Rückbau von Kernkraftwerken

Nach dem beschleunigten Ausstieg aus der Nutzung der Kernenergie zur Stromerzeugung in Deutschland ist die Aufgabe des Rückbaus der Kernkraftwerke in den Vordergrund gerückt. Ziel dabei ist es, mit einem sicheren und effizienten Rückbau das Kraftwerksgelände zu renaturieren oder anderweitig nutzen zu können. Der direkte Rückbau eines abgeschalteten Kernkraftwerks ist im Atomgesetz vorgesehen, die Kosten dafür trägt der Betreiber des Kraftwerks. Für den Rückbau ist eine gesonderte Genehmigung erforderlich, die von der atomrechtlichen Aufsichtsbehörde erteilt wird.


 
 

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Stilllegung und Rückbau

Unmittelbar nach der Abschaltung eines Kernkraftwerks befinden sich die abgebrannten Brennelemente noch in der Anlage. Die Anlage selbst wird mit ihrer bestehenden Betriebsgenehmigung im Nachbetrieb geführt. Diese Nachbetriebsphase dauert in der Regel ca. vier bis fünf Jahre. In dieser Zeit werden die Brennelemente aus der Anlage in das Standortzwischenlager gebracht. Es können auch nicht mehr erforderliche Anlagenteile abgebaut werden. Das können beispielsweise Kühltürme, Maschinentransformatoren oder die Turbinen und der Generator sein. Auch im Reaktorgebäude können verschiedene Komponenten ausgebaut werden sowie Dekontaminationsarbeiten zur Vorbereitung des Rückbaus stattfinden.

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird „stilllegen“ häufig mit „abschalten“ gleichgesetzt. Tatsächlich beginnt die Stilllegung nach Atomgesetz in der Regel erst einige Jahre nach der endgültigen Abschaltung der Anlage. Zuvor muss erst das erforderliche Genehmigungsverfahren mit Öffentlichkeitsbeteiligung durchlaufen werden.

Rückbau als Kernstück der Stilllegung

Kernstück der Stilllegung ist der Rückbau des nuklearen Teils der Anlage und das Management der radioaktiven Abfälle. Die Stilllegung ist eine technisch und organisatorisch anspruchsvolle Aufgabe und erfordert spezifische Fachkenntnisse. In Deutschland und im Ausland gibt es bereits umfassende Erfahrung, sowohl hinsichtlich der Planung und Durchführung als auch bezüglich spezieller Techniken zur Dekontamination und zur Zerlegung von Anlagenteilen.

Der Rückbau von Kernkraftwerken und anderen kerntechnischen Anlagen ist in Deutschland daher kein Neuland: Es wurden bereits einige Kernkraftwerke und eine Reihe sonstiger kerntechnischer Anlagen vollständig abgebaut. Die Techniken für den Rückbau sind erprobt, erfahrenes Fachpersonal steht zur Verfügung und die Genehmigung sowie das Management der Stilllegung erfolgen nach eingespielten Vorgehensweisen. Daher bestehen beim Rückbau der Kernkraftwerke keine spezifischen Gefahren für die Bevölkerung, die Umwelt und das Personal.

Ziel des Rückbaus ist in der Regel ein vollständiger Abbau der Anlage bis zur so genannten „Grünen Wiese“ bzw. eine uneingeschränkte Nachnutzung des Kraftwerksgeländes. Für den kerntechnischen Rückbau im Anschluss an die Nachbetriebsphase werden rund 10 bis 15 Jahre veranschlagt.

Arten radioaktiven Abfalls

Die bei der Stromerzeugung in Kernkraftwerken anfallenden abgebrannten Brennelemente zählen wie der Großteil der verglasten Abfälle aus der Wiederaufarbeitung zu den hochradioaktiven Stoffen. Sie machen einen Anteil von rund 10 Prozent am Abfallvolumen aus, enthalten jedoch mehr als 99 Prozent des gesamten Radioaktivitätsinventars.

Über 90 Prozent des in Deutschland anfallenden Volumens radioaktiver Abfälle sind schwach- und mittelradioaktiv. Rund zwei Drittel dieser Abfälle stammen aus dem Betrieb und Rückbau von Kernkraftwerken sowie aus der kerntechnischen Industrie, beispielsweise benutzte Schutzkleidung, Filter, Werkzeuge oder ausgediente Anlagenteile. Der übrige Anteil fällt bei der Forschung, in industriellen Prozessen und der medizinischen Anwendung von Radionukliden an.

Für die schwach- und mittelaktiven Abfälle ist die Verbringung ins Endlager Konrad vorgesehen, das derzeit errichtet wird und 2027 fertig gestellt sein soll. Die abgebrannten Brennelemente sollen in einem Endlager für hochradioaktive Abfälle deponiert werden, für das derzeit ein Standort gesucht wird. Wann ein solches Endlager betriebsbereit sein wird, lässt sich derzeit nicht zuverlässig abschätzen.

Anfallende Reststoffe

Der Rückbau von Anlagen und Gebäuden aus dem Kontrollbereich unterliegt der atomrechtlichen Überwachung. Der allergrößte Teil der beim Rückbau anfallenden Stoffe kann wiederverwertet oder konventionell deponiert werden. Dabei wird zwischen drei Kategorien von Reststoffen/Abfällen unterschieden:

  • Radioaktive Abfälle, die in einem Endlager für (schwach- und mittel-) radioaktive Abfälle eingelagert werden müssen
  • Freigemessene, deponiepflichtige Stoffe mit geringfügiger Radioaktivität, die nicht in einem Endlager aber auf Deponien eingelagert werden müssen
  • Verwertbare Reststoffe, die die Grenzwerte für eine uneingeschränkte Freigabe erfüllen und uneingeschränkt einer konventionellen Wiederverwertung zugeführt werden können

Der Umgang mit diesen Stoffströmen wird in der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) mit dem Freigabeverfahren nach § 29 geregelt.

Freigabeverfahren

Beim Rückbau von Kernkraftwerken und anderen kerntechnischen Einrichtungen fallen sehr viele unterschiedliche Materialien an. Dabei handelt es sich z. B. um Kabel sowie Kabelisolierungen, Pumpengehäuse, Betonschutt und Armierungen. Große Teile von Kernkraftwerken sind generell keiner radioaktiven Kontamination oder Aktivierung ausgesetzt, etwa das betriebliche Kühlsystem (Kondensatoren, Kühltürme), das Turbinenhaus bei Druckwasserreaktoren, Notstromsysteme, Verwaltungsgebäude, Werkstätten etc.

Diese Bereiche können von der Aufsichtsbehörde ohne Freigabeverfahren aus der atomrechtlichen Überwachung entlassen werden. Die Rückbau- und Abbrucharbeiten vollziehen sich hier wie bei anderen Industrieanlagen und Gewerbe- oder Wohngebäuden.

Sowohl die deponiepflichtigen Abfälle als auch die verwertbaren Reststoffe gelten nicht als radioaktive Abfälle, da diese über ein Freigabeverfahren aus dem Geltungsbereich des Atomgesetzes entlassen werden. Deswegen sprich man hier von Freigabe bzw. Freimessung.

Strenge Kontrolle

Der Betreiber der Anlage, z. B. des Kernkraftwerks führt das Freigabeverfahren in mehreren Schritten in einer Messeinrichtung nach vorgeschriebenen Verfahren durch. Diese Einrichtung ist gutachterlich geprüft und von der Aufsichtsbehörde genehmigt. In der Praxis wird das Material aus dem Rückbau in normierten Metallkörben in einer geeichten Messkammer ausgemessen und die Ergebnisse der Messungen sowie die Stoffeigenschaften dokumentiert. Die Freigabe kann nur von der Aufsichtsbehörde erteilt werden.

Nach der Freigabe werden die sonstigen Abfallvorschriften auf die Materialien angewendet und ein großer Teil kann wiederverwertet werden. So kann Bauschutt im Straßenbau verwendet werden, Metalle fließen wieder in die Produktion ein usw.

Deponiepflichtige Abfälle

Die deponiepflichtigen Abfälle müssen dabei besonderen Bedingungen entsprechen, Es darf weder für Mitarbeiter noch für Personen der allgemeinen Öffentlichkeit, etwa Anrainer der Deponie, ein Dosisgrenzwert von 10 Mikrosievert (0,01 Millisievert) pro Jahr überschritten wird.

Für die Annahme durch die Deponie bestehen Mengenbegrenzungen. Die Strahlenschutzverordnung regelt für verschiedene Stoffgruppen aus dem Rückbau detailliert nuklidspezifische Obergrenzen für die Freigabe zur Deponierung und zur Verwertung.

Die Unterteilung in deponiepflichtig und wiederverwertbar besteht übrigens nicht nur nach der Strahlenschutzverordnung, sondern gilt generell für möglicherweise bzw. tatsächlich kontaminierte Abfälle. So gelten etwa bei einem alltäglichen, konventionellen Abbruch von Wohngebäuden Dachziegel, Mauerwerk, Beton und Estrich als wiederverwertbarer Bauschutt. Mörtel und Verputze oder Kies und Sand sind dagegen deponiepflichtig, Material aus dem Abbruch von Kaminen ist unter Umständen als Sondermüll zu behandeln.

Konditionierung radioaktiver Abfälle

Unterwasseranlage zum Zerlegen und Verpacken von Kerneinbauten (GNS) 
Unterwasseranlage zum Zerlegen und Verpacken von Kerneinbauten (GNS)

Radioaktive Abfälle müssen für die Endlagerung und zum Teil auch für eine längere Zwischenlagerung aufbereitet und verpackt werden. Diese Arbeitsschritte werden als Konditionierung bezeichnet und müssen vom Verursacher der Abfälle durchgeführt werden. Das gilt für Abfälle sowohl aus Kernkraftwerken als auch aus Forschungseinrichtungen oder von kerntechnischer Industrie. Auch die Landessammelstellen, an die etwa Krankenhäuser ihre radioaktiven Abfälle abgeben müssen, müssen die Abfälle fachgerecht konditionieren.

Besonders die schwach- und mittelaktiven Abfälle sind sehr vielfältig in chemischer Zusammensetzung und Konsistenz. Um alle Arten dieser radioaktiven Abfälle sicher zu verpacken, stehen verschiedene Verfahren beziehungsweise Anlagen zur Konditionierung zur Verfügung. Ziel ist es letztlich, die Annahmebedingungen für das künftige Endlager Konrad einzuhalten.

Pressling über Fass, Konditionierungsanlage in Jülich (GNS) 
Pressling über Fass, Konditionierungsanlage in Jülich (GNS)

Flüssige Abfälle können eingedampft oder zementiert werden. Feste Abfälle werden zerkleinert, getrocknet, verbrannt, geschmolzen, kompaktiert (zusammengepresst) oder zementiert. Wenn die Abfälle zu festen Abfallprodukten (etwa Presslinge oder Konzentrate) verarbeitet wurden, werden sie in standardisierten, dafür zugelassenen Behältern verpackt. Unterschiedliche radioaktive Abfälle dürfen zusammen verpackt werden. Dabei muss jedoch eine Reaktion zwischen den Abfallsorten, dem Mittel zur Fixierung (meist Beton) und der Verpackung weitestgehend ausgeschlossen werden.

 

10 Mikrosievert

Zur Einordnung des Freigabegrenzwertes von 0,01 Millisievert pro Jahr ein Vergleich: Dies entspricht 0,5 Prozent der durchschnittlichen natürlichen Dosis in Deutschland von 2,1 Millisievert pro Jahr. Dieser Wert ist auch 100-mal niedriger, als der zulässige Wert für Baumaterialien oder bei der Entsorgung von Material, das mit natürlicher Radioaktivität angereichert ist (1 Millisievert pro Jahr). Baustoffe mit erhöhter natürlicher Radioaktivität sind etwa Granite, Gneis, Porphyr und Tuff, Sand und Gipsplatten oder mit Alaunschiefer hergestellter Leichtbeton.

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