Was sind radioaktive Abfälle und ihre Auswirkungen?
Radioaktive Abfälle können bei Tätigkeiten entstehen, bei denen radioaktives Material erzeugt oder verwendet wird. Radioaktive Abfälle sind gefährlich, weil sie radioaktive Partikel freisetzen, die bei unsachgemäßem Umgang eine Gefahr für die menschliche Gesundheit und die Umwelt darstellen können.
Die Exposition gegenüber großen Mengen an Radioaktivität kann zu Übelkeit, Erbrechen, Haarausfall, Durchfall, Blutungen, Zerstörung der Darmschleimhaut, Schädigung des zentralen Nervensystems und zum Tod führen. Sie verursacht auch DNA-Schäden und erhöht das Krebsrisiko, insbesondere bei Kleinkindern und Föten.
Radioaktiver (oder nuklearer) Abfall ist ein Nebenprodukt von Kernreaktoren, Brennstoffverarbeitungsanlagen, Krankenhäusern und Forschungseinrichtungen. Radioaktive Abfälle fallen auch bei der Stilllegung und dem Rückbau von Kernreaktoren und anderen kerntechnischen Anlagen an betrieb.
Es gibt zwei grobe Klassifizierungen: hochaktive und schwachaktive Abfälle. Hochaktive Abfälle sind in erster Linie abgebrannte Brennelemente, die nach der Stromerzeugung aus den Reaktoren entfernt werden. Schwachaktive Abfälle stammen aus dem Reaktorbetrieb sowie aus der medizinischen, akademischen, industriellen und sonstigen kommerziellen Nutzung radioaktiver Materialien service.
Die NRC regelt die Lagerung und Entsorgung aller kommerziell erzeugten radioaktiven Abfälle in den Vereinigten Staaten. Die NRC regelt auch die vom Energieministerium erzeugten hochradioaktiven Abfälle, die langfristig gelagert werden müssen und nicht für Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten verwendet werden oder Teil davon sind. In den Vorschriften werden Mindestkriterien für die Leistung der Lizenznehmer festgelegt bereichen.
Hochradioaktive Abfälle
Bei hochradioaktivem Abfall handelt es sich in erster Linie um Uranbrennstoff, der in einem Kernkraftreaktor verwendet wurde und “verbraucht” ist, d. h. nicht mehr zur Stromerzeugung taugt. Abgebrannte Brennelemente sind sowohl thermisch heiß als auch hochradioaktiv und müssen fernbedient und abgeschirmt werden. Kernreaktorbrennstoff enthält keramische Uran-235-Pellets in Metallstäben. Bevor diese Brennstäbe eingesetzt werden, sind sie nur schwach radioaktiv und können ohne besondere Abschirmung gehandhabt werden.
Während des Spaltungsprozesses geschehen zwei Dinge mit dem Uran im Brennstoff. Erstens spalten sich die Uranatome und erzeugen Energie, die zur Stromerzeugung genutzt wird. Bei der Spaltung entstehen radioaktive Isotope aus leichteren Elementen wie Cäsium-137 und Strontium-90.
Diese Isotope, die so genannten “Spaltprodukte”, sind für den größten Teil der Wärme und der durchdringenden Strahlung im hochaktiven Abfall verantwortlich. Zweitens fangen einige Uranatome die bei der Spaltung entstehenden Neutronen ein. Diese Atome bilden schwerere Elemente wie z. B. Plutonium.
Diese schwereren Elemente als Uran oder “Transurane” erzeugen nicht annähernd die gleiche Menge an Wärme oder durchdringender Strahlung wie die Spaltprodukte, brauchen aber viel länger, um zu zerfallen. Transuranische Abfälle, manchmal auch TRU genannt, machen den größten Teil der radioaktiven Gefahr aus, die nach 1.000 Jahren noch von hochradioaktiven Abfällen ausgeht.
Radioaktive Isotope zerfallen schließlich in harmlose Stoffe. Einige Isotope zerfallen innerhalb von Stunden oder sogar Minuten, andere dagegen sehr langsam. Strontium-90 und Cäsium-137 haben eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren (die Hälfte der Radioaktivität zerfällt in 30 Jahren). Plutonium-239 hat eine Halbwertszeit von 24.000 Jahren.
NRC Zuständigkeiten
Die NRC erteilt Lizenzen und regelt die Annahme und den Besitz von hochradioaktiven Abfällen in privaten Anlagen und in bestimmten Anlagen des DOE. Die DOE-Anlagen, die der NRC-Regulierung unterliegen, sind gesetzlich definiert und umfassen: (1) Anlagen, die in erster Linie für die Annahme und Lagerung hochradioaktiver Abfälle aus Tätigkeiten genutzt werden, die im Rahmen des Atomic Energy Act genehmigt wurden, und (2) Anlagen, die keine Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen sind und für den ausdrücklichen Zweck der langfristigen Lagerung von Abfällen aus dem DOE genehmigt wurden. Für Anlagen zur Endlagerung ist gemäß diesen Bestimmungen eine Lizenz der NRC erforderlich.
Gegenwärtig sind die Anlagen an den Reaktorstandorten und in Morris, Illinois, sowie das Idaho National Engineering and Environmental Laboratory von der NRC für die vorübergehende Lagerung abgebrannter Brennelemente zugelassen.
Schwachaktive Abfälle
Schwachaktive Abfälle, im Allgemeinen definiert als andere radioaktive Abfälle als hochradioaktive Abfälle und Abfälle aus der Uranrückgewinnung, werden in der Regel in oberflächennahen Anlagen und nicht in einem geologischen Endlager entsorgt. Es ist nicht beabsichtigt, die Abfälle nach ihrer Entsorgung zu verwerten.
Foto des Diagramms für die Entsorgung schwach radioaktiver AbfälleAls schwach radioaktive Abfälle gelten Gegenstände, die mit radioaktivem Material kontaminiert sind oder durch die Einwirkung von Neutronenstrahlung radioaktiv geworden sind.
Dieser Abfall besteht in der Regel aus kontaminierten Schuhüberzügen und Kleidungsstücken, Wischtüchern, Mopps, Filtern, Rückständen aus der Reaktorwasseraufbereitung, Geräten und Werkzeugen, Leuchtziffernblättern, medizinischen Schläuchen, Tupfern, Injektionsnadeln, Spritzen sowie Tierkadavern und Geweben aus dem Labor. Die Radioaktivität kann von knapp über den in der Natur vorkommenden Hintergrundwerten bis hin zu sehr viel höheren Werten in bestimmten Fällen reichen, z. B. bei Teilen aus dem Inneren des Reaktorbehälters in einem Kernkraftwerk.
Schwach radioaktive Abfälle werden in der Regel von den Genehmigungsinhabern vor Ort gelagert, entweder bis sie abgeklungen sind und als normaler Müll entsorgt werden können, oder bis die Mengen groß genug sind, um in zugelassenen Behältern zu einer Deponie für schwach radioaktive Abfälle gebracht zu werden.
Mühlenabfälle
Eine weitere Art radioaktiver Abfälle sind Abraumhalden, die beim Mahlen bestimmter Erze zur Gewinnung von Uran oder Thorium entstehen. Diese Abfälle weisen relativ geringe Konzentrationen an radioaktiven Stoffen mit langen Halbwertszeiten auf. Tailings enthalten Radium (das durch radioaktiven Zerfall zu Radon wird), Thorium und kleine Restmengen von Uran, die beim Mahlen übrig geblieben sind. In Teil 40 Anhang A der NRC-Bestimmungen sind Verfahren und Kriterien für die Entsorgung der Abraumhalden und die Instandhaltung der Lagerstätte festgelegt.