Radioaktive Abfälle & Tiefenlager

In Kernkraftwerken, Medizin, Industrie und Forschung entstehen radioaktive Abfälle. Um den Schutz von Mensch und Umwelt langfristig sicherzustellen, sollen diese in geologische Tiefenlager verbracht werden. Zwei der drei sich noch in Diskussion befindenden Standortgebiete für derartige Tiefenlager liegen im Kanton Zürich.

Inhaltsverzeichnis

Radioaktive Abfälle

Der grösste Teil der radioaktiven Abfälle der Schweiz stammt aus den Kernkraftwerken Beznau I und II, Gösgen, Leibstadt und Mühleberg. Die in den Reaktoren eingesetzten Brennelemente müssen nach etwa fünf Jahren ausgetauscht werden, da ihr Brennstoffgehalt nicht mehr gross genug ist und sich Spaltprodukte angesammelt haben. Die verbrauchten Brennelemente werden etwa fünf Jahre in Nasslagern (Abklingbecken) abgekühlt und danach in Transportbehältern ins Zwischenlager gebracht, wo sie momentan gelagert werden. Weitere radioaktive Abfälle entstehen in Betrieben der Industrie sowie in der Medizin und Forschung, beispielsweise bei der Tumorbestrahlung. Auch diese Abfälle werden grösstenteils in Zwischenlagern gesammelt, bis ein Tiefenlager zur Verfügung steht.

Diese Arten radioaktiver Abfälle gibt es:

  • Hochaktive Abfälle (HAA) umfassen abgebrannte Brennelemente aus den Kernkraftwerken sowie verglaste Abfälle aus der Wiederaufbereitung von abgebrannten Brennelementen
  • Langlebige mittelaktive Abfälle (LMA)
  • Schwach und mittelaktive Abfälle (SMA) umfassen alle anderen radioaktiven Abfälle (aus der Stilllegung von Kernkraftwerken sowie aus Medizin, Industrie und Forschung)

Die Berechnungen gehen davon aus, dass ein Volumen von rund 90'000 m3 an radioaktiven Abfällen in geologischen Tiefenlagern eingelagert werden muss (entspricht in etwa dem Volumen der Bahnhofshalle Zürich). Dabei machen die schwach- und mittelaktiven Abfälle rund 90 Prozent des Volumens aus. Die hochaktiven Abfälle beinhalten 99 Prozent der Radiotoxizität der Abfälle.

Zwischenlagerung

Bis die radioaktiven Abfälle in ein geologisches Tiefenlager verbracht werden, lagern die Abfälle aus den schweizerischen Kernkraftwerken im Zwischenlager in Würenlingen (ZWILAG) oder im Zwischenlager des Kernkraftwerks Beznau (Zwibez). Dort kühlen die hochaktiven Abfälle während etwa 40 Jahren soweit ab, bis sie in ein geologisches Tiefenlager gebracht werden können. Die Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung lagern im Bundeszwischenlager in Würenlingen.

Bundeszwischenlager
Halle des Zwischenlagers in Würenlingen mit Behältern mit verbrauchten Brennelementen und hochaktiven Abfällen. Quelle: Zwilag

Tiefenlager

Radioaktive Abfälle enthalten ein Gemisch aus radioaktiven Atomen. Bis der radioaktive Zerfall soweit fortgeschritten ist, dass die Abfälle für Mensch und Umwelt nicht mehr schädlich sind, sind sehr lange Zeiträume erforderlich (100'000 Jahre für schwach- und mittelaktive Abfälle, eine Million Jahre für hochaktive Abfälle). Während dieser Zeit sollen die radioaktiven Abfälle durch Einlagerung in geeigneten geologischen Schichten im Untergrund – in sogenannten geologischen Tiefenlagern – von der Lebenswelt ferngehalten werden.

Einlagerungsmodell HAA; Konzept; Lagerung; Nagra, Felslabor Mont Terri FMT, Einlagerungsmodell, Modell der Einlagerung eines Behaelters mit verbrauchten Brennelementen
Brennelemente werden in dickwandigen Stahlbehältern in den Stollen eines geologischen Tiefenlagers eingelagert (Nagra-Vorstellung) Quelle: © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Lagertypen

Bei der geplanten Tiefenlagerung in der Schweiz unterscheidet man zwischen zwei Lagertypen:

  • HAA-Lager: ein Lager für hochaktive Abfälle und abgebrannte Brennelemente, in dem die Abfälle für eine Million Jahre von der Lebenswelt ferngehalten werden
  • SMA-Lager: ein Lager für schwach- und mittelaktive Abfälle, in dem diese für 100'000 Jahre von der Lebenswelt ferngehalten werden

Es werden also zwei Lagerstandorte gesucht. Es besteht dabei die Möglichkeit, dass ein sogenanntes Kombi-Lager realisiert wird, dass also beide Lagertypen am selben Standort gebaut werden.

Aufbau eines Tiefenlagers

Ziel des geologischen Tiefenlagers ist der Einschluss der radioaktiven Abfälle in einem Gestein mit besonders guten Rückhalteeigenschaften für radioaktive Teilchen (Radionuklide), in der Schweiz im Opalinuston. Dieser soll für die Einlagerung radioaktiver Abfälle genutzt werden und liegt in der Nordschweiz als Gesteinsschicht in der für ein Tiefenlager notwendigen Tiefe von 400 bis 900 Metern vor. Die radioaktiven Abfälle werden in der  Oberflächenanlage angeliefert, in Endlagerbehälter verpackt und ins Tiefenlager gebracht. Dort werden die Abfälle in einem Stollensystem für 100'000 Jahre (im Falle von schwach- und mittelaktiven Abfällen) beziehungsweise eine Million Jahre (hochaktive Abfälle) eingelagert, bis die Radioaktivität genügend abgenommen hat. Das Tiefenlager verfügt über zwei weitere Zugänge zum Lager, die sogenannten Nebenzugangsanlagen. Über den Betriebsschacht wird Aushubmaterial aus dem Tiefenlager an die Erdoberfläche transportiert und es wird Baumaterial ins Tiefenlager gebracht. Über den Lüftungsschacht wird die Belüftung des Lagers sichergestellt.

Lagermodell für hochaktive Abfälle
Das Tiefenlager (hier für hochaktive Abfälle) umfasst Anlagen an der Erdoberfläche und untertags. Quelle: © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Standortsuche

Für die Suche nach geeigneten Standorten in der Schweiz für die beiden Lagertypen eines Tiefenlagers (SMA-Lager und HAA-Lager) hat der Bundesrat im Jahr 2008 den Sachplan geologische Tiefenlager ins Leben gerufen. Der Sachplan wird vom Bundesamt für Energie geleitet und befindet sich derzeit in der letzten von drei Etappen und soll bis 2030 abgeschlossen sein. 

Mögliche Standortgebiete für Tiefenlager

 

Mögliche Standortgebiete für geologische Tiefenlager
Zwei der heute zur Diskussion stehenden Standortgebiete für geologische Tiefenlager befinden sich im Kanton Zürich. Quelle: Nagra, verändert

Erdwissenschaftliche Untersuchungen der Standortgebiete

Die drei Standortgebiete werden in Etappe 3 des Auswahlverfahrens erdwissenschaftlich genauer untersucht, unter anderem mit seismischen Messungen und mittels bis zu 2000 Metern tiefen Sondierbohrungen. Von besonderem Interesse ist dabei die Gesteinsschicht des Opalinustons, des Wirtgesteins für die radioaktiven Abfälle. Die Nagra hat 2018 mit den Bohrungen angefangen – in Nördlich Lägern in den Gemeinden Bülach und Stadel, in Zürich Nordost in den Gemeinden Trüllikon und Marthalen. Pro Standortgebiet sind bis fünf Bohrstandorte geplant, wobei die Anzahl der effektiv ausgeführten Bohrungen vermutlich geringer ausfallen wird. Nach Abschluss und Auswertung der detaillierten erdwissenschaftlichen Abklärungen wird die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) voraussichtlich 2022 bekannt geben, für welche Standortgebiete (oder für welches Standortgebiet im Falle eines Kombilagers für HAA und SMA)
sie beim Bundesrat Gesuche für geologische Tiefenlager einreichen will.

Beteiligung des Kantons bei der Standortsuche

Der Kanton Zürich hat seine Haltung und Meinungen seit Beginn des Sachplans ins Verfahren eingebracht. Er unterstützt das Bundesamt für Energie bei der Durchführung des Auswahlverfahrens und die beiden Zürcher Standortregionen Nördlich Lägern und Zürich Nordost in fachlichen Fragen. Er setzt sich für ein transparentes und faires Auswahlverfahren ein, bei dem die Sicherheit bei Planung, Bau und Betrieb der geologischen Tiefenlager immer an erste Stelle steht.

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Bereichsleiter Kerntechnik

thomas.flueeler@bd.zh.ch
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Wissenschaftliche Mitarbeiterin Bereich Kerntechnik

regula.rometsch@bd.zh.ch
+41 43 259 29 95

Annette Spörri

Raumplanerin Tiefenlager

annette.spoerri@bd.zh.ch
+41 43 259 41 99

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