Wie gefährlich sind radioaktive Abfälle?

Radioaktiv belastete Materialien beanspruchen einen Spitzenplatz unter den extrem gefährlichen Stoffen. Die hochradioaktiven Abfälle von Kernkraftwerken sind die stärksten Strahlenquellen, die es auf diesem Planeten gibt. Somit dürften sie unvorstellbar gefährlich sein. Ein Vergleich mit anderen toxischen Stoffen oder mit all unserem Sondermüll wäre aber trotzdem interessant: Sind hochradioaktive Abfälle millionen-, billionen- oder gar trillionenmal toxischer als „normale“ Gifte wie Blei, Cadmium, Zyankali, Arsen, Quecksilber usw.? Und hat es davon milliardenmal mehr tödlicher Dosen? Wir werden in den nachfolgenden Kapiteln solche Vergleiche durchführen – und ziemlich staunen.

Wie bestimmt man das Risiko von Abfällen?

Bei Giftstoffen oder Strahlen wird das gesundheitliche Risiko durch zwei Faktoren beeinflußt: Der erste Faktor ist der Schaden, welche eine bestimmte Stoffmenge oder Einwirkung verursachen kann. Bei Giftstoffen ist dies die Toxizität (Giftigkeit), sie kann z.B. als tödliche Dosis angegeben werden. Der zweite Faktor ist die Expositionswahrscheinlichkeit. Sie beschreibt, wie gut der Giftstoff von der Biosphäre ferngehalten werden kann, bzw. wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, daß wir dem Giftstoff ausgesetzt werden. Dieser Faktor wird stark durch die vorhandene Menge, deren Verteilung, „Verpackung“ und Lagerungsart beeinflußt.

Da die Expositionswahrscheinlichkeit mit großen Unsicherheiten behaftet ist, kann man sich zunächst auch nur auf die Größe der Giftmenge beschränken. Das wohl beste Maß dafür ist die gesamte Anzahl tödlicher Dosen, die diese Menge enthält oder die gesamte Anzahl verlorener Lebensjahre durch Krebsfälle. Um dies zu berechnen, müssen wir die Toxizität der verschiedenen Stoffe kennen. Für eine ehrliche, ganzheitliche Betrachtung, z.B. der Kernenergie oder der Photovoltaik, muß die gesamte Kette, vom Bergbau bis zur Entsorgung, berücksichtigt werden.

Was ist eine „tödliche Dosis“? Meist wird die semiletale Dosis (LD50), d.h. die Menge Giftstoff oder Strahlung, die 50% der Betroffenen nicht überlebt, als tödliche Dosis bezeichnet. Wir werden im Folgenden bei der Berechnung der Anzahl tödlicher Dosen jeweils 2 x LD50 benutzen. Ein Problem ist die Bestimmung von LD50. Bei vielen Giftstoffen gibt es kaum Humandaten, und Tierversuche zeigen selbst zwischen nahe verwandten Arten große Unterschiede. Zudem wird die Aufnahme des Giftstoffes stark von der physikalischen und chemischen Form beeinflußt. So werden wasserunlösliche Stoffe bei Ingestion (Aufnahme über die Nahrung) kaum aufgenommen. Die chemische Form schließlich hat einen großen Einfluß auf die biologische Wirkung. Zum Beispiel ist metallisches Arsen mäßig toxisch, das Oxyd hingegen (Arsenik) extrem. Ähnliche Unterschiede findet man bei den radioaktiven Abfällen: In unlöslicher Form sind sie bei Ingestion sehr viel weniger toxisch als in gut löslicher Form. Zudem muß auch die „Aufenthaltsdauer“ im menschlichen Körper berücksichtigt werden. Gewisse Stoffe, wie z.B. Strontium oder Plutonium, können viele Jahre lang im Körper bleiben. Die Dosisangabe in Sv berücksichtigt diese Unterschiede. Für die Berechnung des „toxischen Potentials“ werden wir in der Regel den schlimmsten Fall benutzen, und zwar sowohl bei den radioaktiven Abfällen als auch bei „normalen“ Giftstoffen.

Kurz nach der Entnahme aus dem Reaktor ist der Brennstoff extrem toxisch, die tödliche Dosis bei Ingestion liegt bei 1 mg (LD50), vergleichbar mit unseren stärksten chemischen Kampfstoffen (VX). Nach 50 Jahren Zwischenlagerung, bereit für die Endlagerung, sinkt der Wert auf etwa 25 mg, immer noch hochtoxisch (etwa wie Beryllium). Nach weiteren 1000 Jahren kann man die Abfälle kaum mehr als stark toxisch bezeichnen. Zudem muß man berücksichtigen, daß die strahlenden Atome in einer extrem wasserunlöslichen Glas- oder Keramikmasse eingebettet sind. Realistisch dürfte die tödliche Dosis nach 50 Jahren eher bei 1 g liegen. Aber für alle nachfolgenden Betrachtungen benutzen wir den pessimistischen Wert von 25 mg.

Zusammensetzung von hochradioaktiven Abfällen

Ein modernes 1-GW1-Kernkraftwerk verbraucht pro Jahr rund 20 t leicht angereichertes Uranoxid (UO2). Etwa eine Tonne davon besteht aus dem gut spaltbaren U-235, der Rest aus U-238. Das U-235 wird beim Betrieb bis auf einen Rest von ca. 200 kg gespalten, daraus entstehen die hochradioaktiven Spaltprodukte (ca. 800 kg). Daneben „erbrütet“ der Reaktor aus U-238, dem Hauptbestandteil des Brennstoffes, etwa 200 kg Plutonium (Pu-239) und einige weitere Transurane, extrem schwere Elemente „jenseits“ von Uran.

Abgebrannte Brennelemente bestehen also zu 95% immer noch aus Uran. Dieses Uran sowie das leicht spaltbare Plutonium (Pu-239) kann durch eine Wiederaufbereitung zurück in den Kreislauf gebracht werden. Das Plutonium wird zur Energiegewinnung benutzt (ersetzt U-235) und gleichzeitig vernichtet. Die Abfälle bestehen dann im wesentlichen „nur“ noch aus den relativ schnell abklingenden Spaltprodukten. Für die Endlagerung werden diese in ein extrem schwer lösliches Glas eingeschmolzen („Verglasung“, z.B. 5% Abfälle, 95% Glas). Im Falle einer Wiederaufbereitung reduziert sich das Volumen der Abfälle von typisch 50 m3 (ganze Uran-Brennelemente) auf ca. 7 m3 pro Kraftwerk und Jahr.

Die schweizerischen Kernkraftwerke produzieren heute jährlich etwa 70 t verbrauchten Kernbrennstoff (ca. 20 t pro GW). Früher wurde ein Teil davon wiederaufbereitet und verglast (heute in der Schweiz und in Deutschland verboten, trotz den damit verbundenen Vorteilen). Bei Beginn der Endlagerung entspricht dies 107 bis 109 tödlicher Dosen jährlich (je nach Löslichkeit). Alle schweizerischen Kernkraftwerke produzieren innert 50 Jahren ein Abfallvolumen von ca. 1250 m3 (11x11x11m) netto oder 7500 m3 in den Endlagerbehälter verpackt (20x20x20m). Nach Angaben der Nagra wird das toxische Inventar im Jahre 2035 etwa 5×1011 Sv betragen, entsprechend etwa 5×1010 tödlichen Dosen – eine gewaltige, hochkonzentrierte Giftmenge, die sorgfältig behandelt werden muß. Aber in einem einzigen Kubikkilometer Boden hat es von Natur aus eine noch größere chemische Giftmenge (Arsen, Cadmium, Quecksilber, Beryllium usw).

Die 450 Kernkraftwerke auf dieser Welt erzeugen pro Jahr etwa 10.000 t abgebrannten Kernbrennstoff (entspricht einem Würfel von etwa 10 m Kantenlänge). Davon wird etwa ein Drittel wiederaufbereitet, Tendenz steigend: Die weltweiten Kapazitäten werden auf etwa 6000 t/Jahr ausgebaut. Bei Aufnahme über die Nahrung ergibt eine grobe Abschätzung 109 bis 1011 tödliche Dosen pro Jahr (je nach Löslichkeit). Rein theoretisch könnte man die Menschheit damit bis zu 15mal umbringen2 – eine enorme Giftmenge, die großen Respekt verlangt. Aber die größte?

Arsen und andere chemische Giftstoffe

Betrachten wir Arsen, ein giftiges Element. Arsen wird heute vor allem als Bestandteil von Bleilegierungen (z.B. in Akkumulatoren oder Bleimunition), in Messing, in elektronischen Bauelementen (Dotierung von Halbleitern), in Holzschutzmitteln und für Arzneien benutzt. Früher wurde es auch ausgiebig als Pflanzenschutzmittel und als beliebtes Gift für Morde eingesetzt. Es wird heute fortlaufend in größeren Mengen im Bergbau und vor allem bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl und Gas freigesetzt (Erze, Kohle und fossile Brennstoffe enthalten z.T. beachtliche Mengen Arsen). Die Rezyklierungsrate bei Arsen liegt unter 1%3, d.h. praktisch alles Arsen landet in der Umwelt, nur ein kleiner Teil kommt in ein Endlager (Untertagedeponie).

Arsen in seiner oxidierten Form (As2O3, Arsenik) ist ein sehr starkes Gift. Die tödliche Dosis bei einem Erwachsenen (LD50) beträgt etwa 100 mg. Arsenik ist genotoxisch und fruchtschädigend. Die Nachkommen haben oft einen kleineren IQ. Arsen führt aber auch zu einer sehr starken Erhöhung der Krebsraten, mit langen Latenzzeiten (Jahrzehnte). Eine der besten bisherigen epidemiologischen Untersuchungen ergab Krebsraten, die diejenigen der Raucher noch übersteigen. LNT wird auch angenommen, d.h. bereits kleinste Arsen-Konzentrationen werden als schädlich angesehen. In der Tat bewirkt bereits eine Konzentration von 200 Milliardstel Arsen (200 ppb) im Trinkwasser eine Verdopplung der Krebsraten4 Mio. von Menschen, besonders in Bangladesch, China, Chile und Thailand, sind davon betroffen. Arsen müßte eigentlich viel größere Ängste auslösen als radioaktive Substanzen.

Pro Jahr produziert die Industrie weltweit etwa 50.000 t Arsen. Die Kohlekraftwerke stoßen jährlich etwa 80.000 t aus, zusammen mit den Bergbauemissionen und einigen anderen Quellen dürften es insgesamt etwa 150.000 t pro Jahr sein5 (siehe Abbildung 1). Rechnet man mit einer semiletalen Dosis von 100 mg (LD50), so erhält man 7×1011 tödliche Dosen. Die Menschheit könnte man damit etwa 100mal pro Jahr umbringen. Diese Giftmenge ist wesentlich größer als diejenige aller nuklearen Abfälle zusammen (1011/J). Nur ein kleiner Teil des Arsens endet im Sondermüll, viel wird aber illegal entsorgt oder einfach in die Luft geblasen (Kohlekraftwerke). Man kann abschätzen, daß mit jedem Atemzug mehrere Milliarden Arsen-Atome in unsere Lunge geraten.

Abbildung 1: Kohlekraftwerke (hier als Beispiel das Kraftwerk Niederaußem) stoßen jährlich etwa 80.000 t Arsen weltweit aus. Foto: Creative Commons, Stodtmeister

Aber es kommt noch schlimmer: Arsen zerfällt nicht. Die Bedrohung bleibt auch nach einer Milliarde Jahre unverändert bestehen (so lange dürfte die Erde noch bewohnbar sein). Selbst wenn man die Arsen-Abfälle in 10.000 m Tiefe lagert, mit einem Mehrfachen an Sicherheiten und Barrieren als bei den radioaktiven Abfällen: Dieses Problem ist aus heutiger Sicht wirklich unlösbar. Und die Mengen sind gigantisch. Diese Tatsachen werden in den Medien und der Öffentlichkeit weitgehend verdrängt. Ausnahmen bestätigen die Regel:

„600 Meter unter der Erde lagert in einer alten Kaligrube genug Arsen, um alles Leben auf der Erde auszulöschen. Und Arsen ist nur eines der Gifte in Herfa-Neurode, der größten Untertagedeponie der Welt: Quecksilberhaltiges, Furane, Dioxine, alles, was für die Oberwelt zu gefährlich ist, wird in Fässern und Kunststoffpaketen verpackt und in die Tiefe befördert.“6

Die gleichen Abschätzungen und Überlegungen wie bei Arsen kann man für viele weitere Substanzen machen (Blei, Cadmium, Kupfer, Quecksilber, Chlor, Phosphor, um nur einige zu nennen), z.T. ergeben sich noch größere Giftmengen als bei Arsen. Allerdings sind die Reyklierungsraten in der Regel höher als bei Arsen (Quecksilber zwischen 1-10%, Cadmium 10-25%, Kupfer >50%, Blei 90-95%).

Sondermüll und Giftgas

Wie vergleichen sich die radioaktiven Abfälle mit unserem Sondermüll? In der Schweiz müssen jährlich 1-2 Million t Abfall als Sondermüll behandelt werde. Ungefähr 250.000 t davon müssen endgelagert werden. Ein Teil des Sondermülls kann man durch Hitze zerstören, aber viele Gifte, z.B. alle Schwermetalle, sind unzerstörbar, deren Endlagerung müßte im Prinzip für etwa 1 Milliarde Jahre (!) konzipiert werden, so lange dürfte die Erde bewohnbar sein. Die Abschätzung des toxischen Potentials des Sondermülls ist schwierig, die genaue Zusammensetzung ist nicht bekannt. Geht man von einer semiletalen Dosis von durchschnittlich 100 g aus, so muß man mit bis zu 1010 (10 Milliarden) tödlichen Dosen rechnen. Wie vergleicht sich dies mit den hochradioaktiven Abfällen? Statt ein bis zwei Mio. t pro Jahr hat man weniger als 100 t hochradioaktiver Abfälle mit etwa 109 tödlichen Dosen. Man kann es wenden und drehen, wie man will: Unser Sondermüll ist betreffend Anzahl tödlicher Dosen gefährlicher als unsere hochradioaktiven Abfälle, ganz besonders wenn man deren Abklingen berücksichtigt. Und es ist viel einfacher, die vergleichsweise sehr kleine Menge an hochradioaktivem Abfall sicher von der Biosphäre fernzuhalten.

Die Menschheit produziert jährlich um die 10 Milliarden t Sondermüll (ohne die noch größere Menge an Bergbauabfällen). Mit 100 g für eine semiletale Dosis erhält man eine Giftmenge von rund 5×1013 tödlichen Dosen. Nur ein kleiner Teil davon wird unschädlich gemacht, legal entsorgt oder rezykliert, mit dem Rest müssen wir leben. Die Folgen: Etwa eine Million Todesfälle jährlich.7)

Das größte Endlager für toxische Abfälle befindet sich in Deutschland (Herfa-Neurode, Hessen) – (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Weltgrößtes Chemie-Endlager: Sondermülldeponie Herfa-Neurode (Hessen). Quelle: http://www.beobachter.ch/natur/natuerlich-leben/abfall-recycling/artikel/sondermuell_aus-den-augen-aus-dem-sinn

In dieser Deponie lagern etwa 2,7 Mio. t Giftmüll, davon 220.000 t quecksilberhaltige Abfälle, 127.000 t Cyanid-Abfälle, 690.000 t mit polychlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane verseuchter Abfall und 83.000 t arsenhaltige Abfälle. Gewaltige Mengen, manchmal merken dies sogar die Medien8. Die Abfälle befinden sich meist in dünnwandigen Fässern oder in Kunststoffgebinden. Ist ein Schacht voll, wird er einfach zugemauert. Würde man mit radioaktiven Abfällen so umgehen, wäre dies ein unerhörter Skandal. Aber eigentlich wären selbst die hochradioaktiven Abfälle aus Kernkraftwerken das viel kleinere Problem: Sie sind in dickwandigen Stahlbehältern eingeschlossen und nach einigen 1000 Jahren praktisch zerfallen. Die chemisch-toxischen Elemente hingegen sind nach einer Milliarde Jahren immer noch genau gleich gefährlich. Interessanterweise sind in den „chemischen“ Deponien selbst kurzlebige, schwach radioaktive Abfälle nicht zugelassen. Dabei wären diese, verglichen mit den oben erwähnten chemisch-toxischen Abfällen, richtig harmlos.

Bei den chemischen Kampfstoffen, die es zu entsorgen gilt, sieht es auch schlimm aus. Vom Nervengift VX existieren, vor allem in Rußland, noch etwa 11.000 t (2013). 1 mg ist tödlich, dies ergibt die gewaltige Menge von rund 1013 tödlichen Dosen, genügend um (theoretisch) die gesamte Menschheit 1000mal umzubringen.

Bergbauabfälle (Tailings)

Enorme Giftmengen befinden sich auch in den Abfällen (Tailings) vom Bergbau. Beim Abbau von Kohle entstehen unvorstellbare 20 Milliarden t Tailings pro Jahr, weitere Milliarden t beim Erzabbau. Erze enthalten meistens wesentlich weniger als 1% Metall, der Rest ist Abfall. Der Standardprozeß: Die Erze werden in riesigen Mühlen zu feinem Sand gemahlen und anschließend in starken Säuren oder Laugen aufgelöst. Das Metall wird in einem nächsten Schritt durch chemische Prozesse herausgelöst, übrig bleiben gewaltige Mengen toxischer Schlämme („Tailings“), siehe Abbildung 3.

Abbildung 3: Tailings (Bergbauabfälle) einer Kupfermine in Spanien. Die tödliche Dosis (LD50) solcher Abfälle beträgt im Durchschnitt etwa 300 g, mit Spitzenwerten um 3 g (nur die verbleibenden Erzbestandteile, ohne die Säuren oder Laugen zu berücksichtigen). Uranminen weisen ähnliche Werte auf (inklusive der radioaktiven Stoffe). Foto: NASA

Auch beim Abbau und beim Aufbereiten von Uranerzen werden beträchtliche Abfallmengen erzeugt. Für den Betrieb eines 1 GW-Kernreaktors müssen pro Jahr etwa 170 t Uran abgebaut werden (mit Wiederaufbereitung und/oder Reaktoren der neuesten Generation sind es weniger). Bei einem durchschnittlichen Urangehalt im Erz von 0,2% erzeugt man dabei eine Abfallmenge von 85.000 t. Eine sorgfältige Untersuchung über die Zusammensetzung dieser Tailings und deren Emissionen führte das PSI durch, die Arbeit wird auch von Greenpeace zitiert. Mit Hilfe dieser Arbeit lassen sich die Giftmengen, gemessen in Anzahl tödlicher Dosen, abschätzen. Diese sind beachtlich, etwa 100 Mio. pro Jahr, aber nicht aufgrund des Urans. Es dominieren die „normalen“ Giftstoffe wie Arsen, Selen, Quecksilber, Cadmium, Blei usw. Diese Stoffe finden sich in Konzentrationen, die typisch 10 bis 100mal höher sind als sonst im Boden. Der Urananteil ist ebenfalls rund 100mal höher. Die radioaktive Strahlung ist aber vergleichsweise unbedeutend: Dank der extrem langen Halbwertszeit strahlt Uran nur sehr schwach, die Giftigkeit wird von den chemischen Eigenschaften dominiert (Uran ist ein Schwermetall, toxisch vergleichbar mit Blei). Einzig das Radon, welches beim Zerfall von Uran entsteht, ist direkt über den Abfällen von gewisser Bedeutung. Dies alles bedeutet nicht, daß die Giftstoffe in diesen Abfällen harmlos sind. Aber gegenüber den Mengen, welche sich in einem einzigen km3 normaler Erde befinden (2,6 Milliarden t, darunter je mehrere tausend t Uran, Arsen, Blei, Beryllium u.s.w.) sind sie klein. Die Mengen sind ebenfalls winzig klein gegenüber denjenigen aus den Abfällen aus Kohle-, Eisen- oder Buntmetallminen. Die mittlere Zusammensetzung der Abfälle ist bei allen Minen ähnlich.

Photovoltaik

Etwa 50 km2 Photovoltaikfläche mit hohem Wirkungsgrad erzeugen unter guten Bedingungen insgesamt gleich viel Strom wie ein 1-GW-Kern- oder Kohlekraftwerk. Für eine solche Produktion muß sie gut 10-fach überdimensioniert werden (für eine Spitzenleistung von 10 GW), denn während der meisten Zeit scheint die Sonne nicht. Eine solche riesige Fläche von Solarmodulen benötigt um etwa 50mal mehr Kupfer, 100mal mehr Aluminium, 5mal mehr Eisen und sehr viel mehr seltene Elemente im Vergleich zu einem Kernkraftwerk gleicher Leistung. Es ist unbestritten, daß bei der Herstellung solcher Solarkraftwerke viel mehr Energie benötigt wird und auch viel mehr Schadstoffe und CO2 erzeugt werden als beim Bau eines herkömmlichen Kraftwerkes. Schauen wir uns dies am Beispiel von Kupfer etwas näher an.

Photovoltaikanlagen benötigen bei einer angenommenen Lebensdauer von 25 Jahren etwa 250 kg Kupfer pro Gwh. Hochgerechnet auf 8 TWh (entspricht der Jahresleistung eines 1-GW-Kernkraftwerkes) macht dies etwa 2000 t pro Jahr aus. Bei einem durchschnittlichen Kupfergehalt im Erz von 0,5% ergeben sich jährlich 400.000 t Bergbauabfälle (entspricht ca. 660 Mio. tödlichen Dosen) – etwa das Sechsfache wie beim Uranabbau (ca. 100 Mio. tödlicher Dosen/GWJ). Die Giftmengen in den hochradioaktiven Abfällen betragen etwa 400 Mio. tödlicher Dosen/GWJ. Die Schlußfolgerung: Die Photovoltaik produziert bereits durch den Verbrauch von Kupfer eine etwa gleich große Giftmenge wie die Kernenergie (Uranminen plus hochradioaktive Abfälle). Und Kupfer ist nur einer von vielen in großen Mengen benötigten Stoffen, die zudem – leider – nicht erneuerbar sind.

Aber die toxischen Bergbauabfälle sind nur ein Teil der Giftstoffe. Solarzellen und Wechselrichter enthalten auch toxische Stoffe. Solarzellen mit einer Dünnschicht aus Cadmium-Tellurid sind kostengünstiger als die klassischen Zellen aus Silizium (der Wirkungsgrad ist allerdings kleiner). Für ein CdTe-Photovoltaik-Kraftwerk mit einer Fläche von 80 km2 (entspricht etwa einem 1-GW-Kraftwerk) werden gegen 4000 t Cadmium und Tellur verbraucht (zusammen mit den Herstellungsverlusten). Pro Jahr entspricht dies etwa 1×108 tödlicher Giftdosen, also kaum weniger als die radioaktiven Abfälle eines KKWs. Nach Angaben von Firstsolar (führender Hersteller von Dünnfilmzellen) erzeugt man bei siliziumbasierten Zellen insgesamt mehr Schadstoffe als mit Dünnfilmzellen.

Egal welche Zellentechnologien man benutzt, in spätestens 20-25 Jahren wird sich das Problem stellen, was man mit den vielen ausgedienten Zellen und Wechselrichtern machen sollte (Rezyklierung und/oder Endlagerung). 40-80 km2 Photovoltaik erzeugen am Ende ihrer Lebenszeit gegen 1 Mio. t Sondermüll (Elektroschrott). Man kann nur wünschen, daß dieses Problem mit der gleichen Sorgfalt wie bei den radioaktiven Abfällen behandelt wird. Allerdings droht dann die Photovoltaik unbezahlbar zu werden.

Es besteht kaum ein Zweifel, daß die Photovoltaik betreffend „erzeugter“ Giftmengen pro produzierte Strom-Energieeinheit schlechter dasteht als die Kernenergie. So kommt auch das Labor für Energiesystem-Analysen des PSI nach verschiedenen, sehr sorgfältigen Untersuchungen zum Schluß: Die Ökotoxizität von Photovoltaikanlagen ist wesentlich höher als diejenige von Kernkraftwerken (bei gleicher Energieerzeugung, Abbildung 4). Selbst Windkraftwerke zeigen eine höhere Ökotoxizität als Kernkraftwerke, allerdings sind die Unterschiede hier nicht so groß. Auch in diesem Falle liegt der Grund bei den viel höheren Materialmengen. Wasserkraftwerke sind bei der Stromerzeugung die Musterknaben, sie unterbieten alle anderen Technologien betreffend ökologischen Belastungen und Ressourcenverbrauch.

Abbildung 4: Die Ökotoxizität von Photovoltaikanlagen (im Bild eine Anlage in Kalifornien) ist wesentlich höher als diejenige von Kernkraftwerken (bei gleicher Energieerzeugung).

Die Photovoltaik-Energieerzeugung hat aber auch einen Vorteil: Die Primärenergie, die Sonneneinstrahlung, ist kostenlos,9 sauber und erneuerbar – in vielen Fällen eine sinnvolle Technologie. Betrachtet man aber die ganze Kette, vom Bergwerk bis zur Entsorgung, muß festgestellt werden, daß die Photovoltaik insgesamt alles andere als sauber und erneuerbar ist. Trotzdem kann die Photovoltaik bei uns als „sauber“ deklariert werden: Die Giftmengen beim Bergbau werden nicht bei uns erzeugt, und die ausgedienten Zellen und Wechselrichter, oder zumindest die darin enthaltenen Giftstoffe, können problemlos ins Ausland abgeschoben werden. Aber diese Betrachtungsweise ist ethisch nicht ganz unproblematisch.

Für Länder mit vielen Kohlekraftwerken, wie z.B. Deutschland, gilt diese Argumentation nur eingeschränkt: Falls die Photovoltaik den schmutzigen Kohlestrom ersetzt, ist die Bilanz insgesamt klar positiv, zumindest was die Giftmengen und die Umweltbelastung betrifft.

Natürliche Radioaktivität

Die Erde ist seit Anbeginn der Zeiten radioaktiv. Alle unsere Elemente sind nuklearer Abfall, sie wurden im Innern von Sternen oder bei deren Explosion durch Kernreaktionen erzeugt (die wichtigste Ausnahme ist Wasserstoff, dieser entstand beim Urknall). Heute existieren nur noch die extrem langlebigen Radionuklide wie Uran-238, Thorium-232 oder Kalium-40 mit Halbwertszeiten von Milliarden von Jahren.

Die Mengen sind immer noch beachtlich, die Erdkruste enthält millionenmal mehr Radioaktivität als alle Kernkraftwerke dieser Welt je erzeugen können. In einem m3 Erde hat es mehrere Gramm Uran und Thorium, mit den Tochternukliden insgesamt etwa 3 Mio. Bq (3 MBq). Deshalb ist ausnahmslos alles radioaktiv: Die Luft, das Wasser, alle Nahrungsmittel, der Teller, aus dem wir essen, und unser Körper. Und auch der Punkt am Ende dieses Satzes. Die radioaktiven Substanzen im Boden sind nicht gleichmäßig verteilt, es gibt Orte mit sehr hoher Konzentration. Interessanterweise entstanden ausgerechnet dort viel besuchte Kur- und Ferienorte (Ramsar, Guarapari, Ischia, Lurisia, Merano, Bad Gastein, Ikaria usw.), und der Aufenthalt dort gilt als ausgesprochen positiv für die Gesundheit. Die Strahlenintensität an solchen Orten kann diejenige in der unmittelbaren Umgebung des Unglücksreaktors von Tschernobyl leicht überschreiten.

Unsere Böden sind von Natur aus radioaktiv – alles relativ harmlose Stoffe von Mutter Natur? Nicht ganz, viele dieser Substanzen sind Alpha-Strahler mit sehr hohen Energien, mit Dosisfaktoren10, die zum Teil schlimmer sind als diejenigen von Plutonium-239 (der angeblich giftigsten Substanz auf dieser Welt)11. So ist natürliches oder künstliches Polonium-210 (Po-210), auch ein Alpha-Strahler, um Größenordnungen giftiger. Damit wurde der russische Ex-Agent Litwinenko im November 2006 umgebracht. Fische und Meeresfrüchte sowie gewisse Pilze und Pflanzen reichern das im Boden und im Meerwasser natürlich vorkommende Po-210 stark an. Po-210 ist etwa 100mal toxischer als Cs-137, das wichtigste Radionuklid bei Reaktorunfällen (z.B. Fukushima). In Japan beträgt der Grenzwert für Cs-137 im Trinkwasser 10 Bq/l. Konsequenterweise müßte man den Konsum von Fischen und von Meeresfrüchten verbieten. Meeresfische enthalten typisch 10 Bq/kg Po-210 (entspricht etwa 1000 Bq Cs-137), Meeresfrüchte wie Muscheln und Krabben noch mehr (Werte bis über 200 Bq/kg wurden gemessen). Schon bei einem moderaten Konsum erhält man sehr viel höhere Dosen als durch Trinkwasser mit 10 Bq Cs-137/l.

Die Endlagerung

Heute herrscht die Meinung vor, daß die hochradioaktiven Abfälle, gut „verpackt“ und in fester, wasserunlöslicher Form, für alle Zeiten möglichst tief in die Erde versenkt werden müssen. Die Argumente: Sie sind so extrem gefährlich, daß nur die sicherste, aufwendigste und teuerste Endlagerung in Frage kommt. Und schon gar nicht dürften wir den zukünftigen Generationen solche gewaltigen Giftmengen hinterlassen. Wie wir weiter oben gesehen haben, sind die radioaktiven Abfälle, verglichen mit den anderen toxischen Abfällen, ein relativ kleines Problem. Aber wir haben ein gewaltiges emotionales Problem damit, also müssen sie möglichst aus dem Blickfeld, koste es, was es wolle.

Wie soll man mit den radioaktiven Abfällen umgehen? Obwohl es verführerisch ist, die Abfälle unwiderruflich in tiefe geologische Schichten zu vergraben, sollte man folgende Aspekte berücksichtigen:

Wissenschaft und Technik bleiben nicht stehen. Erst seit etwa 100 Jahren weiß man überhaupt von der Existenz des Atomkerns. In weiteren 100 Jahren werden sich unser Wissen und unsere Möglichkeiten vervielfacht haben. Bereits heute ist im kleinen Maßstab die Transmutation, die Umwandlung radioaktiver Isotope in weniger gefährliche, möglich (aber noch unwirtschaftlich). Aber es gibt ausgereifte Konzepte eines geschlossenen Reaktor-Kreislaufes mit Transmutation und die interessante Möglichkeit, die heutigen „Abfälle“ als Brennstoff in neuen Generationen von Brutreaktoren zu benutzen. Geschlossene Reaktor-Kreisläufe mit flüssigem Brennstoff haben zudem den Vorteil, daß sie inhärent sicher ausgelegt werden können, d.h. im Reaktorkern steckt nur wenig verbrauchter Brennstoff, mit viel zu wenig Energie, um eine Kernschmelze herbeizuführen, selbst wenn sämtliche Kühleinrichtungen versagen.

Wollen wir wirklich potenziell wertvolle Roh- und Energiestoffe vergraben? Ein Kernkraftwerk erzeugt im Laufe seines Einsatzes Abfälle mit einem Marktwert (2008) von etwa einer Milliarde Franken.12 Die „Abfälle“ enthalten neben viel unverbrauchtem Brennstoff auch eine ganze Reihe seltener Elemente (z.B. das extrem teure Rhodium, aber auch das sehr wertvolle Palladium und Ruthenium). Vielleicht sind unsere Nachfahren froh, ein solches Rohstofflager zur Verfügung zu haben (wir gehen heute recht verschwenderisch mit unseren Rohstoffen um). Die radioaktiven Isotope in den Abfällen könnten in Zukunft in der Medizin sowohl für diagnostische als auch für therapeutische Zwecke wertvolle Stoffe sein.

Die Krebssterblichkeit geht in allen Industrienationen langsam aber sicher zurück, etwa 1-2% pro Jahr. Eine ganze Reihe von Krebsarten sind bereits heilbar. Beim heutigen Trend dürfte der Krebs in etwa 30-50 Jahren seinen Schrecken weitgehend verloren haben. Dann sind aber auch die Gefahren der Radioaktivität kein großes Thema mehr, da Krebs das Hauptproblem darstellt.

Zusammenfassung und Schlußwort

Sind die hochradioaktiven Abfälle also harmlos? Nein, sicher nicht: Die anfänglichen Giftmengen sind riesig. Sie müssen mit dem nötigen Respekt behandelt werden. Dies gilt in verstärktem Ausmaß auch für andere toxischen Abfälle; diese verursachen Opferzahlen in Millionenhöhe (WHO), Jahr für Jahr. Aber wir vergleichen nicht, und so kommt es, daß wir uns zuviel um kleine Risiken sorgen und zuwenig um große. Wir müssen diese „Wahrnehmungslücke“ verkleinern, sonst riskieren wir viele falsche Entscheidungen mit negativen Folgen für unsere Gesellschaft und vor allem für unsere Gesundheit. Das Problem: Bei den radioaktiven Strahlen gehen die Medien, die Behörden, die Politik und die Interessenverbände genaueren Angaben darüber aus dem Weg (einige wenige Ausnahmen bestätigen die Regel). Vergleiche mit anderen Giften oder Gefahren sind tabu. Oft wird argumentiert, daß die „Atomlobby“ die Gefahren verharmlost, daß wir noch zuwenig darüber wissen, daß die Gefahren möglicherweise stark unterschätzt werden.

Ist es wirklich denkbar, daß wir die Gefahren von radioaktiven Substanzen, trotz über 100 Jahren intensiver Forschung, unterschätzen? Daß alle bisherigen Abschätzungen um den Faktor 10 oder gar 100 falsch sind, wie gewisse Kreise behaupten? Eine solche Unterschätzung ist meiner Meinung nach ausgeschlossen: Wir akkumulieren in der Schweiz von künstlichen und natürlichen Quellen eine durchschnittliche Lebensdosis von etwa 0,45 Sv, bei einem Faktor 10 wäre man bei einer tödlichen Einmaldosis, praktisch alle würden an Krebs erkranken. Und es gibt größere Bevölkerungsgruppen (in Iran oder in Brasilien), die sogar mehrere Sv akkumulieren, diese müßten bei einer Unterschätzung um einen Faktor 10 schon lange tot sein. Sind sie aber nicht, im Gegenteil, sie erfreuen sich bester Gesundheit.

Eine Überschätzung der Risiken um den Faktor 10 ist für den Fall einer längeren Bestrahlungsdauer eher wahrscheinlich. Die heutigen Risikoberechnungen beruhen hauptsächlich auf den Daten der Atombombenopfer von Hiroshima und Nagasaki, d.h. auf Einmaldosen, die in weniger als einer Sekunde abgegeben wurden (Schockdosis). Aber verteilt man eine solche Dosis über eine längere Zeitspanne (kontinuierliche Bestrahlung), so zeigt sich oft keine oder nur eine kleine (manchmal sogar positive) Wirkung.13 Dies wird von der natürlichen Untergrundstrahlung und von vielen Tierversuchen bestätigt.

Die Grundfrage, ob das Problem der radioaktiven Abfälle lösbar oder unlösbar ist, hat zwei Antworten.

Für gewisse Kreise ist dieses Problem unlösbar:

„Atommüll ist das gefährlichste Abfallprodukt der Industriegesellschaft des 20. Jahrhunderts und das langlebigste Erbe unserer Zivilisation. Für Tausende von Jahren sind radioaktive Abfälle eine ständige Bedrohung für Mensch und Umwelt …“

„Bereits seit beinahe 50 Jahren versucht die Atomindustrie, eine Lösung zu finden. Vergeblich – es gibt keine Lösung, die solch gefährliches Material über solch lange Zeiträume dauerhaft wegschließen kann.“14)

Meine Gegenthese:

Die sichere Entsorgung aller toxischen Abfälle unserer Zivilisation ist ein heute technisch und ökonomisch unlösbares Problem:

  • zu groß sind die Mengen (Milliarden von t/J)
  • zu verteilt sind die Stoffe (Luft, Wasser, Boden)
  • zu lange die Zeiträume (Milliarden von Jahren)

Ein Entsorgungsproblem ist aber lösbar: Bei den nuklearen Abfällen ist ein sicheres Fernhalten von der Biosphäre technisch und wirtschaftlich möglich.

Fußnote(n)
  1. 1 GW = 1 GigaWatt. Ein Kraftwerk mit dieser Dauerleistung liefert elektrischen Strom für etwa eine Million Menschen (Industrienation).[]
  2. Wird diese Zahl zitiert, möchte ich sehr bitten, fair zu sein und gleichzeitig auch die Zahlen von anderen Giftstoffen zu zitieren (z.B. von Arsen oder vom gesamten Sondermüll). Das gleiche gilt auch für alle anderen Angaben über Giftmengen.[]
  3. Science VOL 337 10 August 2012, S. 690 ff: Challenges in Metal Recycling[]
  4. Byrd D.M. et al, Carcinogenic risks of inorganic arsenic in perspective. International Arch Occupational Environmental Health, 68:484-494, 1996.[]
  5. Ohne die noch wesentlich größeren Mengen Arsen in den Bergbauabfällen (Tailings).[]
  6. Zitat aus http://www.dradio.de/dlf/sendungen/wib/1183411/. In dieser Deponie in Hessen landen auch hochtoxische Abfälle aus der Schweiz. Im Gegensatz zu radioaktiven Abfällen ist dieser Export nicht verboten, eine unerklärliche Asymmetrie.[]
  7. Nature, Vol 497, 16 May 2012 und Environ. Health Perspect.http://dxdoi.org/10.1289/ehp.1206127 (2013[]
  8. Zitat aus http://www.dradio.de/dlf/sendungen/wib/1183411/ : „600 Meter unter der Erde lagert in einer alten Kaligrube genug Arsen, um alles Leben auf der Erde auszulöschen. Und Arsen ist nur eines der Gifte in Herfa-Neurode, der größten Untertagedeponie der Welt: Quecksilberhaltiges, Furane, Dioxine, ….“[]
  9. Streng genommen, ist auch Uran oder Kohle kostenlos: Der Berg schickt keine Rechnung. Das „Sammeln“ der Energie (Bergbau oder Solarzellen) kostet aber.[]
  10. Der Dosisfaktor ist der Umrechnungsfaktor zwischen der Radioaktivitätsmenge (in Bq) und der „Giftigkeit“, bzw. der Dosis (in Sv).[]
  11. Eine völlig unsinnige Behauptung. Man geht davon aus, daß man etwa 1 Gramm Plutonium schlucken muß, um umzukommen (der Körper scheidet praktisch alles umgehend wieder aus). Nur als lungengängiger Feinststaub (< als einige μm) kann Plutonium, eingeatmet, auch in μg-Mengen gefährlich sein.[]
  12. Commercial Value of Used Nuclear Fuel Reprocessed with Elements Separated, Purified and Reduced to Metals. By Edwin D. Sayre, Engineering Consultant, 408 356 2769, pbmpilot@comcast.net[]
  13. Dieses Verhalten zeigt sich bei praktisch allen Giftstoffen und Einwirkungen: Eine einmalige Schockdosis wirkt viel schlimmer als die gleiche Dosis, verteilt auf einen längeren Zeitraum. Fünf Liter Wein in wenigen Stunden sind tödlich, 5 Liter Wein, verteilt auf einen Monat, sind bekömmlich.[]
  14. Zitat aus: http://info.greenpeace.ch/de/atom/atommuell/index (2007[]

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