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Schule > Physik > Atom- und Kernphysik > Behandlung und Endlagerung radioaktiver Reaktorbetriebsabfälle

Behandlung radioaktiver Abfälle

1. Behandlung der verschiedenen Reaktorbetriebsabfälle 1.1 Behandlung gasförmiger Reaktorabfälle 1.1.1 Xe-133 1.1.2 Kr-85 1.1.3 I-131 1.2 Behandlung flüssiger Reaktorabfälle 1.3 Behandlung fester Reaktorabfälle
Behandlung und Endlager radioaktiver Abfälle
1. Art der Reaktorbetriebsabfälle 1.1 Schwach- und mittelaktive Reaktorabfälle 1.2 Hochaktive Reaktorabfälle 2. 3. Steinsalzlagerstätten Endlagerung der Reaktorabfälle 3.1 Endlagerung schwachaktiver Reaktorabfälle 3.2 Endlagerung mittelaktiver Reaktorabfälle 3.3 Endlagerung hochaktiver Reaktorabfälle
Behandlung radioaktiver Reaktorbetriebsabfälle
1. Behandlung der verschiedenen Reaktorbetriebsabfälle
1.1 Behandlung gasförmiger Reaktorabfälle 1.1.1 Xe-133
Xenon-133 hat eine Halbwertszeit von 5,25 d. Der Zerfall wird auf über 10 Halbwertszeiten, also 60 d verlängert. Die radioaktive Aktivität ist auf 0,1% zurückgegangen. Verzögerungsstrecken bestehen aus Filtern. Sie halten das Gas zurück, so das es langsam die Filterstrecke durchläuft. 1.1.2 Kr-85 Krypton-85 hat eine Halbwertszeit von 10,76 a. Es geht keine chemischen Verbindungen ein und reichert sich nicht im Organismus an. Da es also relativ ungefährlich ist wird es in genehmigten Mengen in die Atmosphäre geleitet. Kr85 ensteht hauptsächlich bei der Wiederaufbereitung und wird dort auch teilweise in Gasflaschen eingelagert. 1.1.3 I-131 Iod-131 ist sehr gering vorhanden. Es geht aber chemische Verbindungen ein und ist deshalb relativ gefährlich. Es wird durch in Silbernitrat getränkte Absolutfilter zu 99.9 % zurückgehalten. Iod reagiert mit dem silbernitrat zu Silberjodid und bleibt im Filter hängen. 1.2 Behandlung flüssiger Reaktorabfälle
Flüssige Reaktorabfälle sind Wasser aus Laboratorien, Waschräumen, Wasser aus Undichtigkeiten des Kühlmittelkreises. Die radioaktiven Stoffe werden den Flüssigkeiten durch Eindampfen, Ionenaustausch, Filtration oder chemische Fällung entzogen. Tritium (H-3) lässt sich nicht auf diese Weise reinigen. Es entsteht in sehr geringen Mengen bei der Kernspaltung. Es liegt hauptsächlich im Wasser vor und lässt sich, aufgrund der langen Halbwertszeit von 12,323 a nicht in Verzögerungsreihen abbauen. Da Tritium aber nur Betateilchen in geringem Maße ausstrahlt stellt es für die Bevölkerung nur eine geringfügig höhere
Belastung da. 1.3 Behandlung radioaktiver Reaktorabfälle Feste radioaktive Reaktorabfälle sind Filter, Ionenaustauscher, Putzlappen, Kleidung, Abfälle von Reparaturen und Steuerstäbe. Das Volumen dieser Dinge wird, falls notwendig, verbrannt oder verdichtet. Danach werden sie in Behältern eingeschlossen und im Kernkraftwerk zwischengelagert. Als Endlager sind Salzbergwerke vorgesehen. Die Stoffe sollen so nicht mit der Biosphäre in Berührung kommen. Ein Siedereaktorkraftwerk mit einer Leistung von 1300 MW produziert pro Jahr etwa: 235 m³ 120 m³ 8 m³ 363 m³ 5 % dieser Abfälle haben eine hohe spezifische Aktivität. Verdampfer- und Filterkonzentrate Putzwolle, Papier, Kleidung Filtereinsätze der Abluft- und Abgasreinigung
Behandlung und Endlager radioaktiver Abfälle
1. Art der Reaktorbetriebsabfälle
1.1 Schwach- und mittelaktive Reaktorabfälle
Diese radioaktiven Substanzen werden von ihren angebunden Stoffen getrennt. Danach werden sie im Volumen verringert. Alle Abfälle werden danach in Zement oder Bitumen gegossen und von einem Stahlfass umschlossen. 1.2 Hochaktive Reaktorabfälle
Die hochaktiven Reaktorabfälle entstehen in Wiederaufbereitungsanlagen in flüssiger Form. Die Lösung ist sauer. Sie wird verdampft, somit aufkonzentriert und in Edelstahltanks fünf Jahre in der Wiederaufbereitungsanlage gelagert. Die wärmeleistung pro Kilogramm sinkt in dieser Zeit von 1 kW auf unter 0,6 kW. Jetzt kann die Lösung in ein Endlager transportiert werden. An den Lagerkörper werden besondere Ansprüche gestellt: Gute mechanische Festigkeit hohe Resistenz gegenüber Auslaugung gute Wärmebeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit hohe Beständigkeit gegenüber ionisierenden Strahlen
Die entstehenden Stoffe werden mit glasbildenden Stoffen gemischt und es werden Glasblöcke daraus geschmolzen. Der Glasblock wird mit Edelstahl umschlossen. Die Beständigkeit der Gläskörper wurde in Experimenten getestet. Durch Hitze und hoher radioaktiver Strahlung wurde festgestellt das Glas alle Bedingungen erfüllt.
2.

Steinsalzlagerstätten
In Deutschland werden die radioaktiven Abfälle in alten Bergwerken gelagert. Das Erzbergwerk in Salgitter wurde 2002 als Endlager freigegeben. Er reicht aus für 400 000 m³ Abfall. Das Gestein würde sich um etwa 3 °C aufheizen.
Die Lagerkapazität reicht für 40 Jahre Atommüll. Der Salzstock Gorleben wird zur zeit noch geprüft. Er soll in den nächsten fünf Jahren in Betrieb genommen werden. Es werden Atomabfälle aus fünf Jahrzehnten aufgenommen werden können. Im Salzbergwerk Asse II bei Wolfenbüttel wurden die Verschiedenen Einlagerungsverfahren getestet. Für die Endlagerung radioaktiver Abfälle sind Salzbergwerke aus folgenden Gründen gut geeignet. Die Hohlräume sind über lange Zeit haltbar. Kein Kontakt mit dem Grundwasser Gute Abdichtung zur Aussenwelt, kein Gas- oder Wasseraustausch Wärme wird gut nach Aussen abgeleitet In Deutschland sind Bergwerke in großem Umfang vorhanden.
Die Salzformationen sind sehr sicher, da man weiß, dass sie schon 100 Millionen Jahre bestehen. Sie waren mehre Male mit Wasser und Eis bedeckt. Selbst falls Wasser eindringen sollte sind die Abfälle noch durch Glas, Zement, Bitumen und Stahl gesichert.
3.
Endlagerung der Reaktorabfälle
Die folgenden Angaben sind ausschließlich Werte aus dem Salzbergwerk Asse II. Dort sind bis 1978 Behälter eingelagert worden. 3.1 Endlagerung schwachaktiver Reaktorabfälle
Schwachaktive Abfälle sind in 200-400 l Stahlblechbehälter gefüllt worden. Bei der Versuchsendlagerung wurden sie gestapelt oder in Hohlräume gekippt und mit Salz bedeckt. 120 000 Behälter wurden so in Asse II eingelagert. 3.2 Endlagerung mittelaktiver Reaktorabfälle
Mittelaktive Abfälle wurden auch in Stahlblechbehälter umgefüllt. Aufgrund der höheren Aktivität wurde die Lagerkammer komplett ferngesteuert gefüllt und die Abfälle wurden unter Abschirmung transportiert. Die Einlagerungskammer lässt sich nur per Kamera oder einem Bleiglasfenster einsehen.
3.3
Endlagerung hochaktiver Reaktorabfälle
Hochaktive Reaktorabfälle wurden bisher noch nicht eingelagert. Bei Versuchen zur Lagerung stellte sich jedoch heraus, dass die Glaskörper optimal in 50 Meter tiefe Bohrlöcher hinagelassen werden sollten. Die Bohrlöcher sollten einen Abstand von 10 bis 20 Meter aufweißen. Die Temperatur beträge dann im Inneren maximal 350°C und aussen etwa 200°C. Bis mit der Einlagerung der hochaktiven Reaktorabfälle begonnen werden kann müssen noch weitere Versuche durchgeführt werden. Im Jahr entstehen 23 Tonnen, gepresst etwa 100 m³ hochaktive Reaktorabfälle. In 500 Jahren wird die Aktivität auf 0,01 % der urspünglichen Aktivität zurückgegangen sein.

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