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Endlager Vaalputs

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Endlager Vaalputs
Standort
Land Flag of South Africa.svg Südafrika
Provinz Nordkap
Ort Springbok
Südafrika
Radioactive Green.svg
Koordinaten 30° 8′ 13″ S, 18° 34′ 14″ OTerra globe icon light.png 30° 8′ 13″ S, 18° 34′ 14″ O
Anlagendetails
Lizenzinhaber Necsa
Baubeginn 1985
Betriebsaufnahme 1986
In Betrieb 1 (666.000 m3)

Das Endlager Vaalputs ist das größte Endlager des afrikanischen Kontinents, und seit 1986 in Betrieb. Das Endlager soll radioaktive Abfälle aller Art aufnehmen, wobei zur Zeit nur schwach- und mittelradioaktiver Atommüll eingelagert wird. Die Anlage liegt auf dem Gebiet der Naturschutzgemeinschaft Riemvasmaak (engl.: Riemvasmaak Community Conservancy), etwa 30 km von den nächsten Siedlungen Kalkoond und Rooifontein, und etwa 83 km von der nächsten Stadt Springbok entfernt.

Geschichte

Standortsuche

Mit Bau des ersten Kernkraftwerks in Koeberg 1976 musste auch ein Endlager für die anfallenden radioaktiven Abfälle gefunden werden. 1978 wurde deshalb vom Atomic Energy Board mit der Standortsuche begonnen. Das Ziel war bereits 1986 eine Deponie für schwach- und mittelradioaktive Abfälle bereit zu stellen, welche auch eine geeignete Geologie für die Untertageentsorgung aufweisen sollte, um auch hochradioaktive Abfälle zu entsorgen. Die Screeningphase für die Standorte begann im Januar 1980. Dabei sollten mögliche Standorte gesucht werden, und diese einer genaueren geologischen und hydrologischen Analyse unterzogen werden, sowie das Endlager am jeweiligen Standort modelliert werden. Die Kriterien an die Standorte waren: Geringe Bevölkerungsdichte, kein Bergbaupotential, geringes Erdbebenrisiko, geringe landwirtschaftliche Produktion, wenig Niederschläge und Grundwasserneubildung, keine Umweltbedenken und geeignete politische Randbedingungen.[1] Die Screeningphase dauerte bis 1985, als drei geeignete Standorte gefunden wurden:[2]

  • Im Zentralteil von Richtersveld
  • Ein Gebiet in Namaqualand im Buschmannland
  • In der Wüste Kalahari, nördlich von Upington

Während des Auswahlprozesses wurde 1982 die Hydrogeochemie der Region des Northwestern Cape in Namaqualand genauer erkundet: Auf einer Fläche von 29.300 Quadratkilometern wurden 850 Wasserproben genommen, um durch Geostatistik die Grundwasserverteilung, Geologie und Mineralogie des Standortes abzuschätzen.[3] Man entschied sich schließlich für den Standort Vaalputs in Namaqualand, hauptsächlich wegen des geringen Niederschlags, des tiefen Grundwasserspiegels und der geologischen Stabilität.[4] Die Kalahari-Wüste schied auch deshalb aus, weil dort ein Kernwaffentestgelände geplant war. Seit 1974 wurden dort Tiefbohrlöcher für unterirdische Nukleartests in den Boden getrieben, welche 1975 vollendet waren.[5][6][7] Richtersveld wurde später Kulturlandschaft und Weltnaturerbe. Nachdem die Standortsuche 1985 beendet war, wurden von der South African Nuclear Energy Corporation (Necsa) 10.000 Hektar Land in der Gegend im Auftrag des Staates erworben. Die Necsa bereitete den Standort Vaalputs für die Entsorgung von schwach- und mittelradioaktiven Abfällen vor, und beantragte bei der staatlichen Atomaufsicht National Nuclear Regulator (NNR) die Betriebsgenehmigung, welche 1986 erteilt wurde.[8][9]

1987 legte eine Arbeitsgruppe aus verschiedenen Regierungsbehörden, dem Kernkraftwerksbetreiber Eskom und der Atomic Energy Corporation (heute Necsa) Pläne für eine Weiterentwicklung des Endlagers vor: Tiefbohrungen um die Möglichkeit der HLW-Entsorgung zu prüfen, die seismische Überwachung des Standortes und die Option, ein Zwischenlager für abgebrannte Brennelemente in Vaalputs zu errichten. Necsa entschied sich in den 1990ern die Erkundung von Vaalputs zurückhaltend weiterzuführen. Ein alternativer Standort sollte nur gesucht werden, wenn sich Vaalputs als nicht geeignet erweisen würde. Von 1991 bis 2001 wurden erste Untersuchungen zur HLW-Entsorgung in Vaalputs durchgeführt. Hochauflösende aeromagnetische und bodenmagnetische Untersuchungen wurden durchgeführt, um passende Gebiete für die Testbohrlöcher zu finden. 1996 wurden drei Bohrlöcher abgeteuft um das Gestein zu erkunden. Diese wurden 550 bis 1000 m tief ins Granitgestein gebohrt, welches das Wirtsgestein des Einlagerungsraumes darstellen würde. Die ersten beiden Bohrlöcher trafen auf Bruchzonen, das Letzte stieß jedoch durch ein Gebiet mit exzellenten geologischen Eigenschaften, und einem Alter von etwa 1,06 Milliarden Jahren. Mangels politischem Interesse ruhen seit 1996 weitere Standortuntersuchungen.[1] Bedingt durch budgetäre und personelle Zwänge versucht die Necsa, Vaalputs als Freiluftlabor für interessierte Wissenschaftler aus aller Welt attraktiv zu machen, die an der Geologie Namaqualands interessiert sind.[10]

Einlagerungsbetrieb

Mit der Einlagerung von schwach- und mittelradioaktiven Abfällen wurde 1986 begonnen. Da das Nasslager des Kernkraftwerks Koeberg abgebrannte Brennelemente aus 60 Betriebsjahren (plus 10 Jahre) aufnehmen kann, wäre eine Einlagerung von HLW erst um das Jahr 2050 nötig. Entsprechend langsam wird die Entsorgung von hochradioaktivem Abfall in Südafrika angegangen. Das Endlager Vaalputs wurde dafür konzipiert, die radioaktiven Abfälle von fünf Kernkraftwerken der Größe Koebergs aufzunehmen.[11] Der Müll wird für gewöhnlich durch satellitenüberwachte Lastkraftwagen nach IAEA-Standard über die R355 angeliefert,[9] seit 2012 darf der Zwischentransport auch per Schiff zum Endlager erfolgen.

Der Einlagerungsbetrieb verlief bisher ohne größere Zwischenfälle. Während schwachradioaktiver Abfall in den berühmten gelben Fässern angeliefert und eingelagert wird, wird der mittelradioaktive Abfall in Betonfässern transportiert und entsorgt. Im Mai 1997 wurde festgestellt, dass manche Betonfässer Risse aufwiesen. Die betroffenen Fässer wurden von Hand wieder ausgegraben und untersucht. Von Necsa, NNR und der IAEA wurden Proben der Umgebung genommen, wobei keine Kontamination außerhalb der Gräben festgestellt werden konnte. Die anschließende Untersuchung ergab, dass die Temperaturschwankungen im Zusammenspiel mit Korrosion und einer Expansion des Verfüllharzes in den Betonfässern zu den Rissen führte. Zusammen mit den vergleichweise großen Gräben und der damit entstehenden Last, sowie einer schlechten Handhabung und Qualitätskontrolle des Abfallverursachers kam es so zum Versagen der Behälter. Als Konsequenz werden nun kleinere Gräben gebaut, und diese abschittsweise mit Lochziegeln parzelliert, welche mit Beton fixiert werden. Die Verfüllung der Gräben erfolgt nun innerhalb von zwei Monaten. Das Problem konnte so beseitigt werden.[8] 2012 wurde ein Fass angeliefert, welches statt der erlaubten Oberflächendosis von 2 mSv/h eine Oberflächendosis von 2,8 mSv/h aufwies. Das Fass wurde wieder nach Koeberg zurückgeschickt. Der Einlagerungsbetrieb wurde vom 12. April bis Ende März ausgesetzt, um den Vorfall aufzuklären. Ursache war ein Abschreibfehler.[12]

Schließung

Nach bisherigen Planungen verfügt das Endlager über eine 50-jährige Betriebserlaubnis, müsste also 2036 schließen. Das Endlager wird anschließend in den sicheren Einschluss überführt, und die Oberfläche zur „grünen Wiese“ zurückgebaut. Bis 2136 ist eine aktive Überwachung des Endlagerraumes vorgesehen. Ab diesem Zeitpunkt erfolgt die Kontrolle nur noch passiv bis ins Jahr 2336. Ab dem Jahr 2336 ist die Einschlusszeit erreicht, und das Gelände kann zur uneingeschränkten Nachnutzung freigegeben werden.[1] Da die Einlagerung langsamer voranschreitet als geplant, da unter anderem die Zahl der veranschlagten Kernkraftwerke nicht erreicht wurde, dürften sich die Daten noch weit nach hinten schieben.

Standortdetails

Geologie

Wüstenblüte in Namaqualand

Das Endlager Vaalputs liegt geologisch im Namaqua-Natal-Mobile-Belt nahe des Karoo-Hauptbeckens, welches aus ein bis zwei Milliarden Jahre alten ausgedehnten Lavaaustritten besteht. Der Untergrund ist deshalb hauptsächlich vulkano-sedimentären Ursprungs, mit Quarz-Feldspat-Gneisen und intrusiven Gneisen und Graniten. Westlich von Vaalputs verlaufen Verwerfungen in nordnordwestlicher Richtung,[3] die Necsa unterhält deshalb ab 1989 zwei Erdbebenmessstation in der Gegend. Bis 2009 wurden insgesamt 457 Beben aufgezeichnet, mit einer maximalen Magnitude von 5,8±0,4. Für die Zukunft wird eine Zunahme an Beben erwartet.[13] Das Endlager liegt in der Nähe eines Wasserscheidepunktes dreier Wasserscheiden, welche das Koa River Drainage Basin, das Buffels River Drainage Basin und das Olifants River Drainage Basin aufteilen.[3]

Der Standort besteht aus einer oberen Sandschicht welche etwa 0,4 Meter dick ist, darunter liegen etwa 0,5 Meter Calcret. Wiederum darunter liegt eine Tonschicht mit einer Mächtigkeit von etwa 15 Metern, darunter drei Meter verwittertes Granit. Anschließend folgt anstehendes Granitgestein. Der natürliche Grundwasserspiegel liegt etwa 50 Meter unter der Erdoberfläche, das Wasser dort ist etwa 2000 Jahre alt. Der Grund hierfür ist, dass das Regenwasser die Sand- und Tonschichten nicht passieren kann, und deshalb das Grundwasser nicht erreichen kann. Hinzu kommt, dass die Verdunstungsrate in Vaalputs etwa fünfzigmal höher als die jährliche Niederschlagsmenge ist. Ein weiterer Standortvorteil war, dass Granitaufschlüsse in der Gegend relativ hohe Konzentrationen an Uran und Thorium besitzen. Die Erosion dieser Felsen im Laufe der Jahrmillionen verteilte den radioaktiven Inhalt im Grundwasser, im Boden und der Vegetation. Die Urankonzentration im Boden von Vaalputs liegt deshalb zwei- bis viermal so hoch wie im weltweiten Durchschnitt. Durch die weltweiten Kernwaffentests in den 1960er Jahren wurden am Standort auch messbare Spuren von Fallout gefunden, hauptsächlich Cäsium-137 und Strontium-90. Der eingelagerte schwach- und mittelradioaktive Abfall wird deshalb bereits in 300 Jahren auf das Niveau des natürlichen Hintergrundes abgeklungen sein.[14]

In der Sicherheitsanalyse wurde festgestellt, dass Wasser, welches sich am Boden eines Einlagerungsgrabens (dem „Sumpf“) sammelt etwa 250.000 Jahre benötigen würde um durch die Ton- und Felsschicht darunter zu sickern, und in den Grundwasserleiter zu gelangen. Es würde dann weitere 70.000 Jahre dauern, bis das Wasser zum nächsten Brunnenloch einer Farm gelangt. Die Kontamination menschlicher Besiedlung durch das Endlager kann daher ausgeschlossen werden. Wie bereits bei der Standortwahl richtig vermutet kam dieser Fall bis heute (2012) nicht vor, der Sumpf aller Gräben war beim Verschluss stets trocken.[14]

Aufbau

Das Endlager nimmt ein Gelände von 10.000 Hektar ein und ist in Verwaltungs-, Betriebs- und Wartungsgelände eingeteilt, welche 500-1000 ha beanspruchen. Das Verwaltungsgelände umfasst Empfangs- und Ausstellungsgebäude, Büros, Kantine, Konferenzraum, Umkleideräume, Toiletten und Archiv. Das Betriebsgelände enthält eine Wäscherei, einen Raum zur Probenentnahme, den Müllempfang, ein Dekontaminationsgelände, ein abgeschirmtes Gelände zur Zwischenlagerung und eine Konditionierungsanlage für flüssige Abfälle. Das Wartungsgelände umfasst eine Werkstatt, ein Lager für Komponenten, Ersatzteile, Ausrüstung und brennbare Flüssigkeiten, ein Lager für Wartungs- und Hilfsgeräte wie Generatoren, Druckluftkompressoren, Lüftungsanlage, Feuerlöschpumpen, das Elektronikgebäude und ein Abwasserrückhaltebecken.[15] Im westlichen Teil des Geländes befindet sich noch ein Flugfeld. Langfristig soll das Endlager via Springbok an das Stromnetz angeschlossen werden.

In einem eingezäunten Gebiet von 900 × 1120 Metern befindet sich die Einlagerungsfläche welche 500 auf 700 Meter groß ist,[15] und für eine Kapazität von 666.000 m³ an schwach- und mittelradioaktiven Abfällen ausgelegt ist.[16] Der neuste Einlagerungsplan stammt von 2007. Darin ist die Anordnung der Gräben in Vaalputs für die Entsorgung von LLW und ILW aus Koeberg, einem zweiten Kernkraftwerk, 10 Kugelhaufenreaktoren à 400 MWth und Necsa-Abfällen aus der Nuklearforschung eingezeichnet. Da der Bau von Kugelhaufenreaktoren aus wirtschaftlichen Gründen nicht mehr weiterverfolgt wird, ist dieser Plan inzwischen obsolet.[17] Die Gräben in Vaalputs reichen acht Meter tief in den Boden, in die Tonschicht hinein. Am Boden befindet sich eine Drainageschicht aus gebrochenen Steinen, welche mögliches Regenwasser in die tiefste Ecke des Graben leitet, wo es mithilfe eines Standrohres abgepumpt werden kann. Wenn die Gräben voll sind werden die Hohlräume mit Ton gefüllt und darüber eine zwei Meter dicke Schicht aus kompaktiertem Ton errichtet, um den Atommüll gegen Regenwasser abzudichten. Die oberste Sandschicht wird dann wiederhergestellt, und mit der ursprünglichen Vegetation bepflanzt.[14] Ursprünglich waren die Gräben 100 m lang und 20 m breit, durch die wesentlich geringeren Müllmengen pro Jahr werden nun kleinere Gräben verwendet.[1]

Das Gelände soll langfristig auch hochradioaktive Abfälle aufnehmen, ein Zeitplan hierfür steht noch nicht fest. Dies ist auch davon abhängig, ab Südafrika in die Wiederaufarbeitung einsteigt, und die Brennelemente in Übersee recyceln lässt. Momentan (2012) wird dies aus Kostengründen abgelehnt. Perspektivisch wird der HLW-Abfall in Tiefbohrlöchern versenkt werden, in etwa 500 Metern Tiefe.[18][11]

Wissenswertes

  • Belegschaft und Anwohner treffen sich alle drei Monate im Vaalputs Communication Forum (VCF), um sozioökonomische, sicherheitstechnische und betriebliche Fragen zu diskutieren. Ursprünglich gegründet um Radiophobie zu bekämpfen, wurden in den Anfangstagen meist landwirtschaftliche Probleme wie Schädlingsbekämpfung diskutiert. Das Endlager unterstützt dabei im Rahmen seines Budgets lokale Gemeinden mit Sozialprojekten.[14][19]
  • Die Erschließungskosten des Standortes wurden vom Staat getragen. Heute werden die Betriebskosten des Endlagers den Abfallverursachern Eskom und Necsa gemäß ihren Anteilen in Rechnung gestellt.[15] Die Höhe der Müllgebühren wird jährlich mit den Abfallverursachern ausgehandelt.[11]

Daten der Anlage

Das Endlager Vaalputs besteht aus einer Lagerfläche. Langfristig sollen am Standort noch Tiefbohrlöcher für die Endlagerung von hochradioaktiven Abfällen gebaut werden.

Endlager Aufbau Abfälle Lagerkapazität in m3 Status Baubeginn Inbetrieb-
nahme
Stilllegung
Vorhanden Geplant
Vaalputs[1] Gräben (Tongestein) LLW, ILW >16.000 666.000[16] Radioactive Green.svg In Betrieb 1985 1986 (2036)

Weblinks

Einzelnachweise

  1. a b c d e South African Nuclear Energy Corporation: OVERVIEW OF REPOSITORY PROGRAM AT VAALPUTS SOUTH AFRICA. Abgerufen am 29.01.2013. (Archivierte Version bei WebCite)
  2. P. A. Witherspoon, G. S. Bodvarsson: Geological Challenges in Radioactive Waste Isolation / Fourth Worldwide Review; Earth Sciences Division Ernest Orlando Lawrence, Berkeley National Laboratory, University of California; April 2006
  3. a b c CAMISANI-CALZOLARI, F.A.G.M. Geostatistical evaluation of hydrogeochemical parameters as a tool to interpret regional geology. APCOM 87. Proceedings of the Twentieth International Symposium on the Application of Computers and Mathematics in the Mineral Industries. Volume 3: Geostatistics. Johannesburg, SAIMM, 1987. pp. 147 - 164.
  4. David Fig: Uranium Road: Questioning South Africa's Nuclear Direction. Jacana Media, 2006. ISBN 1770090924. Seite 61-63.
  5. Brendan Boyle: S. Africa Says it Has Destroyed its Nuclear Bombs, Executive News Service, 3/24/93
  6. Nuclear Fuel: South Africa's Secret Nuclear Program: From a PNE to a Deterrent, 5/10/93. Seite 4.
  7. Nuclear Fuel: South Africa's Secret Nuclear Program: The Dismantling, 5/24/93, Seite 12.
  8. a b Necsa: IMPROVING WASTE DISPOSAL PRACTICES AT VAALPUTS, IAEA Disponet Meeting Sweden, 4. Oktober 2011
  9. a b Necsa: VAALPUTS - The National Radioactive Waste Disposal Facility
  10. P. A. Witherspoon, G. S. Bodvarsson: Geological Challenges in Radioactive Waste Isolation / Fourth Worldwide Review; Earth Sciences Division Ernest Orlando Lawrence, Berkeley National Laboratory, University of California; April 2006
  11. a b c Necsa: Vaalputs: SA’s nuclear crypt
  12. Necsa: Regulator allows Koeberg to ship nuclear waste to Vaalputs (24 April 2012)
  13. Marco A.G. Andreoli: History od Stress in Vaalputs, Namaqualand, South Africa: evidence for a Mid-Createcous "Wegner-type Orogeny" in western southern Africa, 11th SAGA Biennial Technical Meeting and Exhibition Swaziland, 16-18 September 2009, Seite 515-520
  14. a b c d Niasa: LOW LEVEL RADIOACTIVE WASTE, Fact Sheet 8
  15. a b c NNR: SECOND SOUTH AFRICAN NATIONAL REPORT ON COMPLIANCE TO OBLIGATIONS UNDER THE JOINT CONVENTION ON SAFETY OF SPENT FUEL MANAGEMENT AND ON THE SAFETY OF RADIOACTIVE WASTE MANAGEMENT, September 2011
  16. a b Fuel Cycle and Materials Administration, Taiwan: 低放射性廢棄物(低階核廢料)最終處置的安全管理 (dt. Schwachradioaktive Abfälle, Endlagerung und Siherheitsmanagement. Abgerufen am 29.01.2013. (Archivierte Version bei WebCite)
  17. Environmental Impact Assessment for a 400 MW(t) Pebble Bed Modular Reactor Demonstration Power Plant Specialist Study: Radioactive Waste Management, Juni 2008
  18. Rob Heard: HLW in South Africa, Dezember 2004, IAEA
  19. Necsa: BUILDING STAKEHOLDER CONFIDENCE AND TRUST IN RADIOACTIVE WASTE MANAGEMENT, 2012