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Physik

Radioaktive Abfälle und Endlagerung

Ein Kernkraftwerk erzeugt radioaktive Abfälle, die lange strahlen. Man lagert sie zuerst zwischen und sucht dann ein Endlager, das viele Jahrtausende sicher ist.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann Abfallarten unterscheiden.
  • Ich kann erklären, warum Abfälle lange gelagert werden müssen.
  • Ich kenne Kriterien für ein Endlager.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Zufall im Atomkern: Halbwertszeit

Bei der Kernspaltung entstehen Spaltprodukte. Sie sind radioaktiv. Ausgediente Brennelemente sind hochradioaktiv und erzeugen Wärme. Sie machen nur einen kleinen Teil des Volumens aller Abfälle aus, aber den größten Teil der Strahlung. Dazu kommen schwach- und mittelradioaktive Abfälle, zum Beispiel Werkzeug oder Filter. Zuerst kühlen die Brennelemente einige Jahre im Wasserbecken ab. Dann lagert man sie in dickwandigen Spezialbehältern in Zwischenlagern. Diese Lagerung ist zeitlich begrenzt. Ein Endlager soll Abfälle dauerhaft von Mensch und Umwelt fernhalten. Dafür kommen tiefe Gesteinsschichten aus Salz, Ton oder Kristallin (zum Beispiel Granit) in Frage. Mehrere Barrieren sollen schützen: der Abfall in festem Glas oder Keramik, der Behälter, das Gestein. Das Gesetz verlangt einen Sicherheitszeitraum von einer Million Jahren. Warum so lange? Plutonium-239 hat eine Halbwertszeit von etwa 24 000 Jahren. Nach 10 Halbwertszeiten, also nach 240 000 Jahren, ist nur noch etwa ein Tausendstel der Menge übrig. Für schwach- und mittelradioaktive Abfälle wird in Deutschland ein Endlager gebaut (Schacht Konrad). Für die hochradioaktiven Abfälle läuft die Standortsuche noch. Ein Standort ist nicht festgelegt. Offen bleibt, wie man Wissen über Jahrtausende weitergibt.

Abfallarten.
AbfallartBeispieleLagerung
hochradioaktivausgediente BrennelementeZwischenlager, später Endlager
mittel- und schwachradioaktivFilter, Werkzeug, SchutzkleidungEndlager im Bau

Wie lange dauert das Abklingen?

  1. Gegeben: Halbwertszeit von Plutonium-239: etwa 24 000 Jahre.
  2. 10 Halbwertszeiten: 10 · 24 000 = 240 000 Jahre.
  3. Nach 10 Halbwertszeiten bleibt ein Tausendstel.
  4. Darum plant man für sehr lange Zeiträume.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Ausgediente Brennelemente strahlen sehr lange.

Sie werden erst zwischengelagert.

Ein Endlager soll sie dauerhaft sichern.

Ein Beispiel

Beispiel

Stell dir ein tiefes Bergwerk vor. Die Behälter kommen in Stollen tief im Gestein. Danach verschließt man alles. Das Gestein ist die äußerste Barriere.

Schritt für Schritt

Du rechnest mit Halbwertszeiten.

  1. Zähle die Halbwertszeiten.
  2. Multipliziere mit der Halbwertszeit.
  3. Prüfe die Einheit.
  4. Nenne das Ergebnis in Jahren.

Mit einem Bild erklärt

HalbwertszeitenZeit bei 24 000 JahrenRest
124 000 Jahreein halb
10240 000 Jahreetwa ein Tausendstel

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Plutonium-239 hat eine Halbwertszeit von etwa 24 000 Jahren. Wie viele Jahre sind 10 Halbwertszeiten?

Zeig mir den ersten Schritt

Multipliziere 10 mit 24 000.

Lösung ansehen

Lösung: 240000

10 · 24 000 = 240 000 Jahre.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wo lagert man ausgediente Brennelemente zuerst?
Lösung ansehen

Lösung: im Wasserbecken, dann in Zwischenlagern

Tipp: Lies zuerst die Halbwertszeit des Stoffes. Dann weißt du, wie lange er strahlt.

Merksatz: Zwischenlager sind zeitlich begrenzt. Ein Endlager soll Abfälle über sehr lange Zeit sicher einschließen.

Typischer Fehler: Viele denken, Abfälle seien nach einigen Jahren ungefährlich. Manche Stoffe haben Halbwertszeiten von Jahrtausenden und strahlen sehr lange.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welche Gesteinsarten werden für ein Endlager untersucht?
Lösung ansehen

Lösung: Salz, Ton und Kristallin

Frage 2 Für hochradioaktive Abfälle ist in Deutschland ein Endlager-Standort festgelegt.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Warum plant man für ein Endlager so lange Zeiträume?
Lösung ansehen

Lösung: Manche Stoffe haben Halbwertszeiten von vielen Tausend Jahren.

Frage 4 Hochradioaktive Abfälle erzeugen zunächst Wärme.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Geschafft

Radioaktive Abfälle werden zwischengelagert. Ein Endlager soll sie über sehr lange Zeit sicher einschließen. Die Suche für hochradioaktive Abfälle läuft noch.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Kernspaltung, Kernfusion und Kernenergie

Kurz erklärt, 49 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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