Geologisches Tiefenlager - Deep geological repository

Techniker, die transuranische Abfälle in der Pilotanlage zur Abfallisolierung in der Nähe von Carlsbad, New Mexico, einlagern

Ein geologisches Tiefenlager ist eine Möglichkeit, gefährliche oder radioaktive Abfälle in einer stabilen geologischen Umgebung (normalerweise 200–1000 m tief) zu lagern . Es umfasst eine Kombination aus Abfallform, Abfallverpackung, technischen Dichtungen und Geologie, die für ein hohes Maß an langfristiger Isolierung und Eindämmung ohne zukünftige Wartung geeignet ist. Dadurch werden radioaktive Gefahren vermieden. Eine Reihe von Quecksilber , Zyanid und Arsen Endlagern ist weltweit in Betrieb , darunter Kanada ( Giant-Mine ) und Deutschland ( Kali - Minen in Herfa-Neurode und Zielitz ) und eine Reihe von radioaktiven Abfällen Speichern sind im Bau mit dem Onkalo in Finnland ist das am weitesten fortgeschrittenen .

Prinzipien und Hintergrund

Hochgiftige Abfälle, die nicht weiterverwertet werden können, müssen isoliert gelagert werden, um eine Kontamination von Luft, Grund- und Grundwasser zu vermeiden. Ein geologisches Tiefenlager ist eine Art Langzeitlager, das Abfälle in geologischen Strukturen isoliert, von denen erwartet wird, dass sie über Millionen von Jahren stabil sind, mit einer Reihe von natürlichen und technischen Barrieren. Natürliche Barrieren umfassen wasserundurchlässige (zB Ton) und gasundurchlässige (zB Salz) Gesteinsschichten über und um den unterirdischen Speicher. Zu den technischen Barrieren gehören Bentonit-Ton und Zement.

Das Internationale Gremium für spaltbare Materialien sagte:

Es ist allgemein anerkannt, dass abgebrannte Kernbrennstoffe und hochgradige Wiederaufarbeitungs- und Plutoniumabfälle eine gut geplante Lagerung für Zeiträume von Zehntausenden bis zu einer Million Jahren erfordern, um die Freisetzung der enthaltenen Radioaktivität in die Umwelt zu minimieren. Es sind auch Vorkehrungen erforderlich, um sicherzustellen, dass weder Plutonium noch hochangereichertes Uran für den Waffengebrauch umgeleitet wird. Es besteht allgemeines Einvernehmen darüber, dass die Lagerung abgebrannter Kernbrennstoffe in Endlagern Hunderte von Metern unter der Oberfläche sicherer wäre als die unbegrenzte Lagerung abgebrannter Brennelemente an der Oberfläche.

Gemeinsame Elemente von Endlagern sind der radioaktive Abfall, die Container, die den Abfall umschließen, andere technische Barrieren oder Versiegelungen um die Container herum, die Tunnel, in denen die Container untergebracht sind, und die geologische Beschaffenheit der Umgebung.

Ein Lagerraum in Hunderten von Metern Tiefe muss den Auswirkungen einer oder mehrerer zukünftiger Vergletscherungen mit dicken Eisschilden, die auf dem Fels ruhen , standhalten . Das Vorhandensein von Eisschilden beeinflusst den hydrostatischen Druck in der Tiefe des Endlagers, die Grundwasserströmung und -chemie sowie das Erdbebenpotenzial. Dies wird von Organisationen berücksichtigt, die sich in Schweden, Finnland, Kanada und einigen anderen Ländern auf langfristige Endlager vorbereiten, die auch die Auswirkungen zukünftiger Vergletscherungen bewerten müssen.

Trotz langjähriger Übereinstimmung vieler Experten, dass die geologische Endlagerung sicher, technisch machbar und umweltverträglich sein kann, bleibt ein Großteil der Bevölkerung in vielen Ländern aufgrund von Anti-Atom-Kampagnen und mangelndem Wissen skeptisch . Eine der Herausforderungen für die Befürworter dieser Bemühungen besteht darin, selbstbewusst nachzuweisen, dass ein Endlager Abfälle so lange enthält, dass von eventuellen Freisetzungen in der Zukunft kein signifikantes Gesundheits- oder Umweltrisiko ausgeht.

Die nukleare Wiederaufarbeitung macht ein Endlager nicht überflüssig, reduziert aber das Volumen, die langfristige Strahlengefahr und die langfristig benötigte Wärmeableitungskapazität. Die Wiederaufarbeitung beseitigt nicht die politischen und gesellschaftlichen Herausforderungen bei der Standortwahl von Endlagern.

Natürliche radioaktive Lagerstätten

Natürliche Uranerzlagerstätten dienen als Machbarkeitsnachweis für die Stabilität radioaktiver Elemente in geologischen Formationen – die Cigar Lake Mine zum Beispiel ist eine natürliche Lagerstätte von hochkonzentriertem Uranerz unter einer Sandstein- und Quarzschicht in einer Tiefe von 450 m, die 1 Milliarde Jahre alt ist mit keine radioaktiven Lecks an die Oberfläche.

Schwedische KBS-3- Kapsel für Atommüll.

Die Fähigkeit natürlicher geologischer Barrieren, radioaktiven Abfall zu isolieren, wird durch die natürlichen Kernspaltungsreaktoren in Oklo , Gabun, demonstriert . Während ihrer langen Reaktionszeit wurden im Uranerzkörper etwa 5,4 Tonnen Spaltprodukte sowie 1,5 Tonnen Plutonium zusammen mit anderen transuranischen Elementen erzeugt. Dieses Plutonium und die anderen Transurane blieben bis heute, eine Zeitspanne von fast 2 Milliarden Jahren, unbeweglich. Dies ist angesichts der Tatsache, dass das Grundwasser leicht zugänglich war und nicht in chemisch inerter Form wie Glas vorlag, bemerkenswert .

Forschung

Pilothöhle von Onkalo in der Endtiefe.

Tiefen geologischen Entsorgung ist seit mehreren Jahrzehnten untersucht, einschließlich Laboruntersuchungen, Erkundungsbohrungen , sowie den Bau und den Betrieb von unterirdischen Forschungslabors , in denen groß angelegte in-situ - Tests durchgeführt werden. Nachfolgend sind die wichtigsten unterirdischen Testeinrichtungen aufgeführt.

Nukleare Endlagerstandorte

Die aktuelle Situation an bestimmten Standorten

Schema eines im Bau befindlichen geologischen Endlagers am Standort des Kernkraftwerks Olkiluoto , Finnland

Demonstrationstunnel in Olkiluoto.

Am 14. Februar 2014 trat in der Pilotanlage zur Abfallisolierung radioaktives Material aus einem beschädigten Lagerfass aus (siehe Foto). Die Analyse mehrerer Unfälle durch das DOE hat gezeigt, dass es keine "Sicherheitskultur" gibt.

Die Auswahl geeigneter Tiefenendlager ist derzeit in mehreren Ländern im Gange, wobei das erste voraussichtlich einige Zeit nach 2010 in Betrieb gehen wird.

Australien

Es gab einen Vorschlag für ein internationales Endlager für hochaktive Abfälle in Australien und Russland . Seitdem jedoch der Vorschlag für ein globales Endlager in Australien (das nie Kernenergie produziert hat und über einen Forschungsreaktor verfügt) vorgebracht wurde, gab es laute und anhaltende innenpolitische Einwände, die eine solche Anlage in Australien unwahrscheinlich machten.

Kanada

Die Giant Mine wurde als Tiefenlager für die Lagerung von hochgiftigen Arsenabfällen in Form von Pulver verwendet. Ab 2020 wird daran geforscht, den Abfall in eine gefrorene Blockform aufzubereiten, die chemisch stabiler ist und eine Wasserkontamination verhindert.

Finnland

Der Standort von Onkalo in Finnland, der auf der KBS-3- Technologie basiert , ist der am weitesten auf dem Weg zur Inbetriebnahme unter den Repositorien weltweit. Posiva hat 2004 mit dem Bau des Standorts begonnen. Die finnische Regierung erteilte dem Unternehmen am 12. November 2015 eine Genehmigung für den Bau der Endlageranlage. Ab Juni 2019 erwartet Posiva aufgrund anhaltender Verzögerungen nun eine Betriebsaufnahme im Jahr 2023.

Deutschland

Mehrere Endlager, darunter Kalibergwerke in Herfa-Neurode und Zielitz, werden bereits seit Jahren zur Lagerung von hochgiftigen Quecksilber- , Cyanid- und Arsenabfällen genutzt . Giftmüll wird in Deutschland wenig diskutiert, obwohl er im Gegensatz zu Atommüll mit der Zeit nicht an Giftigkeit verliert.

Es gibt eine Debatte über die Suche nach einem Endlager für radioaktive Abfälle, die von Protesten begleitet, vor allem im Gorleben Dorf im Wend Gebiet, das wegen seiner Lage bis 1990 ideal für das Endlager gesehen wurde in einem abgelegenen, wirtschaftlich schwache Ecke Westdeutschlands, neben der geschlossenen Grenze zur ehemaligen DDR . Nach der Wiedervereinigung liegt das Dorf nun nahe dem Zentrum des Landes und wird derzeit zur Zwischenlagerung von Atommüll genutzt. Die Grube Asse II ist ein ehemaliges Salzbergwerk in der Bergkette von Asse in Niedersachsen / Deutschland , die angeblich als Forschungsbergwerk verwendet wurde , seit 1965 Zwischen 1967 und 1978 radioaktivem Abfall eingelagert wurde. Untersuchungen ergaben, dass seit 1988 mit radioaktivem Cäsium-137 , Plutonium und Strontium belastete Sole aus dem Bergwerk austrat, aber erst im Juni 2008 gemeldet wurde Das Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben ist ein geologisches Tiefenlager für radioaktive Abfälle im Steinsalzbergwerk Bartensleben in Morsleben , in Sachsen-Anhalt / Deutschland , das von 1972–1998 eingesetzt wurde. Seit 2003 wurden 480.000 m ³ (630.000 cu yd) Salzbeton in die Grube gepumpt, um die oberen Schichten vorübergehend zu stabilisieren.

Schweden

Schweden arbeitet an Plänen zur direkten Entsorgung abgebrannter Brennelemente mit der KBS-3- Technologie. Die frühesten Baugenehmigungen können jedoch 2021 erteilt werden, und der früheste kommerzielle Beginn könnte derzeit für 2030 geplant werden.

Vereinigtes Königreich

Die britische Regierung hat gemeinsam mit vielen anderen Ländern und unterstützt durch wissenschaftliche Gutachten die dauerhafte Tiefenlagerung unter Tage als die am besten geeignete Methode zur Entsorgung von radioaktiven Abfällen mit höherer Aktivität identifiziert.

Die Entsorgung radioaktiver Abfälle (RWM) [1] wurde 2014 gegründet, um eine geologische Entsorgungsanlage (GDF) bereitzustellen, und ist eine Tochtergesellschaft der Nuclear Decommissioning Authority (NDA) [2], die für die Sanierung der historischen Nuklearanlagen des Vereinigten Königreichs zuständig ist .

Ein GDF wird durch einen auf Zustimmung der Gemeinschaft basierenden Prozess bereitgestellt [3] , der in enger Partnerschaft mit den Gemeinschaften arbeitet, langfristig Vertrauen schafft und sicherstellt, dass ein GDF lokale Interessen und Prioritäten unterstützt.

Die Politik verlangt nachdrücklich die Zustimmung der Menschen, die neben einer GDF leben würden, und gibt ihnen Einfluss auf das Tempo, in dem die Diskussionen voranschreiten.

Die erste Arbeitsgruppe wurde Ende 2020 und Anfang 2021 in Copeland [4] und Allerdale [5] in Cumbria gegründet. Diese Arbeitsgruppen haben damit begonnen, die potenziellen Vorteile einer GDF in ihren Gebieten zu untersuchen. Diese Arbeitsgruppen sind ein entscheidender Schritt im Prozess, um eine willige Gemeinschaft und einen geeigneten, machbaren und akzeptablen Standort für ein GDF zu finden.

RWM führt weiterhin positive Diskussionen an verschiedenen Orten in ganz England mit Personen und Organisationen, die daran interessiert sind, die Vorteile der Ausrichtung eines GDF zu erkunden. Es wird erwartet, dass sich in den nächsten ein oder zwei Jahren weitere Arbeitsgruppen im ganzen Land bilden werden.

Jeder Vorschlag für eine GDF wird anhand strenger Kriterien [6] bewertet, um sicherzustellen, dass alle Sicherheitstests erfüllt werden.

Vereinigte Staaten

Yucca Mountain Atommülllager und die Standorte in den USA, an denen Atommüll gelagert wird

Die Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) in den USA wurde 1999 in Betrieb genommen, indem die ersten Kubikmeter transuranischen radioaktiven Abfalls in eine tiefe Salzschicht in der Nähe von Carlsbad, New Mexico, eingebracht wurden .

1978 begann das US-Energieministerium mit der Untersuchung des Yucca Mountain innerhalb der sicheren Grenzen des Nevada-Testgeländes in Nye County, Nevada , um festzustellen, ob er sich für ein geologisches Langzeitlager für abgebrannten Kernbrennstoff und hochaktiven radioaktiver Müll. Dieses Projekt stieß auf erheblichen Widerstand und erlitt Verzögerungen aufgrund von Rechtsstreitigkeiten durch die Agency for Nuclear Projects for the State of Nevada (Nuclear Waste Project Office) und andere. Die Obama-Administration lehnte die Nutzung des Geländes im Vorschlag des US-Bundeshaushalts von 2009 ab, der alle Mittel strich, mit Ausnahme derjenigen, die zur Beantwortung von Anfragen der Nuklearaufsichtskommission erforderlich waren, "während die Regierung eine neue Strategie für die Entsorgung nuklearer Abfälle entwickelt".

Am 5. März 2009 sagte Energieminister Steven Chu bei einer Senatsanhörung, dass der Standort Yucca Mountain nicht mehr als Option für die Lagerung von Reaktorabfällen angesehen wird.

Im Juni 2018 begannen die Trump-Administration und einige Mitglieder des Kongresses erneut, Yucca Mountain zu nutzen, wobei Senatoren aus Nevada Widerstand erhoben.

Am 6. Februar 2020 twitterte US-Präsident Donald Trump über eine mögliche Änderung der Politik bezüglich der Pläne, Yucca Mountain in Nevada als Endlager für Atommüll zu nutzen. In Trumps früheren Budgets war die Finanzierung von Yucca Mountain enthalten, aber laut Nuclear Engineering International sagten zwei hochrangige Verwaltungsbeamte, dass der neueste Ausgabenplan kein Geld für die Lizenzierung des Projekts enthalten wird. Am 7. Februar wiederholte Energieminister Dan Brouillette Trumps Meinung und erklärte, dass die US-Regierung andere Arten von [Atom-]Speichern untersuchen könnte, wie etwa Zwischen- oder temporäre Standorte in anderen Teilen des Landes.

Obwohl von der Bundesregierung kein formeller Plan gefestigt wurde, geht der Privatsektor mit seinen eigenen Plänen voran. Holtec International hat im März 2017 bei der US Nuclear Regulatory Commission (NRC) einen Lizenzantrag für ein autonomes konsolidiertes Zwischenlager im Südosten von New Mexico eingereicht, zu dem das NRC bis März 2021 seine endgültige Umweltverträglichkeitserklärung vorlegen wird Partners plant außerdem den Bau und Betrieb eines konsolidierten Zwischenlagers in Andrews County, Texas, dessen Prüfung die NRC im Mai 2021 abschließen will. In der Zwischenzeit haben andere Unternehmen ihre Bereitschaft signalisiert, für eine erwartete Beschaffung durch die DOE, um eine Anlage zur Zwischenlagerung von Atommüll zu entwerfen.

Das Unternehmen Deep Isolation schlug eine Lösung vor, die eine horizontale Lagerung von Kanistern für radioaktiven Abfall in gerichteten Bohrlöchern vorsieht, wobei eine Technologie verwendet wird, die für den Öl- und Gasbergbau entwickelt wurde. Ein 18-Zoll-Bohrloch wird in geologisch stabilen Formationen vertikal bis in eine Tiefe von mehreren Tausend Fuß gerichtet, dann wird ein horizontaler Entsorgungsabschnitt von ähnlicher Länge erstellt, in dem Abfallkanister gelagert werden, und dann wird das Bohrloch verschlossen.

Siehe auch

• Reise zum sichersten Ort der Welt
• Liste der nuklearen Abfallbehandlungstechnologien
• Pilotanlage zur Abfallisolierung
• Nukleare Semiotik

Verweise

Externe Links

• Studie der World Nuclear Organization
• Sandia berichtet über die Granitentsorgung hochradioaktiver Abfälle in den USA
• Sandia berichtet über die Salzentsorgung von wärmeerzeugenden nuklearen Abfällen