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Typen radioaktiver Abfälle

Radioaktive Abfälle entstehen vor allem bei der Stromproduktion in Kernkraftwerken. Ein weiterer Teil stammt aus Anwendungen in Medizin, Industrie und Forschung. Da sich die Eigenschaften unterscheiden, gibt es unterschiedliche Typen radioaktiver Abfälle.

Die Schweizerische Kernenergieverordnung unterscheidet drei Typen von radioaktiven Abfällen. Die beiden wichtigsten sind hochaktive Abfälle (HAA) wie Atommüll sowie schwach- und mittelaktive Abfälle (SMA). Der dritte Typ sind alphatoxische Abfälle (ATA). Die Abfalltypen unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Sie werden getrennt zwischengelagert und entsorgt. Die Abfallmenge ist überschaubar.

Abfälle aus Kernkraftwerken

Hochaktive Abfälle stammen aus der Stromerzeugung in Kernkraftwerken. Sie liegen in Form abgebrannter Brennelemente und als hochaktiver Abfall aus deren Recycling (Wiederaufarbeitung) vor.

Frisches Brennelement vor der Verwendung im Reaktor
Ein frisches Brennelement wird zusammengesetzt. Foto: Framatome

Abgebrannte Brennelemente

Ein Kernkraftwerk produziert Strom aus Wärme. Diese Wärme entsteht bei der Spaltung von Atomkernen im Reaktor. Als Brennstoff dient Uran, das in den Brennelementen enthalten ist. Durch die Kernspaltung wird ein Teil des Urans umgewandelt und strahlt stärker als vorher: Es entstehen hochaktive Stoffe, sogenannte Aktivierungsprodukte wie Plutonium und Spaltprodukte. Diese bleiben in den Brennelementen eingeschlossen.

Nach drei bis fünf Jahren Einsatz im Reaktor müssen die Brennelemente ersetzt werden. Sie gelten dann als «abgebrannt». Abgebrannte Brennelemente entwickeln weiterhin Wärme: Erst nach mehreren Jahrzehnten Zwischenlagerung ist die Wärmeproduktion so weit abgeklungen, dass die Brennelemente in ein geologisches Tiefenlager gebracht werden können. Bis 2005 konnten abgebrannte Brennelemente noch rezykliert werden.

Schwach- und mittelaktive Abfälle aus Kernkraftwerken

Dabei handelt es sich um Betriebsabfälle wie kontaminierte Schutzanzüge, Putzmaterial, Werkzeuge, Maschinenteile, konzentrierte Abwässer, Ionentauscherharze und Filter aus Reinigungssystemen. Diese werden an Ort und Stelle oder im Zwischenlager Zwilag in Würenlingen für die Entsorgung im Tiefenlager vorbereitet und dann zwischengelagert.

Rückbau Mühleberg Turbine AKW
Die Stilllegung des Kernkraftwerks Mühleberg läuft. Foto: BKW

Radioaktive Abfälle fallen auch beim Rückbau von Kernkraftwerken an. Radioaktive Anlagenteile müssen gereinigt (dekontaminiert) oder entsorgt werden.

Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung

Rohabfälle aus Medizin, Industrie und Forschung werden am Paul Scherrer Institut in Villigen oder im Zwilag in eine Form gebracht, in der sie sicher transportiert, zwischen- und tiefengelagert werden können. Bis sie in ein Tiefenlager kommen, werden diese schwach- und mittelaktiven Abfälle im bundeseigenen Zwischenlager (Bundeszwischenlager BZL) in Würenlingen zwischengelagert. Für die Entsorgung der Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung ist der Bund in Zusammenarbeit mit der Nagra zuständig.

medizinische_abfaelle

Spezialfall: alphatoxische Abfälle

Dies sind schwach- und mittelaktive Abfälle mit einem hohen Gehalt an Stoffen, die beim radioaktiven Zerfall Alphastrahlung aussenden. Ihre Menge ist gering; in der Regel haben sie aber eine lange Halbwertszeit und zerfallen daher sehr langsam. Sie werden ebenfalls in einem geologischen Tiefenlager entsorgt.

Nicht alle radioaktiven Abfälle müssen in einem Tiefenlager entsorgt werden, einige zerfallen sehr rasch und sind schnell unschädlich.

Radioaktive Materialien, für die es kein geologisches Tiefenlager braucht

Beim Rückbau eines Kernkraftwerks fällt auch radioaktives Material an, das nach 30 Jahren Lagerung (sogenannte Abklinglagerung, Strahlenschutzverordnung) nicht mehr schädlich ist. Die radioaktiven Stoffe sind dann weitestgehend zerfallen. Beispiele sind aktivierte Metalle aus der direkten Umgebung des Reaktors oder sehr schwachaktiver Bauschutt.

In Medizin, Industrie und Forschung werden radioaktive Substanzen eingesetzt, die rasch zerfallen. Solche Stoffe mit einer Halbwertszeit von unter 100 Tagen werden am Einsatzort so lange zwischengelagert, bis die Strahlung unter einen bestimmten Wert gefallen ist. Danach werden sie konventionell entsorgt.

Hochaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung

Bis 2005 haben Frankreich und England rund 1200 Tonnen abgebrannte Brennelemente für die Schweiz rezykliert. Diese Wiederaufarbeitung ermöglichte es, Uran und Plutonium für die weitere Energieerzeugung zurückzugewinnen. Der nicht rezyklierbare Anteil des Brennstoffs wird als hochaktiver Abfall entsorgt.

Das revidierte Kernenergiegesetz, das am 1. Januar 2018 in Kraft trat, verbietet die Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente. Alle dabei entstandenen radioaktiven Abfälle wurden wieder in die Schweiz zurückgeführt.

Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente in der Wiederaufbereitungsanlage La Hague.
Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente in der Wiederaufbereitungsanlage La Hague. Foto: © Eric Larrayadieu/Orano

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