Techniklexikon

radioaktiver Abfall

Kernphysik, alle in gasförmiger, flüssiger und fester Form anfallenden radioaktiven oder kontaminierten Stoffe, die in der Industrie, bei der Benutzung und Aufbereitung von radioaktiven Stoffen in Krankenhäusern oder Laboratorien keine weitere Nutzung als Strahlenquelle erfahren bzw. beim Betrieb von Reaktoren oder Brennstoffaufbereitungsanlagen nicht mehr als Spaltmaterial verwendet werden können.

Früher wurden radioaktive Abfälle in schwach-, mittel- und hochaktive Abfälle unterteilt, abhängig von der Aktivitätskonzentration. Heute unterscheidet man die radioaktiven Abfälle nach der Wärmeentwicklung:

1. Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung. Die Wärmeabgabe pro Gebinde liegt im Milliwattbereich.

2. Gering wärmeentwickelnde Abfälle: Die Wärmeabgabe pro Gebinde liegt im Wattbereich.

3. Stark wärmeentwickelnde Abfälle. Die Wärmeabgabe pro Gebinde liegt im Kilowattbereich. Bei Endlagerung in Gesteinsschichten können sie die Temperatur des umgebenden Gesteins um bis zu 200 °C erhöhen.

Um die radioaktiven Abfälle in eine endlagerungsfähige Form zu überführen, werden sie konditioniert. Dazu werden bei vernachlässigbarer oder geringer Wärmeentwicklung Metallfässer, Bitumen- oder Betonummantelungen verwendet. Stark wärmeentwickelnde Abfälle werden zu flüssigem Glas gemischt, aus denen dann Glasblöcke hergestellt werden. Die stark wärmeentwickelnde Abfälle werden zum Teil noch oberirdisch in gekühlten Edelstahltanks gelagert oder in Form von Silikatglasblöcken in Salzformationen.

Von einem Kernkraftwerk mit einer Leistung von z.B. 1 300 MW fallen jährlich 582 m³ konditionierte Betriebsabfälle und Wiederaufarbeitungsabfälle an. Davon sind ca. 531 m³ mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung, 47 m³ mit geringer Wärmeentwicklung und 4,8 m³ mit starker Wärmeentwicklung. Abhängig vom Aggregatzustand, der spezifischen Aktivität, der Radiotoxidität sowie der Wärmeentwicklung werden unterschiedliche Verfahren zur Konditionierung angewandt.

Abfälle mit vernachlässigbarer bzw. geringer Wärmeentwicklung werden zunächst in ihrem Volumen verringert und anschliessend verpackt. Aus Flüssigkeiten trennt man die radioaktiven Stoffe durch Verdampfen der nicht aktiven Flüssigkeit, Fällen, Filtern oder Ionenaustausch ab und verfestigt die dabei gewonnenen Rückstände, Konzentrate, Schlämme, Filtermittel oder Ionenaustauschharze in Bitumen oder Zement, die zusätzlich von einem Stahlfass umschlossen sind. Feste radioaktive Stoffe dieser Kategorie werden - soweit sie brennbar sind - verascht, ansonsten verkleinert, gepresst und anschliessend in Fässern oder Containern verpackt, wobei eine zusätzliche Fixierung an Beton oder Bitumen vorgenommen wird. Hochaktive Abfälle mit starker Wärmeentwicklung fallen als wässrige Lösung in Wiederaufarbeitungsanlagen an. Sie enthalten mehr als 99% der Spaltprodukte sowie Reste von Uran, Plutonium und Actiniden. Sie werden zunächst 5 Jahre gelagert, bis die spezifische Wärmeleistung pro kg Spaltprodukt von 1 kW auf weniger als 0,6 kW abgesunken ist. Diese dann immer noch hochaktiven Spaltprodukte werden mit glasbildenden Stoffen gemischt, zu Glasblöcken verschmolzen und mit Edelstahl umkleidet. Sie müssen 1 000 Jahre sicher im Glas eingeschlossen bleiben. Während dieser Zeit darf der Glaskörper durch Temperaturerhöhung und Bestrahlung seine Beständigkeit nicht verlieren.