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Details
Der vorliegende Bericht NTB 83-02 bildet den ersten Teil eines Zwischenberichts über die Arbeiten zur nuklearen Entsorgung in der Schweiz. Zunächst wird das Konzept der nuklearen Entsorgung dargestellt, anschliessend wird über den derzeitigen Stand der Forschungs-, Entwicklungs- und Projektierungsarbeiten der Nagra berichtet, die zur künftigen Konzeptrealisierung führen sollen. Der parallel erscheinende zweite Band des Zwischenberichts (NTB 83-03) behandelt die spezifischen Aspekte des Sicherheitsnachweises für die Endlagerung.
Das Konzept der nuklearen Entsorgung in der Schweiz wird durch die gesetzlichen Rahmenbedingungen und die technischen und wirtschaftlichen Einflussfaktoren bestimmt.
Gegenwärtig stehen in der Schweiz vier Kernkraftwerke in Betrieb, die mit einer installierten elektrischen Leistung von rund 2'000 MW zusammen etwa 30 % der inländischen Stromproduktion erzeugen. Dabei entstehen jährlich ca. 2 Tonnen an radioaktiven Stoffen, welche zu über 99 Prozent im abgebrannten Kernbrennstoff enthalten sind. Für die Planung der Endlagerung wurde ein Kernenergieprogramm von 6'000 MW(e) zugrunde gelegt. Nimmt man eine Betriebsdauer von 40 Jahren für jedes Kernkraftwerk an sowie die Wiederaufarbeitung der abgebrannten Brennelemente, dann beläuft sich die gesamthaft anfallende Abfallmenge auf 1'000 m3 hochaktiver, 70'000 m3 schwach- und mittelaktiver und 100'000 m3 schwachaktiver Abfälle. Die gesetzlichen Bestimmungen verlangen eine dauernde, sichere Beseitigung aller dieser Abfälle durch Endlagerung.
Radioaktive Abfälle unterscheiden sich von anderen Sonderabfällen dadurch, dass einerseits ihre Giftigkeit überwiegend durch die emittierte ionisierende Strahlung bedingt ist, und dass sich andererseits ihre Radioaktivität im Verlaufe der Zeit im genau vorausberechenbaren Ausmass von selbst abbaut. Die ionisierende Strahlung kann wirksam abgeschirmt werden. Eine Gefährdungsmöglichkeit durch radioaktive Stoffe besteht hauptsächlich dann, wenn sie in genügendem Mass in die Biosphäre und schliesslich in den menschlichen Körper gelangen. In dieser Beziehung unterscheiden sie sich nicht von chemischen Giften – beide müssen vom menschlichen Lebensbereich isoliert werden.
Im Gegensatz zu chemisch giftigen Abfällen, die üblicherweise in Sondermülldeponien überwacht gelagert werden, sieht das Konzept der nuklearen Entsorgung entsprechend den gesetzlichen Anforderungen eine dauernde Beseitigung der radioaktiven Abfälle in Endlagern vor. Ein Endlager ist dabei so zu gestalten, dass nach seinem Verschluss auf Kontroll- und Überwachungsmassnahmen verzichtet werden kann und trotzdem Schutz und Sicherheit der Bevölkerung gewährleistet bleiben. Dies soll durch die konsequente Anwendung des Prinzips der mehrfachen Sicherheitsbarrieren erreicht werden: Mehrere Einschluss- und Rückhalte-Mechanismen werden so hintereinander geschaltet, dass beim Versagen einer Sicherheitsbarriere immer noch andere wirksam bleiben.
Kurz nach ihrer Entstehung enthalten die radioaktiven Abfälle einen grossen Anteil kurzlebiger Radionuklide und einen relativ kleinen Anteil langlebiger Radionuklide. Nach einer gewissen Zeit ist die Situation umgekehrt: Die kurzlebigen Radionuklide sind dann zerfallen, und die langlebigen dominieren die Eigenschaften des Abfalls. Die letzteren sind mit den überall natürlich vorkommenden radioaktiven Elementen wie Uran, Thorium oder Radium zu vergleichen.
Dementsprechend kann man die "Lebensdauer" der Abfallgemische in zwei unterschiedliche Phasen einteilen:
I. Anfänglich sind die Abfälle stark strahlengiftig, und man muss sie für eine begrenzte Zeit von der Biosphäre durch einen dichten Einschluss vollständig fernhalten. Diese Phase des vollständigen Einschlusses dauert bei hochaktiven Abfällen etwa 1'000 Jahre.
II. Während der anschliessenden längeren zweiten Phase fällt die Strahlengiftigkeit auch hochaktiver Abfälle innerhalb einiger 10'000 Jahre unter das Niveau verschiedener in der Natur vorkommender radioaktiven Stoffe, z. B. der Uranerze. Die Schutzmechanismen der Endlager müssen dann keinen absoluten Einschluss mehr gewährleisten, sondern nur den Eintritt der Abfälle in die Biosphäre auf ungefährliche Mengen begrenzen.
In der Phase I soll gemäss dem nuklearen Entsorgungskonzept Schweiz der vollständige Einschluss bereits durch die technischen Barrieren gewährleistet werden. Die notwendige Isolation in der Phase II wird durch technische sowie zusätzlich durch natürliche Rückhaltemechanismen erzielt, wozu man die Endlager in geeigneten geologischen Formationen anlegt. Als einziges Medium, das Abfallstoffe durch die Barrieren transportieren könnte, gilt das Wasser. Die natürlichen wie technischen Rückhaltemechanismen werden deshalb im Hinblick darauf ausgewählt, wie sie diesen Transport verhindern oder verlangsamen können.
Die an sich einfache Idee mehrerer Sicherheitsbarrieren führt zu einem weitverzweigten Forschungs‑ und Untersuchungsprogramm, in dem eine grosse Menge von Parametern ermittelt werden muss – weil quantitative Prognosen über die Sicherheit des Endlagers zu erstellen sind. Der Stand dieser Arbeiten und die geplanten künftigen Vorhaben sind in einem zweiten Berichtsteil ausführlich beschrieben.
Die laufenden Forschungs‑ und Projektierungs-Arbeiten der Nagra sind langfristig angelegt. Das Endlager für hochaktive Abfälle wird z. B. erst nach dem Jahr 2020 benötigt. Auch das Endlager für schwach‑ und mittelaktive Abfälle, das möglichst bald verfügbar sein sollte, wird aus technischen und Verfahrens-Gründen kaum vor Mitte der neunziger Jahre betriebsbereit sein. Das Eidgenössische Verkehrs‑ und Energiewirtschaftsdepartement hat aber die Verlängerung der Gültigkeit der Betriebsbewilligung der in Betrieb oder Bau befindlichen Kernkraftwerke über das Jahr 1985 vom Nachweis der sicheren Entsorgung und Endlagerung abhängig gemacht. Daraus resultiert eine kurzfristige Aufgabe der Nagra: Sie hat für diesen Nachweis ein Gewähr bietendes Projekt auszuarbeiten und bis zum 31. Dezember 1985 vom Bundesrat begutachten zu lassen.
Der letzte Abschnitt des Berichts resümiert den Stand der Arbeiten der Nagra im Hinblick auf das Gewähr bietende Projekt. Es wird dokumentiert, dass wesentliche Teile der für das Projekt "Gewähr" erforderlichen Daten und Erkenntnisse vorhanden sind und dass die Programme zur Schliessung der Kenntnislücken angelaufen sind. Ein Schwerpunkt der laufenden Arbeiten der Nagra besteht darin, das vorliegende Datenmaterial auszuwarten und zu einer konsistenten Sicherheitsbetrachtung zusammenzufassen.
Die Arbeiten sind darauf ausgerichtet, den Bericht zum Gewähr bietenden Projekt zu erstellen und den Behörden auf Ende 1984 zu unterbreiten. Damit wird der Bundesrat in der Lage sein, 1985 Gutachten einzuholen und zum vorliegenden Projekt Stellung zu nehmen.