Wieso kann man Atommüll nicht zerkleinern und wieder in der Erde verteilen?
Ich bin jetzt schon länger auf der Suche nach der Antwort und würde mich daher freuen wenn jemand mit Fachwissen antwortet.
Ich frage mich wieso man die Atomabfälle nicht wieder so zerkleinern kann, dass man sie so in der Erde verteilen kann wie man sie gefnden hat. Ich sehe selbst das Problem, dass es sehr schwer ist die Abfälle so sehr zu zerkleinern, da es viel Energie kostet und falls die Uranatome im Boden vorher einzeln vorlagen sogar unmöglich sein kann. Falls das das Problem ist würde es mich interessieren ob es möglich ware wenn man dieses Problem ignorieren würde.
Bei meiner Recherche, hauptsächlich Chatgpt, weil man sonst nichts dazu findet, habe ich unteranderem gelesen, dass die Brennstäbe nach der Nutzung eine höhere Radioaktivität aufweisen als vorher und man sie austauscht weil sie zu aktiv sind. Ich denke mal das war aber einfach Fehlinformation von ChatGPT, da es keinen Sinn ergibt.
11 Antworten
Durch den Einsatz in Kernspaltungsreaktoren werden zwar die leicht spaltbaren Edukte abgebaut, in der Summe habe ich aber mehr und einerseits kürzer aber stärker und andererseits länger strahlende Produkte. Hinzu kommt eine rein chemische Giftigkeit einiger Produkte.
Im der Summe habe ich also nicht ein „etwa gleich hohes“ Strahlungsniveau sondern ein höheres. Und mehr Gifte. Zudem müssen wir weiter die radioaktiven Bauteile berücksichtigen, die durch den Dauerbeschuss innerlich porös werden und ausgetauscht werden müssen. Da kommt noch mal ein Sümmchen an mittel radioaktive Stoffe hinzu. (Leicht radioaktive Stoffe werden tatsächlich bspw. der Stahlerzeugung wieder beigemischt und so hinreichend verdünnt. So nehmen wir zumindest an.)
Die Quelle der Edukte waren i. d. R Erzlager. Anstatt das Problem zu zerstreuen ohne es wirklich zu lösen, ist der Ansatz der Kernspaltungsrückstandsentsorgung ja gerade, wieder unterirdische Lager zu schaffen und so die Problemprodukte wieder aus der Biosphäre raus zu ziehen. Nur dass das auch nicht so ganz funktioniert.
Und bitte beachten: ChatGPT ist ein Wortprozessor, die Maschine versteht null und garnichts von dem, was sie schreibt. Und im Zweifelsfall kommt es bei zu wenigen oder zu ungenauen Textvorlagen zu Halluzinationen. Das heißt wirklich so.
Davon abgesehen, dass die Verteilung in der Erde technisch und politisch unmöglich ist, vergisst Du eine Sache: Das ist zu einem großen Teil kein Uran mehr, sondern dessen Spaltprodukte. Die in der Tat teilweise viel geringere Halbwertszeiten haben und mehr strahlen. Uran 235 - um das geht es hier - hat eine Halbwertszeit von 703 Millionen Jahren. Krypton 89 - eines der Spaltprodukte - hat eine Halbwertszeit von 3 Minuten.
Du hattest Physik-Leistungskurs? Dann hattest Du Nuklidkarten und kannst selber gucken in was da so zerfällt.
Nein, das steht natürlich nicht in der Nuklidkarte. Aber es gibt ja leicht zu recherchierende Artikel wie https://de.wikipedia.org/wiki/Verbrauchter_Kernbrennstoff in denen das detailliert ausgeführt wird.
Jo, aber es hätten ja auch noch weitere Gründe geben können, die ich nicht erahne
Ich denke mal das war aber einfach Fehlinformation von ChatGPT, da es keinen Sinn ergibt.
Warum ergibt das keinen Sinn? Es ist lediglich so dass die Brennstäbe nicht mehr verwertbare und vor allem steuerbare Energie liefern können, d.h. sie können keine Kettenreaktion mehr aufrecht erhalten. Dass das Material der Brennstäbe möglicherweise stärker strahlt als vorher ist davon unabhängig.
Ich frage mich wieso man die Atomabfälle nicht wieder so zerkleinern kann, dass man sie so in der Erde verteilen kann wie man sie gefnden hat.
Weil die größte Gefahr bei radioaktiven Stoffen, insbesondere der Stoffe die in Kernkraftwerken anfallen, nicht die Strahlung an sich ist, sondern die Möglichkeit sie im Körper aufzunehmen und dort einzulagern. Der Großteil der reinen Strahlung der Stoffe wird bereits durch die Haut oder durch Holz gut abgeschirmt. Wenn jedoch z.B. Strontium 90 von einem höheren Lebewesen aufgenommen wird lagert es sich in die Knochenzellen ein. Dort gibt es für die Bestrahlung der benachbarten Zellen keine Abschirmung. Damit wird die Gefahr von Knochenkrebs und der Störung der Blutbildung deutlich erhöht.
Danke, der erste Absatz ergibt total Sinn, wenn man die Kettenreaktion miteinbezieht.
Ich habe Oberstufe Physik Leistungskurs als bester abgeschlossen und interessiere mich für Physik, nur, damit du weißt, auf welchem Level du es mir erklären kannst.
Ich denke übrigens auch nicht, dass ich hier voll die Idee für die Zukunft habe. Mir ist klar, dass es dafür gründe gibt. Ich würde diese Gründe nur gern verstehen.
Die Abfälle würde ich ja untert der Erde verteilen wollen, wie es auch das Uran war bevor es geschürft wurde. Dabei würde es nicht direkt mit Menschen in Kontakt kommen. sofern man den Prozess so gut abschirmen kann. Wenn die Abfälle X-fach stärker strahlen würde es das natürlich erklären, dann würde ich gern wissen von was für größenordnungen man da spricht. Denn das Uran ist an sich auch gefährlich und unter der Erde. Als Beispiel könnte man die Abfälle zerkleinert genau in einer Uranmine verklappen.
Dabei würde es nicht direkt mit Menschen in Kontakt kommen. sofern man den Prozess so gut abschirmen kann
Finde den Fehler...
Denn das Uran ist an sich auch gefährlich und unter der Erde.
Aber im Erz gebunden und nicht als Staub zermalen.
Staub von radioaktiven Substanzen ist sehr viel gefährlicher als solide Blöcke!
Betrachten wir erstmal nur das Uran.
Uran-238, also das mit Abstand häufigste natürliche Isotop und Uran-235, also das was in Kernreaktoren gespalten wird, sind Alphastrahler. Alphastrahlung bringt viel Energie mit und kann viel kaputt machen, aber hat eine sehr kurze Reichweite. Heißt, 20 cm Luft oder ein Blatt Papier reichen vollkommen aus um diese Strahlung abzuhalten. Selbst außen auf der menschlichen Haut ist Alphastrahung kein großes Problem, weil sie nur wenige Zellschichten tief eindringt und die äußerem Schichten unserer Haut sowieso aus toten Zellschichten besteht. Du könntest dir also eine Tablette mit angereichertem Uran, die für einen Kernbrennstab bestimmt ist, auf die Handfläche legen und es passiert nicht viel. Und wenn du es als Deko in deine Wohnung stellst, ist das auch kein Problem.
Aber wir haben z.B. in der Lunge, an den Lungenbläschen, nur 1-2 Zellschichten zwischen Blutgefäß und Lungenvolumen, damit Sauerstoff und CO2 möglichst ungehindert zwischen beidem hin und her diffundieren können. Und wenn da nun Staub eines Alphastrahlers hinkommt und 4-5 Zellschichten tief Zerstörungen anrichtet, bedeutet diese öffene Blutungen von den Lungenkapillaren in die Lungenbläschen. Sprich, die Lunge läuft voll Blut und das ist dem Überleben überhaupt nicht zuträglich.
Deshalb ist ein Block Uran völlig ungefährlich, während das Einatmen von Uran-Staub sehr gefährlich ist.
So, was hast du wenn du Uran fein zermahlst und in die Umwelt verstreust? Richtig, du hast feinen Staub den jeder einatmen kann. Du hättest damit Uran also nicht "entsorgt", sondern als Massenvernichtungswaffe verwendet.
Das gleiche Problem hast du übrigens auch, wenn du Uranstaub vergräbst: Lass' es mal regnen, Wasser sickert durch Erdboden und Gesteinsschichten ins Grundwasser, irgendwo tritt es als Quelle hervor und wird als Trinkwasser entnommen... Super Sache, wenn sich unterwegs Uran-Ionen im Wasser lösen und Menschen das dann trinken. Nicht.
So, und jetzt haben wir nur Uran behandelt, den Alphastrahler. Womit die Problematik deiner Idee eigentlich schon ausreichend verdeutlicht sein sollte.
Aber bei einer Kernspaltung entstehen logischerweise auch Spaltprodukte. Ein "abgebrannter" Kernbrennstab enthält eine sehr bunte Mischung unterschiedlichster Isotope, die alle möglichen Strahlungsarten aufweisen, vor allem Beta- aber auch Gammastrahlung. Manche mit kurzer, manche mit längerer Halbwertszeit, viele sind ihrerseits auch schon wieder weitgehend in andere Zerfallsprodukte zerfallen, andere stehen noch ganz am Anfang ihrer Halbwertszeit...
Betastrahlung dringt schon 1-2 cm tief in den Körper ein, wenn du dir entsprechende Staubkrümel auf die Haut legst. Da kannst dir denken, was für umfassende Zerstörungen solcher Staub im Körperinneren anrichtet, wenn du solche Staubkrümel einatmest oder mit der Nahrung aufnimmst... Von dem Gammastrahlern fangen wir lieber gar nicht erst an.
Und solches Zeug ist in einem Kernbrennstab, wenn du ihn "verbraucht" aus dem Reaktor ziehst.
Danke das ist doch mal eine gute Antwort. Ich hätte das mal dazuschreiben sollen, ich hatte nicht die Idee dazu. Ich wollte nur wissen wieso es nicht möglich ist. Dass es mit gutem Grund nicht getan wird war mir klar.
Ergibt alles Sinn was du sagst und das erklärt auch das Problem. Jetzt nur mal angenommen, also rein theoretisch, man könnte die Abfälle genau so ins Gestein einlagern, wie es das Uran war, dann würde es zwar deutlich stärker strahlen, weil die Spaltprodukte stärker strahlen, aber es wäre dennoch ungefährlich, weil es in tiefen Gesteinsschichten genau wie das Erz eingelagert ist. Ich rede also davon es wirklich in den Stein einzubinden auch mit chemischen Verbindungen, sofern das bei dem Uranerz der Fall ist und die Spaltprodkte überhaupt chemische Bindung mit dem Gestein eingehen können.
Es geht nicht darum, dass ich sagen will wenn ... dann ginge es doch aber. Ich möchte nur für mein Verständnis eine genaue Vorstellung darüber haben inwiefern sich der Abfall vom Uran unterscheidet. Wenn der vorherige Absatz der Wahrheit entspricht habe ich es so weit verstanden wie ich es verstehen wollte.
Ich wollte nur wissen wieso es nicht möglich ist.
Und irgendwas muss dich ja zu dieser Frage gebracht haben ;) Ich hab das mit "deine Idee" nicht als Vorwurf gemeint! Je nach Wissensstand ist der Gedanke naheliegend, etwas einfach zurück in die Umwelt zu bringen, das man aus der Umwelt geholt hat.
und die Spaltprodkte überhaupt chemische Bindung mit dem Gestein eingehen können.
Uranerze sind nicht "mit dem Gestein" chemisch gebunden, sondern sie sind chemische Verbindungen, die wir als Gestein wahrnehmen ;)
Das geht natürlich auch mit den Spaltprodukten. Das sind am Ende ja ebenso Metallatome, die sich in Oxiden, Hydroxiden, Phosphaten oder Silikaten binden lassen. Es sind halt radioaktive Isotope dieser Metallatome. Und diese Metallatome werden irgendwann eben radioaktiv zerfallen und ein leichtes Teilchen aussenden und zu einem weiteren Zerfallsprodukt werden. Völlig wurscht, was drumherum los ist und ob dieses Metallatom nun an gleichartige Geschwister oder an ein Sauerstoffatom gebunden ist.
Und ja, dicke Gesteinsschichten wären genug Abschirmung, dass wir uns keine Sorgen wegen der Radioaktivität machen müssen.
Was insbesondere auf lange Sicht Sorgen bereitet, ist z.B. das Grundwasser. Je nach enthaltenem Metallatom sind manche Mineralien eben doch schwach wasserlöslich, d.h. wenn Wasser durchfließt wird ein Bisschen davon mitgenommen werden. Bei welchen Lagerstätten kann man ausschließen, dass da jemals Grundwasser durchfließt? Und das gleiche Thema hast du dann nochmal bei Plattentektonik und Vulkanismus: Bei welchen Lagerstätten kann man ausschließen, dass die jemals durch geologische Vorgänge an die Erdoberfläche gehoben werden?
Wie schon in anderen Antworten erwähnt, ist gebrauchter Kernbrennstoff deutlich radioaktiver als frischer.
Neue Brennelemente kann man anfassen. Sie werden ziemlich unauffällig per LKW geliefert (gilt allerdings als Gefahrgut). Sich neben ein gebrauchtes Brennelement nach drei bis fünf Jahren im Reaktor stellen, ist ohne Abschirmung binnen Minuten tödlich.
Bei Benutzung entstehen einmal Spaltprodukte wie Iod-131, Strontium-90, Cäsium-137 und Xenon-135. Die sind ziemlich aktiv und zum Teil Gammastrahler. Man sollte sie für 10-20 Halbwertszeiten von Menschen fern halten.
Zum anderen entstehen durch Neutroneneinfang sogenannte Transurane. Plutonium ist das Wichtigste. ²³⁹Pu hat eine Halbwertszeit von 24.000 Jahren. Das ist ein ziemlich unangenehmer Wert, nämlich so lang, dass „einfach warten“ keine realistische Option ist, aber so kurz, dass die Aktivität und damit die Gefahr nicht zu vernachlässigen ist.
Am intensivsten wird international die Möglichkeit verfolgt, abgebrannte Brennelemente in geologisch ruhigen Gebieten tief unterirdische zu lagern. In Deutschland hat man sich darauf geeinigt, das Endlager aus 1 Mio. Jahre auszulegen, andere Länder geben sich mit 100.000 Jahren zufrieden (wegen des Exponentialzerfalls ist der Unterschied nicht so groß, wie es scheint).
Hierbei gibt es mehrere Barrieren, die die Umwelt schützen:
1. Das Uran und alles, was daraus wurde, ist in einem Pellet aus Keramik.
2. Die Keramikpellets sind in einem Brennstab aus einer Zirkoniumlegierung. Zirkonium ist sehr resistent gegen Korrosion.
3. Die Brennelemente kommen in einen massiven Behälter aus Gusseisen, Kupfer oder Beton.
4. Der Behälter wird mit 1-2m Bentonit umgeben, einer wasserdichten Art Ton.
5. Das ganze passiert in einem speziell angelegten Bergwerk, etwa 500 m unter der Erde, in Gestein, welches sich viele Millionen Jahre nicht verändert hat. Das Bergwerk wird wieder zugeschüttet, wenn das Endlager voll ist.
Um nun deine Frage zu beantworten: durch das Pulverisieren würde man mindestens die ersten zwei Barrieren kaputt machen und die Umsetzung der anderen Barrieren wird komplizierter. So ist es sicherer.
Trotzdem wird gebrauchter Kernbrennstoff manchmal zermahlen, allerdings zur Wiederaufbereitung. Die hat Vor- und Nachteile, aber die Antwort ist schon ziemlich lang.
Problematische Abfälle unterirdisch zu lagern, ist übrigens kein Konzept exklusiv für die Kernenergie. In Deutschland gibt es über 40 Untertagedeponien für Abfall, der einfach so giftig ist, oft Arsen, Dioxine und Quecksilber. Die Anlage in Herfa-Neurode ist ziemlich riesig.
Macht ja auch einen Unterschied wie viel Prozent des Urans dann in Krypton zerfallen in der zeit der Nutzung und das steht nicht in der Neuklidkarte und das kann ich auch nicht mal eben so berechnen. Nicht mal Ansatzweise