09/09/2011 - Veröffentlichte Ergebnisse von langfristigen europäischen Projekten zur Kernspaltung

Menéame

Zwei wichtige Projekte, die von der Europäischen Union finanziert werden und sich mit der Entsorgung nuklearer Abfälle befassen, haben es Forschern ermöglicht, sich über eine Reihe wichtiger Fragen im Zusammenhang mit der chemischen Haltbarkeit abgebrannter Brennelemente und hochaktiver verglaster Abfälle zu einigen. Dabei handelt es sich um die Projekte GLAMOR (kritische Bewertung der Verfahren zur Auflösung hochaktiver verglaster nuklearer Abfälle unter für die geologische Speicherung relevanten Bedingungen) und MICAD (unberechenbar in Modellen für die Entsorgung abgebrannter Brennelemente in Ablagerungsanlagen). Beide waren bestrebt, die Unsicherheiten bei verschiedenen Beschreibungs- und Vorhersagemodellierungsverfahren zu bewerten und auch die Verfahren zur Auflösung von Verglasungsbehältern und abgebrannten Brennelementen zu beschreiben, die in einem geologischen Zeitspeicher stattfinden.

Beide Projekte haben neue Wege für die Forschung in diesem Bereich eröffnet, indem sie auf eine Reihe bestehender Modelle und experimentellen Daten zurückgegriffen haben.

Die geologische Speicherung, die in der Isolierung in tiefen geologischen Formationen besteht, gilt als die sicherste langfristige Lösung für den Umgang mit langlebigen nuklearen Abfällen. Weltweit wurde den hochaktiven radioaktiven Abfällen aus abgebrannten und in Kernkraftwerken entsorgten Kernbrennstoffen große Aufmerksamkeit geschenkt, da sie die Entstehung von mehr als 98 Prozent der durch diese abgebrannten Brennelemente erzeugten Radioaktivität darstellen. Diese hochaktiven radioaktiven Abfälle können vitrifizierter Form sein, wenn sie aus Ländern stammen, in denen Wiederaufbereitungskapazitäten vorhanden sind. Die abgebrannten Brennelemente selbst können auch als Abfall angesehen werden.

Die möglichen Standorte in Europa für die Entsorgung, Granitformationen, Ton oder Salz haben Stabilität für Dutzende von Millionen Jahren und sind durch eine sehr langsame Grundwasserbewegung gekennzeichnet. Bislang hat sich die wissenschaftliche Gemeinschaft mit der Bildung großer Versuchsdatenbanken befasst, um die langfristige Interaktion des Grundwassers mit den verschiedenen Arten von verglasten nuklearen Abfällen und abgebrannten Brennelementen zu simulieren. Dazu gehört auch Glas, das ähnlich zusammengesetzt ist wie in Anlagen zur Wiederaufarbeitung und Verglasung, die mit der Herstellung von La Hague (Frankreich) und Sellafield (Vereinigtes Königreich) in Zusammenhang stehen.

Das GLAMOR-Projekt, das zwischen 2002 und 2006 durchgeführt wurde, wurde mit Mitteln in Höhe von 232 351 EUR ausgestattet, die die Europäische Kommission im Rahmen des Themenbereichs "Nukleare Energie" des Fünften Rahmenprogramms (RP5) der Europäischen Atomgemeinschaft (Euratom) bereitgestellt hat. Dabei arbeiteten Wissenschaftler aus Belgien und Frankreich mit dem Ziel zusammen, die wichtigsten Annahmen und die Unsicherheiten bei den Modellen für die Auflösung von verglasten nuklearen Abfällen in reinen Wassersystemen ohne nahe gelegene Lagermaterialien wie Bentonit und Metallkorrosionsprodukte zu bewerten.

Es wurde der Schluss gezogen, dass verglaste nukleare Abfälle eine Restlösungsrate in reinem Wasser aufweisen. Diese Restauflösungsrate (Finale-Finale) kann bei der Bewertung der Barrierefunktion und der Lebensdauer der verglasten Abfälle sehr wichtig sein, da sie bis zu 10 000-mal niedriger ist als die ursprüngliche Auflösungsrate.

Derzeit kann vorhergesagt werden, dass hochaktive verglaste Abfallblöcke in solchen Umgebungen eine Lebensdauer von mindestens 100 000 Jahren haben. Die Wissenschaftler des Projekts stellten ferner fest, dass die Restauflösungsraten bei den Berechnungen zur Bewertung der Sicherheit, die eine bestimmte Bildung als geologische Ablagerung aufweist, zu berücksichtigen sind. Mit Hilfe einer Reihe von Mechanismen, die in den Modellen enthalten sind, konnte die Phase der Verringerung der Auflösungsraten vor der Restauflösungsrate erklärt werden. Die Simulationen mit den Modellen ermöglichten es nicht, den beherrschenden Mechanismus endgültig zu bestimmen. Der Vergleich ergab jedoch, dass die wichtigsten Probleme, die bei der Interpretation der Ergebnisse auftreten, und auch eine Reihe von Mängeln bei den zugrunde liegenden Konzeptmodellen zutage traten.

Das MICADO-Projekt, das später durchgeführt wurde, wurde von GLAMOR-Forschern durchgeführt.

MICÓ wurde von der Europäischen Kommission mit 1,3 Mio. EUR aus dem thematischen Bereich "Management radioaktiver Abfälle" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) des Euratom-Vertrags finanziert und lief zwischen 2007 und 2010. Wissenschaftler aus Belgien, Frankreich, Deutschland, Spanien, Schweden, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich haben die Arbeit zahlreicher europäischer Abfallwirtschaftsagenturen, technischer Organisationen im Dienste von Regulierungsbehörden, Universitäten und Forschungszentren konsolidiert.

Das wissenschaftliche Team untersuchte die verfügbaren experimentellen Erkenntnisse, die hydrogeologischen Grenzbedingungen und den Grad des verfügbaren Wissens über physikalische und chemische Prozesse, die die Freisetzung von Radionukliden (Atomen mit instabilen Kernen) bestimmen, um die wichtigsten Fragen zu ermitteln, die Unsicherheiten verursachten. Für die ersten paar tausend Jahre, in denen der Behälter seine Integrität bewahrt, und für die wenigen hunderttausend Jahre danach wurde ein Zeitraum, der voraussichtlich durch eine Sättigung von Wasserstoff durch die Emission dieses Elements infolge der Korrosion des Behälters während aufeinanderfolgenden sehr langen Perioden gekennzeichnet ist, gekennzeichnet durch eine Verringerung der Wasserstoffkonzentration, aber durch allgemeine Umweltbedingungen zur Verringerung der Emissionen, getrennt.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Unsicherheit hinsichtlich der Oberfläche abgebrannter Brennelemente, die Lösungen ausgesetzt waren, weitgehend abgemildert werden kann, was bei der Berechnung der Auflösungsrate von größter Bedeutung ist. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass abgebrannte Brennelemente eine wirksame Isolationsschranke zwischen Zehntausenden und Millionen Jahren darstellen können.

Die verantwortlichen Wissenschaftler hoffen, dass die Ergebnisse beider Projekte zu weiteren bedeutenden Forschungsarbeiten in diesem Bereich führen werden.

Weitere Informationen sind abrufbar unter:

Europäische Nukleargesellschaft:   http://www.euronuclear.org/

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