Langzeitsicherheit, Teil III: der Faktor Mensch

Wie ich schon immer in meinem Studium zu sagen pflegte: sobald der Faktor Mensch ins Spiel kommt, wird es unlogisch. Trotzdem aber muss auch dieser Faktor in einer Langzeitsicherheitsanalyse mit bedacht werden. Und so muss man auch bei einem geplanten Endlager in tiefen geologischen Formationen die Frage stellen: welchen Einfluss haben zukünftige Generationen und wie kann man diese schützen?

In den beiden vorangegangen Teilen dieser Serie haben wir uns einmal die geologische Vergangenheit angeschaut und darauf aufbauend versucht, Prognosen für eine zukünftige Entwicklung zu begründen. Im Folgenden will ich aber auch auf den größten Einflussfaktor eingehen: den Menschen bzw. dessen nicht vorhersehbaren Aktivitäten. Vorher aber kurz noch einige Bemerkungen zu weiteren Faktoren, die die Langzeitsicherheit eines Endlagers garantieren sollen.

Das Mehrbarrierensystem

Ein wichtiger Punkt zur Gewährleistung der Langzeitsicherheit ist neben den Szenarienanalysen das so genannte Multi- oder Mehrbarrierenkonzept. Damit ist gemeint, dass verschiedene Hindernisse errichtet werden um eventuell freiwerdende Bestandteile des Abfallinventars den Weg an die Oberfläche zu erschweren. Hierbei wird zwischen zwei verschiedenen Arten an Barrieren unterschieden: natürliche (oder auch geologische) und künstliche (oder auch technische) Barrieren. Zu den künstlichen Barrieren zählen die Behälter samt ihrem teilweise  recht komplexen Aufbau und deren Lagerung. Eine natürliche Barriere  ist hingegen zum Beispiel das Wirtsgestein selber sowie eventuelle  Unwegsamkeiten etc.

Jede dieser Barrieren für sich genommen bieten in einem speziellen Zeitraum und für gewisse Umstände einen hinreichenden Schutz. Allerdings eben nur in diesem begrenzten Rahmen und nicht über den gesamten geforderten Isoltaionszeitraum. Das Ziel ist nun, dass durch eine Kombination möglichst vieler verschiedener Barrieren in der Summe dieser Schutz über den gesamten Zeitraum erreicht wird. Hierzu habe ein schönes Bild gefunden was diesen Zusammenhang gut illustriert.  Das entsprechende Szenario wurde zwar für ein Endlager in Ton entwickelt, ist aber mit dem Multibarrierenkonzept in Salz durchaus vergleichbar.

Quelle: Evaluation of the feasibility of a geological repository in an argillaceous formation, ANDRA, 2005.

Schön zu sehen: viele kleine Barrierensysteme, die für sich genommen mal mehr mal weniger Schutz liefern, werden derart zusammengeschaltet, dass sie in der Summe das Endlager vor einem Kontakt zur Biosphäre bewahren. Hierbei gibt es auch Barrieren, die ihre Schutzwirkung nicht von Anfang an entfalten sondern erst im Verlauf der Einlagerungszeit.

Träge Systeme

Natürlich muss bei all diesen Überlegungen berücksichtigt werden,  dass stets nur Wahrscheinlichkeitsanalysen gemacht werden und eine  absolute und 100%ige Sicherheit nicht gegeben werden kann. Letztere ist  schon rein von der Definition her nicht möglich: 100% Sicherheit ist  einfach nicht realisierbar. Was macht uns aber so sicher, dass das Ganze doch funktioniert? Die Antwort liegt in der Natur der betrachteten geologischen Systeme selber: diese sind unheimlich träge und bewegen sich sehr sehr langsam. Und das macht die Sache bis zu einem gewissen Grad vorhersehbar.

Ich beschreibe diesen Sachverhalt immer recht  gerne am Beispiel eines Tankers auf dem Meer. Wenn sich dieser mit  einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, so kann dessen Bewegung bzw.  der zurückzulegende Weg in einem gewissen Rahmen ebenfalls sehr gut beschrieben werden. Soll  heißen: wenn nun mit einem Mal keiner mehr das Steuer führt und alles  von selber läuft, so ist es trotzdem möglich, für eine bestimmte Strecke  den Weg mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit zu bestimmen. Es ist  nun mal so gut wie ausgeschlossen, dass der Tanker auf einmal anhält  oder scharf nach rechts abbiegt. Erst mit zunehmender Wegstrecke bzw. verstreichender Zeit kommen Unsicherheiten ins Spiel und machen eine genaue Angabe, wo es den Tanker hintreiben wird, schwieriger und irgendwann schließlich unmöglich.

Mit den Kontinenten bzw. den stattfindenden geologischen Prozessen ist es ähnlich. Diesen liegt aufgrund ihrer Eigenschaften eine gweisse Trägheit zugrunde, so dass es eben doch möglich ist, für einen begrenzten Zeitraum Vorhersagen zu machen. Und für den geforderten Zeitrahmen von einer Millionen Jahre liegen die Wahrscheinlichkeiten extrem hoch, so hoch, dass sich mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit das System bzw. dessen Entwicklung beschreiben lässt. Erst bei größeren Zeiträumen (so ab etwa drei bis fünf Millionen Jahre, abhängig vom jeweils betrachteten Szenario) kommen Unsicherheiten ins Spiel und werden die Vorhersagen vager.

Letztlich lohnt es auch hier, wie schon im ersten Teil, noch einmal einen Blick zurück zu werfen: In den letzten 250 Millionen Jahren, dem 250fachen des geforderten Isolationszeitraumes, hat sich allerhand getan auf der Welt: der Kontinent Pangäa hat sich im Mesozoikum gebildet und ist wieder zerbrochen, die Afrikanische Platte ist an die Eurasische Platte gestoßen und faltete die Alpen auf (unt tut das heute noch). Dieser Prozess führte unter anderem zu einer Absenkung der norddeutschen Tiefebene. Und bis heute sind diese Prozesse am Laufen und gehen weiter. Und daher kann man für stabile geologische Formationen durchaus von heute an für einige Millionen Jahre Prognosen aufstellen, die eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit des Eintreffens haben. Letztlich gibt es aber trotz allem noch eine Unsicherheitsgröße die gleichzeitig auch unsere größte Hoffnung ist:

Der Faktor Mensch

Ein großes Problem bei den Szenarienmodellierungen ist nach wie vor: der Mensch. Während die Prognosefähigkeit in Bezug auf geologische Formationen im geforderten Zeitrahmen durchaus den Anforderungen entspricht, kommt mit dem menschlichen Verhalten ein großer Unsicherheitsfaktor ins Spiel. Oder wie ich schon während meines Studiums so gern gesagt habe: sobald der Mensch seine Finger im Spiel hat, wird es unlogisch (einer der vielen Gründe warum für mich das Physikstudium einen größeren Reiz hatte als die Geisteswissenschaften :-D).

Wie aber kann man denn nun vorgehen, um zum Beispiel ein Endlager gegen das unbeabsichtigte Eindringen folgender Generationen abzusichern? Und wie kann man die folgenden Generationen davor warnen, dass gerade an dieser Stelle ein Lager seine gefährliche Fracht enthält? Immerhin müsste man dafür eine Information über geschätzt 30.000 Generationen übermitteln. Hierzu hatte sich bereits in den 1980er Jahren eine internationale Arbeitsgruppe gebildet, um sich mit diesem Problem zu beschäftigen. So recht kam dabei aber nichts wirklich realisierbares heraus. Der Physiker Emil Kowalski hat meines Erachtens die Sache gut auf den Punkt gebracht, denn er fordert

… dass Endlager so angelegt sein müssen, dass künftige Generationen sie nur mit einem beträchtlichen Aufwand erreichen können. Die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Eindringens muss dadurch klein gehalten werden, dass Regionen künftiger Bodenschatzsuche gemieden werden. Außerdem seien Nachkommen, die Tiefbohrungen vornehmen können, höchstwahrscheinlich auch in der Lage, Radioaktivität zu erkennen.

Daran anknüpfend möchte ich an dieser Stelle ein paar Überlegungen anstellen. Zunächst ist die Wahrscheinlichkeit nicht sonderlich groß, dass man in Zukunft das Lager findet. Genaue Zahlen zur Größe eines Salzstockes habe ich zwar leider nicht und sind auch immer sehr standortabhängig, aber i.d.R. bewegt sich das Volumen eines Salzstockes in einem Bereich von einigen Dutzend Milliarden Kubikmeter. Demgegenüber liegt ein geschätztes Abfallaufkommen von rund 300.000 Kubikmeter für schwach- und mittelradioaktive Abfälle, der hochradioaktive Abfall liegt nochmal um eine Größenordnung drunter und beläuft sich auf etwa 30.000 Kubikmeter. Kommen sogar volumenreduzierende Prozesse wie die Transmutation hinzu, wird der zu lagernde Berg nochmal um fast zwei Größenordnungen kleiner.

Dieser Vergleich macht deutlich, wie hier die Größenverhältnisse bestellt sind. Selbst wenn also zukünftige Generationen zufällig gerade den einen Stock der insgesamt rund 450 bekannten Salzstöcken anbohren, so muss das Lager dann erstmal “getroffen” werden. Aber ich denke, selbst in diesem Fall sollte man annehmen, dass die Menschen in Zukunft ähnlich vorgehen, wie die Bergarbeiter heute: da wird ja auch nicht blind drauflos gebuddelt sondern es werden Probebohrungen gemacht um festzustellen, was da lagert und welche Bedingungen herrschen. Und hier stimme ich Herrn Kowalski zu, dass hoffentlich die künftigen Nachkommen in der Lage sein werden, Radioaktivität bzw. anderweitig toxische Abfälle als solche zu erkennen und entsprechend vorsichtig zu sein.

Endlagerung ist keine Lösung für immer

Denn über eine Sache muss man sich absolut im Klaren sein: die Endlagerung ist keine endgültige Lösung des Problems. Auch wenn wir den Abfall über einen Zeitraum von einer Millionen Jahre lagern können und der Kontakt zur Biosphäre in dieser Zeit verhindert werden kann, die Endprodukte der Zerfallsreihen sind Schwermetalle und die sind toxisch. Und so kann zwar die Radiotoxizität nach Ablauf des Isolationszeitraums vernachlässigt werden da sie sich dem natürlichen Level angeglichen hat, aber in den Endlagern befinden sich zu diesem Zeitpunkt immer noch mehrere Kubikmeter gefährlicher und giftiger Abfall. An dieser Stelle weise ich auch immer recht gerne auf die Untertagedeponien hin: an derzeit vier Stellen in Deutschland lagern bereits jetzt mehrere Millionen Kubikmeter hochgiftiger, chemisch-toxischer Abfall der dort für die Ewigkeit endgelagert wird.

Leider wird dieser Abfall nicht mehr zerfallen und immer weniger werden, sondern bis in alle Ewigkeiten stabil und giftig bleiben. Hier bleiben zuletzt nur noch zwei Hoffnungen: zum einen, dass der Abfall dort isoliert bleibt, solange es Leben auf dieser Erde gibt. Die immer wieder von mir erwähnten Wassereinschlüsse, die in den Salzstöcken gefunden wurden, sind ja auch schon seit mehr als 220 Millionen Jahre von der Biosphäre getrennt, vielleicht können künftige Endlager über einen vergleichbar langen Zeitraum dicht bleiben. Es gibt ja Schätzungen, dass das Leben, wie wir es kennen, “nur noch” ein paar hundert Millionen Jahre zu existieren hat.

Die größere Hoffnung aber ist, dass, wenn das Endlager lange nach dem geforderten Isolationszeitraum seine gefährliche Fracht in die Umgebung entlässt, die dann lebenden Nachkommen eine Lösung haben, wie damit umzugehen ist. Hier kommt mal wieder mein Optimismus hervor, denn ich glaube ganz ernsthaft, dass die Menschen noch lange auf dieser Welt leben werden. Bedenkt man ferner, welche Fortschritte in den letzten 10.000 Jahren gemacht wurden, so bin ich zuversichtlich dass die Menschen in einer oder zwei Millionen Jahre eine Lösung kennen, um unseren Abfall zu entsorgen.

Schön ist das nicht, aber leider haben wir derzeit keine andere Wahl: die Verbringung in tiefe geologische Formationen stellt nach dem derzeitigen Kenntnisstand nun mal die beste Alternative dar. Das Ziel aber, den Abfall so zu entsorgen, dass künftige Generationen nicht damit behelligt werden, kann man, wenn man es realistisch betrachtet, so nicht erfüllen. Der Begriff Endlagerung stellt damit einen Euphemismus dar, der eigentlich falsch ist.

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    • Rainer
    • 22. Jun. 2011 12:07pm

    Damit ist doch die “ungelöste Endlagerfrage” als Gegenargument gegen die Kernenergie nicht mehr haltbar. Oder? Denn wir müssen (und ich bin sicher wir können das auch) die Endlagerfrage qualifiziert lösen, um die von uns produzierten Giftstoffe sicher aufzubewahren. Dabei ist der hochradioaktive Abfall aus KKWs nur ein Aspekt unter vielen.
    Von einem Bekannten der in der Kampfmittelräumung tätig ist, weiß ich z. B., dass in deutschen Gewässern noch tausende von to Kampfmittel aus Wehrmachtsbeständen rumliegen. Die wurden in den letzten Kriegstagen noch mal schnell versenkt. Da ist auch richtig fieses Zeug dabei. Hier muss man sich auch Gedanken machen, wohin damit nach dem Räumen.
    Da kann man wohl noch richtig gut Geld verdienen, da die “Ressourcen” insbesondere rundum Berlin noch für Jahrzehnte ausreichen. :-)
    Sehe ich das jetzt zu pragmatisch! Nach dem Motto “Da wir eh schon so viel Müll haben, machen die 10.000to zusätzlicher hochradioaktiver Müll den Kohl auch nicht fett. Besonders im Vergleich zu den Mill to chemotoxischen Mülls.”
    Darf man so nicht denken?
    Mach ich da einen Denkfehler?
    Wenn das kein Denkfehler sein sollte, warum wird das dann so nicht ausgesprochen? Ein bisschen erinnert mich das an “des Kaisers neue Kleider”.

      • JanG
      • 22. Jun. 2011 7:49pm

      Ich bin mir eben gar nicht so sicher, ob wir wirklich allen Abfall für immer endlagern können. Sicher, eine Garantie mit fast 100% Sichherheit für die nächste Mio Jahre ist machbar, und damit auch eine Sicherheit, dass der Abfall nicht mehr radiotoxisch ist. Aber eine Sicherheit bis zum Ende der Erde für all den Müll, der eben nicht zerfällt und auf immer toxisch bleibt – das wird schwierig wenn nicht sogar unmöglich.

      In der Tat könnte man so rangehen, dass, wenn eh schon Mio Tonnen Müll da sind, die paar Beiträge durch die Kernkraft nicht mehr ins Gewicht fallen. Dass trotzdem versucht wird, dennoch eine möglichst sichere Verbringung zu gewährleisten, ist lobenswert.

      Und warum das nicht laut ausgesprochen wird? Denn Sie haben Recht: man könnte das so machen wie Sie sagen, kein Denkfehler von Ihnen. Aber irgendwie sind viele Menschen in Bezug auf die chemisch-toxischen Abfälle mit einer wohltuenden Blindheit geschlagen. Ein weiteres Argument kann sein, dass die in den betreffenden Branchen tätigen Menschen alles tun werden, um von der Problematik chemisch-toxischer Abfall abzulenken. Die sind doch froh dass sie in der Kernkraft einen Sündenbock gefunden haben und werden einen Teufel tun, um die Aufmerksamkeit auf sich zu lenken.

    • BK
    • 18. Jun. 2012 8:48pm

    So bald die Überlegungen zur Endlagerung über einige tausend Jahre hinausgehen, werden mir die Überlegungen zunehmend suspekt. Was muss denn alles gelten, damit jemand vom durch den Müll zu schaden kommt?
    1. Es muss noch Menschen geben
    2. Das Endlager muss angebohrt werden
    3. Unsere Nachkommen haben vergessen, was Radioaktivität ist
    4. Ein permanenter Kontakt zur Biosphäre muss hergestellt bzw. der Müll dorthin transportiert werden
    5. Zudem müssen die Isotope in die Nahrung oder Atemluft einer nenneswerten Anzahl Menschen gelangen. Gibt es eine Studie, die eine Abschätzung im Sinne von Personensievert liefert?
    6. Tumore dürfen noch nicht heilbar sein
    7. Geringe Mengen an Strahlung müssen tatsächlich schädlich sein, AKA die LNT muss stimmen (nachdem Du Atomic Insights liest, kennst du wohl die Gegenargumente)
    Das ist schon alles sehr hypothetisch. Insbesonders die Notwendigkeit eines technischen Rückschritts finde ich kurios. Welches Ereigniss soll dies Bewirken? Die Klimakatastrophe, ein Weltkrieg um das letzte Erdgas, Ressourcenkriege weil Energie zu teuer ist? Sollte man sich dann nicht lieber um die Vermeidung der Milliarden Toten solcher Katastrophen Gedanken machen statt um eine handvoll Krebstoter? Nebenbei bemerkt, Tumore sind nur ein Thema für Zivilisationen mit einer begrenzten Spanne der Lebenserwartung. Ist sie <50 Jahre, stirbt praktisch niemand an Krebs (Ausnahme sind Magen/Darmtumore durch verdorbener Nahrung) und zusätzliche Strahlung macht kaum einen Unterschied. Ist sie dagegen >100 Jahre, muss Krebs zwangsläufig besiegt sein.
    Auch die Notwendigkeit, überhaupt einen derart riesigen Aufwand um den Müll zu treiben, ist keineswegs selbstverständlich. Was, wenn man ihn einfach in Glas vergiest und ins Meer kippt, und vom gesparten Geld in Afrika Mückennetze kauft, für sauberes Trinkwasser, Strassen, Bildung etc. sorgt? In Menschenleben gerechnet wäre dies viele tausende Male sinnvoller.
    Den letzten Abschnitt um die paar Tonnen entstehenden Schwermetalle finde ich vollends absurd, angesichts dieser, im HIER UND JETZT und mit 100%IGER WAHRSCHEINLICHKEIT herrschenden Zustände:
    http://www.welt.de/wissenschaft/article1559813/Vier-Zehen-Knoblauch-gegen-Arsenvergiftung.html
    Vielleicht sollte man den typischen Endlagergegner einmal fragen, ob er schon ein paar Zehen Knoblauch nach Bangladesh… achso, es geht ja nur darum, sich moralisch überlegen fühlen zu können, nicht um tatsächliche Menschenleben.
    Im Laufe der Jahrzehnte haben es diverse Interessengruppen (Kohlelobby v.a. in den USA, Friedensbewegung, neuerdings die Öl- und Gasindustrie (Shale-Gas), und die EE-Industrie) immer wieder geschafft, ein Problem, das von vornherein nachrangig ist und für das technische Lösungen existieren, die bei weitem besser sind als was nach objektiven Kriterien sinnvoll wäre, zu einem KO-Kriterium zu stilisieren. Einfach indem man ständig darüber geredet hat (was beim uninformierten Bürger ZWANGSLÄUFIG den Eindruck entstehen lässt, es wäre ein Problem) und gleichzeitig den Bau jedes HAW-Endlagers verhindert hat. Gleichzeitig ist der typische Akademiker im Bereich Kerntechnik technisch begabt aber psychologisch naiv, entgegenkommend um ja nicht als das gewissenlose Monster zu erscheinen, technikfixiert (korrigiere mich wenn ich mich irre), und so hat sich die Industrie über die Jahrzehnte in den Bereichen Sicherheit, Strahlenschutz, Endlagerung… eine Hürde nach der anderen Aufschwatzen lassen, ohne jedes Maß, beispiellos in der Energieindustrie aber logischerweise ohne jemals ihre Gegner zufrieden zu stellen.
     
     

      • JanG
      • 19. Jun. 2012 2:22pm

      “Gleichzeitig ist der typische Akademiker im Bereich Kerntechnik technisch begabt aber psychologisch naiv, entgegenkommend um ja nicht als das gewissenlose Monster zu erscheinen,”

      da erkenne ich mich leider wieder :-( Viele der Argumente, die Sie hier schreiben sind zwar zunächst mal krass zu nennen, denkt man aber mal ein wenig drüber nach, ist da mehr dran als zunächst scheint. Allein: es ist in der heutigen Zeit schwierig, so rigoros an die Öffentlichkeit zu treten. Ich denke, dass dann die Akzeptanz durch die Bevölkerung, die aufgrund des nur bedingt vorhandenen Wissens um diese Thematik eh schon sehr gering ist, dann ganz schwinden würde. Leider.