Endlager vor dem Start: Wie baut man ein Bauwerk, das 100.000 Jahre halten soll?
Finnland könnte Ende 2026 das weltweit erste Endlager für abgebrannte Brennelemente in Betrieb nehmen. So soll Onkalo 100.000 Jahre sicher bleiben.
Geologe Tuomas Pere in einem Einlagerungstunnel des Endlagers Onkalo auf der finnischen Insel Olkiluoto. In rund 430 Metern Tiefe sollen hier künftig abgebrannte Brennelemente für Zehntausende Jahre sicher eingeschlossen werden.
Foto: picture alliance / ASSOCIATED PRESS | James Brooks
Das Wichtigste in Kürze
- Onkalo in Finnland könnte Ende 2026 oder Anfang 2027 als erstes tiefengeologisches Endlager für abgebrannte Brennelemente den Betrieb aufnehmen.
- Die Anlage liegt 400 bis 430 m tief in rund 1,9 Milliarden Jahre altem Grundgestein auf der Halbinsel Olkiluoto.
- Das Sicherheitskonzept basiert auf mehreren Barrieren: Gusseisenbehälter, Kupferkapseln, Bentonit-Ton und das umgebende Gestein.
- Die radioaktiven Abfälle sollen dort für mindestens 100.000 Jahre sicher von Mensch und Umwelt getrennt bleiben.
- Insgesamt bietet Onkalo Platz für rund 6500 t Uran aus abgebrannten Brennelementen finnischer Kernkraftwerke.
- Trotz umfangreicher Sicherheitsnachweise wird vor allem die Langzeitbeständigkeit der Kupferkapseln weiterhin wissenschaftlich diskutiert.
An Finnlands Westküste entsteht ein Bauwerk, das für einen Zeitraum ausgelegt ist, der jede menschliche Planung sprengt. Während Brücken, Tunnel oder Kraftwerke meist für einige Jahrzehnte oder höchstens wenige Jahrhunderte ausgelegt werden, soll das finnische Endlager Onkalo hochradioaktive Abfälle für mindestens 100.000 Jahre sicher einschließen.
Damit könnte Finnland Ende 2026 oder Anfang 2027 als erstes Land weltweit ein tiefengeologisches Endlager für abgebrannte Brennelemente in Betrieb nehmen. Nach Jahrzehnten der Forschung, Planung und Bauarbeiten nähert sich das Projekt seinem wichtigsten Meilenstein: der Einlagerung der ersten hochradioaktiven Brennelemente. Für viele Fachleute gilt Onkalo schon heute als eines der bedeutendsten Infrastrukturprojekte der Nukleartechnik.
Inhaltsverzeichnis
- 430 m unter der Erde beginnt eine andere Welt
- Vier Schutzschichten sollen den Atommüll einschließen
- Warum ein unscheinbarer Ton eine Schlüsselrolle spielt
- Auch die Wärme musste berücksichtigt werden
- Wartungsfrei für eine Million Jahre
- Ganz ohne Diskussionen kommt auch Onkalo nicht aus
- Ein Bauwerk für eine Zeit nach uns
430 m unter der Erde beginnt eine andere Welt
Wer die Anlage auf der Halbinsel Olkiluoto besucht, sieht zunächst wenig Spektakuläres. Zwischen Wald, Granitfelsen und Ostseeküste führt eine spiralförmige Rampe tief in den Untergrund. Erst dort unten wird sichtbar, warum Ingenieure und Geologen aus aller Welt auf dieses Projekt blicken.
Das Endlager liegt rund 400 bis 430 m unter der Erdoberfläche. Eine etwa fünf Kilometer lange Rampe verbindet die Oberfläche mit dem unterirdischen Bereich. Hinzu kommen mehrere Schächte für Personal, Materialtransporte und die Belüftung. Im Endausbau soll das Tunnelsystem eine Gesamtlänge von rund 50 km erreichen.
Die Planer wählten den Standort nicht zufällig aus. Das umgebende kristalline Gestein ist rund 1,9 Milliarden Jahre alt und zählt zu den geologisch stabilsten Regionen Europas. Entscheidend war jedoch nicht allein das Alter des Gesteins. Über Jahrzehnte hinweg untersuchten Fachleute Wasserwege im Untergrund, Gesteinsspannungen, Klüfte und mögliche Auswirkungen zukünftiger Eiszeiten.
Die Wahl der Lagertiefe war dabei ein Balanceakt. In geringeren Tiefen spielen wasserführende Klüfte eine größere Rolle. Tiefer im Untergrund steigen dagegen die Spannungen im Gestein deutlich an. Die heutige Lage gilt deshalb als guter Kompromiss zwischen langfristiger Stabilität und beherrschbaren Baubedingungen.
Auch der Tunnelbau selbst lieferte wertvolle Erkenntnisse. Die Stollen wurden überwiegend durch Sprengvortrieb aufgefahren. Nach jedem Bauabschnitt untersuchten Geologinnen und Geologen den freigelegten Fels, dokumentierten Wasserzutritte und erfassten geologische Besonderheiten. Auf diese Weise entstand Schritt für Schritt ein immer genaueres Modell des Untergrunds.
Vier Schutzschichten sollen den Atommüll einschließen
Das Sicherheitskonzept basiert auf dem sogenannten KBS-3-Verfahren, das ursprünglich in Schweden entwickelt wurde. Die Grundidee ist einfach: Nicht eine einzelne Schutzschicht soll die radioaktiven Stoffe zurückhalten, sondern mehrere voneinander unabhängige Barrieren.
Zunächst werden die abgebrannten Brennstäbe in einen massiven Einsatz aus Gusseisen eingebracht. Dieser sorgt dafür, dass die Behälter auch hohen mechanischen Belastungen standhalten können.
Anschließend erhält jeder Behälter eine rund 5 cm dicke Hülle aus Kupfer. Das Metall gilt unter den Bedingungen tief im Fels als besonders widerstandsfähig gegen Korrosion.
Danach beginnt der Weg in die Tiefe. In den Einlagerungstunneln befinden sich senkrechte Bohrlöcher mit einer Tiefe von rund 8,5 m. Dort werden die Kupferkapseln einzeln abgesenkt. Insgesamt sollen später etwa 3250 solcher Behälter im Untergrund eingelagert werden.
Onkalo: Die wichtigsten Fakten
- Standort: Olkiluoto, Finnland
- Tiefe: 400 bis 430 m
- Wirtsgestein: Kristalliner Gneis, rund 1,9 Milliarden Jahre alt
- Tunnelsystem: etwa 50 km im Endausbau
- Kapazität: rund 6500 t Uran aus abgebrannten Brennelementen
- Anzahl der Endlagerbehälter: etwa 3.250
- Einlagerungsdauer: rund 100 Jahre
- Sicherheitsnachweise: bis zu 1 Million Jahre
- Barrieren: Gusseisen, Kupfer, Bentonit und Grundgestein
- Geplanter Betriebsstart: Ende 2026 oder Anfang 2027
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Warum ein unscheinbarer Ton eine Schlüsselrolle spielt
Die eigentliche Besonderheit des Systems ist jedoch nicht die Kupferkapsel, sondern ein Material, das auf den ersten Blick wenig spektakulär wirkt: Bentonit. Dabei handelt es sich um einen speziellen Ton, der bei Kontakt mit Wasser stark aufquillt. Die Kapseln werden vollständig von diesem Material umgeben.
Der Bentonit erfüllt mehrere Aufgaben gleichzeitig. Er verschließt kleine Hohlräume und Klüfte, stabilisiert die Behälter und reduziert Wasserbewegungen im unmittelbaren Umfeld der Kapseln auf ein Minimum.
Das ist wichtig. Denn langfristig gilt nicht die Strahlung selbst als größte Herausforderung, sondern die Frage, ob Wasser radioaktive Stoffe über sehr lange Zeiträume transportieren könnte.
Genau deshalb untersuchten die Forschenden die Grundwasserverhältnisse in Olkiluoto über Jahrzehnte hinweg. Ziel war es, einen Bereich zu finden, in dem sich Wasser nur äußerst langsam bewegt.
Auch die Wärme musste berücksichtigt werden
Selbst Jahrzehnte nach ihrem Einsatz im Reaktor erzeugen abgebrannte Brennelemente noch Wärme. Diese sogenannte Nachzerfallswärme spielte bei der Planung eine wichtige Rolle.
Würden die Behälter zu dicht nebeneinander liegen, könnte sich das umliegende Gestein stärker erwärmen. Vor allem der Bentonit darf bestimmte Temperaturen nicht überschreiten, weil sich seine Eigenschaften sonst dauerhaft verändern könnten.
Deshalb wurden die Abstände zwischen den Bohrlöchern und den Tunneln mithilfe umfangreicher Simulationen festgelegt. Auch aus diesem Grund verbringen die Brennelemente zunächst viele Jahre in Zwischenlagern, bevor sie überhaupt für die Endlagerung infrage kommen.
Wartungsfrei für eine Million Jahre
Nach heutigen Planungen wird Onkalo rund 6500 t Uran aus abgebrannten Brennelementen aufnehmen. Die Einlagerung soll etwa 100 Jahre dauern.
Noch läuft die Anlage im Testbetrieb. Die Betreiber erproben sämtliche Abläufe mit nicht-radioaktiven Testelementen. Die endgültige Betriebsgenehmigung der finnischen Aufsichtsbehörde STUK steht derzeit noch aus. Erst danach dürfen die ersten abgebrannten Brennelemente aus den Kernkraftwerken Olkiluoto und Loviisa eingelagert werden.
Ist das Lager eines Tages vollständig befüllt, beginnt die letzte Phase. Die Tunnel werden schrittweise mit Bentonit und Gesteinsmaterial verfüllt und anschließend dauerhaft verschlossen.
Von diesem Zeitpunkt an soll das Endlager ohne menschliche Hilfe funktionieren. Es benötigt weder eine Energieversorgung noch regelmäßige Wartung oder ständige Überwachung. Die Sicherheit beruht allein auf dem Zusammenspiel von Kupferkapseln, Bentonit und dem umgebenden Fels.
Die finnische Strahlenschutzbehörde STUK bewertete Sicherheitsanalysen für Zeiträume von bis zu einer Million Jahren. Dabei berücksichtigten die Fachleute unter anderem zukünftige Eiszeiten, Veränderungen des Grundwassers, Korrosionsprozesse und geologische Veränderungen.
Warum Onkalo weltweit einzigartig ist
Onkalo ist das erste tiefengeologische Endlager für abgebrannte Brennelemente, das kurz vor dem regulären Betrieb steht. Die Anlage wurde für Zeiträume geplant, die weit über die gesamte bekannte Menschheitsgeschichte hinausreichen. Nach der Einlagerung soll das Endlager ohne Energieversorgung, Wartung oder menschliche Eingriffe funktionieren. Die Sicherheit basiert auf mehreren Barrieren aus Gusseisen, Kupfer, Bentonit und dem umgebenden Felsgestein.
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Ganz ohne Diskussionen kommt auch Onkalo nicht aus
Obwohl die Anlage noch auf die endgültige Betriebsgenehmigung wartet, gilt Onkalo international bereits als Referenzprojekt für die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle. Wissenschaftliche Diskussionen gibt es dennoch weiterhin.
Vor allem die Frage, wie sich Kupfer über sehr lange Zeiträume in sauerstoffarmem Tiefengrundwasser verhält, wird seit Jahren kontrovers diskutiert. Einige Forschende befürchten, dass Korrosionsprozesse schneller ablaufen könnten als in den bisherigen Modellen angenommen.
Die Betreiber verweisen dagegen auf das Mehrbarrierensystem. Selbst wenn eine Kupferhülle irgendwann beschädigt würde, sollen Bentonit, Gestein und die äußerst langsamen Wasserbewegungen im Untergrund weiterhin verhindern, dass größere Mengen radioaktiver Stoffe an die Oberfläche gelangen.
Ein Bauwerk für eine Zeit nach uns
Genau das macht Onkalo so außergewöhnlich. Die Ingenieurinnen und Ingenieure planen nicht für die nächsten Jahrzehnte, sondern für Zeiträume, die länger sind als die gesamte bekannte Menschheitsgeschichte.
Ob das Konzept tatsächlich über Zehntausende oder gar Hunderttausende Jahre funktioniert, wird niemand überprüfen können. Die Menschen, die das Endlager heute planen und bauen, werden das Ergebnis ihrer Arbeit niemals erleben.
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