Am 30. September 2010 hat das BMU die „Sicherheitsanforderungen an die Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle“, nach 10jähriger Entwicklung und Diskussion mit einer Vielzahl Experten und mit verschiedenen Beratungsgremien, veröffentlicht. Es hat diese standortunabhängigen Sicherheitsanforderungen dem BfS als Planungsgrundlage für die Eignungsprüfung eines Standortes und die Auslegung eines Endlagers vorgegeben. Diese sind auch Bewertungsgrundlage für die bis Ende 2012 durchzuführende „Vorläufige Sicherheitsanalyse Gorleben“ (VSG).

Basis der Sicherheitsanforderungen waren verschiedene Arbeiten der GRS, des BfS, der Reaktorsicherheitskommission, der Strahlenschutzkommission sowie der Entsorgungskommission. Auch die Sicherheitsstandards der IAEA und des ICRP wurden berücksichtigt. Sie repräsentieren somit sowohl den nationalen wie auch den internationalen Stand von Wissenschaft und Technik. Die Sicherheitsanforderungen wurden vor der Veröffentlichung einvernehmlich mit den Vertretern der zuständigen Landesbehörden beraten.

Zentrale Punkte der Sicherheitsanforderungen sind die Realisierung eines Mehrbarrierensystems, die Durchführung von periodischen Sicherheitsüberprüfungen von der Planung bis zum Verschluss eines Endlagers, eine mögliche Rückholung der Abfälle während der Betriebsphase sowie eine mögliche Bergung als Notfallmaßnahme während 500 Jahren nach Verschluss des Endlagers.

Der Sicherheitsnachweis für ein Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle muss nach den Sicherheitsanforderungen für einen Zeitraum von einer Millionen Jahre geführt werden.

Bis zur Ablieferung an von der Bundesrepublik Deutschland bereitzustellende Endlager müssen die radioaktiven  Abfälle, die bei Betrieb, Stilllegung und Rückbau von Kernkraftwerken und sonstigen kerntechnischen Einrichtungen entstehen, sicher aufbewahrt werden. Ihre Zwischenlagerung erfolgt am Ort der Abfallentstehung oder in zentralen Lagern für mehrere kerntechnischen Anlagen.

Seit Juli 2005 ist die direkte Endlagerung der einzig mögliche Entsorgungsweg, da der Transport von ausgedienten Brennelementen zu Wiederaufarbeitungsanlagen gesetzlich verboten wurde. Auch  die Transporte zu Zwischenlagern sollten minimiert werden. Die Energieversorgungsunternehmen  wurden deshalb verpflichtet, Zwischenlager an den Standorten der Kernkraftwerke zu errichten.

Darüber hinaus betreibt die GNS das Zwischenlager in Ahaus für bestrahlte Brennelemente und schwach- und mittelradioaktiven Abfall sowie das Zwischenlager in Gorleben für bestrahlte Brennelemente, verglaste Wiederaufarbeitungsabfälle und schwach- und mittelradioaktiven Abfall. In Lubmin, in unmittelbarer Nähe der stillgelegten Kernkraftwerke Greifswald, befindet sich das Zwischenlager Nord (ZLN) als Einrichtung zur Behandlung und Lagerung aller Arten radioaktiver Abfälle. Es  ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der bundeseigenen Energiewerke Nord GmbH (EWN).

Für radioaktive Abfälle, die nicht aus der Energieerzeugung, sondern Forschung, Industrie oder auch Medizin stammen, stehen insgesamt 11 Landessammelstellen zur Verfügung.

Für Bau, Betrieb und Stilllegung von Zwischenlagern existieren hohe sicherheitstechnische Anforderungen. Sie werden deshalb behördlich genehmigt und beaufsichtigt.

Partitionierung und Transmutation (P&T) hat das Ziel, die Radiotoxizität in abgebrannten Brennelementen im industriellen Maßstab, zu reduzieren. Hierzu müssen die Radionuklide mit langen Halbwertzeiten (z.B. Plutonium, Americium, Curium) zunächst aus der Abfallmatrix abgetrennt werden (Partitioning) und dann durch Neutronenbeschuss weitgehend in kurzlebigere oder inaktive Radionuklide umgewandelt werden (Transmutation).

Die Radiotoxizität könnte somit um bis zu einen Faktor 100 reduziert werden. Für die Partitionierung wäre eine kerntechnische Anlage, hinsichtlich ihrer grundsätzlichen Funktionsweise und der Dimensionierung vergleichbar mit den Wiederaufarbeitungsanlagen in La Hague (Frankreich) oder Sellafield (Großbritannien) erforderlich. Für die Transmutation wäre zusätzlich eine kerntechnische Anlage zum Neutronenbeschuss der Radionuklide zu errichten.

International wird seit vielen Jahren an der Umwandlung langlebiger Nuklide gearbeitet. In Ländern, in denen keine geeigneten Brutreaktoren für den Beschuss der Abfälle mit Neutronen zur Verfügung stehen, konzentrieren sich die Forschungsarbeiten, wie auch in Deutschland, auf beschleunigergetriebene Transmutationsanlagen (Accelerator-Driven-Systems). Für solche Anlagen existieren verschiedene Konzepte, die sich im Wesentlichen durch das eingesetzte Kühlmittel (Schwermetall oder Helium) unterscheiden. In Belgien befindet sich aktuell ein Projekt (MYRRHA) in der Designphase. Diese Demonstrationsanlage mit Schwermetallkühlung soll nach den aktuellen Planungen 2023 in Betrieb gehen.

Die Übertragung der bisher nur im Labormaßstab durchgeführten Versuche auf einen für die abgebrannten Brennelemente nutzbaren Industriemaßstab wird nach Angaben von führenden Wissenschaftlern noch einige Jahrzehnte in Anspruch nehmen. Selbst wenn die P&T-Technologie in einigen Jahrzehnten im Industriemaßstab realisiert werden sollte, wäre die Bereitstellung eines langzeitsicheren Endlagers für die radioaktiven Reststoffe aus dem P&T-Prozess weiterhin notwendig. Durch die Minimierung der Radiotoxizität wäre dann denkbar, dass der Langzeitsicherheitsnachweis nicht wie aktuell in den BMU-Sicherheitsanforderungen für eine Million Jahre, sondern für einen deutlich kürzeren Zeitraum (einige Tausend Jahre) geführt werden müsste.

Zur Endlagerung von radioaktiven Abfällen werden international drei Wirtsgesteine in Betracht gezogen:  Salz, Ton und kristalline Gesteine (Granit). Jede Gesteinsart hat seine spezifischen Vor- und Nachteile im Hinblick auf seine Eignung als Wirtsgestein für die Einlagerung von wärmeentwickelnden, radioaktiven Abfällen. Grundsätzlich ist eine sichere Endlagerung in allen Wirtsgesteinen, eine entsprechend geeignete geologische Formation und ein daran angepasstes Endlagerkonzept vorausgesetzt, möglich.

Das Wirtsgestein stellt im Zusammenwirken mit den technischen Barrieren (z.B.  Endlagerbehälter, Schachtverschlüsse etc.) den „einschlusswirksamen Gebirgsbereich“ (ewG) dar. Die Abfälle müssen im ewG dauerhaft verbleiben und  sicher abgeschlossen bleiben, sodass  diesen Bereich langfristig keine bzw. allenfalls geringfügige Stoffmengen verlassen können, Mensch und Umwelt bleiben so vor den Folgen der ionisierenden Strahlung dauerhaft geschützt. Von der Barrierewirkung des überlagernden Deckgebirges wird bei Sicherheitsanalysen kein weiterer Kredit genommen.

Steinsalz

Steinsalz-Lagerstätten sind in Deutschland in großer Zahl vorhanden. Im Süden vorwiegend in flacher Lagerung , im Norden besonders als Salzkissen oder Salzstöcke. Steinsalz verhält sich bei Druck plastisch, so dass das Auftreten von zusammenhängenden Klüften und Spalten weitgehend verhindert wird. Falls doch Risse entstehen, so heilen diese schnell wieder aus.

In Deutschland herrscht durch mehr als 150 Jahre Salzbergbau eine große bergmännische Erfahrung, die auch für die Endlagerung genutzt werden kann.  Die Auffahrung großer Hohlräume ist in Salz wegen seiner guten  gebirgsmechanischen Eigenschaften ohne speziellen Ausbau möglich.

Weil Steinsalz Wärme besser leitet als beispielsweise Ton,  können wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Vergleich besser eingelagert werden, da die Ableitung der Nachzerfallswärme begünstigt wird. Dadurch ist der Flächenbedarf eines Endlagers im Steinsalz deutlich geringer als in anderen Wirtsgesteinen.

Steinsalz kann im Vergleich zu Ton thermisch höher belastet werden, die Grenztemperatur liegt bei 200°. Die Permeabilität, d.h. die Durchlässigkeit von Steinsalz ist sehr gering, es ist für Radionuklide und andere Stoffe  praktisch undurchlässig.

Ton

Tongestein hat wegen seiner typischen Plastizität und durch seine chemischen Eigenschaften  eine geringe bis sehr geringe Permeabilität für Radionuklide. Dadurch wird eine mögliche Freisetzung von Radionukliden und anderen Stoffen  deutlich verzögert. 

Ton kann bis zu einer Temperatur von 100° C thermisch belastet werden. Im Vergleich zu Steinsalz ist daher eine größere Endlagerfläche („Footprint“) für die gleiche Menge wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle notwendig. Daraus folgen auch Anforderungen an die flächige Ausdehnung sowie an die notwendige Mächtigkeit einer Tonformation.

In Ton muss die Standsicherheit der Strecken und Grubenräume durch bergmännischen Ausbau der Strecken erfolgen. Bergmännische Erfahrungen im Tonstein liegen nur sehr begrenzt vor.

Tongesteine werden in einigen Ländern als Wirtsgesteine  untersucht, beispielsweise in Frankreich und der Schweiz.

Kristalline Wirtsgesteine (Granit)

Kristalline Gesteine wie beispielsweise Granit zeichnen sich durch ihre hohe Standfestigkeit  aus. Durch die teilweise ausgeprägte Klüftigkeit des Gesteins muss die geologische  Barrierefunktion, die sonst vom Wirtsgestein selbst übernommen wird, durch die Abfallbehälter übernommen werden. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der Behälter, die über tausende von Jahren gewährleistet bleiben muss.  Um die Behälter vor der Feuchtigkeit, die über die Klüfte zutritt, zu schützen, ist  in Endlagerkonzepten im Kristallingestein als  technische Barriere eine Ummantelung der Behälter mit quellfähigem Bentonit vorgesehen. Bentonit ist eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien, Hauptbestandteil ist Montmorillonit.

Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) hat 2007 einen Bericht mit dem Titel „Untersuchung und Bewertung von Regionen mit potenziell geeigneten Wirtsgesteinsformationen“ veröffentlicht. Hier heißt es: „Die Kristallinvorkommen Deutschlands sind ausgewiesen und geologisch kartiert. Aus den bisherigen Bergbauerfahrungen und geologischen Befunden geht hervor, dass in Deutschland homogene und ungeklüftete Bereiche im Kristallin in einer für die Errichtung eines Endlagerbergwerkes notwendigen räumlichen Ausdehnung nicht zu erwarten sind.“

Aufgrund der vorhandenen geologischen Gegebenheiten (Baltischer Schild)  stehen den skandinavischen Ländern Finnland und Schweden nur kristalline Gesteine als mögliches Wirtsgestein für ein Endlager zur Verfügung.

Weitere Informationen zu den möglichen Wirtsgesteinsformationen in Deutschland erhalten Sie hier.

Das Ziel der Endlagerung von radioaktiven Abfällen in tiefen geologischen Formationen ist, die Abfälle langfristig sicher einzulagern und Schadstoffe damit dauerhaft von Stoffkreisläufen der Biosphäre zu isolieren.Die Langzeitsicherheit eines Endlagers ist dabei durch gestaffelte passive Sicherheitsbarrieren zu gewährleisten, damit künftigen Generationen keine unangemessenen Belastungen aufgebürdet werden („Nachsorgefreiheit“).

Ergänzend hierzu gibt es in den Sicherheitsanforderungen des BMU vom September 2010 folgende Forderungen:

• In der Betriebsphase bis zum Verschluss der Schächte oder Rampen muss eine Rückholung der Abfallbehälter möglich sein
• Die Handhabbarkeit der Abfallbehälter bei einer eventuellen Bergung aus dem stillgelegten und verschlossenen Endlager muss  für einen Zeitraum von 500 Jahren gegeben sein.
• Maßnahmen, die zur Sicherstellung der Möglichkeiten zur Rückholung oder Bergung getroffen werden, dürfen die passiven Sicherheitsbarrieren und damit die Langzeitsicherheit nicht beeinträchtigen.

Dies bedeutet, dass das Endlagerkonzept derart ausgerichtet werden muss, dass eine Rückholung der Abfälle aus dem Bergwerk über mehrere Jahrzehnte des Endlagerbetriebs zu gewährleisten ist. Die technische Machbarkeit der Rückholung ist Teil des durchzuführenden Planfeststellungsverfahrens, die notwendige Technik muss entsprechend entwickelt werden. Zur Bergung von Abfallbehältern wäre die Auffahrung eines neuen Bergwerks notwendig.

In der Öffentlichkeit und in der Politik wird von Befürwortern der Rückholbarkeit unterstellt, dass eine dauerhaft rückholbare Endlagerung die Sicherheit im Endlager zwangsweise erhöhen würde.Es wird argumentiert, die Langzeitsicherheit eines Endlagers könne grundsätzlich nicht nachgewiesen werden und durch die Möglichkeit der Rückholung könnten „falsche“ Entscheidungen revidiert werden. Zudem würden nachfolgende Generationen noch die Möglichkeit haben, anders mit den Abfällen umzugehen (z.B. Nutzung als Rohstoff).

Alle maßgeblichen Institutionen in Deutschland, beispielsweise das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) oder die Expertenkommission des Bundes, die Entsorgungskommission (ESK) sprechen sich aus sicherheitstechnischen Gründen allerdings entschieden gegen eine dauerhafte Rückholbarkeit aus. Es sind folgende Argumente zu nennen:

• Zeitnahe Verschlussmaßnahmen erhöhen die Langzeitsicherheit, da durch den frühzeitigen vollständigen Einschluss der Abfälle die Möglichkeit eines Zulaufens von Wasser/Lauge deutlich reduziert wird.
• Ein langfristig offen gehaltenes Endlager zur Gewährleistung der Rückholbarkeit widerspricht dem Ziel der passiv sicheren Endlagerung, d.h. der Konzentration und Isolation der Abfälle vor der Biosphäre, fundamental. Es würde sich hierbei dann weniger um ein Endlager als um ein Langzeitzwischenlager handeln.
• Sehr langfristige geologische Veränderungen sind im Vergleich zur gesellschaftlichen Veränderungen (Wirtschaftskrisen, Kriege) sehr gut zu prognostizieren. 
• Auch wird bei einer Endlagerung ohne Rückholungsoption die Verantwortung von der Generation, die die Abfälle verursacht hat, übernommen und nicht auf zukünftige Generationen verschoben.

Die Entsorgungskommission des Bundes (ESK) hat auf seiner Internetseite ein Diskussions- sowie ein Thesenpapier zu diesem Thema veröffentlicht.

Seit Oktober 2010 werden nach einer 10-jährigen, politisch bedingten Unterbrechung die Erkundungsarbeiten am Standort Gorleben fortgesetzt. Parallel dazu wurde vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) eine „vorläufige Sicherheitsanalyse Gorleben“ (VSG) unter Federführung der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) in Köln in Auftrag gegeben. Diese soll eine Bewertung erarbeiten, ob und ggf. unter welchen Randbedingungen eine sichere Endlagerung von hochradioaktiven (sogenannten wärmeentwickelnden) Abfällen am Standort Gorleben möglich ist.

Grundlagen für die wissenschaftlichen Arbeiten in der  VSG sind:

• Die Sicherheitsanforderungen an die Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver  Abfälle des BMU vom September 2010
• Die bisher verfügbaren und aktuell im Rahmen der Erkundung  ermittelten Daten für den Standort Gorleben, d.h. die geowissenschaftliche Standortbeschreibung und die Langzeitprognose
• Alle für ein Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle erwarteten relevanten Abfälle, dazu gehören als maßgeblicher Abfallstrom abgebrannte Brennelemente aus Leistungs- und Forschungsreaktoren und Abfälle aus der Wiederaufarbeitung von Brennelementen

Auf dieser Grundlage wird ein Sicherheits- und Nachweiskonzept erarbeitet, welches darstellt, wie durch Ausnutzung der Standortgeologie und weiterer technischer Maßnahmen (geotechnische Barrieren) eine langfristig sichere Endlagerung für 1 Mio. Jahre gewährleistet werden kann. Dabei wird der Nachweis einer sogenannten „Nullemission“ (vollständiger Einschluss) angestrebt. Dieser Zustand ist dann gegeben, wenn im Betrachtungszeitraum kein durchgängiger Lösungspfad von den Abfällen an die Biosphäre zu erwarten ist. Allenfalls sehr geringfügige Freisetzungen von Radionukliden, die einen Bruchteil der natürlichen Strahlenbelastung ausmachen, werden akzeptiert.   

Unter Berücksichtigung einer Vielzahl weiterer Parameter, dazu gehören u.a. langfristig wahrscheinliche Szenarien (z.B. Eiszeiten) sowie der Einfluss von Kohlenwasserstoffen im Salzstock, werden die Ergebnisse schließlich zusammenfassend bewertet und eine vorläufige Eignungsprognose abgegeben. Die entscheidende Fragestellung ist: werden die hohen Schutzziele, die in den BMU-Sicherheitsanforderungen gefordert werden, nach dem heutigen Kenntnisstand und mit einer hohen Zuverlässigkeit der Aussagesicherheit eingehalten?

Wichtig ist auch, dass die Ergebnisse der VSG nicht die Sicherheitsanalysen des Antragsstellers ersetzen, die zur Einleitung eines Planfeststellungsverfahrens gefordert würden. Diese erfordern u.a. eine größere Datenbasis, die mit den aktuell laufenden Erkundungsarbeiten am Standort Gorleben erst geschaffen werden, und ein optimiertes Endlagerkonzept, das auf Basis der VSG erstellt wird.

Aufgrund des erforderlichen Fachwissens ist an der Bearbeitung der VSG eine Vielzahl von wissenschaftlichen Einrichtungen beteiligt. Dazu gehören neben der GRS die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), die DBE Technology GmbH, das Institut für Gebirgsmechanik (IfG), das Institut für Sicherheitstechnologie (ISTec), das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die nuclear safety engineering international (nse) GmbH und die TU Clausthal.

Die VSG soll Ende 2012 abgeschlossen werden. Danach wird ein internationales Expertenteam im Rahmen eines sogenannten Peer-Reviews überprüfen, ob die Arbeiten der VSG dem Stand von Wissenschaft und Technik entsprechen und ob die Ergebnisse plausibel und nachvollziehbar sind.