Sicherheit nach dem Vorbild der Natur

In der Schweiz werden ist vorgesehen, dass alle Kategorien radioaktiver Abfälle in Lagern tief unter der Erdoberfläche entsorgt werden. International sind sich die Fachleute einige, dass die geologische Tiefenlagerung in geeigneten Gesteinen ein sicherer Weg für die Entsorgung ist – auch über sehr lange Zeiträume hinweg, da solche Lager nach ihrem Verschluss nicht mehr überwacht werden müssen.

Die Nagra hat in vielen Jahren Forschungsarbeit nachgewiesen, dass es in der Schweiz geeignete Gesteinsformationen gibt, die sich seit vielen Jahrmillionen kaum verändert haben. Das Vorbild der Natur gibt Gewähr, dass auch über die kommenden Jahrhunderttausende hinweg die radioaktiven Abfälle sicher eingeschlossen bleiben und für Mensch und Umwelt keine Gefahr bilden.

Die höchsten Ansprüche an das Gestein stellen die hochradioaktiven Abfälle und die ausgedienten Brennelemente, da sie fast die gesamte Radioaktivität enthalten und sehr lange eingeschlossen bleiben müssen. Durch intensive Untersuchungen hat die Nagra gezeigt, dass der Oplinuston in der Nordschweiz von allen möglichen Gesteinen die höchste Sicherheit bietet.

Beim Opalinuston handelt es sich um ein Tongestein, das in der Jurazeit vor rund 180 Millionen Jahren gleichförmig als feiner Schlamm im flachen Bereich eines Meeres abgelagert wurde, das damals grosse Teile der heutigen Nordschweiz und des angrenzenden Auslands bedeckte. Im Lauf der Erd­geschichte verfestigte sich der Schlamm zu einer Tonschicht, die heute im Untergrund als hartes Gestein vorliegt.

Der Opalinuston hat sich an vielen Stellen unter der Nordschweiz in den vergangenen 180 Millionen Jahren kaum verändert – obwohl in der Zwischenzeit die Alpen und der Jura aufgefaltet wurden und mehrere Eiszeiten über die Schweiz hinweggegangen sind. Er liegt in der günstigen Tiefe von 400 bis 900 Metern.

Diese Tiefe ist aber nicht etwa nötig, um die Strahlung eines Lagerbehälters abzuschirmen. Dazu reicht bereits die Überschüttung mit einem Meter Erde. Die Lagerung in der Tiefe stellt vielmehr sicher, dass das Lager durch die laufenden natürlichen Veränderungen an der Erdoberfläche nicht berührt wird – was der Opalinuston beweist, der ja auch nach vielen Jahrmillionen immer noch da liegt, wo er schon immer gelegen hat.

Diese enorm grosse Stabilität erlaubt es den Wissenschaftern, mögliche zukünftige Veränderungen des Opalinustons für mehr als eine Million Jahre abzuschätzen – für eine Dauer also, viel länger als der Zeitraum, in dem die Radioaktivität im Tiefenlager auf das Niveau des Umgebungsgesteins absinkt. Und ganz wichtig: Ton ist praktisch wasserundurchlässig und selbstabdichtend. Er wird deshalb auch als Katzenstreu im Haushalt verwendet. Selbst wenn sich im Opalinuston Risse bilden sollten, schliessen sich diese von selbst wieder und das Gestein bleibt dicht. So enthalten die feinen Poren des Opalinustons noch immer Anteile von Meerwasser, das vor vielen Millionen Jahren bei der Bildung der Tonschicht am Meeresgrund eingeschlossen worden ist.

Das über lange geologische Zeiträume hinweg uneingeschränkte Abdichtungsvermögen von Tongesteinen dokumentiert die Natur eindrücklich – nicht nur beim Opalinuston, sondern zum Beispiel auch im Einschluss der jahrmillionenalten Erdöl- und Erdgasvorkommen, die wir heute nutzen.

Die Natur hat selbst Kernreaktoren hervorgebracht und hochradioaktive Stoffe hinterlassen. Wissenschafter haben herausgefunden, dass in Oklo in Gabun (Zentralafrika) vor knapp zwei  Milliarden Jahren mehr als ein Dutzend natürliche Kernreaktoren existierten. Sie funktionierten grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip wie unsere Kernkraftwerke bzw. Atomkraftwerke, so dass ebenfalls hochradioaktive Stoffe entstanden ist – ohne jegliches Zutun des Menschen.

Diese Naturreaktoren erlauben den Wissenschaftern einen tiefen Einblick in das Verhalten von radioaktiven Stoffen über sehr lange Zeiträume hinweg. Dieser Einblick in die Natur zeigt, dass die vom Menschen erzeugten hochradioaktiven Stoffe in geologischen Tiefenlagern sicher eingeschlossen bleiben.

Dies gilt umso mehr, weil wir  – anders als in Oklo – die radioaktiven Abfälle in einer besonders geeigneten Gesteinsschicht einlagern und erst noch zusätzlich mehrere technische Barrieren einbauen, welche die Abfälle so lange wirksam einschliessen, bis der grösste Teil ihrer Radioaktivität abgeklungen ist.

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Der Opalinuston sowie die darüber und darunterliegenden mächtigen Gesteinschichten bilden nur die natürliche Langzeitbarriere gegen das Entweichen von radioaktiven Stoffen – falls diese irgendwann aus den Lagerbehältern austreten sollten. Eine ganze Reihe von zusätzlichen künstlichen Barrieren sorgt dafür, dass dies – wenn überhaupt – erst nach langer Zeit passieren kann:

• Der hochradioaktive Abfall liegt als glasartige Masse vor, die von Wasser kaum aufgelöst wird – auch nicht über sehr lange Zeiträume hinweg, wie ähnliche natürliche Materialien zeigen, die seit tausenden von Jahren an der Erdoberfläche Wind und Wetter ausgesetzt sind. Ein Auslaufen ist nicht möglich, da keine flüssigen Stoffe vorhanden sind.
• Massive Stahlbehälter schliessen den hochradioaktiven Abfall für mindestens 10'000 Jahre ein. Selbst unter schlechtesten Bedingungen rosten sie erst nach einer Zeitspanne durch, innerhalb derer die Radioaktivität weitgehend abgeklungen ist.
• Um die Endlagerbehälter herum wird toniges Verfüllmaterial aufgeschüttet, das eine zusätzliche Barriere bildet. Diese Materialien halten praktisch alle verbleibenden radioaktiven Stoffe auch nach Ablauf der Haltbarkeit der Stahlbehälter zurück.
• Und schliesslich schützt das mächtige Umgebungsgestein weiterhin vor dem Austritt von radioaktiven Stoffen.

Die Aktivität der nuklearen Abfälle – die Anzahl der radioaktiven Zerfälle pro Sekunde – geht in geologisch kurzen Zeiträumen sehr stark zurück. Nach 1000 Jahren strahlen diese Abfälle nur noch etwa fünfmal stärker als das natürliche Gestein, aus dem das Uran gewonnen wird, und bleiben dann sehr lange auf diesem Niveau. Ein Mensch, der sich direkt neben den Abfällen aufhält, nimmt keinen Schaden mehr.

Neben der Aktivität ist aber auch die Radiotoxizität des Abfalls für Mensch und Umwelt zu beachten, d.h. die «Giftigkeit», falls die radioaktiven Stoffe über Nahrung, Trinkwasser oder Atmung in den Körper gelangen und dort eingebettet bleiben. Das Abklingen dieser «Giftigkeit» nimmt bei den hochradioaktiven Abfällen und den ausgedienten Brennelementen wesentlich mehr Zeit in Anspruch.

Das gilt besonders für die ausgedienten Brennelemente, die einen hohen Urananteil haben. Das schwachradioaktive Uran zerfällt nur sehr langsam. Das Uran in den ausgedienten Brennelementen muss aber nicht zwingend eingelagert werden. Es kann in Wiederaufarbeitungsanlagen zurück gewonnen und erneut für die Stromproduktion in Kernkraftwerken (KKW) eingesetzt werden.

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Bei den schwach- und mittelradioaktiven Abfällen ist der Einschluss über sehr lange Zeiträume nicht nötig. Ihre Radiotoxizität klingt – je nach Abfallart – nach wenigen Jahren bis einigen hundert Jahren auf ein Niveau ab, das der durchschnittlichen Strahlenbelastung in der Natur entspricht.

In Schweden und Finnland werden die schwach- und mittelradioaktiven Abfälle seit vielen Jahren in die bestehenden geologischen Tiefenlager gebracht. Das gleiche ist in der Schweiz vorgesehen. Anders in Frankreich: Dort werden diese Abfälle in Betonkavernen an der Erdoberfläche endgelagert.

Ausschlaggebend für die Langzeitsicherheit der Tiefenlager sind aber nicht die Jahre, bis die Radioaktivität abgeklungen ist, sondern die nachgewiesene Qualität einer geeignet ausgewählten Geologie, welche die radioaktiven Stoffe weit über deren Zerfallszeiten hinaus von der Umwelt fern hält. Die heute eingelagerten radioaktiven Stoffe werden längst zerfallen sein, bevor sie durch die extrem langsamen geologischen Prozesse in die Umwelt gelangen können.

Aus den anfänglich hohen Radioaktivitätsgehalten in einem geologischen Tiefenlager entstehen daher an der Erdoberfläche keine gesundheitlichen Risiken für Menschen, Tiere und Pflanzen. Das Risiko einer Strahlenbelastung an der Oberfläche ist bei den Tiefenlagern viel kleiner, als wenn sich an gleicher Stelle ein natürliches Uranvorkommen befinden würde. In jedem Fall ist sie viel geringer als die natürliche Strahlenbelastung.

Kein anderer Wirtschaftszweig hat bisher für seine Abfälle eine derart sorgfältige Vorsorge getroffen wie die Nuklearindustrie. Die Entsorgungspflichtigen und auch die Gesellschaft, die seit bald 50 Jahren von der Kerntechnik profitiert, sind es den nachfolgenden Generationen schuldig, diesen Weg zu Ende zu gehen und den Bau der Tiefenlager zügig voranzutreiben. Dies umso mehr, weil sie keine Bedrohung für Mensch und Umwelt darstellen und der Platzbedarf an der Erdoberfläche gering ist – er entspricht einem mittelgrossen Industriebetrieb.

Zudem bringt der Bau und Betrieb eines Tiefenlagers zahlreiche Arbeitsplätze in die Standortregion. In Finnland beispielsweise haben sich zwei Gemeinden ein hartes Kopf-an-Kopf-Rennen geliefert, weil beide das Tiefenlager für hochradioaktive Abfälle auf ihrem Gebiet haben wollten.

Die wesentlichste Belastung dürfte während der Bauphase der Tiefenlager auftreten, wenn das ausgebrochene Gestein abtransportiert und deponiert wird. Für die Schweiz ist das nichts Besonderes: Für den Bau der neuen Eisenbahn-Alpentunnel muss zehnmal mehr Fels ausgebrochen werden als für die Tiefenlager.

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