• Schalter wissen.de
  • Schalter wissenschaft
  • Schalter scinexx
  • Schalter scienceblogs
  • Schalter damals
  • Schalter natur
Scinexx-Logo
Logo Fachmedien und Mittelstand
Scinexx-Claim
Facebook-Claim
Google+ Logo
Twitter-Logo
YouTube-Logo
Feedburner Logo
Donnerstag, 14.12.2017
Hintergrund Farbverlauf Facebook-Leiste Facebook-Leiste Facebook-Leiste
Scinexx-Logo Facebook-Leiste

Die Behälter

Auf das Material kommt es an

Um radioaktive Abfälle halbwegs sicher einzuschließen, reicht die geologische Barriere allein nicht aus. Zudem wird sie für den Bau und die Befüllung des Endlagers durchbrochen. Daher wird der Atommüll mit zusätzlichen geotechnischen und technischen Barrieren umgeben, die ein Austreten des Materials verhindern sollen.

Transportbehälter für transuranhaltigen Atommüll in den USA.

Dicht auch bei Hitze, Strahlung und Korrosion


Die erste Barriere ist der Behälter. Er sollte so konstruiert sein, dass er die radioaktiven Abfälle während des Transports und der Einlagerung von der Umwelt isoliert. Er muss der vom Atommüll abgestrahlten Hitze, der Strahlung und möglichen zersetzenden chemischen Reaktionen widerstehen können. Weil meist mehrere verbrauchte Kernbrennstäbe in einem Behälter gelagert werden, muss das Material zudem sicherstellen, dass der radioaktive Zerfall keine atomare Kettenreaktion auslösen kann.

Im deutschen Standortauswahlgesetz ist außerdem festgelegt, dass die Behälter auch nach Verschließen des Endlagers einige hundert Jahre lang stabil und dicht bleiben müssen – damit eine Rückholung und Umlagerung zur Not möglich ist. Wichtig ist dabei vor allem, dass entstehende radioaktiv kontaminierte Gase nicht austreten können. Um alle diese Anforderungen zu erfüllen, werden bisher verschiedene Ansätze getestet.

Kupfer: Haltbar bis zu 100.000 Jahre?


Finnland und Schweden setzen für ihre geplanten Endlager auf eine Kombination aus Kupfer und Stahl. Dabei liegen die Brennstäbe einzeln in Fächern aus mit Graphit versetztem Stahl – dieser soll die Neutronen absorbieren und damit eine Kettenreaktion verhindern. Umhüllt ist dieser Innenbehälter von einer fünf Zentimeter dicken Kupferschicht. Das Metall ist ein guter Wärmeleiter und korrodiert in sauerstofffreier Umgebung nur extrem langsam. Die Behälterhersteller gehen daher von einer Haltbarkeit der Kupferbarriere von rund 100.000 Jahren aus.

Finnischer Endlagerbehälter mit einem Innenteil aus Stahl und einer Außenhülle aus Kupfer.

Dabei gibt es jedoch zwei Haken: Zum einen ist während der Befüllung des Endlagers und in den rund 100 Jahren danach noch genügend Sauerstoff vorhanden, um eine Oxidierung des Kupfers zu ermöglichen. Zum anderen haben Studien gezeigt, dass Kupfer unter bestimmten Voraussetzungen auch in sauerstofffreiem Wasser korrodieren kann. Vor allem Schwefelverbindungen könnten dem Metall im Laufe der Zeit genügend zusetzen, um die Barriere löchrig werden zu lassen.

Stahl: Korrosion und Gasbildung


Eine andere Behältervariante planen Frankreich und die Schweiz. Sie wollen ihren Atommüll in eine Außenhülle aus dickem Kohlenstoffstahl einschließen. Die größtenteils aus der Wiederaufbereitung stammenden Abfälle werden zuvor in Borosilikatglas eingegossen, dann mit dem von Graphit durchsetzten Metall ummantelt. Auch die zurzeit für den Transport und die Zwischenlagerung hochradioaktiver Abfälle eingesetzten Castor-Behälter sind nach diesem Prinzip konstruiert.

Das Problem hierbei: Stahl korrodiert sehr viel schneller als Kupfer. Forscher gehen davon aus, dass die Behälterhüllen schon nach 1.000 bis maximal 10.000 Jahren undicht werden. Die zersetzende Wirkung der Gammastrahlung könnte dies sogar noch beschleunigen. Hinzu kommt, dass bei der anaeroben Korrosion von Stahl Wasserstoffgas entsteht. Sammelt sich zu viel Gas an, könnte der Gasdruck Risse in das umgebende Gestein sprengen.

Eignung abhängig vom Standort


Daraus folgt: Das Design und die Eignung der Endlagerbehälter hängt stark davon ab, in welchem Gesteinsuntergrund das Endlager liegt. Weil Stahl schneller korrodiert, sollten solche Behälter eher in den dichteren Ton- und Salzformationen eingesetzt werden, nicht im potenziell rissigen Granit. Denn die Behälter selbst könnten schon nach relativ kurzer Zeit undicht werden und radioaktive Flüssigkeiten und Gase austreten lassen.

In Deutschland kann deshalb erst dann über ein geeignetes Behälterkonzept entschieden werden, wenn klar ist, an welchem Standort und in welchem Gestein das geplante Endlager liegen wird. In einem Bericht der zuständigen Kommission an den Bundestag heißt es dazu: "Deshalb bietet sich ein iterativer Prozess an, in dem zunächst wirtsgesteinsspezifische Anforderungen an Behälter für alle drei Gesteinsarten ggf. in drei Konzepten mitgeführt werden."
Nadja Podbregar
Stand: 01.12.2017
 
Printer IconShare Icon