Atomkraftgegner behaupten gerne, dass radioaktive Abfälle eine unbeherrschbare Gefahr für Mensch und Umwelt seien. Wir greifen diese Behauptung in diesem Dossier auf und zeigen, dass in der Schweiz professionell mit radioaktiven Abfällen umgegangen wird.
Atommüll aus Kernkraftwerken wird in massiven Metallzylindern transportiert und gelagert. Man kennt diese Transport- und Lagerbehälter auch unter dem Markennamen «Castor». Die robusten Behälter werden unter härtesten Bedingungen getestet. Im YouTube-Video ist ein Castor zu sehen, der auch nach einer Explosion eines Gaskesselwagens in nächster Nähe perfekt dicht bleibt.
Der Metallbehälter ist eine wichtige Sicherheitsbarriere. Er verhindert die Ausbreitung radioaktiver Stoffe und schirmt zudem die Strahlung ab.
Solche spektakulären Videos sind eher die Ausnahme. Selbst hochaktive radioaktive Abfälle aus der Stromproduktion in Kernkraftwerken sind eher langweilig. Zu dieser Abfallart gehören die ausgedienten Brennelemente. Nach ihrem Einsatz im Kernkraftwerk bleiben diese jahrelang in Wasserbecken eingetaucht oder lagern dann in den robusten Metallbehältern in gesicherten Hallen – sogenannten Zwischenlagern – und zerfallen.
Interessant hingegen ist, wie wenig radioaktive Abfälle es in der Schweiz gibt und was alles zum Schutz von Mensch und Umwelt unternommen wird, bis die Abfälle endgültig tief unter dem Erdboden entsorgt sind.
Bei der Stromproduktion in Kernkraftwerken entstehen hochaktiven Abfälle, ausgediente Brennelemente sowie schwach- und mittelaktive Betriebsabfälle. Diese lagern bei den Schweizer Kernkraftwerken und im Zwilag, dem Zentralen Zwischenlager Würenlingen im Kanton Aargau. Das Zwilag nimmt zudem die radioaktiven Abfälle aus dem Rückbau der Kernkraftwerke auf, wenn diese nach Betriebsende abgestellt und abgerissen werden. In Deutschland werden hochaktive Abfälle als hochradioaktive Abfälle oder wärmeentwickelnde Abfälle bezeichnet. Umgangssprachlich heissen diese auch Atommüll.
Radioaktive Abfälle entstehen aber auch aus der Anwendung radioaktiver Stoffe in Medizin, Industrie und Forschung (MIF-Abfälle). Eine solche Anwendung in der Medizin ist die Bekämpfung von Krebs mithilfe von radioaktiven Medikamenten. Für die Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung hat der Bund die Verantwortung. Sie werden in einer eigenen Halle im Bundeszwischenlager (BZL) gelagert, das vom Paul Scherrer Institut (PSI) betrieben wird.
Welchen Entsorgungsweg radioaktives Material in der Schweiz durchläuft, zeigt das nebenstehende Schema des Bundesamts für Gesundheit (BAG).
Wie bei anderen Abfällen wird auch bei radioaktiven Stoffen darauf geachtet, die Menge und das Volumen an Abfällen, die endgültig entsorgt werden müssen, zu reduzieren. Insbesondere Material mit einer geringen Aktivität wird behandelt, um möglichst viel dekontaminiertes und daher ungefährliches Material der Wiederverwertung (Recycling) zuzuführen. Dies geschieht zum Beispiel im Zwilag, das über eine Reihe an Abfallbehandlungsanlagen verfügt.
Die verbleibenden radioaktiven Abfälle werden in eine lagerfähige Form gebracht. Zusammen mit den mittel- und hochaktiven Abfällen werden sie langfristig tief unter dem Erdboden in einem geologischen Tiefenlager sicher entsorgt.
Bevor wir mehr zur Abfallmenge verraten, zuerst ein Überblick, was Radioaktivität überhaupt ist und wozu Sicherheitsbarrieren dienen.
Die meiste Radioaktivität, der wir täglich ausgesetzt sind, kommt aus natürlichen Quellen und nicht aus künstlichen. Sogar unser eigener Körper enthält natürliche radioaktive Stoffe, die wir über unsere Nahrung aufnehmen. Umgangssprachlich nennt man ionisierende Strahlung auch radioaktive Strahlung. Sie entsteht, wenn instabile Atome spontan zerfallen und dabei Energie als Strahlung freisetzen. Vor einer zu hohen Strahlenbelastung müssen wir uns schützen.
Dabei gibt es drei wirksame Methoden zum Schutz: Abstand zur Quelle halten, die ionisierende Strahlung aussendet, die Aufenthaltsdauer in einem Bereich mit Strahlung möglichst gering halten und die Strahlenquelle durch Sicherheitsbarrieren abschirmen.
Mehr Informationen zur Radioaktivität gibt es in unserem Multimedia-Dossier «Entdeckungsreise Strahlung».
Für eine sichere Handhabung der radioaktiven Abfälle sind Sicherheitsbarrieren zentral. Sie schützen nicht nur bei extremen Ereignissen wie einem Unglück, sondern auch beim tagtäglichen Umgang mit den Abfällen. Dank der Sicherheitsbarrieren sind die Abfälle jederzeit sicher eingeschlossen, werden gegen schädliche Einwirkungen von aussen geschützt und von unserem Lebensraum ferngehalten.
Vom Entstehen der Abfälle im Reaktor bis zur endgültigen Entsorgung (dies ist das Backend des Brennstoffkreislaufs) gibt es zuverlässige Sicherheitsbarrieren, die Strahlung abschirmen und ein Ausbreiten radioaktiver Stoffe verhindern. Im Kernkraftwerk zählen das Reaktordruckgefäss und das Reaktorgebäude zu den Sicherheitsbarrieren. Auch das Wasser der Becken, in denen die ausgedienten Brennelemente nach Entnahme aus dem Reaktor einige Jahre gelagert werden, schirmt die Strahlung ab.
Die massiven Transport- und Lagerbehälter aus Metall, (z.B. Castoren, Video aus Deutschland) sind während der anschliessenden Trockenlagerung der ausgedienten Brennelemente eine wirksame Sicherheitsbarriere. Die extrem robusten Behälter (siehe Abbildung rechts) stehen in Zwischenlagern wie dem Zentralen Zwischenlager Zwilag, die ebenfalls über dicke Betonmauern verfügen.
In zahlreichen Tests (Falltests aus grosser Höhe, Zugkollisionen, Beschuss mit massiven Projektilen, Feuertest, Eintauchen unter Wasser) werden die Behälter unter härtesten Bedingungen getestet. Sie schliessen die Abfälle jederzeit sicher ein und halten mit dem zusätzlichen Betondeckel sogar einem Flugzeugabsturz stand. Ebenfalls bieten sie Schutz gegen Beschuss, Erdbeben, Brände, Überschwemmungen etc.
In der Schweiz gibt es verschiedene Arten radioaktiver Abfälle: schwach- und mittelaktive, sowie hochaktive Abfälle. Sie müssen getrennt voneinander aufbewahrt werden, weil sie unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Auch ohne Kernkraftwerke gäbe es radioaktive Abfälle. Sie fallen bei der Anwendung strahlender Stoffe aus Medizin, Industrie und Forschung (MIF-Abfälle) an. Die dabei anfallende Abfallmenge ist erstaunlich gering.
Hochaktive Abfälle sind überwiegend ausgediente Brennelemente aus Kernkraftwerken sowie verglaste Abfälle, die beim Recycling von ausgedienten Brennelementen entstehen (sogenannte Wiederaufarbeitung ausgedienter Brennelemente).
Schwach- und mittelaktive Abfälle aus Kernkraftwerken sind Betriebsabfälle wie kontaminierte Schutzanzüge, Putzmaterial, Werkzeuge, Maschinenteile, konzentrierte Abwässer und Filter aus Wasserreinigungssystemen. Auch radioaktive Abfälle aus dem Rückbau von Kernkraftwerken sind schwach- und mittelaktive Abfälle.
In der Medizin, Industrie und Forschung entstehen ebenfalls radioaktive Abfälle. Zu den ersten radioaktiven Abfällen der Schweiz gehörten Radiumleuchtfarben aus der Uhrenindustrie. In der Industrie werden auch radioaktive Stoffe zur Materialprüfung und zum Haltbarmachen von Lebensmitteln eingesetzt. Im Medizinbereich beispielsweise kommen radioaktive Arzneimittel und Strahlenquellen bei Krebstherapien zum Einsatz.
Weitere Informationen zur Herkunft der Abfälle gibt es im Erklärvideo der Nagra.
Bei der klimafreundlichen Stromproduktion in den Atomkraftwerken entstehen kleine Mengen an radioaktiven Abfällen. 80% der radioaktiven Abfälle der Schweiz entstehen aus der Stromproduktion in den vier laufenden Schweizer Kernkraftwerken sowie dem Kernkraftwerk Mühleberg, das rückgebaut wird. Nur 11% sind hochaktive Abfälle.
Rund 20% der radioaktiven Abfälle der Schweiz stammen aus dem Bereich Medizin, Industrie und Forschung, wobei es sich vor allem um schwach- und mittelaktive Abfälle handelt. Rund 36% der Abfälle sind schwach- und mittelaktive Abfälle aus dem Kernkraftwerksbetrieb und 30% der schwach- und mittelaktiven Abfälle stammen aus der Stilllegung der Kernkraftwerke.
Bis geologische Tiefenlager bereitstehen, werden die Abfälle zwischengelagert. Das Zwilag verfügt mit seinen Hallen über ausreichend Platz, um alle radioaktiven Abfälle für die geplante Laufzeit der Kernkraftwerke und aus dem Rückbau der Kernkraftwerke aufzunehmen. Die Schweizer Entsorgungsorganisation Nagra führt ein Verzeichnis über Menge und Art der bereits entstandenen und der zu erwartenden radioaktiven Abfälle.
Alle radioaktiven Abfälle der Schweiz haben ein überschaubares Volumen von 83'000 Kubikmeter inklusive Verpackung. Das Kurzvideo vermittelt einen Eindruck, wie klein diese Menge im Vergleich ist. Die Mitarbeitenden des Zwilags kümmern sich gewissenhaft um die sichere Zwischenlagerung dieser Abfälle.
Die verpackten 83'000 Kubikmeter Abfälle entsprechen unverpackt einem Würfel mit 44 Meter Seitenlänge. Rund 9300 Kubikmeter davon sind hochaktive Abfälle aus der Stromproduktion. Dies entspricht ohne Verpackung einem Würfel mit 21 Meter Seitenlänge oder etwa acht Einfamilienhäusern.
Bei den endlagerfertig verpackten schwach- und mittelaktiven Abfällen stammen rund 56'000 Kubikmeter aus dem Betrieb und Rückbau der Kernkraftwerke (Würfel mit 39 Meter Seitenlänge, ohne Verpackung) sowie rund 16'000 Kubikmeter aus Medizin, Industrie und Forschung (Würfel mit 25 Meter Seitenlänge, ohne Verpackung).
Wie wenig radioaktive Abfälle die Schweiz hat, sieht man ebenfalls, wenn wir die gesamte Menge an Atommüll auf eine Person herunterrechnen. Für jeden Menschen in der Schweiz wird pro Jahr etwas mehr als ein Uranpellet verbraucht. Uranpellets sind der Kernbrennstoff, der in den Brennstäben steckt, welche Atomkraftwerke zur Stromerzeugung benötigen. Uran besitzt eine grosse Energiedichte (siehe Erklärvideo).
Aus dem gesamten Kernkraftwerksbetrieb entsteht über all die Jahre pro Person rund 500 Gramm ausgedienter Kernbrennstoff, also ungefähr eine Cola-Dose pro Person. Nimmt man die Verpackung in Form von Endlagerbehältern hinzu, ist dies pro Kopf nur gerade 1 Literflasche hochaktiver Abfall.
Aus Medizin, Industrie und Forschung sowie dem Betrieb und der Stilllegung von Kernkraftwerken kommen 9 Literflaschen schwach- und mittelaktiver Abfall inklusive Verpackung hinzu. Die Abfälle liegen konzentriert und in fester Form vor.
Die radioaktiven Abfälle aus der Stromproduktion werden in den Zwischenlagern bei den Kernkraftwerken und vor allem im Zentralen Zwischenlager Zwilag in Würenlingen gelagert. Im Video nebenan erfahren Sie, weswegen es überhaupt solche Zwischenlager braucht.
Die Zwischenlagerung ist eine wichtige Übergangslösung bei der sicheren Entsorgung radioaktiver Abfälle. Zwischenlager wie das Zwilag beherbergen radioaktive Abfälle aus dem Betrieb und Rückbau der Schweizer Kernkraftwerke. Überdies gibt es das Bundeszwischenlager (BZL) für Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung.
In der Schweiz verfügen die Betreiber der Kernanlagen über viel Erfahrung und Knowhow im Umgang mit diesen Abfällen. Dies während des gesamten Prozesses von der Entnahme der ausgedienten Brennelemente aus dem Reaktor über Atommülltransporte bis hin zur Lagerung der Abfälle in gut gesicherten Hallen. Es gibt somit keinen Zeitdruck bei den Vorbereitungsarbeiten für das Endlager.
Die Betreiber der Schweizer Kernanlagen sind sich der grossen Verantwortung bewusst und werden von den Behörden genau kontrolliert. In den über 20 Betriebsjahren des Zwilags gab es keinen einzigen Zwischenfall mit Radioaktivität.
Das Zwilag ist weit mehr als nur ein Lager. Es besteht aus mehreren Hallen, Gebäuden und Anlagen, welche eine klar definierte Funktion haben.
Das Zwilag verfolgt drei hauptsächliche Ziele:
Die Menge und das Volumen der radioaktiven Abfälle, die zwischen- und endgelagert werden, soll bestmöglich reduziert werden. Dies gelingt durch Dekontamination von Material, wodurch man es nach Freimessen der normalen Verwertung zuführen kann.
Schwachaktive Abfälle werden zur Volumenreduktion verbrannt. Die übrigbleibenden Abfälle werden im Zwilag dann in eine zwischen- und endlagerfähige Form gebracht, was man «konditionieren» nennt. Beim Konditionieren werden die Abfälle zum Beispiel in Glas oder Beton eingeschlossen.
Nachdem die Abfälle auf die Zwischenlagerung vorbereitet wurden, werden sie in einer der Lagerhallen des Zwilags aufbewahrt. Das Zwilag bietet genügend Platz für alle Abfälle aus dem Betrieb und der Stilllegung der Schweizer Kernkraftwerke.
Das Lagergebäude für schwach- und mittelaktive Abfälle bietet genügend Platz, um die schwach- und mittelaktiven Abfälle aus dem Betrieb und der Stilllegung der Schweizer Kernkraftwerke aufzunehmen.
Beim Rückbau eines Kernkraftwerks müssen nur rund 2% der Gesamtmasse als radioaktive Abfälle entsorgt werden. Ziel ist es, möglichst viel Material wiederzuverwerten. Der grösste Teil ist normaler Bauschutt, der nie mit Radioaktivität in Kontakt war.
Die meisten schwachaktiven Materialien aus den Kernkraftwerken sind nur oberflächlich verschmutzt. In der Konditionierungsanlage behandelt das Zwilag solche Abfälle, um die radioaktiven Stoffe von der Oberfläche zu entfernen. Liegt die Radioaktivität unter dem gesetzlichen Grenzwert, kann das Abfallstück konventionell recycelt werden. Dies schont die Ressourcen.
Das Zwilag nutzt verschiedene Verfahren zur Dekontaminierung wie Sandstrahlen, Hochdruckreinigung und chemische Methoden. Verbleibende Rückstände werden in Zement verfestigt und somit in eine zwischen- und endlagerfähige Form gebracht oder aber in der Plasmaanlage als Sekundärabfälle verbrannt.
Die Plasmaanlage des Zwilags verarbeitet vor allem schwachaktive Betriebsabfälle oder Abfälle aus der Stilllegung von Kernkraftwerken, die brenn- oder aufschmelzbar sind. Sie werden bei Temperaturen bis zu 20’000 °C zersetzt oder aufgeschmolzen. Zu diesen Abfällen gehören auch organische Stoffe wie Schutzhandschuhe, die ohne Verbrennen später im Tiefenlager unerwünschte Gase bilden würden.
Am Ende des Prozesses mischen die Arbeiter Glas zu den aufgeschmolzenen Abfällen, um sie in gelbe Endlagerfässer zu verpacken und sie endlagerfähig zu machen. Obwohl die Radioaktivität in der Plasmaanlage nicht reduziert wird, verringert sich das Volumen der Abfälle auf ein Viertel. Die Anlage wird zweimal im Jahr für mehrere Wochen betrieben.
In dieser Lagerhalle werden Abfälle aus der Wiederaufarbeitung ausgedienter Brennelemente (weiteres Video), verglaste Abfälle aus der Plasmaanlage des Zwilags oder bereits fertig konditionierte mittelaktive Abfälle aus den Kernkraftwerken gelagert. Dazu werden die gelben Endlagerfässer mit den fertig konditionierten Abfällen in die hellblauen Gitterboxen gestellt, die stapelbar sind. Das Aufeinanderstapeln läuft fernbedient ab.
Die massive Bauweise des Gebäudes und die schweren Betondeckel zum Verschliessen der Lagerschächte dienen der Abschirmung und dem Schutz gegen Einwirkungen von aussen.
In der Lagerhalle für hochaktive Abfälle können die ausgedienten Brennelemente für rund 40 Jahre abkühlen. Dabei lagern sie gut geschützt in den massiven Transport- und Lagerbehältern, welche die Nachzerfallswärme ableiten. Wie robust solche Behälter – wie z.B. Castoren – sind und welchen Belastungen sie standhalten müssen, haben wir weiter oben gesehen. Ebenso tragen die dicken Betonmauern des Gebäudes zum Schutz vor Flugzeugabstürzen und Naturgefahren bei und schirmen Strahlung ab.
Durch die dickwandige und dichte Metallkonstruktion der Abfallbehälter gelangen keine radioaktiven Stoffe nach aussen und wird die Strahlung bereits wirkungsvoll abgeschirmt. Man kann die Behälter anfassen und spürt, dass sie warm sind. Durch den natürlichen Luftstrom in der Halle wird diese Wärme über Dachöffnungen nach aussen abgeführt.
Die Sicherheit hat oberste Priorität im Umgang mit diesen stark strahlenden Abfällen. Während der Zwischenlagerung werden die Abfälle kontinuierlich auf Dichtigkeit kontrolliert und es gibt eine permanente Überwachung durch die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEO). Auch nationale Behörden wie das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (Ensi) überwachen den Betrieb und die Umgebung der Nuklearanlagen unter anderem mit automatischen Messnetzen und jährlichen Messflügen. Die Messwerte werden transparent publiziert. So kann nachgewiesen werden, dass auch die Bevölkerung optimal geschützt wird und die rechtlichen Grundlagen eingehalten werden.
Obwohl die Zwischenlagerung sicher ist, müssen die radioaktiven Abfälle langfristig in einem geologischen Tiefenlager tief unter dem Erdboden dauerhaft eingeschlossen und entsorgt werden. Solche Tiefenlager sind eine international anerkannte Entsorgungslösung und werden auch von der Schweizer Gesetzgebung gefordert. In der Schweiz kümmert sich die Entsorgungsorganisation Nagra um die Planung und Erstellung eines Tiefenlagers.
An der Erdoberfläche lässt sich die gesellschaftliche Entwicklung nicht vorhersagen. Somit weiss niemand, ob und wie lange die Menschheit in der Zukunft in der Lage wäre, die Abfälle zu hüten und die Zwischenlager zu unterhalten. Auch kann es dereinst wieder Eiszeiten geben, vor denen die Abfälle in Sicherheit gebracht werden müssten. Die radioaktiven Abfälle können somit längerfristig nicht an der Erdoberfläche bleiben, sondern müssen tief unter dem Erdboden entsorgt werden.
In einem geologischen Tiefenlager in der Schweiz werden die Abfälle durch das rund 173 Millionen Jahre alte und wasserundurchlässige Gestein Opalinuston und weiteren Sicherheitsbarrieren – wie dickwandige Endlagerbehälter – eingeschlossen. Fernab vom Lebensraum des Menschen können die Abfälle zur Unschädlichkeit zerfallen und sind dabei vor schädlichen äusseren Einflüssen geschützt.
Versiegelte und verschlossene Tiefenlager sind passiv sicher und erfordern weder Unterhalt noch Überwachung. Nachfolgende Generationen werden dadurch entlastet. Durch den radioaktiven Zerfall reduziert sich bei den ausgedienten Brennelementen bereits im Zwischenlager ein Grossteil der Radioaktivität.
Die radioaktiven Abfälle der Schweiz werden seit Jahrzehnten professionell gehandhabt. Streng geregelte Prozesse stellen sicher, dass weder für Mensch noch Umwelt ein unkontrollierbares Risiko besteht. Die Schweiz geht verantwortungsvoll mit ihren radioaktiven Abfällen um – egal, ob sie aus Medizin, Industrie und Forschung oder aus den Kernkraftwerken stammen. Es gibt kaum einen anderen Industriebereich, der mit seinen Abfällen so gewissenhaft wie die Nuklearindustrie umgeht. Darauf dürfen wir stolz sein!
Die Schweiz besitzt eine relativ kleine und überschaubare Menge an radioaktiven Abfällen, die zuerst in Zwischenlagern wie dem Zwilag aufbewahrt werden. Die ganze Zeit über sind die Abfälle in robusten Behältern eingeschlossen, welche als wichtige Sicherheitsbarriere die Strahlung wirkungsvoll abschirmen und keine radioaktiven Stoffe entweichen lassen.
Im Jahrhundertprojekt geologisches Tiefenlager der Entsorgungsorganisation Nagra wird der radioaktive Abfall dann endgültig entsorgt. Mit dieser international anerkannten Entsorgungslösung, übernimmt die Schweiz ihre Verantwortung gegenüber kommenden Generationen, lässt ihnen zugleich aber auch Handlungsspielraum. Fernab vom Lebensraum des Menschen und durch mehrere Sicherheitsbarrieren eingeschlossen, kann der radioaktive Abfall im Tiefenlager zerfallen, bis er unschädlich ist.
Mehr als ein Zwischenlager
Das Zentrale Zwischenlager Zwilag in Würenlingen ist eine sichere Übergangslösung auf dem Weg zur endgültigen Entsorgung. Das Zwilag ist aber weit mehr als «nur» eine Lagerhalle.
Abfälle endgültig entsorgen
Im Jahrhundertprojekt geologische Tiefenlager der Entsorgungsorganisation Nagra werden die radioaktiven Abfälle der Schweiz lanfristig sicher entsorgt.
Abfälle unter Aufsicht
Das Schweizerische Nuklearsicherheitsinspektorat (Ensi) hat ein wachsames Auge auf den Betrieb der Kernkraftwerke und die Entsorgung der Abfälle daraus.
Kernwissen zu Abfällen
Interessante Fakten des Nuklearforums Schweiz zu Kernkraftwerken und zur Entsorgung radioaktiver Abfälle kurz und knackig vermittelt.
Sicher zurückbauen
Fakten zum Rückbau des Kernkraftwerks Mühleberg, bei dem nur rund 2% der Gesamtmasse als radioaktive Abfälle entsorgt werden müssen.
Die Betreiber der Schweizer Kernkraftwerke Beznau, Gösgen, Leibstadt und Mühleberg sowie die Entsorgungsorganisation Nagra und die Zwischenlager Würenlingen AG (Zwilag) bieten Führungen an. Nutzen Sie die Gelegenheit, um sich ein Bild zum Management der radioaktiven Abfälle der Schweiz vor Ort zu machen.