Rapport Technique NTB 83-02

Der vorliegende Bericht NTB 83-02 bildet den ersten Teil eines Zwischenberichts über die Arbeiten zur nuklearen Entsorgung in der Schweiz. Zunächst wird das Konzept der nuklearen Entsorgung dargestellt, anschliessend wird über den derzeitigen Stand der Forschungs-, Entwicklungs- und Projektierungsarbeiten der Nagra berichtet, die zur künftigen Konzeptrealisierung führen sollen. Der parallel erscheinende zweite Band des Zwischenberichts (NTB 83-03) behandelt die spezifischen Aspekte des Sicher­heits­nachweises für die Endlagerung.

Das Konzept der nuklearen Entsorgung in der Schweiz wird durch die gesetzlichen Rahmenbedingungen und die technischen und wirtschaftlichen Einflussfaktoren bestimmt.

Gegenwärtig stehen in der Schweiz vier Kernkraftwerke in Betrieb, die mit einer installier­ten elektrischen Leistung von rund 2'000 MW zusammen etwa 30 % der inlän­dischen Stromproduktion erzeugen. Dabei entstehen jährlich ca. 2 Tonnen an radio­aktiven Stoffen, welche zu über 99 Prozent im abgebrannten Kernbrennstoff ent­halten sind. Für die Planung der Endlagerung wurde ein Kernenergieprogramm von 6'000 MW(e) zugrunde gelegt. Nimmt man eine Betriebsdauer von 40 Jahren für jedes Kern­­kraftwerk an sowie die Wiederaufarbeitung der abgebrannten Brennelemente, dann beläuft sich die gesamthaft anfallende Abfallmenge auf 1'000 m³ hochaktiver, 70'000 m³ schwach- und mittelaktiver und 100'000 m³ schwachaktiver Abfälle. Die gesetz­­lichen Bestimmungen verlangen eine dauernde, sichere Beseitigung aller dieser Abfälle durch Endlagerung.

Radioaktive Abfälle unterscheiden sich von anderen Sonderabfällen dadurch, dass einer­seits ihre Giftigkeit überwiegend durch die emittierte ionisierende Strahlung bedingt ist, und dass sich andererseits ihre Radioaktivität im Verlaufe der Zeit im genau voraus­berechenbaren Ausmass von selbst abbaut. Die ionisierende Strahlung kann wirk­sam abgeschirmt werden. Eine Gefährdungsmöglichkeit durch radioaktive Stoffe be­steht hauptsächlich dann, wenn sie in genügendem Mass in die Biosphäre und schliess­lich in den menschlichen Körper gelangen. In dieser Beziehung unterscheiden sie sich nicht von chemischen Giften – beide müssen vom menschlichen Lebens­bereich isoliert werden.

Im Gegensatz zu chemisch giftigen Abfällen, die üblicherweise in Sondermülldeponien über­wacht gelagert werden, sieht das Konzept der nuklearen Entsorgung ent­sprechend den gesetzlichen Anforderungen eine dauernde Beseitigung der radio­aktiven Abfälle in Endlagern vor. Ein Endlager ist dabei so zu gestalten, dass nach seinem Verschluss auf Kontroll- und Überwachungsmassnahmen verzichtet werden kann und trotzdem Schutz und Sicherheit der Bevölkerung gewährleistet bleiben. Dies soll durch die konsequente Anwendung des Prinzips der mehrfachen Sicherheits­barrieren erreicht werden: Mehrere Einschluss- und Rückhalte-Mechanismen werden so hintereinander geschaltet, dass beim Versagen einer Sicherheitsbarriere immer noch andere wirksam bleiben.

Kurz nach ihrer Entstehung enthalten die radioaktiven Abfälle einen grossen Anteil kurzlebiger Radionuklide und einen relativ kleinen Anteil langlebiger Radionuklide. Nach einer gewissen Zeit ist die Situation umgekehrt: Die kurzlebigen Radionuklide sind dann zerfallen, und die langlebigen dominieren die Eigenschaften des Abfalls. Die letzteren sind mit den überall natürlich vorkommenden radioaktiven Elementen wie Uran, Thorium oder Radium zu vergleichen.

Dementsprechend kann man die "Lebensdauer" der Abfallgemische in zwei unter­schiedliche Phasen einteilen:

I.    Anfänglich sind die Abfälle stark strahlengiftig, und man muss sie für eine begrenzte Zeit von der Biosphäre durch einen dichten Einschluss vollständig fern­halten. Diese Phase des vollständigen Einschlusses dauert bei hochaktiven Abfällen etwa 1'000 Jahre.

II.   Während der anschliessenden längeren zweiten Phase fällt die Strahlengiftigkeit auch hochaktiver Abfälle innerhalb einiger 10'000 Jahre unter das Niveau ver­schie­de­ner in der Natur vorkommender radioaktiven Stoffe, z. B. der Uranerze. Die Schutz­mechanismen der Endlager müssen dann keinen absoluten Einschluss mehr gewähr­leisten, sondern nur den Eintritt der Abfälle in die Biosphäre auf un­gefähr­liche Mengen begrenzen.

In der Phase I soll gemäss dem nuklearen Entsorgungskonzept Schweiz der voll­stän­dige Einschluss bereits durch die technischen Barrieren gewährleistet werden. Die not­wen­dige Isolation in der Phase II wird durch technische sowie zusätzlich durch natür­liche Rückhaltemechanismen erzielt, wozu man die Endlager in geeigneten geo­logischen Formationen anlegt. Als einziges Medium, das Abfallstoffe durch die Barrie­ren transportieren könnte, gilt das Wasser. Die natürlichen wie technischen Rückhalte­mecha­nis­men werden deshalb im Hinblick darauf ausgewählt, wie sie diesen Transport verhin­dern oder verlangsamen können.

Die an sich einfache Idee mehrerer Sicherheitsbarrieren führt zu einem weit­ver­zweig­ten Forschungs‑ und Untersuchungsprogramm, in dem eine grosse Menge von Para­metern ermittelt werden muss – weil quantitative Prognosen über die Sicherheit des End­lagers zu erstellen sind. Der Stand dieser Arbeiten und die geplanten künftigen Vor­haben sind in einem zweiten Berichtsteil ausführlich beschrieben.

Die laufenden Forschungs‑ und Projektierungs-Arbeiten der Nagra sind langfristig an­gelegt. Das Endlager für hochaktive Abfälle wird z. B. erst nach dem Jahr 2020 benötigt. Auch das Endlager für schwach‑ und mittelaktive Abfälle, das möglichst bald ver­füg­bar sein sollte, wird aus technischen und Verfahrens-Gründen kaum vor Mitte der neunziger Jahre betriebsbereit sein. Das Eidgenössische Verkehrs‑ und Energie­wirtschafts­departement hat aber die Verlängerung der Gültigkeit der Betriebs­bewil­ligung der in Betrieb oder Bau befindlichen Kernkraftwerke über das Jahr 1985 vom Nachweis der sicheren Entsorgung und Endlagerung abhängig gemacht. Daraus resul­tiert eine kurzfristige Aufgabe der Nagra: Sie hat für diesen Nachweis ein Gewähr bieten­des Projekt auszuarbeiten und bis zum 31. Dezember 1985 vom Bundesrat begut­achten zu lassen.

Der letzte Abschnitt des Berichts resümiert den Stand der Arbeiten der Nagra im Hin­blick auf das Gewähr bietende Projekt. Es wird dokumentiert, dass wesentliche Teile der für das Projekt "Gewähr" erforderlichen Daten und Erkenntnisse vorhanden sind und dass die Programme zur Schliessung der Kenntnislücken angelaufen sind. Ein Schwer­punkt der laufenden Arbeiten der Nagra besteht darin, das vorliegende Daten­material auszuwarten und zu einer konsistenten Sicherheitsbetrachtung zusammen­zufassen.

Die Arbeiten sind darauf ausgerichtet, den Bericht zum Gewähr bietenden Projekt zu erstellen und den Behörden auf Ende 1984 zu unterbreiten. Damit wird der Bundesrat in der Lage sein, 1985 Gutachten einzuholen und zum vorliegenden Projekt Stellung zu nehmen.