Die Publikation Entsorgung von Kernkraftwerken Eine technisch gelste
Die Publikation „Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe“ informiert über die Entsorgung der in deutschen Kernkraftwerken anfallenden Reststoffe und Abfälle. Die enthaltenen Bilder, Tabellen und Grafiken können zur Ausarbeitung von Vorträgen zur Entsorgung von Kernkraftwerken verwendet werden. Die Broschüre sowie die Darstellungen stehen unter www. vgb. org/abfallmanagement. html zum Download bereit. Bei der Nutzung der Informationen und Folien bitten wir um Quellenangabe. Herausgeber: VGB Power. Tech e. V. Fachausschuss „Stilllegung und Entsorgung“ Deilbachtal 173, 45257 Essen Telefon: (02 01) 81 28 - 0 (Zentrale) E-Mail: info@vgb. org Internet: www. vgb. org Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Energiemix der deutschen Stromversorgung von 1960 bis 2010 100 Regenerative* 90 Öl und Erdgas 80 Stromerzeugungsanteil in % 70 60 Braunkohle 50 40 30 20 Steinkohle Kernenergie 10 Alte und neue Bundesländer Alte Bundesländer 0 1960 1970 1980 1990 2000 *Wasserkraft, Windenergie, Biomasse, Photovoltaik, Hausmüll und Geothermie; vor 1990 praktisch nur Wasserkraft Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org 2010
Energiemix der deutschen Stromversorgung von 2010 19 % Öl und Erdgas 23 % Kernenergie 16 % Wasserkraft und andere Regenerative 23 % Braunkohle 19 % Steinkohle Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Kernkraftwerke und zugehörige Entsorgungseinrichtungen in Deutschland Brunsbüttel Brokdorf Unterweser Krümmel Stade Gorleben Emsland Lingen Greifswald Rheinsberg Grohnde Asse Ahaus Morsleben Konrad Würgassen Hamm-Uentrop Kernkraftwerk Berechtigung zum Leistungsbetrieb nach 13. At. G-Novelle erloschen Kernkraftwerk stillgelegt Kernkraftwerk vollständig beseitigt Duisburg Jülich Mülheim. Kärlich Grafenrheinfeld Biblis Kahl Mitterteich Forschungseinrichtung mit Abfallbehandlungsanlagen Philippsburg Abfallbehandlungsanlagen Zentrales Zwischenlager Endlager 1 Erkundung 2 Einlagerung beendet 3 Errichtung Karlsruhe Obrigheim Gundremmingen Isar Neckarwestheim Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Niederaichbach
Differenzierung der radioaktiven Reststoffe Radioaktive Reststoffe aus Kernkraftwerken Zur konventionellen Verwendung, Verwertung oder Beseitigung Freigegebener Stoffe Abfälle Betriebsabfälle Abgebrannte Brennelemente - hochradioaktiv - wärmeerzeugend Sonstige radioaktive Stoffe - mittel- oder schwachradioaktiv - nicht wärmeerzeugend Stilllegungsabfälle Sonstige radioaktive Stoffe - mittel- oder schwachradioaktiv - nicht wärmeerzeugend Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Klassifizierung radioaktiver Abfälle Radioaktivität Abfallbezeichnung Beispiele für Abfälle Bq / m 3 Endlagerung Verteilung Gesamtaufkommen 1016 hochradioaktiv wärmeerzeugende Abfälle 1014 Konditionierte Brennelemente mittelradioaktiv 1012 1010 108 Spaltprodukte aus der Wiederaufarbeitung schwachradioaktiv Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeerzeugung z. B. Endlager Gorleben 5 % des Abfallvolumens mit 99 % der Radioaktivität Kernbauteile Abfälle aus Wiederaufarbeitung Betriebsabfälle aus Kernkraftwerken Abfälle aus Stilllegung Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Endlager Konrad 95 % des Abfallvolumens mit 1 % der Radioaktivität
Entsorgungswege für Brennelemente in Deutschland Neue Brennelemente Uran- und Plutoniumrückführung Ausgediente Brennelemente Lagerung im Abklingbecken des Kernkraftwerk Direkte Endlagerung Zwischenlagerung im zentralen Zwischenlager oder im Standortzwischenlager Brennelementfertigung Abfälle Wiederaufarbeitung Konditionierung Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Endlagerung
Entsorgung von Brennelementen: Wiederaufarbeitung / Zahlenangaben für einen Druckwasserreaktor pro Betriebsjahr 11 Mrd. k. Wh Kernkraftwerk 40 Brennelemente (≅ 21 t Kernbrennstoff) 4 Pendelbehälter „Shuttle“ Wiederaufarbeitung Kernbrennstoffe - Uran - Plutonium Kokillen (ca. 10 m 3) Endlagerung Zwischenlager Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org ≤ 2 Behälter z. B. Typ CASTOR® - 1/3 hochradioaktiver Abfall (Glaskokillen) - 2/3 mittelradioaktiver Abfall
Entsorgung von Brennelementen: Direkte Endlagerung; Zahlenangaben für einen Druckwasserreaktor pro Betriebsjahr 11 Mrd. k. Wh Kernkraftwerk 40 Brennelemente (≅ 21 t Kernbrennstoff) Endlagerung 2 Großbehälter -Transport und Zwischenlagerung - z. B. Typ CASTOR® Brennelementlagerung z. B. 4 POLLUX®-Endlagerbehälter Brennelementkonditionierung Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Entsorgungswege für radioaktive Reststoffe aus Kontrollbereichen Abklinglagerung Im Kontrollbereich anfallende radioaktive Reststoffe Getrenntes Sammeln nach Materialart und Aktivitätsinventar Direkte Wiederverwendung oder -verwertung im kerntechnischen Bereich möglich und wirtschaftlich sinnvoll? JA Wiederverwendung oder -verwertung im kerntechnischen Bereich Dekontaminationsmaßnahmen oder Pufferlagerung sind ggf. zu prüfen bzw. durchzuführen Freigabe - Uneingeschränkte Freigabe - Freigabe zur Beseitigung - Freigabe von Metallschrott zur Rezyklierung - Freigabe von Gebäuden zum Abriss - Freigabe im Einzelfallverfahren Konditionierung Zwischen- bzw. Endlagerung NEIN Freigabe nach § 29 Strl. Sch. V möglich wirtschaftlich sinnvoll? JA NEIN Radioaktiver Abfall Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Kontrollierte Verwertung von Metallen Metallschrott Einschmelzen Radioaktiver Abfall z. B. Schlacke, Filter Neue Produkte z. B. Abfallbehälter Herstellung neuer Produkte für kerntechnische Bereiche Abfallgebinde Endlagerung In Konrad Zwischenlager Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Typische Betriebsabfälle aus einem KKW mit DWR, beispielhaft jährliche Rohabfälle einer 1300 -MW-Anlage und Bandbreite der Radioaktivität Bq / m 3 1014 1012 1010 108 106 2 m 3 Kugelharze Filterkerzeneinsätze Metallteile 18 m 3 Verdampferkonzentrate 1 m 3 170 m 3 Filterkonzentrate und Schlämme Festabfälle 2 m 3 Kugelharze 2 m 3 Öle Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Optimierte Behandlungswege für feste und flüssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken Abfallart Rohabfälle Feste Abfälle Metallteile, Bauschutt, u. a. Metallteile, Isolierungen, u. a. Flüssige Abfälle Papier, Kunststoffe, Textilien, u. a. Öl Schlämme verbrennen Konditionierung Verdampferkonzentrat Filterkonzentrat Ionenaustauscherharze trocknen, entwässern, zementieren verpressen Abfallprodukte Endlagerbehälter Fester Abfall Pressling z. B. Container Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Salzblock, Granulat, Pulver, Zementblock z. B. Container, Gussbehälter
Abfallbehandlungsverfahren zur Volumenreduzierung 1/1 bis 1/5 Rohabfall Hochdruckverpressung bis 1/50 Verbrennung Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org bis 1/100 Verbrennung + Hochdruckverpressung
Jährliche Abfallmenge aus dem Betrieb der deutschen Kernkraftwerke Stand 2010 11 DWR-Anlagen Jährliche Betriebsabfälle aus 17 Kraftwerken mit 21. 500 MW Leistung 6 SWR-Anlagen 3. 900 m 3 Rohabfall 2. 200 m 3 1. 700 m 3 800 m 3 Abfallkonditionierung Zwischenlager Endlager Konrad Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Fließschema einer Verbrennungsanlage für radioaktive Abfälle Beschickungsanlage Sekundärund Nachbrennkammer Wärmerückgewinnung Zudosierung von Kalk und Aktivkohle Gebläse Kamin Primär kammer Verbrennungsofen Rauchgaskühler Schlauchfilter I Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Schlauchfilter II
Stillgelegte Kernkraftwerke in Deutschland Anlagen der Elektrizitätsversorgungsunternehmen Leistung MWe Betriebszeit VAK Kahl 16 1960 – 1985 vollständig beseitigt KRB A Gundremmingen 250 1966 – 1977 vollständig beseitigt KWL Lingen 254 1968 – 1977 sicherer Einschluss Rückbauantrag gestellt Obrigheim 357 1968 – 2005 Rückbau Würgassen 670 1971– 1995 Rückbau Stade 672 1972 – 2003 Rückbau Mülheim-Kärlich 1302 1986 – 1988 Rückbau Biblis A 1225 1974 – 2011 Biblis B 1300 1976 – 2011 Brunsbüttel 806 1976 – 2011 Neckarwestheim 840 1976 – 2011 Isar 1 912 1977 – 2011 Philippsburg 1 926 1979 – 2011 Unterweser 1410 1979 – 2011 Krümmel 1402 1983 – 2011 Anlage Status Berechtigung zum Leistungsbetrieb mit in Kraft treten der 13. Novelle zum Atomgesetz erloschen Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Stillgelegte Kernkraftwerke in Deutschland Anlagen des Bundes / der Länder Leistung MWe Betriebszeit MZFR Karlsruhe 58 1965 – 1984 Rückbau AVR Jülich 15 1966 – 1988 Rückbau THTR Hamm-Uentrop 308 1988 – 1988 sicherer Einschluss Rheinsberg 70 1966 – 1990 Rückbau HDR Karlstein 25 1969 – 1971 vollständig beseitigt Niederaichbach 106 1972 – 1974 vollständig beseitigt Greifswald Block 1 440 1973 – 1990 Rückbau Greifswald Block 2 440 1974 – 1990 Rückbau Greifswald Block 3 440 1978 – 1990 Rückbau Greifswald Block 4 440 1979 – 1990 Rückbau Greifswald Block 5 440 Probebetrieb 1990 Rückbau KNK II Karlsruhe 20 1977 – 1991 Rückbau Anlage Status Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Alle Angaben in Mg Stilllegungsmassen beim Abbau von KKW Primärmassen Radioaktive Reststoffe Entsorgungswege 4. 600 1. 300 i. W. Betonmassen 13. 300 11. 800 Bearbeitung & Behandlung 26. 000 22. 300 700 Rad. Abfall Nicht radioaktive Reststoffe Betonstrukturen Verwertung/Verwendung im kerntechnischen Bereich Eingeschränkte Freigabe / Beseitigung Radioaktive Reststoffe Zusatzmassen/Sekundärabfälle Uneingeschränkte Freigabe Technische Einrichtungen Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Behandlung radioaktiver Abfälle mit Ablaufplänen (ALP) zur Zwischen- und Endlagerung Verantwortung Ablaufplan Antrag an Aufsichtsbehörde Abfallverursacher Bf. S Beauftragter Sachverständiger Vorprüfung Verfahrensqualifikation Vorbereitung zur Konditionierung Bf. S/Aufsichtsbehörde ALP-Freigabe Begleitende Kontrolle Beauftragter Sachverständiger Dokumentation Abfallverursacher Prüfbericht Beauftragter Sachverständiger Konditionierung Zwischen-/ Endlagerung Bf. S/Aufsichtsbehörde Freigabe Zwischenlager Endlager Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Zwischen-/Endlagerung
Verantwortliche Institutionen bei der Endlagerung radioaktiver Abfälle RSK/SSK/ESK beratend BMU Dienst- und Fachaufsicht BMWi Dienst- und Fachaufsicht BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit RSK Reaktor-Sicherheitskommission Landesbehörden Planfeststellung Bergämter Betriebsplanzulassung Bf. S Verantwortlich für Errichtung und Betrieb, Antragsteller BGR SSK Strahlenschutzkommission ESK Entsorgungskommission DBE Errichter und Betreiber Endlager Konrad BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Projekt Gorleben Notwendiger Aufwand Endlager-Vorausleistungsverordnung Abfallverursacher Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org Bf. S Bundesamt für Strahlenschutz BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe DBE Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe mb. H
Zuständigkeiten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle Kraftwerksbetreiber Entwicklung, Betrieb, Stilllegung der Kraftwerke Entwicklung geeigneter Verfahren zur Behandlung von Abfällen und Brennelementen Durchführung von Wiederaufarbeitung/Konditionierung Zwischenlagerung Finanzierung der Endlagerung Ablieferungspflicht Endlagerung Bund - Erkundung - Errichtung - Betrieb - Stilllegung Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
Struktur eines Endlagers für radioaktive Abfälle in einer Salzformation Deckgebirge Salzstock Strecke Endlagergebinde (Brennelementbehälter) Bohrlöcher Teufe etwa 800 m Endlagergebinde (Kokillen) Teufe etwa 1. 100 m Quelle: Entsorgung von Kernkraftwerken – Eine technisch gelöste Aufgabe | VGB Power. Tech e. V. | 2016 | www. vgb. org
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