr gering, ihr Gesamtvolumen macht jedoch über 90 Prozent der Abfallmenge aus, so das zuständige Bundesamt für Strahlenschutz. Für hochradioaktive Stoffe ist die Entsorgung wegen ihrer Langlebigkeit und Gefährlichkeit von einer befriedigenden Lösung ohnehin weit entfernt.

Zu den mittelradioaktiven Abfällen gehören unter anderem die Hülsen der Brennelemente aus Kernkraftwerken, Strukturteile aus der Wiederaufarbeitung, Harze aus der Wasserreinigung sowie Abfälle aus verschiedenen wissenschaftlichen, medizinischen und industriellen Anwendungen. Diese Abfälle besitzen eine deutlich höhere Strahlung als schwachradioaktive und müssen sicher abgeschirmt werden. Die typischen Halbwertszeiten bei diesen Substanzen liegen bei bis zu einigen hundert Jahren. Mittelradioaktiver Abfall sollte also über etliche Jahrhunderte bis Jahrtausende sicher von der Biosphäre abgeschlossen bleiben.

Mit weitem Abstand am brisantesten ist der hochradioaktive Atommüll. Er entsteht bei der Kernspaltung in den Brennstäben von Kernkraftwerken. Dieser Abfall strahlt sehr viel stärker als schwach- und mittelradioaktiver Abfall und erzeugt somit fast die gesamte menschengemachte Radioaktivität. Zu ihm gehören auch einige äußerst problematische Substanzen wie das natürlich nicht vorkommende Plutonium, das schon in sehr geringen Mengen hochgiftig ist, eine Halbwertszeit von 24 000 Jahren hat und sich zudem zum Bau von Atombomben eignet. Im hochradioaktiven Abfall finden sich darüber hinaus einige extrem langlebige, neu entstandene Elemente mit Halbwertszeiten von teilweise über einer Million Jahren. Weltweit fallen in Kernkraftwerken jährlich gut 12 000 Tonnen dieses problematischen Mülls an, davon rund 450 Tonnen in Deutschland. Wo genau die Grenzen zwischen schwach-, mittel- und hochradioaktivem Atommüll liegen, ist in jedem Land eine Frage der Definition, die immer auch wirtschaftliche und gesundheitspolitische Aspekte beinhaltet.

Man unterscheidet die Abfälle ferner nach ihrer Wärmeentwicklung. Für eine starke Wärmeentwicklung sind vor allem kurzlebige Radionuklide verantwortlich, die innerhalb ihrer kurzen Lebenszeit die in ihnen gespeicherte Energie an ihre Umgebung abgeben. Diese Unterscheidung ist vor allem für die Art der Lagerung von Belang beziehungsweise für die Frage, wie lange Atommüll überirdisch abklingen soll, bevor man ihn in ein unterirdisches Lager verbringt. Denn je stärker die Hitzeentwicklung der Atommüllbehälter ist, desto großräumiger muss ein unterirdisches Lager angelegt sein, damit es nicht zu Hitzestau und dadurch zu erhöhter Korrosion kommt.

Wohin mit dem Atommüll?

Es gab im Lauf der letzten Jahrzehnte eine Reihe unterschiedlichster Vorschläge, wie man hochradioaktiven Atommüll auf möglichst einfache Weise entsorgen könnte. Kurze Zeit haben einige Staaten das wenig nachhaltige Verklappen in den Ozeanen betrieben, in denen sich die Behälter nach kurzer Zeit wegen des stark korrodierenden Salzwassers mitsamt ihrem Inhalt auflösten. Dadurch wird allerdings die gesamte Radioaktivität in die Umwelt gebracht, was bei steigender Produktion von Atommüll langfristig zu einer Erhöhung der natürlichen Hintergrundradioaktivität und eventuell zur Anreicherung in der Nahrungskette geführt hätte. Vor allem die USA, die ehemalige Sowjetunion, Großbritannien, die Schweiz und Belgien entledigten sich auf diese Art ihres Mülls. Allein im Nordatlantik sollen mehrere zehntausend Tonnen radioaktive Abfälle entsorgt worden sein.

Um Atommüll sicher zu verwahren, gab es deshalb auch eher utopische Vorschläge wie das Einschmelzen im Eis der Antarktis oder den Transport ins Weltall mit Raketen. Das Problem beim Einschmelzen ins Eis ist aber nicht nur der Status der Antarktis als zu schützendes Ökosystem, wie es im Antarktisvertrag international festgelegt ist. Zudem kann niemand vorhersagen, wie schnell Wärme entwickelnde Container mit der Eisdrift wandern, bis sie schließlich am Rand des Eisschelfs wieder herauskommen, und welchen Einfluss die Erderwärmung hierauf haben könnte.

Bei der Entsorgung im Weltall hingegen würde – abgesehen von den immensen Kosten – schon ein einziger missglückter Raketenstart ausreichen, um eine mit einem größeren Reaktorunglück vergleichbare Katastrophe zu verursachen. Eine zum jetzigen Zeitpunkt ebenfalls rein utopische Möglichkeit wäre die Verbringung in den Erdmantel mit Hilfe von Tiefenbohrungen. Hierfür sind Technik und geophysikalische Grundlagenforschung aber bei Weitem noch nicht fortgeschritten genug.

Um hochradioaktiven Abfall dauerhaft von der Biosphäre abzuschließen, wird deshalb weltweit nach Endlagern geforscht. Diese sollen den Atommüll über einen Zeitraum von mehr als einer Million Jahren sicher verwahren. Dieser Zeitraum ist zu einem gewissem Maß willkürlich: Er bemisst sich danach, wie stark natürliche Uranerze strahlen. Ein Atommüll-Endlager soll nach diesem Zeitraum nicht stärker strahlen als solche Uranerze.

Warum muss Atommüll ins Zwischenlager?

Abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken strahlen nach ihrer mehrjährigen Brennzeit noch extrem stark und entwickeln sehr viel Hitze. Sie bestehen aus einem breiten Gemisch unterschiedlichster, aber allesamt radioaktiver Substanzen. Solche Brennstäbe müssen erst längere Zeit in wassergefüllten Abklingbecken abklingen, bis die kurzlebigen Radionuklide ausgestrahlt haben und die Hitzeentwicklung nachlässt. Dann werden die Brennelemente in so genannte Castor-Behälter gepackt, wo sie an Luftkühlung mehrere Jahrzehnte weiter abklingen. Erst dann sind sie kühl genug – unter 100 Grad Celsius an der Oberfläche –, um in Gestein lagern zu können.

Bis dahin gehen vom hochradioaktiven Müll besonders große Gefahren aus, denn bei Bränden, Flugzeugabstürzen oder durch terroristische Aktivitäten könnten große Mengen Radioaktivität in die Umwelt gelangen. Gegenwärtig werden viele Castor-Behälter allerdings aus logistischen Gründen unzureichend geschützt bei Kernkraftwerken gelagert, anstatt in zentralen Zwischenlagern abzuklingen.

Wie funktioniert die Endlagerung?

Das Konzept der Endlagerung sieht vor, die Castor-Behälter in einigen hundert Metern Tiefe vollständig in Gestein einzuschließen. Von herausragender Wichtigkeit ist es, dass kein Wasser an die Behälter gelangen kann. Denn erstens erhöht Wasser die Korrosion massiv, zweitens könnte das radioaktiv kontaminierte Wasser ins Grundwasser gelangen, wodurch die nähere Region langfristig einer verstärkten Strahlung ausgesetzt wird. Ein Endlager sollte also weit genug unter dem Grundwasser liegen. Es darf aber auch nicht zu tief sein, denn unterhalb von rund 1000 Metern unter der Erde ist das Gestein bereits sehr heiß.

Mit der Suche nach einem geeigneten, den Anforderungen genügenden Endlager hat in Deutschland der Bundestag eine Endlager-Suchkommission beauftragt. Diese kommt aktuell zu dem Schluss, dass die Aufgabe möglicherweise erst Mitte des kommenden Jahrhunderts vollständig abgeschlossen sein wird: Nach Schätzung der Experten können die letzten Atommüll-Behälter "zwischen 2075 und 2130" eingelagert sind und die Endlager nach weiteren 20 bis 40 Jahren endgültig verschlossen werden.

Als Wirtsgesteine für das gesuchte Endlager untersucht man zurzeit vor allem Ton, Salz und Granit. Ton und Salz besitzen den Vorteil hoher Plastizität: In größerer Tiefe ist der Druck so groß, dass sich eventuell entstehende Lücken im Gestein von selbst wieder verschließen. Ein gewisses Maß an Korrosion lässt sich jedoch nie vermeiden. Nach einigen tausend bis zehntausend Jahren lösen sich die Behälter inklusive Inhalt auf und vermischen sich mit dem umliegenden Gestein. Dann sorgen nicht mehr die Behälter, sondern das Wirtsgestein für den Abschluss des hochradioaktiven Abfalls. Je nach Lagerdauer sind bis zu diesem Zeitpunkt aber viele Radionuklide mit kürzerer Halbwertszeit bereits zerfallen, und die Gesamtradioaktivität hat deutlich abgenommen. Andere Substanzen wie etwa Plutonium sind jedoch noch zu großen Teilen erhalten.

Was könnte die Transmutation bringen?

Vor allem der Umgang mit dem langlebigen Atommüll bereitet grundsätzliche ethische Probleme, denn seine Lagerdauer überschreitet das menschliche Vorstellungsvermögen. Niemand kann wissen, wie Welt in einigen hundert, tausend, geschweige denn in Hunderttausenden von Jahren aussehen wird und in welcher Zahl und auf welchem technologischen Zivilisationsstand dann Menschen leben werden. Es gibt Ansätze, einige der langlebigen Substanzen mit Hilfe einer Transmutation genannten Bestrahlung in kurzlebigere umzuwandeln. Dann bräuchte man zumindest diese nicht mehr über eine Million, sondern nur noch über Jahrtausende zu lagern. Diese Konzepte sind aber noch nicht in der Lage, alle dauerhaft gefährlichen Substanzen zu transmutieren. Außerdem stehen sie vor enormen technischen Schwierigkeiten und werden die Entsorgung von Atommüll im Vergleich zu der von Politik und Energiewirtschaft favorisierten Endlagerung deutlich verteuern. Ethisch gesehen besitzt sie zumindest auf dem Papier einige Vorzüge. Manche Kritiker halten sie jedoch für einen Irrweg, der die Öffentlichkeit von den Schwierigkeiten mit hochradioaktivem Abfall ablenken soll. Vielleicht werden erst zukünftige Technologien hier zufrieden stellende Optionen anbieten.

Welche offenen Fragen gibt es?

Die Zeiträume, über die ein Endlager bestehen soll, liegen außerhalb aller dem Menschen zugänglichen Größenordnungen. Sie übertreffen deutlich die bisherige Gattungsgeschichte von Homo sapiens auf unserem Planeten. Die Fachleute der Atomsemiotik tüfteln an dem Problem, ferne Nachkommen vor einem Endlager zu warnen: Menschliche Sprache und Symbolik ändert sich womöglich viel zu schnell, um wirklich dauerhaft und sicher warnen zu können. Es besteht nicht einmal Einigkeit darüber, ob wir ein Endlager vielleicht sogar eher verschleiern sollten. Denn Terroristen könnten sich davon angezogen fühlen. Andererseits lässt sich nicht ausschließen, dass Menschen, die nichts von dem Endlager wissen, ausgerechnet dort Bergbautätigkeiten anstellen und dadurch die Integrität des Deckgesteins beschädigen.

Streit gibt es ebenfalls darüber, ob man ein Endlager rückholbar gestalten soll oder nicht, so dass wenigstens in den kommenden 100 bis 500 Jahren noch Zugriff auf die Behälter besteht. Wenn in diesem Zeitraum neue Technologien verfügbar werden oder sich die öffentliche Meinung in Bezug auf die Endlagerung ändert, hätten unsere Nachfahren dann immerhin noch Zugriff darauf. Dies würde die Kosten und die externe Gefährdung durch Terrorismus und Wasserzutritt jedoch erhöhen.

Zugleich besteht eine riesige Differenz zwischen der geologisch-physikalischen und der ethisch-gesellschaftstheoretischen Durchdringung der Endlagerproblematik. Es sind in den letzten Jahrzehnten große Mittel in die Erforschung möglicher Endlager geflossen – ohne bislang befriedigende Ergebnisse zu produzieren. Zugleich gibt es weltweit keinen einzigen Lehrstuhl für Nuklearethik, der den öffentlichen Streit der Argumente bereichern könnte. So sind etwa Fragen zur Rechtsnachfolge noch gänzlich ungeklärt. Wir diskutieren Probleme als Mitglieder von Nationalstaaten, die in dieser Form erst sein einigen hundert Jahren existieren und mit Sicherheit keine Million Jahre überstehen werden. Endlager werden Menschen betreffen, deren Sprache, Kultur, ethische Prinzipien, Technologie und gesellschaftliche Organisationsform wir uns nicht einmal vorstellen können.

Aber bereits der Begriff des Endlagers kann irreführend wirken. Denn er impliziert, dass wir Lösungen für eine – nach menschlichen Begriffen gedachte – Ewigkeit finden können und unsere Nachfahren sich um diese Probleme dann nicht mehr kümmern müssen. Vermutlich werden sie aber – allein schon, um ihre eigene Gefährdung einzuschätzen – nach Möglichkeit umfangreiche Messprogramme um ein Endlager installieren. Der Aufwand hierzu wird sich über die erforderlichen Zeiträume jedoch zu großen Summen addieren und ist wie vieles andere in heutigen Kalkulationen nicht enthalten.

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