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27.01.2020 -Tickende Zeitbomben - Atommüllfässer korrodieren schneller als gedacht

Artikel von Tanja Traxler aus www.derstandard.de

Reaktionen zwischen radioaktivem Material und Stahlfässern machen die Lagerungsmethoden für Atommüll weniger langlebig als bisher angenommen

Keine andere Spezies hinterlässt auf dem Planeten derart viel Müll wie der Mensch. Der Great Pacific Garbage Patch – eine Ansammlung von Plastikmüll im Pazifik – ist bereits vom All aus sichtbar. Doch kein Abfall hat derart schwerwiegende langfristige Folgen für das Ökosystem wie Atommüll. Plutonium, das etwa in Nuklearwaffen eingesetzt wird, stellt auch noch in hunderttausenden Jahren eine radioaktive Gefahr für Flora und Fauna dar.

Umso beunruhigender ist der Befund, den eine soeben veröffentlichte Studie den aktuellen Atommülllagern ausstellt: Wie Forscher im Fachblatt "Nature Materials" berichten, sind die derzeitigen Methoden, um Atommüll zu lagern, weniger beständig als bisher angenommen. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass die aktuellen Methoden möglicherweise nicht ausreichend sind, um den Abfall sicher zu verstauen", sagt der Erstautor der Studie, Xiaolei Guo, stellvertretender Direktor des Ohio State Center for Performance and Design of Nuclear Waste Forms and Containers.

Der Grund für die Unzulänglichkeit der bisherigen Lagerungsmethoden klingt recht einfach: Korrosion. In der Studie wurde die Lagerung von hochkontaminiertem Atommüll untersucht, der insbesondere durch Nuklearwaffen anfällt. Einige der darin enthaltenen radioaktiven Substanzen haben Halbwertszeiten von rund 30 Jahren, andere wiederum solche von zehntausenden Jahren. Die Halbwertszeit ist jene Zeit, innerhalb derer die Hälfte des radioaktiven Materials zerfallen ist. Bis das gesamte Material zerfallen ist, dauert es hingegen um ein Vielfaches länger.

Selbstverstärkender Prozess

Bislang ist Finnland das einzige Land, das damit begonnen hat, ein langfristiges Endlager für hochkontaminierten radioaktiven Abfall zu errichten. In fast allen anderen Ländern ist es üblich, hochverstrahltes Material mit anderen Materialien zu mischen, wodurch Glas oder Keramik entsteht. Diese radioaktive Mischung wird in Stahlkanistern eingeschlossen, welche in unterirdischen Lagerungsstätten verstaut werden, oft in der Nähe des Produktions orts. Doch wie die Forscher um Guo in der aktuellen Studie schreiben, ist bislang nur die langfristige Beständigkeit von radioaktivem Glas und Keramik einerseits und den Edelstahlkanistern andererseits untersucht worden. Doch die Wechselwirkungen zwischen dem radioaktiven Glas oder Keramik mit den Metallkanistern blieb dagegen bislang weitgehend unerforscht.

In Laborexperimenten stellten die Wissenschafter die Lagerungsbedingungen unter Tage nach, sprich: bestimmte Temperatur- und Druckverhältnisse und das mögliche Eindringen von Wasser. Besonders hatten die Forscher dabei die Bedingungen im Yucca Mountain im US-Bundesstaat Nevada im Blick, der als permanente US-Lagerstätte für Atommüll vorgeschlagen worden ist.

In den Versuchen zeigte sich, dass es an den angrenzenden Flächen von radioaktivem Glas oder Keramik mit dem Stahlfass zu Korrosion kam – und das in einem selbstverstärkenden Prozess. In Wasser reagierte sowohl Glas und wie auch Keramik mit dem Edelstahl. "In einem realistischen Szenario liegen das Glas oder die Keramik eng am Edelstahl an. Unter bestimmten Bedingungen läuft die Korrosion des Edelstahls völlig aus dem Ruder", sagt Guo. "Es bildet sich ein extrem aggressives Milieu, das die angrenzenden Materialien korrodieren lässt."

Antwort im Periodensystem

Der Grund dafür, warum die aktuellen Methoden zur Atommülllagerung weniger langlebig sind als ursprünglich angenommen, ist letztlich im Periodensystem der chemischen Elemente zu finden: Edelstahl wird vor allem aus Eisen hergestellt, gemischt mit anderen Elementen wie Nickel und Chrom. Eisen hat eine chemische Affinität zu Silizium, was wiederum ein wesentlicher Bestandteil von Glas ist.

Für den Erstautor Xiaolei Guo ist das Fazit der Studie klar: "Die Ergebnisse zeigen, dass wir eine neue Methode entwickeln müssen, um nuklearen Abfall zu lagern."

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Abstract der Studie 

Nature Materials:

Self-accelerated corrosion of nuclear waste forms at material interfaces

The US plan for high-level nuclear waste includes the immobilization of long-lived radionuclides in glass or ceramic waste forms in stainless-steel canisters for disposal in deep geological repositories. Here we report that, under simulated repository conditions, corrosion could be significantly accelerated at the interfaces of different barrier materials, which has not been considered in the current safety and performance assessment models. Severe localized corrosion was found at the interfaces between stainless steel and a model nuclear waste glass and between stainless steel and a ceramic waste form. The accelerated corrosion can be attributed to changes of solution chemistry and local acidity/alkalinity within a confined space, which significantly alter the corrosion of both the waste-form materials and the metallic canisters. The corrosion that is accelerated by the interface interaction between dissimilar materials could profoundly impact the service life of the nuclear waste packages, which, therefore, should be carefully considered when evaluating the performance of waste forms and their packages. Moreover, compatible barriers should be selected to further optimize the performance of the geological repository system.

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Karte der nuklearen Welt:

Atommüll ist allgegenwärtig, die Lagerung schwierig. Think again!

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Hintergrundwissen

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Geologie - Atommüll-Endlagerung ...

14.08.2018 - Natürlicher Kernreaktor verrät, wie man Atommüll lagert

Artikel von Robert Gast aus www.spektrum.de

Der Oklo-Naturreaktor hat einst große Mengen Uran gespalten. An einigen Stellen hat die Natur das radioaktive Erbe geschickt von der Umwelt isoliert.

Ein zwei Milliarden Jahre alter Naturreaktor könnte der Menschheit einen Trick verraten, wie man Atommüll für lange Zeiträume einkapselt. Dafür machen sich jedenfalls Autoren um Evan E. Groopman vom US Naval Research Laboratory in Washington D. C. im Fachmagazin »PNAS« stark. Das Team hat eine Bohrprobe aus der afrikanischen Oklo-Uranlagerstätte im Labor analysiert und darin von Ruthenium ummantelte Cäsiumreste aufgespürt.

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Ruthenium

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28.01.2020 - Mut zum Wechsel

Ohne US-Atomwaffen im Land ist Deutschland nicht zu verteidigen, heißt es. Doch es gibt Alternativen – und diese haben Vorteile.

In der sicherheitspolitischen Debatte in Deutschland geht es derzeit heiß her. Dabei gewinnt man den Eindruck, dass ein Festhalten an der transatlantischen Sicherheitsarchitektur und die dafür notwendigen Mehrkosten für militärische Mittel alternativlos sind. Stichwort: Zwei-Prozent-Ziel. Demnach ist Deutschland ohne die USA schlichtweg nicht zu verteidigen. Jegliche Autonomiebestrebungen gegenüber den Amerikanern in sicherheitspolitischen Fragen seien mit unvorstellbaren Kosten verbunden ...

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27.01.2020 - Schweden: Klimakrise soll Kernkraft retten

Oppositionsparteien haben versucht, die endgültige Abschaltung der Reaktoren Ringhals 1 und 2 mit der These Kernkraft, Retter in der Klimakrise, aufzuhalten. Nur eine Stimme fehlte bei der Abstimmung zum Erfolg

Um die Atomkraft zu retten, war der Kampf um Ringhals 1 und 2 eigentlich ein schlechter Ausgangspunkt. Denn die beiden Reaktoren werden nicht aufgrund eines politischen Beschlusses abgeschaltet, sondern aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

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27.01.2020 - Rolls-Royce möchte in Großbritannien 15 modulare Mini-Atomkraftwerke errichten

Kleine modulare Atomkraftwerke, deren Einzelteile in einer Fabrik gebaut und mit konventionellen Lastwagen ans Ziel gebracht werden können. Auf diese Weise sollen die Kosten reduziert und die Bauzeit verkürzt werden ...

In der Vergangenheit zeigte sich allerdings, dass viele Versprechungen der Atomindustrie etwas zu optimistisch waren.

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27.01.2020 - Die Wärmetauscher im Reaktor Jules Horowitz sind installiert.

Der spanische Hersteller Equipos Nucleares SA (ENSA) hat die Installation von drei Wärmetauschern für den Primärkreislauf des Jules-Horowitz-Reaktors (RJH) abgeschlossen, der sich im südfranzösischen Cadarache im Bau befindet. Sobald der Reaktor in Betrieb ist, wird er für die Prüfung von Materialien und Brennstoffen für aktuelle und zukünftige Kernreaktorkonstruktionen verwendet werden.

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