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Position: www.dpg-physik.de  >  veroeffentlichung  >  physik_konkret  >  quellen_physik-konkret_06-dez09.html

Erweiterte Quellenangaben und Erläuterungen zu:
Physik konkret, Nr. 6 (Dezember 2009): „Was ist Atommüll?“

Radioaktivität ist die Eigenschaft mancher Atomkerne (Radionuklide) sich spontan, unabhängig von äußeren Einflüssen, zu verändern. Bei diesem „radioaktiven Zerfall“ wird Energie in Gestalt von Teilchen oder elektromagnetischer Strahlung freigesetzt – allgemein spricht man von „ionisierender Strahlung“. Dabei entsteht auch Wärme. Die Zahl der Zerfälle pro Sekunde wird durch die „Aktivität“ beschrieben. Hochradioaktive Stoffe haben hohe, schwachradioaktive geringe Aktivität. Infolge des radioaktiven Zerfalls geht die Aktivität im Laufe der Zeit zurück. Unter Umständen kann es jedoch Jahrmillionen dauern, bis sie signifikant gesunken ist.

Die Aktivität allein sagt allerdings wenig aus über die biologische Strahlenwirkung (Radiotoxizität) des betreffenden Stoffes. Denn der Grad der Gesundheitsgefährdung ist auch abhängig von der Strahlenart, der vom (menschlichen) Körper absorbierten Energiemenge und der Verweildauer im Organismus, sollte die radioaktive Substanz eingeatmet oder sonst wie in den Körper gelangt sein.

Allgemeines über radioaktive Abfälle: Endlagerung radioaktiver Abfälle in Deutschland - Abfallaufkommen und Endlagerverfügbarkeit aus EVU-Sicht, H. Bröskamp, K.-J. Brammer und R. Graf, atw 49. Jg. (2004), Seite 248-254.

Zu den Quellen und Fußnoten:

[1] Dezentrale Zwischenlager: Bausteine zur Entsorgung radioaktiver Abfälle, Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) (2008).

[2] Zum Bestand an ausgedienten Brennelementen: In Deutschland sind bislang (Stichtag: 31.12.2007) etwa 12.000 Tonnen an ausgedienten Brennelementen angefallen [1, 5]. Rund die Hälfte [1, 3, 5] davon wurde zur Wiederaufarbeitung ins Ausland verfrachtet und die Rückstände schon teilweise zurückgeführt. Die übrigen Brennelemente (etwa 6.000 Tonnen) befinden sich in deutschen Zwischenlagern, sind allerdings bislang nicht als „Abfall“ deklariert. Das Volumen dieser zwischengelagerten Brennelemente beträgt nach eigener Berechnung etwa 12.000 m3. Dabei wurde von einem Umrechnungsfaktor von 0,5 Tonnen/m3 ausgegangen. Diese Abschätzung beruht darauf, dass zum Jahr 2040 10.500 Tonnen an ausgedienten Brennelementen erwartet werden, deren Volumen wiederum mit 20.600 m3 angegeben wird [BfS-Website].

In Deutschland sind zurzeit 17 Kernkraftwerke sowie 11 Forschungs- und Ausbildungsreaktoren in Betrieb. Aus den Kernkraftwerken müssen jährlich insgesamt rund 400 Tonnen an ausgedienten Brennelementen entsorgt werden. Das entspricht dem Gewicht von 10 vollbeladenen schweren LKWs. Die Einzelmenge schwankt je nach Kernkraftwerk zwischen 17,3 und 27,7 Tonnen. Aus den Forschungsanlagen müssen jährlich insgesamt etwa 390 kg an Brennelementen entsorgt werden [4, BfS-Website].

[3] Zu den Abfallmengen, die in den Kuchendiagrammen angegeben sind: Hierbei handelt es sich – mit Ausnahme der ausgedienten Brennelemente [2] – um konditionierte Abfälle, Stichtag: 31.12.2007. Der Bestand an konditionierten bzw. nicht-konditionierten Abfällen gliedert sich folgendermaßen:

  • Gesamtbestand an Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung (nicht-konditionierte eingeschlossen): 118.124 m3. Das jährliche Aufkommen beträgt etwa 4.500 m3. Das Inventar an bereits konditionierten Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung beläuft sich auf 91.077 m3. Verteilt über die Fläche eines Fußballplatzes würde sich diese Menge rund 12 Meter auftürmen – ähnlich hoch wie ein 5-stöckiges Gebäude.
  • Gesamtbestand an wärmeentwickelnden Abfällen (nicht-konditionierte eingeschlossen, jedoch ohne ausgediente Brennelemente): 1.859 m3. Das Inventar an bereits konditionierten, wärmeentwickelnden Abfällen (ohne ausgediente Brennelemente) beläuft sich auf 544 m3. Das Volumen der ausgedienten Brennelemente beträgt nach eigener Schätzung etwa 12.000 m3 [2].
Daten: [1], BfS-Website.

[4] Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in Deutschland, Öko-Institut/Gesellschaft für Anlagen und Reaktorsicherheit (2008), siehe insbesondere die Anhänge „Abfälle“ und „Langzeitsicherheitsnachweis“.

[5] Bericht der Bundesrepublik Deutschland für die dritte Überprüfungskonferenz im Mai 2009: Gemeinsames Übereinkommen über die Sicherheit der Behandlung abgebrannter Brennelemente und über die Sicherheit der Behandlung radioaktiver Abfälle, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009).

[6] Plutonium ist ein giftiges und auch hinsichtlich seiner Strahlungswirkung gefährliches Schwermetall, das als Nebenprodukt der Kernspaltung entsteht. Ausgediente, mit Uranoxid bestückte Brennelemente enthalten etwa 1 Gewichtsprozent Plutonium [4]. Aufgrund dieses Sachverhaltes und der Masse der in Deutschland zwischengelagerten Brennelemente (etwa 6.000 Tonnen) [2] lässt sich abschätzen, dass diese Brennelemente insgesamt 60 bis 70 Tonnen Plutonium enthalten (eigene Berechnung). Das Plutonium ist in feinster Verteilung in der Matrix der einzelnen Brennelemente gebunden. Eine detaillierte Berechnung des Plutoniumbestands (für das Jahr 2022) findet sich in:

Hierbei handelt es sich um Prognosen für das Jahr 2022, dem Ende der Laufzeit der deutschen Kernkraftwerke. Diese Berechnungen berücksichtigen, dass manche Reaktoren Brennelemente mit plutoniumhaltigen Mischoxid (MOX) verwenden und daher neben Uranoxid-Brennelementen auch ausgediente MOX-Brennelemente anfallen. Der Plutoniumgehalt von ausgedienten MOX-Brennelementen liegt bei 3 bis 4 Prozent.

 
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