Atommüllentsorgung im All

Gestern sah ich den Beitrag über Atommüll auf Arte. Die Entsorgung ist ja noch immer nicht gelöst. Dabei gab es ja schon viele Ideen wie man ihn endgültig wegbekommt. Nicht zuletzt hat man auch das All dafür vorgeschlagen. Die NASA hat in den Zeiten, in denen sie noch annahm, das Space Shuttle wäre billig und würde häufig fliegen, unter anderem auch nach der Entsorgung von Atommüll ins All untersuchen lassen.

Die Idee war, den Atommüll so aufzubereiten, dass man nur den Teil erhält der sehr lange radioaktiv ist, also der bei Erdlagerstätten für die Forderung für Stabilität über Millionen von Jahren verantwortlich ist. Die anderen Isotope die nach einigen Jahrhunderten bis Jahrtausenden abgeklungen sind haben Halbwertszeiten, die im Bereich liegen, in dem wir heute schon Erfahrungen mit Lagerungen haben oder der Stabilität von Bauwerken. Im folgenden will ich Daten von Jesco von Puttkamer „Der erste Tag der neuen Welt“ S. 253 ff verwenden

Je Tonne Kernbrennstoff sollten im „Purex“ Verfahren der Großteil des nicht umgesetzten Kernbrennstoffs und des gebildeten spaltbaren Materials wieder verwendet werden und so nur noch 40 kg reiner Atommüll zurückbleiben. Ein Kernkraftwerk der 1 GW Klasse produziert so aus 30 t Brennelementen 1,2 t hoch strahlenden Atommüll. Die USA sollten so 1980 aus 4300 t Brennelementen rund 175 t Atommüll pro Jahr erzeugen. (Arte Bericht: 20 t Brennelemente pro 1 GW Kraftwerk)

In Deutschland sollen es heute 400 t pro Jahr sein (nach Greenpeace Angaben), doch da wir heute bedeutend weniger Atomkraftwerke als die USA 1980 haben und zudem es ja die Zahl 20-30 t Brennstäbe pro 1 GW Kraftwerk gibt, vermute ich handelt es sich bei dieser Zahl nicht um den Atommüll, sondern die abgebrannten Element handelt. Wenn diese nun ebenfalls aufbereitet werden, so bleiben noch 16 t reiner Atommüll. Einer anderen Quelle nach beträgt der Gewinn aller noch laufenden Atommeiler für die Stromerzeuger rund 3 Milliarden Euro pro Jahr. Da sollte doch was für die Entsorgung übrig bleiben oder?

Zurück zur NASA. Es gibt verschiedene Möglichkeiten den Atommüll zu entsorgen. Sie unterscheiden sich in der Energie die notwendig ist, der Entfernung von der Erde, der Sicherheit und psychologischen Effekten.

Zwei extreme Beispiele: Für die meisten am sichersten wäre, wenn der Atommüll endgültig verschwunden wäre – das ist ein psychologischer Effekt. Das könnte man erreichen indem man Atommüll aus dem Sonnensystem befördert (v=8,8 km/s) oder in die Sonne schießt (v=24 m/s, beide werte relativ zur Erdumlaufbahn). Nur ist das heute technisch kaum machbar. Dagegen sind Erdumlaufbahnen die über geologische Zeiträume stabil sind, recht leicht zu erreichen. H.O.Ruppe schlug erdnahe Bahnen vor, die NASA 55.000 km hohe Bahnen. Hierfür werden nur 4 km/s benötigt. Die NASA kam zu dem Schluss, dass eine Deponie in einer Umlaufbahn von 0,85 AE Entfernung – auf halbem Weg zwischen Venus und Erde am besten wäre. Das erfordert 3800 m/s relativ zur Erdbahn und nach 160 Tagen ein erneutes Schubmanöver um weitere 1300 m/s. Beim chemischen Antrieb beträgt der Gesamtaufwand dann etwa 12400 m/s relativ zur Erdoberfläche oder 4600 m/s relativ zu einer niedrigen Erdumlaufbahn.

Die NASA rechnete weiterhin, dass 60 Shuttle Flüge eines „Upgraded“ Shuttles mit 45 t LEO Kapazität pro Jahr rund 300 t Fracht, davon 175 t Atommüll (5 t pro Flug) entsorgen könnten und dies 0,211 ct/kWh kosten würde (bei 40 Millionen Dollar Flugkosten). Selbst mit den heutigen Shuttle Preisen (600 Millionen Dollar) wären das nur rund 3 US-ct, also etwas mehr als 2 Euro-Ct pro kWh. Also warum macht man es nicht?

Hier mal meine Gegenrechnung, mit einem etwas gängigeren Träger: Der Sojus von Kourou aus. Angenommen man packt den Atommüll in eine Foton Kapsel, auch um sicher zu sein bei einem Fehlstart und erreicht dabei einen Gewichtsanteil von 50 %, der reine Atommüll soll wie bei der NASA Annahme nur 60 % ausmachen, der Rest ist Keramik um ihn sicher einzuschließen. Eine Sojus transportiert rund 8,4 t in eine Umlaufbahn, das wären 2,5 t reiner Atommüll. Nur ist man da erst in einer Erdumlaufbahn. Die NASA hat dafür eine gepanzerte Centaur Version verwendet. Ich würde einen Ionenantrieb bevorzugen – die Nutzlastmasse ist geringer und der Atommüll ist ja sicher in der Foton Kapsel, deswegen muss die Stufe selbst nicht gepanzert sein. Ein Ionenantrieb kann heute den Transport wesentlich besser leisten. Die folgende Tabelle zeigt die Nutzlast die in Bahn befördert wird in Abhängigkeit von der Reisedauer an. Ausgangspunkt ist jeweils eine Nutzlast von 8400 kg in einen LEO Orbit der Sojus:

Tage 60 90 120 160 200
Kapsel 4000 4800 5150 5450 5600
Treibstoff 1596 1596 1596 1596 1596
Struktur 499 499 499 499 499
Triebwerke 91 61 46 34 28
Gewicht Triebwerke 637 427 322 238 196
Gewicht Solargenerator 1519,7 1018,7 768,2 567,8 467,6
Gesamt 8400 8400 8400 8400 8400

Ab einer Reisedauer von 90 Tagen (dazu kommen noch 160 Tagen Reisezeit zum Orbit) verändert sich die Nutzlast kaum. Bei 50 % Atommüll-Glass und 60 % Atommüll im Glas entspricht dies bei 90 Tagen Flugzeit 1,44 t reinen Atommüll. Die 400 t Brennelemente ergeben nach dem Purex Verfahren rund 16 t Atommüll. 11 Flüge der Sojus pro Jahr reichen also aus um den hochradioaktiven Atommüll im Weltraum zu entsorgen. Bei 3 Milliarden Reingewinn dürfte ein Flug also rund 266 Millionen Euro kosten.

Ein Sojus Start ist aber für 50 Millionen Dollar zu haben (bei 11 Starts pro Jahr wohl eher preiswerter). Eine Foton Kapsel müsste billiger sein, denn ein kompletter Sojus Flug ist ja für rund 75 Millionen Dollar zu haben (berechnet aus dem, was der letzte Tourist gezahlt hat). Dazu kommt noch der Ionenantrieb. Geht man von 100 Millionenen Dollar pro Einzelflug aus, so müssten mit Rabatt bei 11 Starts pro Jahr die Entsorgung für 500 Millionen Euro zu haben sein – Also nur ein Sechstel des Gewinns den die Atomkraftwerke abwerfen.

Warum geht man es nicht an? Nun weil unsere Stromwirtschaft eine gute Lobby in der Politik hat. Nicht nur zahlt der Steuerzahler die Sanierung der Asse, nein nun wird auch noch die Laufzeit der Atomkraftwerke verlängert – warum beschließt eigentlich keine Bundesregierung dass der dann anfallende Gewinn wieder an den Staat fällt und für die Entsorgung und Sanierung verwendet wird? Oder noch besser zu Förderung von alternativen Energien?

13 thoughts on “Atommüllentsorgung im All

  1. Die beste Variante ist eigentlich immernoch das Zeug einfach in einer Halle irgentwo in Deutschland einzulagern. Die Kosten sind nicht höher als 100 Millionen Euro pro Jahr, selbst wenn wir noch Jahrzehnte weiter machen wie bisher.

    Viel wichtiger wäre erst einmal die Kohlekraftwerke abzuschalten. CO2, Globale Erwärmung darüber spricht man, aber auf das offensichtliche kommt man nicht zu sprechen: Ausstieg aus der Kohlekraft. (Im wesentlichen Steinkohle – Braunkohle erledigt sich dann von allein, weil sie ganz wesentlich in deutschen Tagebauen gefördert wird und die Leute ohnehin dagegen sind.)

    Greenpeace hat diverse Ausstiegsszenarien zur Atomkraft vorgelegt. Bei einem waren 2050 noch genauso viele Kohlekraftwerke übrig, wie wir heute Atomkraftwerke haben. Wir haben also die Wahl bis 2050 nach diesem Plan aus der Kohlekraft oder aus der Atomkraft auszusteigen. Wenn die Anhänger der Theorie der katastrophalen Klimaveränderung recht haben, dann sollte die Wahl *eigentlich* klar sein …

    (Ich bin kein Anhänger dieser Theorie, glaube aber trotzdem, dass es keine gute Idee sein kann die CO2 Anteile in der Atmosphäre zu verdoppeln. Ohne zu wissen was dann passiert und wie wir damit umgehen können.)

  2. Moin tp1024,

    > Die beste Variante ist eigentlich immernoch das Zeug einfach in einer Halle irgentwo in Deutschland einzulagern. Die Kosten sind nicht höher als 100 Millionen Euro pro Jahr, selbst wenn wir noch Jahrzehnte weiter machen wie bisher.

    Noch billiger isses den Abfall auf nem Parkplatz unter freiem Himmel in Sibirien abzustellen.

    Ohne staatliche Subventionen, wenn die AKWs fuer ihre Versicherung und den Abfall selber zahlen muessten, so gaebe es keine mehr. Der Ansatz den Atommuell im Weltraum zu Entsorgen ist als SciFi interessant, aber wirtschaftlich absurd, weil es zwei extreme Subventionstechnologien verknuepft. Ich denke der Preis fuer die Tonne Atommuell im Weltraum wuerde als Selbstbedienungsladen daher extrem hoeher sein, als Bernd jetzt erstmal vorgerechnet hat.

    ciao,Michael

  3. Ähm, es geht nicht um billiger, sondern um besser. Und ich halte es für besser, das Zeug oberirdisch im Auge zu behalten und nicht im aktionistischen Übereifer irgendwo zu verbuddeln. Zumindest so lange bis wir uns ganz sicher sind was wir da tun. Sonderlich viel kostet es nicht. (Die Stromkonzerne machen z.Z. 3 Milliarden Gewinne mit Atomkraftwerken, wenn man davon 10 Jahre lang 1 Mrd. einbehält und mit 1% Zinsen über Inflationsniveau anlegt hat man jedes Jahr 100 Millionen Euro zur Pflege des Zwischenlagers zur Verfügung … der Nobelpreis wird seit über 100 Jahren auf ähnliche Weise finanziert.)

    Atommüll muss so um die 10.000 Jahre gelagert werden – die Eifel fällt also wegen Vulkanismus als Standort aus. (In der Eifel kommt es grob einmal in 10.000 Jahren zu einem heftigen Vulkanausbruch, weiß nicht, ob es dafür Katastrophenpläne gibt. Der letzte Ausbruch war vor ungefähr 10.000 Jahren … 😉 )

    So lange wie sich jemand darum kümmert, ist ein einfache Halle genauso gut oder schlecht wie ein unterirdisches Lager, nur dass bei letzterem die Überwachung *sehr viel* teurer ist und man nicht so leicht wieder an den Atommüll heran kommt, wenn man eine bessere Lager oder Verwendungsmöglichkeit gefunden hat.

    Das Zwischenlager Gorleben ist eigentlich recht gut für die Aufgabe geeignet:

    http://maps.google.de/maps?hl=de&source=hp&ie=UTF8&q=zwischenlager gorleben&fb=1&gl=de&hq=zwischenlager&hnear=gorleben&view=map&cid=7326983134134782961&iwloc=A

    Und das finde ich deutlich vertrauenserweckender als den Parkplatz in Sibirien.

  4. Naja, bei der Geschichte mit dem Uran in Sibirien geht es wohl
    vor allem um Auflage -> http://de.wikipedia.org/wiki/Abgereichertes_Uran

    Und die AKW-Betreiber haben eigentlich Jahrzehntelang Rücklagen gebildet für Endlagerung und Kraftwerksabbruch. Bis die Rot-Grüne Regierung auf die Idee kam, diese Rücklagen massiv zu besteuern. Da wurden sie natürlich aufglöst. Passte gerade so schön, weil man Kapital für die gesetzliche Liberalisierung des Strommarkts brauchte, sprich möglichst viele Konkurrenten aufkaufen.

    Politiker sollte Lehrberuf mit Abschlussprüfung werden, dann käme nicht soviel unausgegorener Mist dabei raus.

    Gruss, Bernd

  5. Zum nuklearen Abfallbestand fuer Deutschland findet man bei BfS Angaben: http://www.bfs.de/de/endlager/abfall_prognosen.html

    Abgereichertes Uran wird meines Wissens nicht mal als nuklearer Abfall gezaehlt. Das Material wird nicht nur in Russland auf offenen Flaechen gelagert, sondern auch in Deutschland, weil eine andere Art Lagerung auch nicht erforderlich ist. Das Material ist rund eine Groessenordnung weniger radioaktiv als das Uranerz, aus dem es gewonnen wurde.

  6. eine Alternative ist die Transmutation
    http://de.wikipedia.org/wiki/Transmutation
    besser gesagt vernichtung von Kernabfall

    zurück zu Weltraumentsorung Depo
    Ruppe wählte einen ca. 2000 km hohen Orbit
    die lebensdauer des orbit ist so lange
    wie Halbwertzeiten der meiste Kernabfalle,
    dann tritt der Komplex in Erdätmospahre
    so 3000 Jahre nach Programm beginn.
    leider macht Ruppe keine angaben zu
    den Plutonium abfalle in der Deponie

    ich erinnere mich vage an Vorschlage
    um Atommull auf Mond zu schießen
    wo sie in tiefen Krater einschlagen

  7. Nur eine Wiederaufbereitungsanlage kann Uran, Plutonium und Spaltprodukte voneinander trennen. Die WAA in Wackersdorf ist aber abgeblasen, eine neue nicht in Sicht. Von den Franzosen wird nur ein Teil des deutschen Atommülls wiederaufbereitet.

    Zudem erhöht die Wiederaufbereitung die Müllmenge. Neben den abgebrannten Kernelementen sind ja auch Schwefelsäure und andere Chemikalien nötig. Und jede von den benutzten Chemikalien wird zwangsläufig vermischt mit Spaltprodukten und somit ebenfalls zu Atommüll. Folge: Ohne WAA gibt es praktisch keinen so genannten „Mittelaktiven Atommüll“, und mit WAA plötzlich eine ganze Menge davon.

    Der hochaktive Müll wird durch die WAA hingegen konzentiert. Technisch möglich – und von Russland wohl auch praktiziert – ist dabei die weitere Trennung der einzelnen Elemente. Trennt man beispielsweise Cäsium und Strontium ab, so hat man bei der Aufbereitung von Brennelementen, die vorher schon einige Jahre abklingen konnten, den Großteil der Radioaktivität in einer Fraktion, während die andere Fraktion schon vergleichsweise gering radioaktiv ist, dafür sehr, sehr langlebig. Cäsium und Strontium sollten dann schon wegen der hohen Wärmeentwicklung an der Erdoberfläche gelagert werden. Dafür sinkt deren Aktivität bereits nach 100 Jahren auf ein Zehntel des Ausgangswertes ab.
    Die andere Fraktion muss dann hingegen über geologische Zeiträume sicher gelagert werden.

    Problematischer sind auch die Aktinide, allen voran Plutonium, mit teilweise deutlich höheren Halbwertszeiten. Für diese gilt nach der Wiederaufbereitungsphilosophie jedoch ganz klar: Zurück in den Reaktor!

  8. Die Anregung von Herrn Leitenberger ist höchst interessant. Gemessen an dem heute verfügbarem technischen Standard steht es außer Frage, dass eine Verbringung in das Weltall möglich ist.

    Die überschlägige Berechnungen von der finanziellen Seite aus zeigen sehr wohl, dass es sich schon lange nicht mehr um eine Utopie handelt. In den Köpfen hat der Paradigmenwechsel jedoch noch nicht stattgefunden. Dazu ist die Problematik ja noch nicht groß genug. Vermutlich benötigen wir erst 10 Mrd. Menschen auf der Erde, um auch hier weiterzukommen. Es verbleibt das Motto:

    Wo ein Wille da auch ein Weg oder genauer gesagt auch ein Weltraumbahnhof…

  9. Was würden Sie dazu sagen, wenn ich Ihnen einen realistischen und vor allem bezahlbaren Weg aufzeigen würde, mit dem diese Art der Entsorgung tatsächlich heute schon möglich wäre? Normalerweise werden auch Leute die sich ernsthaft mit diesem Thema beschäftigen von vorn herein als „Spinner“ abgekanzelt. Zumal Studien aus den 70er und 80er Jahren diesen Weg als unbezahlbar und zu risikoreich bewerten werden diese gern zur Abwehr vorangestellt und somit wird diese Möglichkeit von vorn herein ausgeschlossen. Wählt man jedoch einen anderen Weg des Transportes als mit Trägerraketen, deren abgesprengte Stufen ja im Orbit verbleiben würden und somit eine zusätzliche Vermüllung des erdnahen Weltraumes bewirken, sieht die gesamte Berechnung etwas anders aus. Unter Verwendung ballistischer Systeme wären die Kosten auf nur einen Bruchteil der von Ihnen ausgerechneten beschränkt, welche unter Berücksichtigung einer Serienfertigung weiter minimiert werden.
    Wir haben die Bundesregierung bereits mehrfach angeschrieben, welche allerdings auf die zuständigen Ministerien verweist. Eine Diskussion mit den meisten dieser Leute ist allerdings von vorn herein aussichtslos, würde doch eine Realisierung deren Daseinsberechtigung in Frage stellen.
    Der zweite Punkt ist die Lobby der Entsorger die zudem noch sehr eng mit der Kernkraftindustrie verbunden ist. Machen wir uns nichts vor, hier wird SEHR viel Geld verdient.

    Schauen Sie doch einmal auf: http://www.ecosun.org

    Das gesamte Konzept steht längst, die Entwicklung ist längst abgeschlossen.
    Es fehlt „nur“ noch an der Umsetzung, ein Testgelände und Investoren werden z.Zt. gesucht.
    Wir reden hier nicht von Träumereien, ich meine das ernsthaft.

  10. In der Tat kann ich der Umsetzungsmöglichkeit nur zustimmen.
    Längst schon zeigen sich im Fortgang der technischen Weiterentwicklungen realistische Wege, die außerhalb der allgemein üblichen Risikodiskussionen umsetzbar sind. Betrachtet man die Ewigkeitskosten von Endlagerstätten auf der Erde, so muß man sich über die Finanzierung hier wohl keine Sorgen machen.

    Wenn es keiner angeht, wird es auch nichts werden.

  11. Das „Angehen“ ist nicht das wirkliche Problem!
    Die verantworlichen Leute hören einfach nicht zu. Siehe Lobbyisten.
    Es wird immer wieder auf alte Statistiken und ökoligische Betrachtungen aus den 70er und 80er Jahren verwiesen.
    Dort ist zusammengefasst zu lesen: zu unwirtschaftlich zu unsicher. Grundlage dessen ist aber der Transport mit herkömmlichen mehrstufigen Raketen.
    Neuere Betrachtungen werden bewußt ignoriert und Leute die dies trotzdem tun müssen wohl „Spinner“ sein.
    Weil nicht sein kann was nicht sein darf.
    Das gesamte Problem ist eben nicht durch tiefes verbuddeln gelöst, das Zeug ist nach wie vor einfach da.
    Wir machen eine nukleare Kloake aus unserer Erde und einige wenige verdienen sehr viel Geld dabei.
    Das Entsorgungsproblem endlich anzugehen ist ausschließlich politischer Natur, keineswegs praktischer.
    Das völlige Ausschließen von Risiken geht aber natürlich auch hier nicht, das wäre zu einfach.
    Diese dürften aber sehr viel kleiner sein als die derzeitigen Risiken.

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