Rückbau Atomkraft

Radioaktive Abfälle: Veolia und EDF bündeln ihre Kompetenzen

Der französische Energiekonzern EDF und Veolia haben einen Partnerschaftsvertrag abgeschlossen, um gemeinsam innovative Lösungen für den Rückbau von Kernkraftwerken und die Behandlung radioaktiver Abfälle zu entwickeln.

Herausforderung

Eine große Zahl von Atomkraftwerken muss weltweit zurückgebaut werden.

Ziel

Ein Kernkraftwerk muss ohne Risiko für Personal und Umwelt rückgebaut und das Management der daraus resultierenden gefährlichen Abfälle optimiert werden.

Veolia's Lösung

Gemeinsam mit EDF will Veolia zwei Verfahren zur Industriereife bringen: die Technologie GeoMelt® für die Behandlung von Abfällen, und die Technologie Dexter mit einem ferngesteuerten Manipulatorarm.

Im Juni 2018 unterzeichneten das französische Energieversorgungsunternehmen EDF und Veolia einen bisher einzigartigen Partnerschaftsvertrag zur Entwicklung von Technologien zur Verbesserung der Behandlung und des Managements von Abfällen, die aus dem Rückbau von Kernkraftwerken stammen. Diese Zusammenarbeit hat durch die Gründung eines ersten gemeinsamen Unternehmens im Sommer 2019 konkrete Formen angenommen.


Atomrückbau

Atomrückbau


Atomrückbau 2

Atomrückbau 2

Eine gemeinsame Industriekultur

Bei Veolia, dem Vorreiter im Bereich der Behandlung schwieriger Verunreinigungen, ist man der Meinung, dass die Paradigmen für die Verwaltung und Behandlung nuklearer Abfälle geändert werden sollten. Eine Möglichkeit bestünde beispielsweise darin, auf bestehende und bewährte industrielle Technologien zurückzugreifen und diese an nukleare Anwendungen anzupassen.

Dieser Ansatz überzeugte EDF, wo man zum einen über Abfallvorkommen verfügt, bei denen solche technologischen Entwicklungen angewendet werden könnten, und zum anderen über Analysekapazitäten und eine anerkannte Expertise im Nuklearbereich, die zu einer Beschleunigung des Veolia-Ansatzes beitragen könnten.

„Mit den nukleartechnischen Kenntnissen von EDF und der Expertise von Veolia pfüfen beide Seiten, inwiefern sie komplementär arbeiten können, um gemeinsam beim Rückbau und der Behandlung radioaktiver Abfälle einen Mehrwert zu schaffen", erklärt Sylvain Granger, Direktor für Rückbauprojekte und Abfälle bei EDF.

Die beiden Unternehmen beschlossen folglich, eine Annäherung auf zwei Gebieten zu untersuchen: dem Rückbau von Reaktoren mit Graphitgastechnologie mithilfe der Robotertechnik, und der Behandlung radioaktiver Abfälle von Kernkraftwerken, mithilfe des GeoMelt®-Verglasungsverfahrens.

Die Verglasungstechnik bietet überraschend viele Möglichkeiten: „Die Radioaktivität wird nicht zerstört", erklärt Jean-Christophe Piroux, Direktor für Technik und Innovation für Kontinentaleuropa bei Veolia Nuclear Solutions und Leiter des Projekts GeoMelt®. Die Herausforderung der Abfallbehandlung besteht darin, die Abfälle in einer stabilen und sicheren glasartigen Matrix mit außergewöhnlichen Einschlusseigenschaften zu verwahren und gleichzeitig das ursprüngliche Abfallvolumen zu verringern, sodass die Lagerkapazitäten aufrechterhalten bleiben, im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren, wie der Zementierung, bei der das Volumen der konditionierten Abfälle größer wird.“ „Das Glas spielt eine entscheidende Rolle“, setzt Jean-Christophe Piroux fort. Es weist ein ausgezeichnetes langfristiges Verhalten hinsichtlich der Freisetzung von Radionukliden in die Umwelt auf. Man geht davon aus, dass Abfälle geringer oder mittlerer Aktivität und „kurzer Lebensdauer“ ca. 300 Jahre brauchen, bis ihre Radioaktivität unter die natürliche Untergrundstrahlung sinkt.
 

Was ist GeoMelt®?

GeoMelt® bezeichnet eine Vielzahl von Technologien zur Behandlung diverser gefährlicher Abfälle, die auf einer gemeinsamen Plattform gründen. Seit den Jahren 1990 werden nukleare Abfälle mit GeoMelt® behandelt. Inzwischen wurden 26 000 Tonnen zur Lagerung bestimmtes Glas in den USA, in Großbritannien, in Australien, in Japan und anderen Ländern produziert.

Dank der Technologie kann man großvolumige Abfälle und eine große Auswahl an physikalisch-chemischen Zusammensetzungen verglasen. Da die Verglasung direkt im Endbehältnis stattfindet, gibt es weder Transfer noch Guss, was die Sicherheit des Vorgangs erhöht.
GeoMelt® ermöglicht darüber hinaus im Durchschnitt eine Halbierung des ursprünglichen Volumen des behandelten Abfalls, und in bestimmten Fällen eine Reduzierung um 100%! In einer Zementmatrix wäre das Volumen fünf bis zehnmal so groß.
Die Verringerung des zu lagernden Abfallvolumens, die Flexibilität des Verfahrens, die Möglichkeit, Abfälle unterschiedlicher Zusammensetzung und Form zu behandeln und auch die Anwendbarkeit bei Abfällen, für die es keine Entsorgungsbranche gibt, sind Gründe, weshalb GeoMelt® eine seriöse Alternative zu bestehenden Verfahren ist. 

„Unsere GeoMelt®-Technik ist auch eine Lösung für Sonderabfälle, für die es noch keine Behandlungsbranche gibt“, fährt Jean-Christophe Piroux fort. Denn es gibt für ganz bestimmte Abfälle, die beim Rückbau von Kernkraftwerken anfallen, noch kein Behandlungs- und Lagerverfahren. GeoMelt® ist eine interessante Lösung, sowohl was die Leistungsfähigkeit als auch den wirtschaftlichen Aspekt angeht. Die Technologie hat sich bereits bewährt. Die britische Atomenergiebehörde und das amerikanische Energiedepartment benutzten diese Technologie für die Behandlung nuklearer Abfälle. Am Standort Hanford in den USA sind mithilfe dieser Technik 200 Tonnen Glas erzeugt worden.

Roboter für den Rückbau

„Die aktuelle Herausforderung beim Rückbau von Kernkraftwerken besteht in der Optimierung der Verfahren sowie deren Industrialisierung, um auf einen Bedarf in neuer Größenordnung vorbereitet zu sein“, erklärt Sylvain Granger. Dies könnte für die UNGG-Reaktoren (Graphitgas-Reaktoren), die in Frankreich und in Großbritannien bereits stillgelegt sind, sowie künftig für Druckwasserreaktoren (DWR) interessant sein.

„Der Rückbau des Kerns von Graphit-Reaktoren ist aus unserer Sicht speziell“, so Sylvain Granger. Die Anlagen werden in eine sehr dicke Betonstruktur mit großer Dichte und sehr komplexem Zugang eingebettet. Insgesamt beträgt das Gewicht des rückzubauenden Materials das zwanzigfache des Anlagengewichts eines Leichtwasserreaktors. Außerdem muss man ein ganz besonderes Material, nämlich Graphit, behandeln, schneiden und konditionieren, wohingegen bei herkömmlichen Vorgängen die betreffenden Materialien Metall und Beton sind.

Um sich dieser Herausforderung zu stellen, haben sich EDF und Veolia zusammengeschlossen, um ihre Kompetenzen gemeinsam zu nutzen. Im Rahmen dieser Partnerschaft werden ferngesteuerte Lösungen untersucht. Dabei müssen alle Auflagen berücksichtigt werden, ein Vorgang, der ca. 20 Jahre dauern wird.
Das Teleoperationssystem Dexter, eine von Veolia entwickelte Lösung, verleiht dem Benutzer eine besonders hohe Geschicklichkeit, da er ein sofortiges Feedback erhält. Der ferngesteuerte Roboter übt bei Kontakt mit einem Gegenstand eine Kraft aus, ergreift und bewegt ihn. Diese Kraft wird dem Bediener rückgemeldet. Die Mechanismen des Force Feedback funktionieren per Computer, um die Kraftrückkoppelung so zu melden, als würde der Bediener mit eigenen Händen arbeiten. Mithilfe von Fernzerlegung und Verglasungstechnik können die Teams von Veolia und EDF die technischen Hindernisse schrittweise überwinden.

„Dank der Gründung gemeinsamer Unternehmen können wir über einen einfachen fachlichen Austausch hinausgehen. Diese Art von Partnerschaft soll zur Entwicklung innovativer industrieller Modelle für hochkomplexe Projekte führen“, meint François Parot, Operations Director für Kontinentaleuropa bei Veolia Nuclear Solutions.

 

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