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Gläsernes Gefängnis für den Atommüll

Der Umgang mit radioaktivem Müll ist eine hochsensible Angelegenheit – und höchst umstritten. In den vergangenen 40 Jahren haben einige Firmen, Organisationen und Regierungen auf zumindest nachdenklich stimmende Methoden der „Entsorgung“ zurückgegriffen. So wurden beispielsweise 100 000 Tonnen radioaktiven Abfalls in die Weltmeere verklappt. Erst seit 1994 ist dieses Verfahren verboten. Was aber tun mit der strahlenden Hinterlassenschaft?

In diesem Ofen werden Glas und Atommüll verschmolzen.

Autor:

Matthias Rohde

Während die schwach- und mittelradioaktiven Abfälle noch relativ einfach für die Endlagerung vorzubereiten sind, fällt zum Beispiel bei der Wiederaufarbeitung von abgebrannten Brennstäben flüssiger hochradioaktiver Müll an, für den ein ganz besonderes Konditionierungsverfahren entwickelt wurde. Der Experte Dr. Günther Roth erklärt: „Radioaktive Abfälle zu konditionieren, bedeutet, den Müll so zu präparieren und in geeigneten geologischen Endlagerstätten zu lagern, dass das strahlende Material über viele 100 000 Jahre nicht in die Umwelt gelangen kann.“ Seit 1981 ist Verfahrensingenieur Roth in der Nukleartechnologie tätig. Er ist Abteilungsleiter der Verglasungstechnik am Institut für Nukleare Entsorgung des Karlsruher Instituts für Technologie, vormals Forschungszentrum Karlsruhe. Auf dessen Gelände steht die einzige Verglasungsanlage für radioaktiven Flüssigabfall in Deutschland. Eigentlich hatte die Bundesrepublik mit einer Wiederaufarbeitungsanlage in Wackersdorf den nuklearen Kreislauf im Lande schließen wollen; zu Test- und Forschungszwecken entstand in Karlsruhe eine Pilotanlage, in der von 1971 bis 1990 exakt 208 Tonnen Kernbrennstoff wiederaufgearbeitet wurden. Das Aus 1989 für die bereits im Bau befindliche Anlage in Wackersdorf bedeutete auch das Aus für die Einrichtung in Karlsruhe. Zurückgeblieben sind die seit mehr als 20 Jahren dauerhaft zu kühlenden 60 000 Liter hoch radioaktiven Abfalls – von den Atomkraftgegnern mitunter als „Karlsruher Atomsuppe“ bezeichnet. Sie warten auf dem Gelände in zwei Edelstahltanks auf ihre Weiterverarbeitung.

Bereits Ende der 1960er Jahre gab es erste Überlegungen, flüssigen radioaktiven Abfall direkt in Glas einzuschmelzen. Ganz besonders aufwendig wird diese Konditionierung dann, wenn der Abfall nicht fest, sondern flüssig ist. Im September 2009 hat die Verglasungseinrichtung Karlsruhe (VEK) nach längerer Begutachtungszeit ihren Betrieb aufgenommen. Roth kündigt an: „Wenn alles weiterhin so läuft wie bisher, wir also keine nennenswerten Störungen im Betriebssystem bekommen, dann werden wir im Juli die komplette Flüssigkeit verglast haben.“ 54 der sogenannte Glaskokillen sind fertiggestellt, bis zum Juli sollen es rund 120 werden, erzählt der Wissenschaftler. Er betont: „Wir müssen den radioaktiven Abfall für die Endlagerung so präparieren und lagern, dass er nicht in die Biosphäre gelangen kann.“ Dabei sei aber klar: „Durch die Konditionierung des radioaktiven Materials wird die Strahlung nicht geringer.“ Sie werde eben nur in dem Glas gefangen gehalten.

Der eigens für die VEK entwickelte keramische Schmelzofen ist die zentrale Komponente der Anlage. In diesen elektrisch beheizten Ofen wird der flüssige Abfall mit einem Durchsatz von 10 Litern pro Stunde kontinuierlich auf das Zentrum des Glasbades aufgegeben. Parallel dazu wird eine an den Flüssigstrom angepasste Menge perlenförmiger Glasfritte, also glasbildendes Material, eingespeist. Auf der Oberfläche des Bades bildet sich eine wenige Zentimeter dicke Zone aus, innerhalb derer verschiedene Prozessschritte simultan ablaufen. Aus der obersten Schicht verdampft der flüssige Anteil bei rund 100 Grad Celsius, zurück bleiben trockene Salzschichten. In der darunter liegenden Prozessschicht herrschen Temperaturen bis 800 Grad; dort kalziniert der Abfall. Beim Kalzinieren wird eine chemische Verbindung erhitzt, um bestimmte Elemente aus ihr freizusetzen. Zusammen mit der bei diesen Temperaturen aufschmelzenden Glasfritte, wird der radioaktive Müll am Ende bei 1150 Grad zu Produktglas geschmolzen. Die Abfallbestandteile sind dann chemisch gebunden und Bestandteil der Glasstruktur.

Diese Glasperlen werden für das Verfahren benutzt. 60 000 Liter
  • Diese Glasperlen werden für das Verfahren benutzt. 60 000 Liter einer strahlenden Brühe aus der Wiederaufarbeitung in Karlsruhe sollen für die „Entsorgung“ in dem Glas gebunden werden. Foto: ap
Die Verglasungsanlage in Karlsruhe befindet sich auf dem Gelände
  • Die Verglasungsanlage in Karlsruhe befindet sich auf dem Gelände der früheren Kernforschungsanlage. Foto: ap

Wenn der maximale Füllstand des Ofens erreicht ist, werden rund 100 Kilogramm entnommen und in eine Edelstahlkokille gefüllt. Viermal wird dieser Vorgang wiederholt, bis die Kokille voll ist. Danach wird per Fernbedienung ein Deckel aufgelegt, die Kokille in eine Abkühlstation gebracht und mit dem Deckel verschweißt. Nach drei bis fünf Tagen Kühlzeit wird sie dann in einem Ultraschallbad von Rückständen gesäubert. Ein abschließender Wischtest kontrolliert, ob die Oberfläche der Kokille sauber ist. „Rund 50 Menschen arbeiten in der VEK, wobei nur ganz wenige – und die auch nur zeitlich begrenzt – in den hochsensiblen Bereichen tätig sind“, betont Roth. Der Verglasungsprozess laufe nahezu vollständig automatisiert ab. Er werde mithilfe eines computergestützten Prozessleitsystems gesteuert und überwacht.

Dem Vernehmen nach wird die VEK am Ende ihres Bestehens rund 300 Millionen Euro gekostet und dabei 120 Kokillen produziert haben. Oder anders gesagt: Mit etwa zweieinhalb Millionen Euro gehört die Kokille zu den wohl wertvollsten Gegenständen in Deutschland. Vor allem gehe es darum, diese Kokillen sicher zu lagern – nicht wegen ihres Wertes, sondern wegen des gefährlichen Inhalts, sagt Abfallexperte Roth.

Selbst bekennende Kernkraftgegner wie der Kommunalpolitiker Thomas Jürgens (Grüne), der als Mitglied des Gemeinderats Emmerthal das Atomkraftwerk Grohnde ständig vor Augen hat, sehen in der Verglasung von Atommüll einen richtigen Schritt hin zur Endlagerung. Jürgens erklärt: „Das Problem der Endlagerung sind nicht die Edelstahlkokillen aus Karlsruhe, sondern vor allem die abgebrannten Brennstäbe, die hier in Grohnde auf dem Gelände in unzureichenden Behältern zwischengelagert werden.“ Zudem sei die Frage, wo der Müll sicher endgelagert werde, in Deutschland immer noch strittig. Roth bestätigt: „Weltweit gibt es kein einziges wissenschaftlich messbar als sicher einzustufendes Endlager.“

Zwar werden die Edelstahlkokillen, in denen sich der radioaktive Flüssigabfall befindet, auch in einen als „Castor“ bekannten Behälter transportiert, allerdings unterscheide sich der Castor, der für die Edelstahlkokillen aus Karlsruhe verwendet wird, baulich von denen, die etwa in Grohnde zum Einsatz kommen. Jürgens moniert: „Die Castoren von Typ V19, also die in Grohnde verwendeten, sind nicht korrosionsbeständig. Die Dinger fangen jetzt schon an zu rosten, und eine Lösung bei der Endlagerung ist noch nicht in Sicht.“

Insgesamt sollen in Karlsruhe fünf Castoren vom Typ „HAW28“ befüllt werden. Einer steht bereits auf dem Gelände in Karlsruhe, ein weiterer wird in Kürze beladen. Ihr Ziel wird dann das Zwischenlager Nord in Greifswald sein. Und von dort sollen sie dann irgendwann in ein Endlager gefahren werden.

Schon die Väter der Atomenergie haben sich viele Gedanken über den radioaktiven Müll gemacht, der bei dieser Form der Energieproduktion anfällt. Es gab sogar die Idee, den Abfall in den Weltraum zu schießen.

Den Vorschlag, das strahlende Material in Glas einzuschmelzen,

wird derzeit in Karlsruhe erprobt.

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