Endlager Der lange Weg zum Endlager

Seit Jahrzehnten produziert Deutschland tonnenweise Atommüll. Doch wohin damit? Eine langfristige Lösung scheint noch nicht in Sicht
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Welches Gestein wäre aus heutiger Sicht am besten geeignet?

Während Deutschland noch lange sucht, hat Finnland schon gefunden. Dort wurde 2010 das weltweit erste Endlager für hochradioaktiven Müll genehmigt. Onkalo (zu Deutsch: Kleine Höhle) liegt in der 6000-Seelen-Gemeinde Eurajoki. Der Atommüll des skandinavischen Landes soll hier in 420 Metern Tiefe in Granitgestein eingelagert werden. Knapp 27 Jahre benötigte die finnische Regierung für die Suche nach dem geeigneten Endlagerstandort. Seitdem bewarben sich dutzende Gemeinden, Eurajoki bekam schließlich den Zuschlag. Seit nun vier Jahren befindet sich die Anlage im Bau, in zehn Jahren soll sie aufnahmebereit für den ersten hochradioaktiven Müll sein. Die mit einer Tonbarriere versetzten Kupferbehälter sollen dann eine sichere Einlagerung des Atommülls für einige hunderttausend Jahre bieten.

Der lange Weg zum Endlager

840 Meter unter Tage befindet sich die Erkundungssohle des Salzstocks Gorleben

Auch in Deutschland wird seit Jahrzehnten an einer Lösung für das Endlagerproblem gearbeitet. Wohin mit den hochradioaktiven Abfällen? Spätestens in 20 Jahren sollte ein Endlager bereitstehen, denn dann enden die ersten Laufzeitgenehmigungen für Zwischenlager und Atommüllbehälter in Deutschland. Die Zeit drängt.

Momentan gibt es in hier 16 Zwischenlager für atomaren Müll, der aus insgesamt 886 Behältern mit Brennelementen oder Glaskokillen besteht. Die Standorte liegen direkt an den bestehenden Atomkraftwerken, zusätzlich noch in Ahaus und Gorleben, sowie im ZLN Greifswald und im Behälterlager Jülich. Die Genehmigung für den Standort Obrigheim steht noch aus.

Die Standortzwischenlager an den AKWs sind alle zwischen 2002 und 2007 in Betrieb genommen worden. Bei einer 40-jährigen Genehmigung – das ist die Maximallaufzeit für Zwischenlager und Behälter - heißt das konkret: Im Jahr 2042 muss nicht nur eine Entscheidung gefällt worden sein, wie weiter mit dem Müll verfahren wird. Denn selbst nach der abgeschlossenen Erkundung eines potenziellen Endlagers müssen weitere zwei Jahre bis zur Vollendung der Auswertung der Messdaten eingerechnet werden. Anschließend folgt ein Planfeststellungsverfahren, das beispielsweise für den Schacht Konrad im Stadtgebiet Salzgitter zusätzliche 20 Jahre gedauert hat.

Für Gorleben und Ahaus steht diese Entscheidung sogar noch viel früher an. In Ahaus wurde 1992 der erste Atommüll eingelagert, in Gorleben 1995.

Welche Möglichkeiten hat Deutschland?

Auch nach dem deutschen Entsorgungskonzept sollen radioaktive Abfälle langfristig in tiefen geologischen Formationen eingelagert werden. Denn im Vergleich zur Lagerung an der Erdoberfläche bietet die Lagerung in mehreren hundert Metern Tiefe aus Sicht der Forschung eine größere Sicherheit. Als potenzielle Wirtsgesteine wurden in Deutschland Steinsalz, Ton- und Kristallingesteine untersucht.

Doch Sicherheit wird nicht nur durch die Gesteinart definiert. Die Anforderungen für untersuchungswürdige Endlagerstandorte beziehen sich ebenso auf die geologische Gesamtsituation. So dürfen im Endlagerbereich keine starken seismischen Aktivitäten oder Vulkanismus zu erwarten oder vorhanden sein. Außerdem muss der einschlusswirksame Gebirgsbereich mindestens 100 Meter mächtig sein und über eine ausreichend große Ausdehnungsfläche verfügen. In Bezug auf Tongestein wären das mindestens zehn Quadratkilometer. Mehrere Gesteinsformationen sowohl in Ton, Salz als auch in Granit entsprechen in Deutschland diesen Anforderungen.

Ein sogenanntes Multibarrierensystem soll bei einem Endlager für hochradioaktiven Müll für eine Langzeitisolation von der Biosphäre sorgen. Dieses System besteht nicht nur aus geologischen, sondern auch aus technischen Schranken. Im deutschen Entsorgungskonzept würde das betreffende Gestein allerdings die Hauptlast des sicheren Einschlusses tragen.

Warum eine Endlagerung in tiefen geologischen Formationen?

Absolute Sicherheiten für eine geeignete Einlagerungsstätte gibt es nicht, doch Prognosen helfen die Risiken einzuschätzen. Die vergangenen geologischen Veränderungen in und auf der Erde lassen sich über Jahrmillionen nachvollziehen. Geologen analysieren diese Veränderungen der Vergangenheit und ziehen daraus Rückschlüsse über mögliche zukünftige Entwicklungen. So können Prognosen für unterschiedliche Gesteine und Erdschichten bis zu einer Million Jahre im Voraus erstellt werden.

Forscher weisen nach, dass die geologischen Veränderungen an der Erdoberfläche wesentlich rasanter vonstatten gehen als die Vorgänge im tiefen Untergrund. Je tiefer man gräbt, desto besser lassen sich also verschiedene Gefahren wie Erosion durch Flussläufe, Erdrutsche oder Eiszeiten umgehen. Beispielsweise lässt sich in den kommenden eine Millionen Jahren mit etwa zehn Eiszeiten rechnen. Damit die Eiszeiten und die mit ihnen einhergehenden geologischen Veränderungen keine Gefahr für ein atomares Endlager darstellen, müssen die Abfälle tief genug unter Tage eingelagert werden. Aus den Analysen der Vergangenheit weiß man, dass Gletscher schon 250 Meter tiefe Rinnen in die Erde gefräst haben. Geht man davon aus, dass sich zukünftige Eiszeiten nicht sehr viel anders abspielen werden als vergangene, so sollte man mit einer Erosion bis zu 300 Metern Tiefe rechnen. Die Einlagerungssohle muss also tiefer liegen.

Somit sind die geologischen Voraussetzungen geklärt. Offen bleiben die technischen Einschränkungen, denn ein Bergwerk kann natürlich nicht beliebig tief angelegt werden. Die Arbeitsbedingungen und die Sicherheit der Bergleute spielen bei diesem Kriterium eine große Rolle. Aufgrund von Erfahrungswerten im Bergbau hat man in Deutschland eine maximale Tiefe von 1500 Metern für die Endlager-Stollen festgelegt.

Welches Gestein wäre aus heutiger Sicht am besten geeignet?

Sowohl Salz-, als auch kristalline Gesteine sind sehr stabil. In beiden geologischen Formationen können in großer Tiefe (etwa 900 bis 1200 Meter) Bereiche identifiziert werden, die homogen vom jeweiligen Gestein durchsetzt sind. Großvolumige Hohlräume können hier eigenständig existieren. Für die Anlegung von Strecken und der eigentlichen Einlagerungshohlräume ist dieses Kriterium unabdingbar. Granitvorkommen scheiden als Wirtsgesteine in Deutschland allerdings aus. Sie sind hier zu stark geklüftet und beansprucht, sodass die Hohlraumstabilität nicht immer gegeben ist. Generell ist das auch der Schwachpunkt bei Tongestein. Es bietet generell zu wenig Stabilität. Ohne Beton- oder Stahlstützen könnte man hier nur etwa 500 Meter in die Tiefe graben.

Neben der Stabilität ist die Temperaturleitfähigkeit des Wirtsgesteins ein wichtiges Kriterium bei der Einlagerung der Abfälle. Hochradioaktiver Müll entwickelt Wärme. Das umgebende Gestein muss bei einem Endlager für Brennstäbe also in der Lage sein, die vom Behälter ausgehende Wärme aufzunehmen und abzuleiten. In Ton und Kristallingestein könnten aufgrund des Bentonitversatzes (eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien) um den Lagerbehälter und aufgrund der geringen bis mittleren Wärmeleitfähigkeit lediglich Abfälle mit einer Wärmeentwicklung bis maximal 100 Grad Celsius eingelagert werden. Die Eignung wäre nur für schwach- oder mittel radioaktive Inhalte gegeben, hochradioaktive Abfälle müssten länger zwischengelagert werden um auszukühlen.

Besser für stark strahlenden Müll ist die wärmeleitende Eigenschaft von Steinsalz. Versetzt man die Behälter mit Salzgrus, könnten hier bis zu 200 Grad Celsius toleriert werden. Steinsalz ist außerdem undurchlässig gegenüber Gasen und Flüssigkeiten. Hohlräume verschließt es eigenständig durch sein sogenanntes viskoses Formungsverhalten. Weiter unterschiedet Salzgestein von Tongestein, dass es ein hohes Lösungs- und sehr geringes Sorptionsverhalten hat: Träten bei einer Endlagerung Radionuklide aus einem Behälter aus, würde Ton diese in sein Molekulargitter aufnehmen und dort festhalten. Im Salzgestein würde dieser Vorgang so nicht funktionieren. Das Gas oder die Lösung würde im besten Fall an Ort und Stelle verbleiben. Im schlechtesten Fall könnte durch die hohe Löslichkeit des Salzes die Gefahr bestehen, dass Radionuklide in das Umgebungsgestein austreten.

Ein weiteres, wenn auch weiches, Argument für die Einlagerung in Salzgestein, ist der Erfahrungsschatz, der in Deutschland durch Salz- und Erzbergbau erworben wurde. In Bezug auf Bergbau in Tongestein ist hierzulande kaum Erfahrung vorhanden. Zwar kooperieren deutsche Geologen mit internationalen Instituten um ihre Kenntnisse im Tonbereich aufzubessern, aber es wundert nicht, dass Lösungen mit Salzgesteinen hierzulande auf der Hand liegen. Auch wenn mancher das in Gorleben nicht gerne hört.

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