Deutschland steigt aus der Atomenergie aus. Deshalb werden zwei Dutzend Kernkraftwerke und Forschungsanlagen abgerissen – ein gewaltiger Kraftakt für die Betreiber.
Wenn der Mann zum Mars flöge, sähe er wahrscheinlich nicht viel anders aus: Gut eingepackt in einen dicken Schutzanzug, mit einer Maske, die das ganze Gesicht verdeckt, geht der Arbeiter in eine Kabine, die dicht verschließbar ist mit einer Tür, wie sie auch einen Banktresor sichern könnte. Plötzlich spritzt und zischt es, der Mann im Schutzanzug ist umgeben von einer Gischt aus Wasser. Er reinigt ein mehrere Hundert Kilogramm schweres Metallteil mit einem Hochdruckreiniger – und zwar mit einem extra starken für die Industrie, nicht mit so einem kleinen, mit dem man zu Hause die Balkonfliesen säubert. Warum er in einer Kabine mit Schutzkleidung arbeiten muss: Die Schicht, die der Hochdruckreiniger entfernt, ist radioaktiv.
Diese Szene spielt sich zurzeit regelmäßig im alten Kernkraftwerk Mülheim-Kärlich in Rheinland-Pfalz ab. Die Anlage war in den 1980er-Jahren nur 13 Monate lang in Betrieb. Am 9. September 1988 wurde das Kraftwerk für immer abgeschaltet, nachdem man es ohne gültiges Baugenehmigungsverfahren 70 Meter entfernt vom ursprünglich geplanten und genehmigten Standort gebaut hatte und keine Genehmigung für den veränderten Standort erteilt wurde. Seit 2004 wird es abgerissen. Das sieht man allerdings nur, wenn man in das Innere des Kraftwerks blickt. Von außen wirkt alles unverändert: Kühlturm, Reaktorgebäude und Turbinenhaus stehen noch, die Mitarbeiter müssen nach wie vor durch eine Sicherheitsschleuse.
2022 ist es endgültig vorbei
Was in Mülheim-Kärlich, aber zurzeit auch zum Beispiel in Greifswald, Karlsruhe und Jülich passiert, wird in den nächsten Jahren und Jahrzehnten in ganz Deutschland an vielen Stellen geschehen: Kernkraftwerke (KKW) und Forschungsreaktoren werden abgerissen. Spätestens 2022 soll das letzte deutsche Kernkraftwerk vom Netz gehen.
Der Rückbau eines Kernkraftwerks ist ein langwieriger Prozess. In Mülheim-Kärlich dauert er schon acht Jahre. Mit dem Abriss des Reaktorgebäudes, in dem sich auch der mächtige Reaktordruckbehälter befindet, soll 2014 begonnen werden. Dass die Demontage so lange dauert, liegt vor allem an der Kontamination vieler Oberflächen. Sascha Gentes, Professor für Technologie und Management des Rückbaus kerntechnischer Anlagen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), schätzt, dass pro Kernkraftwerk 100 000 bis 140 000 Quadratmeter Oberfläche dekontaminiert werden muss. Dies entspricht etwa der Fläche von 20 bis 30 Fußballplätzen. Radioaktive Partikel haften an Metall- und Betonflächen. Manche sind möglicherweise eingeschlossen zwischen den Schichten des Dekontaminationsanstrichs, der die Betonoberflächen schützt. Andere befinden sich in Rohrinnenseiten, Ecken oder Winkeln. „Das Abtragen der Oberflächen durch Fräsen und Schleifen ist in vielen Fällen langwierige Handarbeit”, sagt Sascha Gentes. Und die Arbeiter müssen sorgfältig sein: Erst, wenn die alten Bauteile, Stahlträger und Rohre „freigemessen” sind – also wenn bescheinigt ist, dass keine Radioaktivität mehr anhaftet –, können diese das alte Kernkraftwerk verlassen. Sie werden dann entweder wiederverwertet oder landen auf einer Deponie.
Bis zu 500 000 Tonnen Stahl und Beton fallen beim Abriss eines Kernkraftwerks an. Der Großteil davon ist zwar nicht radioaktiv verstrahlt, aber die Gesellschaft für Nuklear-Service in Essen – ein Gemeinschaftsunternehmen der deutschen Kernkraftwerksbetreiber – rechnet pro Anlage doch mit 4000 bis 7000 Kubikmetern radioaktiver Abfälle, die entsorgt werden müssen. Das ist das Volumen zweier olympischer Schwimmbecken. Der Bestimmungsort dafür ist das alte Eisenerzbergwerk Schacht Konrad im niedersächsischen Salzgitter, das gerade zu Deutschlands erstem nach Atomgesetz genehmigten Endlager für radioaktive Abfälle ausgebaut wird.
Erstes Endlager ab 2019 bereit
Ab 2019 sollen im Schacht Konrad alle schwach- und mittelradioaktiven Abfälle aus Kernkraftwerken, Forschungseinrichtungen, Arztpraxen und Kliniken eingelagert werden. Dabei handelt es sich um kontaminierte Metall- und Betonteile, die nicht mehr zu reinigen sind, aber auch um konzentrierte, radioaktive Stoffe wie der Staub, der beim Abfräsen kontaminierter Oberflächen entsteht. Dazu kommen Asche und Salze, die zurückbleiben, wenn radioaktive Materialien verbrannt werden und kontaminiertes Wasser verdampft wird. Bis 2019 werden die Strahlungsabfälle in einem von zahlreichen Zwischenlagern für schwach- und mittelradioaktiven Abfall aufbewahrt. Ebenfalls in einem Endlager landet der Reaktordruckbehälter, in dem während des Betriebs der Anlage die Kernspaltung stattgefunden hat. Er ist wegen der intensiven Neutroneneinstrahlung aktiviert, also radioaktiv. Dekontaminiert werden kann er nicht. Um ihn abtransportieren zu können, muss er zerlegt werden. Das geschieht in der Regel ferngesteuert: Der Behälter wird unter Wasser zerschnitten, wobei das Wasser die Radioaktivität abschirmt. Anders, wenn der Reaktordruckbehälter vorher zwischengelagert wurde und er so einen Teil der Radioaktivität verloren hat. Dann kann er am Stück aus dem Kernkraftwerk herausgenommen werden. Das ist relativ ungefährlich, weil sich der Reaktordruckbehälter komplett schließen lässt und sich der größte Teil der Kontamination innen befindet. Man verwendet dabei Verfahren wie Schneidbrennen, Sägen und Wasserstrahlschneiden.
Vor dem Rückbau müssen allerdings erst die abgebrannten Brennelemente herausgenommen werden – und in eines der ausgewiesenen Zwischenlager für hochradioaktive Abfälle gebracht werden, von denen sich die meisten an einem der 17 KKW-Standorte befinden. Das ist einer der Gründe, warum ein Rückbau so lange dauert. Denn allein die abgebrannten Brennelemente müssen mehrere Jahre im Abklingbecken lagern, bis sie in einem Castor-Behälter transportfähig sind. Wohin sie dann kommen, ist bislang offen.
Pumpen ruhen für jahrzehnte
Ein altes Kernkraftwerk direkt nach Betriebsende zurückzubauen – wie in Mülheim-Kärlich –, ist eine der beiden Stilllegungsvarianten, die in Deutschland zum Einsatz kommen. Die andere ist der „Sichere Einschluss”. Dabei werden die Brennstäbe und weitere radioaktive Medien wie Flüssigkeiten und Gase entfernt. Der Rest der technischen Anlagen in einem KKW – etwa der Reaktordruckbehälter sowie Pumpen und Leitungen – wird Jahrzehnte in Ruhe gelassen, bis die Radioaktivität soweit abgeklungen ist, dass das Kraftwerk vollends abgebaut werden kann. Dann müssen Arbeiter die Anlagenteile und Gebäude zwar immer noch dekontaminieren, allerdings ist das dann weniger aufwendig. In Deutschland warten zwei ehemalige Kernkraftwerke im sicheren Einschluss auf ihren Rückbau: seit 1988 das Kraftwerk in Lingen, Niedersachsen, und seit 1997 das nordrhein-westfälische Kraftwerk Hamm-Uentrop. Der Energiekonzern RWE gibt an, dass der Rückbau des KKW Lingen 2013 beginnen könnte – 34 Jahre nach der endgültigen Abschaltung.
Welche Option der Stilllegung die Kraftwerksbetreiber wählen, ist ihnen selbst überlassen. Das deutsche Atomgesetz erlaubt beide – und beide haben Vor- und Nachteile. Beim direkten Rückbau kann ein Teil der Betriebsmannschaft des Kernkraftwerks weiterhin beschäftigt werden. Das heißt auch, dass das Wissen über das Kraftwerk erhalten bleibt und beim Rückbau helfen kann. Der große Nachteil: Alle kontaminierten Oberflächen müssen gründlich gereinigt werden. Wird ein Kernkraftwerk erst Jahre später abgerissen, ist die Radioaktivität mancher Flächen bereits deutlich reduziert (siehe Kasten unten „Gut zu wissen: Halbwertszeit”). Der Rückbau geht dann schneller und ist billiger.
Teures Warten auf den Abriss
Allerdings ist die Rechnung dann nicht ganz so simpel: Denn über die Jahre bis zum Abriss kann der Betreiber das Kraftwerk nicht einfach sich selbst überlassen. Er muss es überwachen, es warten und gegen Eindringlinge sichern. Das kostet viel Geld. Petra Uhlmann vom Energiekonzern E.on sagt: „Wir haben bisher immer im Einzelfall entschieden, ob der direkte Rückbau oder der Einschluss oder eine Mischform daraus die beste Variante ist. Und wir werden das in Zukunft weiterhin so tun.”
Dabei haben sich die Rahmenbedingungen zugunsten des direkten Rückbaus geändert. Denn erstens gibt es heute bessere und effizientere Dekontaminationstechniken. Und zweitens wird bis Ende des Jahrzehnts wohl Schacht Konrad aufnahmebereit sein. Der schwach- und mittelradioaktive Abfall aus dem Rückbau eines Kernkraftwerks kann dann direkt dorthin und muss nicht mehr teuer zwischengelagert werden.
Vor ein paar Monaten hat das Unternehmen Energiewerke Nord, das unter anderem für den Rückbau der sechs Reaktorblöcke in Greifswald verantwortlich ist, eine neue Variante ins Spiel gebracht: Dabei werden alle Anlagenteile sofort entfernt. Das sind der Reaktordruckbehälter, Turbinen, Pumpen, Leitungen, Elektrogeräte, Maschinen und vieles mehr. Der radioaktiv kontaminierte Reaktordruckbehälter wird entweder unter Wasser zerlegt oder kommt in ein Zwischenlager. Je nachdem, ob sie kontaminiert sind oder nicht, geschieht dasselbe mit Pumpen und Leitungen. Nicht verstrahlte Objekte lassen sich als funktionsfähige Bauteile verkaufen oder betriebsintern anderswo einsetzen – oder sie werden recycelt. Die eigentlichen Gebäude bleiben einfach stehen – ein paar Jahrzehnte lang. Einen richtigen Namen hat diese Methode noch nicht, die meisten sprechen von „Verwahrung”. „Bei dieser Variante stehen nur noch die nackten Betonwände und Decken sowie die Türen. Alles andere ist raus”, sagt Marlies Philipp von den Energiewerken Nord.
Die Zeit hilft mit
Die Mischform aus direktem Rückbau und sicherem Einschluss könnte die Nachteile der beiden heute angewandten Konzepte eliminieren. Beim direkten Rückbau verursacht die Dekontamination der Gebäude einen beträchtlichen Teil des Aufwands. Würde man die Gebäude heute nur zum Teil dekontaminieren und dann ein paar Jahrzehnte auf natürlichem Wege weiter abklingen lassen, wäre erheblich weniger Aufwand nötig.
Das ist beim sicheren Einschluss zwar auch weitgehend der Fall – allerdings sind die Anlagenteile wie der Reaktordruckbehälter bei einem eingeschlossenen Kernkraftwerk auch nach 40 Jahren noch vorhanden. Nach dieser Zeit müsste das komplette Kraftwerk langsam zurückgebaut werden. „Das ist dann aber sehr viel schwieriger”, sagt Marlies Philipp, „denn die Betriebsmannschaft, die das Kraftwerk kennt, ist nicht mehr da. Und Maschinen wie der Kran im Kraftwerk müssten erst einmal wieder in Schuss gebracht werden.” Diese Schwierigkeit gäbe es bei der nun vorgeschlagenen neuen Variante der Verwahrung nicht. Denn die nackten Gebäude könnte man, nachdem sie auf natürlichem Weg einen Großteil ihrer Radioaktivität verloren haben, quasi mit der Abrissbirne beseitigen.
Doch KIT-Wissenschaftler Sascha Gentes ist von dieser Strategie nicht überzeugt: „Berechnen kann man den Rückgang der Kontamination sicher genau, aber es gibt trotzdem keine Garantie, dass die Genehmigung zum konventionellen Abriss dann problemlos erfolgen wird. Im schlechtesten Fall wartet man 40 Jahre und muss dann trotzdem bestimmte Bereiche dekontaminieren.” Zudem würden Kosten für die Überwachung anfallen – und das jahrzehntelang. „ Ich glaube nicht, dass das zu einer Kosteneinsparung führt”, sagt Gentes.
Auch Michael Sailer, Vorsitzender der Entsorgungskommission sowie Mitglied der Reaktor-Sicherheitskommission, hat Bedenken: „ Die Grundüberlegung, nicht zusätzlichen Abfall zu produzieren, so lange ich kein Endlager habe, ist verständlich. Das darf aber nicht dazu führen, dass wir eine Billiglösung bekommen”, sagt er. Es müsse garantiert sein, dass über die Jahre keine Radioaktivität entweichen kann. Auch müsse man nach den vielen Jahren Abklingzeit im Prinzip noch jeden Meter Beton einzeln auf Radioaktivität hin prüfen – „eine Stichprobe alle 20 Tonnen reicht da nicht.”
Sascha Gentes setzt auf die sofortige Demontage. Dafür entwickelt er zusammen mit 13 wissenschaftlichen Mitarbeitern Geräte, die den Rückbau effizienter, schneller, günstiger und weniger gesundheitsschädlich machen – zum Beispiel „Amanda”. Das Kürzel steht für „Autark arbeitender Manipulator für Dekontaminationsarbeiten”: eine Art Roboter, der sich selbstständig per Vakuum-Sauger an Wänden und Decken entlang bewegt und dabei die Oberfläche abfräst. Das war bisher Handarbeit. Der Roboter Amanda zeigt, wie viel Forschungsarbeit nötig ist. Denn wenn in Zukunft Dutzende kerntechnische Anlagen zurückgebaut werden, dann braucht man effiziente, möglichst automatisierte Verfahren, ist Gentes überzeugt – nicht nur in Deutschland.
Es mangelt an Effizienz
Zwar bestätigt Gentes, dass der Rückbau einer kerntechnischen Anlage „technisch gelöst” ist – mit diesem Satz werben die Kernkraftbetreiber –, doch eigentlich sei man noch ziemlich am Anfang, schränkt er ein. Denn es gibt zwar Verfahren und Werkzeuge, die erforderlich sind, um ein KKW für Mensch und Umwelt gefahrlos zu demontieren, doch die komplizierte Prozedur ist noch kein Standard und es mangelt an der nötigen Routine. Genehmigungsverfahren dauern daher lange, der Rückbau ist sehr teuer, und die Planung muss für jedes KKW individuell erfolgen. Kurzum: Man weiß, wie es geht, doch es fehlt bisher die Effizienz.
Das bestätigt Beate Scheffler, Kommunikationsleiterin bei Nukem Technologies – einem Dienstleistungsunternehmen im unterfränkischen Alzenau, das unter anderem den Rückbau von kerntechnischen Anlagen plant. Einen Reaktor mit einer Leistung von mehr als 1000 Megawatt habe man in Deutschland noch nicht zerlegt. KIT-Experte Sascha Gentes sieht reichlich Optimierungspotenzial, vor allem beim Genehmigungsverfahren und bei der Rückbauplanung: „Verglichen mit dem konventionellen Baumanagement können wir beim Rückbau von Kernkraftwerken noch vieles verbessern.” ■
KONSTANTIN ZURAWSKI berichtete gemeinsam mit Martin Borré bereits in bdw 7/2011 über die Endlagerung von radioaktiven Abfällen.
von Konstantin Zurawski
Kompakt
· Die vollständige Demontage eines Kernkraftwerks dauert Jahrzehnte.
· Zuerst müssen radioaktive Bauteile dekontaminiert werden.
· Während es für schwach- und mittelradioaktive Abfälle ein Endlager gibt, ist die Entsorgung von stark strahlendem Müll noch ungeklärt.
Gut zu wissen: Halbwertszeit
Jedes radioaktive Element zerfällt nach einer exponentiellen mathematischen Funktion. Das heißt, die Menge der radioaktiv strahlenden Substanz nimmt zunächst rasch, dann aber immer langsamer ab – durch die Umwandlung einzelner Atome in Atome eines anderen chemischen Elements oder einer anderen Form (eines „ Isotops”) desselben Stoffs. Die Zeit, nach der die ursprünglich vorhandenen Menge – und damit auch die Aktivität des radioaktiven Materials – auf die Hälfte abgenommen hat, bezeichnen Physiker als Halbwertszeit. Diese unterscheidet sich bei verschiedenen radioaktiven Substanzen sehr stark. Während etwa die Halbwertszeit des Iod-Isotops I-135 nur 8 Tage beträgt, ist die Aktivität von Cäsium (Cs-137) erst nach 30 Jahren auf die Hälfte abgeklungen. Bei Plutonium (Pu-239) dauert das sogar rund 20 000 Jahre, bei den beiden Uran-Isotopen U-235 und U-238 fast rund 700 Millionen beziehungsweise 4,5 Milliarden Jahre.
Ohne Titel
In Deutschland gibt es rund drei Dutzend Kernkraftwerksblöcke sowie mehrere Forschungsreaktoren, etliche Zwischenlager und ein beschlossenes Endlager für schwach- und mittelradioaktiven Müll. Ein großer Teil der Kraftwerke (KKW) und kerntechnischen Forschungsanlagen ist inzwischen stillgelegt, einige davon befinden sich im Rückbau. Nur noch neun Reaktorblöcke an acht Standorten liefern Strom ins Netz. Drei Kernkraftwerke haben die Betreiber bereits komplett abgetragen und in eine „grüne Wiese” verwandelt: im niederbayerischen Niederaichbach sowie in Großwelzheim und Kahl in Unterfranken.
Mehr zum Thema
Internet
Informationen zu Kernkraftwerken, Forschungsreaktoren sowie Zwischen- und Endlagern für radioaktive Stoffe in Deutschland (vom Deutschen Atomforum): www.kernenergie.de/kernenergie/ themen/kernkraftwerke/kernkraftwerke- in-deutschland.php
Hintergrundiformationen zur Kerntechnik vom Bundesamt für Strahlenschutz: www.bfs.de/de/kerntechnik
Antworten zum Rückbau von Kernkraft- werken auf der Website der RWE: www.rwe.com/web/cms/de/1030464/ rwe-power-ag/standorte/rueckbau-von- kernkraftwerken-fragen-antworten
Broschüre zum Rückbau der Anlage in Mülheim-Kärlich: www.rwe.com/web/cms/mediablob/de/ 513668/data/17200/3/rwe-power-ag/ standorte/kernkraft/kkw-muelheim- kaerlich/Anlage-Muelheim-Kaerlich- Ein-Kernkraftwerk-im-Rueckbau.pdf
Informationen zum Endlager Schacht Konrad (Bundesamt für Strahlenschutz): www.endlager-konrad.de
Das Erbe der Kernenergie: Anlagen in Deutschland (außer Betrieb/im Rückbau)
Kerntechnische Anlage Stand Art der Stilllegung
Obrigheim Seit Herbst 2008 im Rückbau . Sofortiger Rückbau
Greifswald/Rheinsberg Alle Großkomponenten ausgebaut, Maschinenhaus entkernt. Reaktorgebäude 80 Prozent leer Reaktordruckbehälter liegen als Ganzes im Zwischenlager. Sofortiger Rückbau
Lingen Seit 1988 im sicheren Einschluss. RWE plant Rückbau in den kommenden Jahren. Sicherer Einschluss
Stade Seit 2005 im Rückbau. Abriss der Gebäude für 2015 geplant. Sofortiger Rückbau
Hamm-Uentrop Reaktor seit 1997 im sicheren Einschluss. Rückbau: frühestens 2027. Sicherer Einschluss
Würgassen Seit 2000 im Rückbau. Fast alle Gebäudeteile entkernt.
Reaktordruckbehälter zerlegt. Sofortiger Rückbau
Mülheim-Kärlich Seit 2004 im Rückbau. Maschinenhaus (mit Dampfturbine und
Generator) entkernt. Entkernung des Reaktorgebäudes begonnen. Sofortiger Rückbau
Neckarwestheim-1 Seit März 2011 im Nachbetrieb. Stilllegung in Vorbereitung. Noch nicht bekannt
Philippsburg-1 Seit März 2011 im Nachbetrieb. Stilllegung in Vorbereitung. Noch nicht bekannt
Isar-1 Rückbau beantragt. Noch nicht bekannt
Biblis Anträge auf Genehmigung des direkten Abbaus in Vorbereitung. Sofortiger Rückbau geplant
Brunsbüttel Seit 2007 außer Betrieb . Noch nicht bekannt
Krümmel Seit 2007 außer Betrieb. Noch nicht bekannt
Versuchsreaktor Jülich 2013 soll Reaktordruckbehälter entfernt werden. Er wird mit Sofortiger Rückbau Porenleichtbeton stabilisiert, dann zwischengelagert.
Karlsruhe Wiederaufbereitungsanlage: Verfahrenstechnik entfernt, Sofortiger Rückbau/
Gebäude stehen noch. Sicherer Einschluss
Forschungsreaktoren: Die drei Reaktoren sind im Rückbau. Der Kern des Reaktors 2 ist seit 1996 sicher eingeschlossen, 2015 soll die Demontage beginnen.
