Bestimmung toxischer organischer Bestandteile in radioaktiven Abfällen

Abstract

Von dem in der Bundesrepublik anfallenden radioaktiven Abfall sind etwa 99% schwach radioaktiver Abfall (1) (Low Active Waste "LAW"). In ein Endlager, wie zum Beispiel das ehemalige Erzbergwerk Konrad in Salzgitter, dürfen nur konditionierte radioaktive Abfälle eingelagert werden. Daher müssen Flüssigkeiten oder nicht kompaktierbare Feststoffe (nicht bis 30 MPa formstabil) verfestigt werden. Ausgenommen von dieser Regelung sind metallische Reaktorkernteile, Feststoffe mit einem Schmelzpunkt oberhalb 300°C, wenn bei dieser Temperatur kein verflüssigtes Material freigesetzt wird, und Bitumenprodukte (2). Zur Verfestigung der schwach radioaktiven Abfälle wird meist Zement verwendet (3). Bisher wurde bei den zementverfestigten, schwach radioaktiven Abfällen die Aktivität als Hauptgefahrenpotential angesehen. Diese Abfälle können aber auch organische und anorganische Substanzen enthalten, die durch ihre Chemotoxizität möglicherweise eine wesentlich größere Gefahr darstellen. Aus diesem Grund ist die Vermischung von radioaktiven Abfällen und toxischen Substanzen in der Bundesrepublik Deutschland verboten (4). Um diese Anforderung zu kontrollieren, insbesondere da ab 1993 das Endlager Konrad in Betrieb genommen werden soll, besteht ein großes Interesse der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig und des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) an einem Verfahren, mit dem toxische organische Substanzen in zementverfestigten, radioaktiven Abfällen nachgewiesen werden können (5). Eine Liste organischer Problemstoffe ist im technischen Bericht NTB 85-61 der Nationalen Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (NAGRA) aufgeführt (6). Es handelt sich dabei um Substanzen, die persistent und hochtoxisch, kanzerogen oder teratogen für Menschen oder andere Organismen sind. Neben diesen organischen Substanzen, die aufgrund ihrer Toxizität problematisch sind, sind gemäß (6) auch solche Substanzen in die Liste der Problemstoffe aufzunehmen, die in größeren Mengen (mehr als 500 kg) im Endlager vorkommen können, stark ätzend, explosiv, leicht löslich oder flüssig sind. Eine weitere mögliche Gefahrenquelle könnten die durch radioaktive Strahlung initiierten Reaktionen der organischen Substanzen sein. Diese Reaktionen verlaufen im ersten Reaktionsschritt über Radikalionen (7). Es ist daher denkbar, daß, wie bei den radikalisch verlaufenden Hochtemperaturverbrennungsprozessen, aus weniger gefährlichen Substanzen, hochtoxische Verbindungen entstehen (zum Beispiel die Bildung von polychlorierten Dioxinen aus Chlorkohlenwasserstoffen bei der Müllverbrennung) (8). Auch können chemische Reaktionen der organischen Verbindungen mit der Zementmatrix nicht ausgeschlossen werden