Finnland baut weltweit erstes Endlager für verbrauchten Kernbrennstoff

Das finnische Endlager für abgebrannte Brennelemente wird nach der von der schwedischen Kernbrennstoff-Verwaltungsgesellschaft SKB entwickelten Methode gebaut. Das Endlager wird voraussichtlich Mitte der 2020er Jahre die ersten abgebrannten Brennelemente aufnehmen und wird damit das erste seiner Art weltweit sein.

Seit Beginn der kommerziellen Nutzung der Kernenergie in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts wird über die Entsorgung verbrauchten Kernbrennstoffs diskutiert. Kernbrennstoff ist zwar eine wichtige Quelle für fossilfreie Energie, hat aber ihren Preis, denn abgebrannte Brennelemente sind hoch radioaktiv. Derzeit prüfen die Mitgliedstaaten die Möglichkeiten ihrer Endlagerung.

Weltweite Vorreiter bei der Suche nach einer endgültigen Lösung für die zunehmenden Mengen verbrauchten Kernbrennstoffs sind Schweden und Finnland. In Finnland ist Posiva mit dem Bau und Betrieb des finnischen Endlagers beauftragt, auf der Grundlage einer von der schwedischen Svensk Kärnbränslehantering (SKB) entwickelten Methode. Posiva hat eine solche Anlage gebaut und ist im Prozess eine Betriebsgenehmigung zu erhalten. Damit wird Finnland das erste Land der Welt mit einem Endlager sein, in dem Kernenergieabfälle für mindestens 100.000 Jahre sicher gelagert werden können. Die direkte Strahlung klingt innerhalb von 1.000 Jahren ab. Die abgebrannten Brennelemente verbleiben jedoch im Endlager, da radioaktives Material auch dann noch durch Verschlucken in den menschlichen Körper gelangen und ihn schädigen kann.

Posiva

Das finnische Unternehmen Posiva wurde 1995 mit der Aufgabe gegründet, die Endlagerung des verbrauchten Kernbrennstoffs seiner Eigentümer – die Kernkraftwerksbetreiber Teollisuuden Voima und Fortum – zu übernehmen.

Endlager auf der Insel Olkiluoto

Endlager auf der Insel Olkiluoto

Die jahrzehntelange Erforschung der geologischen Bedingungen bestätigte die Insel Olkiluoto als den geeignetsten Standort für das finnische Endlager. Es gibt zwei allgemein akzeptierte Möglichkeiten der Endlagerung: die oberflächennahe Lagerung und die geologische Tiefenlagerung. Im Jahr 2000 traf die finnische Regierung die Grundsatzentscheidung, dass die letztgenannte Option vorzuziehen sei, und beauftragte Posiva mit einer eingehenden Untersuchung des Grundgesteins auf Olkiluoto.

Pasi Tuohimaa, Posivas Pressesprecher, erklärt:

„Um die Tiefe des künftigen Endlagers von etwa 430 Metern zu erreichen, beschloss Posiva 2004 den Bau der ONKALO-Anlage, einer Kombination aus Schächten und einem Zugangstunnel. Der Zustand des Grundgesteins erwies sich als geeignet, sodass ONKALO als Standort für das Endlager bestätigt wurde. Die Baugenehmigung wurde 2015 von der finnischen Regierung erteilt. ONKALO wird weiter expandieren und die Tunnel werden schließlich eine Länge von rund 50 Kilometern erreichen.“

Endlagerungsbehälter

Posiva ermittelte die genaue Lage des Endlagers durch Bohrungen im kristallinen Grundgestein und durch die Entnahme von Grundwasserproben. Das Endlager wird an einem Standort errichtet, an dem die Rissbildung im Grundgestein und Grundwasserbewegungen minimal sind. Strenge Tests gewährleisten die langfristige Funktionalität, selbst bei Extremereignissen wie Erdbeben oder kommenden Eiszeiten. In Finnland werden 6.500 Tonnen verbrauchten Kernbrennstoffs für die Endlagerung in etwa 3.250 Behälter verpackt. Die unten beschriebene Methode wird den Einschluss der Strahlung im Endlager gewährleisten, um so Mensch und Umwelt maximalen Schutz zu bieten.

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SKB und die schwedische KBS-3-Methode

Die von Posiva in Finnland angewandte Methode wurde von SKB entwickelt. Die Methode, genannt KBS-3und SKB arbeitet derzeit am weltweit zweiten Endlager. Es wird in der Nähe von Vattenfalls Kernkraftwerk Forsmark in der Gemeinde Östhammar, nördlich von Stockholm, errichtet. Die beiden Unternehmen arbeiten seit Langem gemeinsam an Lösungen für die Endlagerung, auch weil die Verhältnisse des Grundgesteins in beiden Ländern ähnlich sind. 

KBS-Methode

„In Schweden werden etwa 12.000 Tonnen verbrauchten Kernbrennstoffs in 6.000 Kupferbehältern endgelagert. Bei der KBS-3-Methode werden mehrere Barrieren zur Eindämmung der Strahlung eingesetzt. Der Behälter stellt die erste Barriere dar. Der Gusseiseneinsatz sorgt für Stabilität, während das Kupfergehäuse eine Korrosion verhindert. Die zweite Barriere ist Bentonit. Der Ton wird um die Behälter herum platziert, sodass er umgebendes Wasser aufnehmen und sich ausdehnen kann. Der Ton hält die Behälter an ihrem Platz und schützt sie vor Bewegungen im Grundgestein. Außerdem hält er das Wasser von den Behältern fern. Die dritte und letzte Barriere ist das Grundgestein selbst. Die Behälter werden sicher in einer Tiefe von etwa 500 Metern unter der Erde platziert“, sagt SKB-Sprecherin Jenny Rees. Das schwedische Endlager wird voraussichtlich Mitte der 2030er-Jahre nach Erteilung aller erforderlichen Genehmigungen seinen Betrieb aufnehmen.

Zukunftspläne für die Entsorgung abgebrannter Brennelemente

Es besteht allgemeine Einigung darüber, dass jedes Land sowohl ethisch als auch rechtlich für die Entsorgung seiner eigenen abgebrannten Brennelemente verantwortlich ist. Über 50 Länder weltweit prüfen derzeit die Möglichkeiten im Hinblick auf die lokalen geologischen Bedingungen. Unter den wenigen geplanten Projekten wird ein französisches Endlager voraussichtlich das dritte weltweit sein. Die Inbetriebnahme des geologischen Tiefenlagers mit dem Namen Cigeo ist für 2035 geplant. Andra, die französische Agentur für die Entsorgung radioaktiver Abfälle, wird die Anlage in den französischen Departements Meuse und Haute-Marne errichten.

Die internationale Zusammenarbeit ist bei der weltweiten Suche nach Lösungen unerlässlich. Ein wichtiger Aspekt, der bei der Entsorgung berücksichtigt werden muss, ist die Frage, wie Standort und Funktion des Endlagers künftigen Generationen mitgeteilt werden können.

Jenny Rees betont, dass die Welt gemeinsam an Lösungen arbeitet: 

„Es wird daran geforscht, wie wir Informationen und Wissen über Generationen hinweg erhalten können. Mehrere Länder untersuchen gemeinsam verschiedene Ideen. Die Frage lautet: Wie können die Botschaft und alle relevanten Informationen an künftige Generationen weitergegeben werden? In Schweden muss ein konkreter Plan vorgelegt werden, wenn das Endlager im Jahr 2090 versiegelt wird.“

Was sind abgebrannte Brennelemente?

„Verbrauchter Kernbrennstoff ist Kernbrennstoff, der in einem Reaktor verwendet wurde. Der in den heutigen kommerziellen Reaktoren verwendete Kernbrennstoff besteht aus kleinen Keramikpellets aus schwach angereichertem Uranoxid. Die Brennstoffpellets werden vertikal angeordnet und mit einer Metallhülle zu einem Brennstab ummantelt. Diese Brennstäbe werden zu großen Brennelementen gebündelt, die dann in den Reaktor eingesetzt werden. Der Brennstoff ist bei der Beschickung des Reaktors und bei der Entnahme aus dem Reaktor ein Feststoff.“

Quelle: U.S. Department of Energy, Office of Nuclear Energy: 5 Fast Facts about Spent Nuclear Fuel

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