Ein gläserner Albtraum: Aufräumen mit dem nuklearen Erbe des Kalten Krieges in Hanford

Es ist ein Ort der Superlative . Reporter haben es als den am stärksten verschmutzten Ort der westlichen Hemisphäre bezeichnet. Es ist auch der Standort eines der größten Bauprojekte der Welt.

Am Hanford-Standort im Süden des Bundesstaats Washington liegen 177 riesige Tanks unter dem sandigen Boden, gefüllt mit den radioaktiven Überresten von 44 Jahren Kernmaterialproduktion. Vom Zweiten Weltkrieg bis zum Kalten Krieg produzierte Hanford Plutonium für mehr als 60.000 Atomwaffen, darunter die Atombombe, die im August 1945 Nagasaki, Japan, dem Erdboden gleichmachte. Das weitläufige Unternehmen kontaminierte schließlich den Boden und das Grundwasser und hinterließ 212 Millionen Liter Giftmüll – genug, um 85 olympische Schwimmbecken zu füllen. Jahrzehnte nachdem der Standort die Produktion von Plutonium eingestellt hat, ringt die US-Regierung immer noch mit der Frage, wie sie alles säubern kann.

Der Standort Hanford im Süden des Bundesstaates Washington produzierte während des Zweiten Weltkriegs und des Kalten Krieges Plutonium für Atomwaffen. Das Werk Hanford Vit soll die Abfälle dieser nuklearen Hinterlassenschaft beseitigen. Fotos: US-Energieministerium

Heute ist das 1.500 Quadratkilometer große Gelände, etwa halb so groß wie Rhode Island, eine ruhige Fläche aus Beifuß und dünnen Gräsern außerhalb von Richland, Washington. Die unterirdischen Tanks aus Stahl und Stahlbeton sind in „Farmen“ unter einem zentralen Gebäude gruppiert Plateau, während geschlossene Kernreaktoren wie Wächter an der Peripherie stehen. Wissenschaftler haben in den Tanks etwa 1.800 Schadstoffe identifiziert, darunter Plutonium, Uran, Cäsium, Aluminium, Jod und Quecksilber. Wässrige Flüssigkeiten ruhen auf Gänsehaut, so dick wie Erdnussbutter und Salzkuchen ähnelt nassem Strandsand.

Karte: James Provost

Der Abfall ist das, was von einer intensiven Kriegszeit und Innovationen im Kalten Krieg übrig geblieben ist. Ab 1943 leisteten Hanford-Experten Pionierarbeit bei Methoden im industriellen Maßstab zur chemischen Trennung von Plutonium aus bestrahltem Uran, und zwar auf sichere Weise. Ihr ursprünglicher Wismut-Phosphat-Prozess ergab „Knöpfe“ aus Plutonium in der Größe eines Hockey-Pucks, die dann zu kugelförmigen Kernen geformt und beim Trinity-Atombombentest 1945 in New Mexico und dann bei der Nagasaki-Bombe verwendet wurden. Im Laufe der Jahre folgten fünf weitere Prozesse folgte und gipfelte in der Plutonium-Uran-Extraktion (PUREX), die zum weltweiten Standard für die Verarbeitung von Kernbrennstoffen wurde.

Jede dieser Methoden erzeugte ihre eigenen Abfallströme, die vor Ort gelagert und dann in unterirdische Lagertanks gepumpt wurden. Als Jahre später einige der älteren einwandigen Tanks undicht wurden, pumpten Arbeiter die Flüssigkeiten in neuere, stabilere doppelwandige Tanks. Als sich die verschiedenen Abfallprodukte vermischten, kam es zu chemischen Reaktionen, sodass jeder Tank mit seiner eigenen komplexen Ansammlung von Flüssigkeiten, Feststoffen und Schlämmen gefüllt war.

Das Ergebnis ist, dass die Tanklager 1987, als Hanford die Produktion von Plutonium einstellte, ein tödliches Gebräu aus Chemikalien, Metallen und langlebigen Radionukliden enthielten. Keine zwei der 177 Tanks enthalten genau die gleiche Mischung, aber sie alle stellen eine erhebliche Gefahr für die Öffentlichkeit dar. Das Gebiet grenzt an den Columbia River, der den Kartoffelanbau und die Weinberge der Region nährt, als Brutstätte für Lachse dient und Millionen von Menschen mit Trinkwasser versorgt. Bisher sind aus den alternden, korrodierenden Behältern rund 4 Millionen Liter ausgelaufen. Einige Experten sagen, es sei nur eine Frage der Zeit, bis noch mehr Abfall durch die Risse sickert.

Das US-Energieministerium (DOE), das Hanford kontrolliert, verfolgt seit Jahrzehnten das Ziel, die Tankabfälle zu behandeln und zu „verglasen“, um sie sicherer zu entsorgen. Die Vitrifizierung ist eine bewährte Methode zur Immobilisierung radioaktiver Abfälle durch Drehen In Glasblöcke umgewandelt. Durch den so eingeschlossenen Abfall können die schädlichen Radionuklide nicht in Flüsse oder Grundwasserspiegel gelangen. Um die Isolierung zu verbessern, werden die radioaktivsten Blöcke in Stahlbehälter gefüllt, die dann in einem trockenen und geologisch stabilen unterirdischen Gewölbe deponiert werden können . Verglasungsanlagen wurden in Belgien, Frankreich, Deutschland, Japan, Russland, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten gebaut und erfolgreich betrieben.

Aber Hanfords Abfall ist sowohl in seiner Zusammensetzung als auch in seinem Volumen einzigartig unter den nuklearen Überresten der Welt. Bevor sie es in Glas verwandeln können, müssen die Arbeiter zunächst genau herausfinden, was sich in jedem Tank befindet, und dann Rezepte für die Glasherstellung für jede Charge entwickeln.

Es ist eine monumentale Aufgabe und nur ein Aspekt eines der größten Ingenieurprojekte der Welt. Das Herzstück der Arbeit ist eine Reihe riesiger Anlagen namens Abfallbehandlungs- und Immobilisierungsanlage, auch bekannt als Hanford Vit Plant, die sich über etwa 25 Hektar (65 Acres) erstrecken. Das Energieministerium schätzt derzeit, dass die Fertigstellung der Anlage, die von Bechtel National und einer Reihe von Subunternehmern gebaut wird, 16,8 Milliarden US-Dollar kosten wird. Auch wenn Wissenschaftler weiterhin über Hanfords Tankabfälle rätseln und Bauunternehmer in glänzenden neuen Gebäuden das Licht einschalten, belasten Sorgen über massive Kostenüberschreitungen, Ausfälle von Bauunternehmern und verpasste Fristen das Projekt schwer. Hanford, geboren und fieberhaft in der Hitze des Zweiten Weltkriegs aufgebaut, scheint sich nun in einem langsamen, mäandrierenden Prozess auf eine unsichtbare Ziellinie zuzubewegen.

Die 177 Abfalltanks von Hanford fassen zwischen 208.000 Liter und 3,8 Millionen Liter.

Die Tanks enthalten insgesamt 212 Millionen Liter Giftmüll – genug, um 85 olympische Schwimmbecken zu füllen.

Es gibt 149 einwandige Panzer, die zwischen 1943 und 1964 gebaut wurden, und 28 größere, doppelwandige Panzer, die zwischen 1968 und 1986 gebaut wurden.

„Hanford ist einzigartig“, sagt Will Eaton, der die Vitrifizierungs-Task Force am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) des DOE in Richland leitet. „Es wurde viel an den Details gearbeitet, um sicherzustellen, dass wir die höchste Wahrscheinlichkeit haben, dass es echt ist.“ , effizienter Erfolg, wenn wir loslegen. Denn es ist eine lange Mission.“ Der 53-jährige Eaton fügt hinzu: „Mein Ziel ist es, dass die Anlage tatsächlich in Betrieb geht, bevor ich in Rente gehe.“

Ich habe Hanford im Juli 2019 besucht um ein besseres Verständnis für die vielen Herausforderungen zu bekommen, vor denen das bedrängte Vitrifizierungsprojekt steht. Ich traf Eaton an einem strahlend sonnigen Nachmittag auf dem PNNL-Campus, der in einer Oase aus grünen Bäumen inmitten des Wüstengestrüpps liegt. Hanford beginnt direkt auf der anderen Straßenseite und erstreckt sich bis zum flachen Bergrücken des Rattlesnake Mountain.

Eaton hielt ein durchsichtiges Plexiglasgefäß mit einem Durchmesser von etwa 13 Zentimetern hoch. Im Mai 2018 nutzte sein Team Behälter wie diesen, um 11 Liter Abfall aus zwei der Hanford-Tanks zu glasieren. Aus Sicherheitsgründen wurde das Experiment unter einer Radioisotopen-Abzugshaube durchgeführt. Diese Behälter enthalten die größte Menge Hanford-Abfall, die bisher verglast wurde, nach drei Jahrzehnten und Milliarden von Dollar. Nur noch 211.999.989 Liter mehr.

Mehr als 40 Jahre lang wurden radioaktive Abfälle aus der Plutoniumverarbeitung in 177 unterirdische Lagertanks am Standort Hanford gepumpt (oben). Jeder Tank enthält eine einzigartig giftige Mischung aus Flüssigkeiten, Feststoffen und Schlämmen (unten, oben); einige der älteren Tanks sind undicht (unten, unten). Forscher haben Jahrzehnte damit verbracht, herauszufinden, wie der Abfall behandelt und anschließend sicher gelagert werden kann. Die Tankreinigung wird voraussichtlich weitere 60 Jahre dauern und bis zu 550 Milliarden US-Dollar kosten. Fotos: US-Energieministerium

Nachdem ich Eaton getroffen hatte, machte ich mich auf den Weg, um Hanford zu besuchen. Das Energieministerium erlaubte einzelnen Journalisten nicht, die Vit-Anlage zu besuchen, also entschied ich mich für das Nächstbeste: Ich nahm an einer öffentlichen Führung durch die Hanford-Reinigungsstätte teil. Ungefähr ein Dutzend Passagiere und ich fuhren in einem klimatisierten Bus durch das Reservat, das größtenteils einer trockenen Parklandschaft ähnelt. In der Ferne ragen hohe Klippen empor, die von alten Flüssen geformt wurden. Elchherden suchten Schatten zwischen dürren Bäumen in der Nähe eines verlassenen Schulhauses.

Es ist ein unpassender, aber nachhallender Anblick. Im Jahr 1943 beschlagnahmte die US-Regierung im Rahmen des Manhattan-Projekts ein riesiges Stück Land, darunter die Städte White Bluffs und Hanford, um einen Atomfabrikkomplex zu errichten. Die Regierung befahl 1.500 Heimbewohnern, ihre Höfe und Städte zu verlassen, und den Indianerstämmen wurde der Besuch heiliger Fischerei-, Jagd- und Zeremoniengebiete untersagt. Im Westen leben noch immer Mitglieder des Wanapum-Stammes in einer Gemeinde mit Blick auf Hanford.

Während der Bus das Zentralplateau hinauffährt, eröffnen sich weite Ausblicke, an deren Ende rumpelnde Gabelstapler, Arbeiter mit Schutzhelmen und von Gerüsten umhüllte Gebäude zu sehen sind. Unser Reiseführer berichtet, dass hier sein Großneffe als Schweißer arbeitet, ein Mitglied der 2.800 Mann starken Baumannschaft.

Die Vit-Anlage entstand aus einer umfassenden Sanierungsvereinbarung von 1989 zwischen dem DOE, der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde und dem Ministerium für Ökologie des Bundesstaates Washington. Der Bau begann im Jahr 2002 und sollte bis 2011 abgeschlossen sein. Die Kosten beliefen sich auf 4,3 Milliarden US-Dollar. Doch bald traten eine Reihe schwerwiegender unvorhergesehener Probleme auf, darunter die gefährliche Ansammlung von Wasserstoff in Rohrleitungen und Nebenbehältern sowie eine unzureichende Belüftung für den Umgang mit Radon und anderen Gasen, die beim Zerfall des radioaktiven Abfallmaterials entstehen. Die Kostenschätzungen stiegen in die Höhe und die Zeitpläne wurden immer länger.

Heute ist das Vit-Werk ein Gebäudekomplex von der Größe einer Kleinstadt. Seine 56 Systeme benötigen ein Stromnetz, das 2.250 Häuser beleuchten könnte; Ein Kaltwassersystem könnte 23.500 Häuser klimatisieren. Ein 1,3 Millionen Liter fassender Lagertank fasst genug Dieselkraftstoff, um die Tanks von 19.000 Autos gleichzeitig zu füllen.

Auch nach der Fertigstellung des Vit-Werks wird die eigentliche Aufräumung noch Jahrzehnte dauern. In seinem „2019 Hanford Lifecycle Scope, Schedule and Cost Report“ [PDF] schätzte das Energieministerium, dass der Prozess der Vitrifizierung und Entsorgung von Hanfords Abfällen bis zu 550 Milliarden US-Dollar kosten und 60 Jahre dauern könnte.

Der Plan sieht vor, dass Tankabfälle über unterirdische Rohre zu einer riesigen Vorbehandlungsanlage geleitet werden. Diese Anlage wird irgendwann 12 Stockwerke hoch sein, obwohl sie während meines Rundgangs immer noch nur ein Umriss aus Metallrahmen ist, über dem ein regungsloser gelber Kran schwebt. In versiegelten Tanks saugen Impulsstrahlmischer, die wie Truthahnbratgeräte funktionieren, den Abfall auf und werfen ihn mit hoher Geschwindigkeit aus, um den gesamten Tank gemischt zu halten und zu verhindern, dass sich feste Partikel absetzen. Ionenaustauscher entfernen hochradioaktive Isotope und teilen den Abfallstrom in zwei Gruppen. Laut Eaton machen hochradioaktive Abfälle nur etwa 10 Prozent des gesamten Abfallvolumens aus, sind aber für 90 Prozent der Radioaktivität verantwortlich. Der verbleibende Abfall gilt als Abfall mit geringer Aktivität und enthält sehr geringe Mengen an Radionukliden.

Die entsprechenden Ströme werden zu getrennten Verglasungsanlagen mit hoher und niedriger Aktivität fließen. In beiden Fällen mischen Techniker den Abfall mit Kieselsäure und anderen glasbildenden Materialien und gießen die Menge dann in einen mit Keramik ausgekleideten Schmelzofen. Eingetauchte Elektroden erhitzen den Tank des Schmelzofens auf fast 1.150 °C und verwandeln die Mischung in einen glühenden Tropfen geschmolzenen Glases. Abfall mit geringer Aktivität wird in einen Behälter aus Edelstahl gegossen, wo er abkühlt und zu einem 2,3 Meter hohen Baumstamm mit einem Durchmesser von 1,2 Metern aushärtet. Hochaktiver Abfall wird in längere, schmalere, 4,4 Meter hohe und 0,6 Meter durchmessende Kanister entsorgt, die ebenfalls aus Edelstahl bestehen.

Abgase, darunter Dampf und Stickoxide, werden durch eine Düse im Dach des Schmelzofens austreten, gesammelt und behandelt, um radioaktive Isotope zu entfernen und Schadstoffe aus der Umwelt fernzuhalten.

Jedes Jahr werden bis zu 1.000 mit Stahl ummantelte Stämme von Abfällen mit geringer Aktivität produziert und dann in nahegelegenen Gräben vergraben. Zum Vit-Anlagenkomplex gehört auch ein Analyselabor, das jedes Jahr etwa 3.000 Glasproben von Abfällen mit geringer Aktivität untersucht und so sicherstellt, dass die verglasten Abfälle den gesetzlichen Anforderungen entsprechen.

Nach Fertigstellung soll die Anlage für hochaktive Abfälle etwa 640 Kanister pro Jahr produzieren. Der verglaste hochradioaktive Abfall gilt als zu gefährlich, um ihn vor Ort aufzubewahren, selbst nicht in den Stahlkanistern. Stattdessen werden diese Abfälle an einen noch nicht identifizierten Standort außerhalb des Standorts verbracht. Der ursprüngliche Plan sah vor, die hochradioaktiven Abfälle in einem tiefen geologischen Endlager zu vergraben, wie zum Beispiel dem geplanten und lange aufgeschobenen Standort Yucca Mountain in Nevada. Der Bau des Yucca Mountain begann 1994, wurde jedoch während der Obama-Regierung aufgrund des heftigen Widerstands von Politikern aus Nevada, indianischen Gruppen, Umweltschützern und anderen gestoppt. Präsident Trump, der zu Beginn seiner Amtszeit eine Wiederbelebung des Projekts gefordert hatte, änderte kürzlich seine Haltung zu diesem Thema. Derzeit gibt es in den Vereinigten Staaten keine Pläne, ein Tiefenlager zu errichten.

Unterdessen suchen die Sanierungsexperten von Hanford nach Möglichkeiten, die Anzahl der verglasten Holzscheite, die sie produzieren und lagern müssen, drastisch zu reduzieren. Als die Arbeiter beispielsweise vor 18 Jahren mit dem Bau des Vit-Werks begannen, entwarfen die Forscher Gläser, die nicht mehr als 10 Prozent Abfall enthielten, der Rest waren Materialien, die für die Glasherstellung notwendig waren. Durch die Modellierung verschiedener Formeln stellte ein Team von PNNL fest, dass sie den Abfallanteil auf 20 Prozent verdoppeln könnten, unter anderem durch die Suche nach Möglichkeiten, mehr Aluminium, Chrom und andere Chemikalien unterzubringen. Dadurch könnte die Anzahl der Glasscheite, die Hanford produzieren und lagern muss, halbiert werden.

Die Behandlung der radioaktiven Abfälle von Hanford erfordert die „Verglasung“ in Glasblöcke zur sichereren Entsorgung. Andere Standorte auf der ganzen Welt haben die Vitrifizierung zur erfolgreichen Immobilisierung ihrer Atomabfälle eingesetzt. Die Abfälle von Hanford sind jedoch so komplex und vielfältig, dass Wissenschaftler ein einzigartiges „Rezept“ für die Verglasung entwickeln müssen. für jede Abfallcharge. Schließlich werden auf dem Hanford-Gelände mit Edelstahl ummantelte, verglaste Baumstämme aus Abfällen mit geringer Aktivität vergraben. Hochaktiver verglaster Abfall wird zu einem noch unbestimmten Standort transportiert. Foto: Pacific Northwest National Laboratory/Science Source; Illustration: James Provost

Während sich der Tourbus durch das Hanford-Gelände schlängelt, markieren leere Erdflecken die Fußabdrücke abgerissener Gebäude aus der Zeit der Plutoniumproduktion. Ihre Abfälle werden jetzt auf einer riesigen Mülldeponie beigesetzt, die mehr als 16 Millionen Tonnen schwach radioaktiven, gefährlichen und gemischten Abfall enthält. Ein Hanford-Mitarbeiter im Bus zeigt auf schwarze Rohre, die sich entlang der Straße schlängeln; Diese befördern kontaminiertes Grundwasser vom Columbia River zu einer zentralen Kläranlage, heißt es.

Während der Blütezeit der Plutoniumproduktion in Hanford leiteten Arbeiter rund 1,7 Billionen Liter Abfallflüssigkeiten in Bodendeponien ein, die sich zu riesigen unterirdischen Fahnen giftiger Chemikalien entwickelten, darunter die Karzinogene sechswertiges Chrom und Tetrachlorkohlenstoff [PDF], die in Grundwasserleiter eindrangen. Heute befördern sechs unterirdische Pump-and-Treat-Systeme Schadstoffe hydraulisch zur Grundwasseraufbereitungsanlage 200 West, einem höhlenartigen Raum voller silberner Rohre und hoher grauer Bioreaktoren. Der Betreiber der Anlage, CH2M Hill (heute Teil der Jacobs Engineering Group), gibt an, jedes Jahr etwa 7,6 Milliarden Liter Grundwasser aufzubereiten. Im September 2019 entfernten Arbeiter den letzten hochradioaktiven Schlamm, der in Unterwasserbehältern in der Nähe des Flusses gelagert wurde.

Nach Abschluss unserer Tour fährt der Bus wieder das staubige Plateau hinunter, vorbei an Taco-Trucks und witzigen Schildern: „Got Sludge? Ja das tun wir!"

Der Bau sei „im Wesentlichen abgeschlossen“ Das Energieministerium sagt, dass es sich um die Vitrifizierungsanlage mit geringer Aktivität, das Analyselabor und die meisten kleineren Hilfsgebäude des Vit-Werks handelt. Die Arbeiten an der Vorbehandlungsanlage wurden jedoch „aufgeschoben“, da Hanford-Experten versuchen, technische Fragen zur Abfalltrennung und -verarbeitung sowie zur Lebensdauer der Ausrüstung der Anlage zu klären. Ende 2016 beschlossen die Behörden außerdem, den Bau der Hochwasseraufbereitungsanlage zu stoppen. Eine Verglasungsanlage wurde errichtet, damit man sich auf die Behandlung der Abfälle mit geringer Aktivität konzentrieren konnte.

Um Fortschritte bei den Abfällen mit geringer Aktivität zu erzielen, sieht die neueste Strategie des Energieministeriums vor, die Vorbehandlungsanlage zu umgehen. Stattdessen wird der flüssige Abfall in ein kleineres System in der Nähe der Tanks gepumpt, in denen der Abfall gelagert wird. Dieses System filtert große Feststoffe heraus und entfernt radioaktives Cäsium, das eine relativ kurze Halbwertszeit hat, aber große Mengen an gewebeschädigender Gammastrahlung aussendet und daher als das unmittelbar gefährlichste Radionuklid im Abfall gilt. Die Flüssigkeit fließt dann direkt zur Verglasungsanlage für Abfälle mit geringer Aktivität, wo sie glasiert wird. Eine Abwassermanagementanlage kümmert sich um die flüssigen Abfälle, die von den Glasschmelzöfen und dem Abgasaufbereitungssystem erzeugt werden.

Das Office of River Protection des DOE, das die Tankreinigungsmission überwacht, sagt, es sei auf dem besten Weg, bereits 2022 mit der Verarbeitung von Abfällen mit geringer Aktivität auf diese Weise zu beginnen. Als Teil der Vorbereitungen begannen Hanford-Arbeiter im Mai 2019 mit der Installation von zwei hoch aufragenden, 145-Tonnen-Behälter, die das Abwasser aufnehmen.

Im vergangenen August feierten Beamte des DOE und von Bechtel National die Eröffnung eines 1.860 Quadratmeter großen Anbaus an die Abfallentsorgungsanlage mit geringer Aktivität. Das Gebäude beherbergt den Kontrollraum und das Betriebszentrum, in dem die Arbeiter Inbetriebnahme- und Testaktivitäten durchführen.

Bei der Zeremonie zum Durchschneiden des Bandes sagte die Projektleiterin des Vit-Werks, Valerie McCain: „Wir kommen der Herstellung von Abfallglas mit geringer Aktivität näher.“

Man kann nur vermuten, wann Hanford mit der Vitrifizierung beginnen wird der hochaktive Abfall. Das Energieministerium gibt an, dass die technischen Probleme, die den Bau blockierten, größtenteils gelöst wurden, dass es jedoch „nicht mit Sicherheit prognostizieren kann“, wann die Vorbehandlungs- und Verglasungsanlagen für hochaktive Abfälle fertiggestellt und in Betrieb genommen werden. Die Antwort hängt von vielen Variablen ab, einschließlich der Bundesfinanzierung , die Effizienz der Auftragnehmer und das Tempo des technologischen Fortschritts. Im September warnte das Ministerium die Aufsichtsbehörden im Bundesstaat Washington, dass die „ernsthafte“ Gefahr bestehe, Fristen zu verpassen, um bis 2033 mit der Behandlung hochradioaktiver Abfälle zu beginnen und die Anlage vollständig in Betrieb zu nehmen bis 2036 betriebsbereit. Die Fristen sind in rechtlichen Vereinbarungen zwischen dem DOE, dem Bundesstaat Washington und anderen interessierten Parteien festgelegt.

Mittlerweile untersucht das DOE auch alternative Methoden zur Behandlung einiger Abfälle, darunter das Füllen der Tanks mit einem betonähnlichen Mörtel, um die Abfälle praktisch an Ort und Stelle zu immobilisieren. Zu Beginn der Säuberungsmission hatten die Beamten über eine solche Strategie nachgedacht, kamen aber letztendlich zu dem Schluss, dass die Vitrifizierung der sicherste Weg zur Behandlung sei.

Die 16,8 Milliarden US-Dollar teure Hanford Vit-Anlage (unten oben) ist für die Trennung und Verarbeitung der 212 Millionen Liter radioaktiven Tankabfälle am Standort Hanford konzipiert. Es befindet sich seit 2002 im Bau und muss noch mit der Abfallbehandlung beginnen. Schmelzgeräte (unten, Mitte links) erhitzen geringaktive Abfälle, Kieselsäure und andere glasbildende Materialien auf fast 1.150 °C. Die Abfallverglasungsanlage mit geringer Aktivität (unten, unten) wird etwa 90 Prozent der Tankabfälle von Hanford verarbeiten. Abfall mit geringer Aktivität enthält sehr geringe Mengen an Radionukliden. Verglaster hochradioaktiver Abfall wird in Edelstahlkanistern gelagert (unten, Mitte rechts). Fotos von oben: Bechtel National (3); unten: Washington Department of Ecology

Sowohl Aufsichtsbehörden als auch Aktivisten sagen, dass sie frustriert darüber sind, die Debatte zwischen Glas und Fugenmörtel wieder aufleben zu lassen, insbesondere angesichts der Tatsache, dass am Vit-Werk noch viel zu tun ist. „Es kann schwer für die Leute sein, das Gefühl zu haben, dass sie mit dem Kopf gegen die Wand schlagen und nicht das erreichen, was sie sich vorgenommen haben“, sagt Alex Smith, Programmmanager für Atommüll beim Department of Ecology des US-Bundesstaates Washington.

Zu dem Gefühl der Trägheit kommt noch die düstere Tatsache hinzu, dass die meisten Leute, die heute an den Aufräumarbeiten in Hanford arbeiten, nicht mehr am Leben sein werden, um die Endergebnisse zu sehen. Eine Person in den Vierzigern würde im Jahr 2078, dem Jahr, in dem das Energieministerium seine Aufräumarbeiten abschließen will, hundertjährig sein.

„Es ist leicht zu sagen: ‚Was interessiert dich?‘ „Sie werden nicht hier sein, wenn die Konsequenzen dieser Entscheidung spürbar werden“, fügt Smith hinzu. „Es ist wirklich eine Herausforderung für unsere Belegschaft, für die DOE-Belegschaft und für die Menschen, die schon lange bei Hanford arbeiten.“

Um die Menschen auf die Hanford-Mission aufmerksam zu machen, verstärkt Smiths Abteilung die Öffentlichkeitsarbeit durch soziale Medien und Schulgespräche. Sie sagt, das öffentliche Bewusstsein sei der Schlüssel dazu, sicherzustellen, dass der Gesetzgeber die Aufräumarbeiten weiterhin finanziert – auch wenn die meisten US-Steuerzahler noch nie davon gehört haben. Der Müll mag im Bundesstaat Washington vergraben sein, aber er ist das Ergebnis bundesstaatlicher Maßnahmen, die das gesamte Land durch die Produktion von Atomwaffen schützen sollen.

„Wir sind der Meinung, dass dies eine landesweite Säuberungsaktion ist“, stimmt Susan Leckband zu, die den Vorsitz im Hanford Advisory Board innehat. Das Gremium berät das Energieministerium und die Aufsichtsbehörden in politischen Fragen und besteht aus lokalen Experten, aktuellen und ehemaligen Hanford-Arbeitern, Vertretern aus dem benachbarten Oregon, und Mitglieder von drei Stammesregierungen: dem Nez-Perce-Stamm, der Yakama-Nation und den Konföderierten Stämmen des Umatilla-Indianerreservats.

Leckband räumt ein, dass Menschen außerhalb des Bundesstaates Washington nicht unbedingt die Sichtweise des Vorstands teilen. „Sie haben ihre eigenen Probleme“, sagt sie. „Das verstehe ich. Es gibt nicht unbegrenzte Mittel.“ Sie macht sich Sorgen über den zunehmenden Drang nach „schnelleren und kostengünstigeren“ Lösungen für die Aufräummission anstelle eines „besseren und dauerhafteren“ Ansatzes.

John Wien, ein Materialwissenschaftler vom Pacific Northwest National Laboratory, gibt mir eine glänzende rechteckige Glasplatte. Die rostroten und orangefarbenen Streifen seien Eisen, sagt er, und davon gebe es in den hochaktiven Abfällen von Hanford reichlich. Das Wiener Team analysiert unzählige Materialien, um zu beobachten, wie sie sich in Glas verhalten. Im Inneren des Labors zeigen Querschnitte von Metallkanistern glasartigen Obsidian, der aus Simulanzien hochaktiver Tankabfälle hergestellt wurde. Brocken, so grün wie Smaragde, enthalten Abfallsimulanzien mit geringer Aktivität.

Vienna erklärt, dass die Verunreinigungen nicht im Glas sitzen, wie Bier, das in einer Flasche schwappt. Vielmehr werden sie Teil der „Flasche“ selbst und atomar an Ort und Stelle gebunden, bis sich das Glas auflöst – was aber erst „mehr als eine Million Jahre“ dauern wird, sagt er. Bis dahin werden alle beunruhigenden Radionuklide auf relativ harmlose Werte zerfallen sein.

John Vienna (oben, oben) ist Forscher am Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington. Er hält eine nichtradioaktive Mischung aus Wasser und Chemikalien in der Hand, die den hochradioaktiven Abfall von Hanford simuliert. Auf dem unteren Foto sind Proben einiger dieser Chemikalien zu sehen. Fotos: Maria Gallucci

Die Behandlung der beiden Abfallarten ist aus unterschiedlichen Gründen schwierig. Hochaktiver Abfall enthält höhere Mengen an „kalten Chemikalien“ wie Aluminium, die in den ineffizienteren Phasen der Plutoniumproduktion verwendet wurden und sich nicht leicht in Glas lösen. Abfall mit geringer Aktivität besteht hauptsächlich aus Natriumsalzen, Dies kann dazu führen, dass Glas weniger haltbar ist. Glasformulierungen müssen diese besonderen Komplikationen berücksichtigen.

Wissenschaftler auf dem weitläufigen PNNL-Campus arbeiten seit mehr als einem halben Jahrhundert an der Abfallverglasung. In den 1970er Jahren entwickelte das Labor beispielsweise die Technologie für die Keramikschmelzöfen, die das Herzstück der Anlagen für hochaktive Abfälle und Abfälle mit geringer Aktivität in Hanford bilden. Andere US-Standorte sowie Standorte in Japan und Europa haben die Technologie zur Verglasung ihres Atommülls eingesetzt. Die Verglasung begann 1996 am Standort Savannah River des DOE in South Carolina, dem anderen Plutoniumproduktionsstandort der USA, wo etwa 133 Millionen Liter radioaktiver Flüssigabfall gelagert wurden. Bisher wurde etwas mehr als die Hälfte des Abfalls verarbeitet. Beim West Valley Demonstration Project in der Nähe von Buffalo, NY, verglaste das DOE alle 2,3 Millionen Liter Abfall, bevor es die Anlage abriss.

Im Vergleich zu Hanford fielen an diesen Standorten weniger Abfälle an und die Zusammensetzung war weitaus gleichmäßiger. Für West Valley haben Wissenschaftler jahrelang eine allgemeine Formel entwickelt, mit der sich der gesamte Abfall behandeln ließe, sagt Vienna, der an diesem und mehreren anderen Projekten mitgearbeitet hat. Angesichts der schieren Menge und Komplexität der 212 Millionen Liter Tankabfälle in Hanford müssen Experten einen anderen Ansatz wählen.

Forscher am PNNL erstellen Rechenmodelle, die auf dem Verhalten tatsächlicher Tankabfälle, chemisch ähnlichen Simulanzien und Labortests basieren. In durchsichtigen Schränken untersuchen sie, wie sich extrem hohe und niedrige Temperaturen sowie Wasser auf Glasproben auswirken, um sicherzustellen, dass sich das Glas langsam genug auflöst, um die radioaktive Gefahr zu überstehen. Um die Auswirkungen der Zeit zu verstehen, haben sie die Strukturen antiker Gläser untersucht, darunter ein 2 bis 4 Millionen Jahre altes Stück isländisches Basaltglas und ein 1.800 Jahre alter Schüsselgriff, der aus einem Schiffswrack in der Adria geborgen wurde Meer. Die Idee dahinter ist, dass Experten, wenn die Vit-Anlage in Betrieb geht, die Glaszusammensetzungen im Handumdrehen verfeinern können, bis die Mischungen den Schmelzofen erreichen. Die Wiener Gruppe ist für die Modellierung verantwortlich, die es Hanford beispielsweise ermöglichen wird, die Abfallmenge pro Glasstamm zu verdoppeln.

„Ein Teil unserer Gruppe besteht darin, zu verstehen, wie wir die Grenzen überschreiten können“, sagt Charmayne Lonergan, Materialwissenschaftlerin bei PNNL. „Wenn man damit anfängt, beginnt man, die Anzahl der Jahre zu verkürzen, die die Verarbeitung des gesamten Abfalls dauern kann.“ Sie beginnen, Kosten, Zeit, Arbeit, Einrichtungen und Ressourcen zu reduzieren.“

Inzwischen tickt die Uhr, und ein Hauch von Unsicherheit umgibt das Vit-Werk noch immer. Das Energieministerium ist dabei, einen Teil des Atommülls des Landes als weniger gefährlich einzustufen, was es ihm ermöglichen könnte, die Verglasung einiger der Tankabfälle von Hanford zu umgehen.

Insbesondere teilte die Abteilung im Juni 2019 mit, dass sie die Art und Weise ändere, wie sie die Definition von „hochradioaktivem Abfall“ in Hanford, Savannah River und dem Idaho National Laboratory interpretiert radioaktive Kernbrennstoffe gelten als hochradioaktiv und müssen in tiefen geologischen Endlagern vergraben werden. Der gesamte Abfall von Hanford (vor der Vorbehandlung) fällt in diese Kategorie. Das Ministerium möchte Abfälle stattdessen nicht nach der Art ihrer Entstehung, sondern nach ihrer chemischen Zusammensetzung kategorisieren.

Nach der überarbeiteten Definition könnten Abfälle aus der Brennstoffverarbeitung als „schwach radioaktive Abfälle“ betrachtet werden, wenn sie bestimmte Grenzwerte für die radioaktive Konzentration nicht überschreiten. Der Grenzwert für Cäsium-137 liegt beispielsweise bei 4.600 Curies (oder 1,7 x 10 14 Bequerel). ) pro Kubikmeter.

Nach der neuen Auslegung müssten schwachradioaktive Abfälle nicht unbedingt die Vorbehandlungs- und Verglasungsanlagen von Hanford durchlaufen. Ein Teil davon könnte möglicherweise in eine mörtelartige Form gebracht und zu einem privaten Abfalldeponie in Texas transportiert werden. In anderen Fällen konnten Hanford-Arbeiter Mörtel direkt in Tanks gießen, wie dies mit sieben unterirdischen Schiffen am Savannah River der Fall war.

Bundesbeamte und andere Befürworter dieser Strategie sagen, dass diese Schritte den Zeit- und Kostenaufwand für die Behandlung der Tankabfälle von Hanford drastisch reduzieren könnten. PNNL und fünf weitere nationale DOE-Labore haben ihre „starke Unterstützung“ für die technischen Vorzüge der neuen Interpretation zum Ausdruck gebracht.

Paul M. Dabbar, Unterstaatssekretär für Wissenschaft beim DOE, sagte Reportern, dass die Abteilung „jeden Abfallstrom analysieren und ihn gemäß den Standards der Nuclear Regulatory Commission verwalten wird, mit dem Ziel, die weniger radioaktiven Abfälle ohne Opfer aus diesen Staaten zu entfernen.“ öffentliche Sicherheit.“ Er sagte, dass für jeden Tank, der als schwach radioaktiver Abfall eingestuft werden soll, eine Umweltstudie gemäß dem National Environmental Policy Act erforderlich sei.

Kritiker, darunter der Gouverneur von Washington, Jay Inslee, und das Umweltministerium des Bundesstaates sagen jedoch, dass die Neuklassifizierung der Abfälle von Hanford die Umweltsicherheit gefährden und dem Energieministerium eine einseitige Kontrolle über die Aufräumaktion geben würde. In einem Brief an das Energieministerium äußerten die Führer der Yakama-Nation ihre Besorgnis darüber, dass die Änderungen zu mehr Kontamination am Standort und „einem geringeren Reinigungsstandard“ führen würden.

Diese jüngste Kontroverse verdeutlicht die ständigen Berechnungen, die Beamte, Regulierungsbehörden, Aktivisten und Bürger anstellen müssen, um Hanfords giftigem Erbe entgegenzutreten. Politische Änderungen, die die Aufräumarbeiten beschleunigen sollen, müssen gegen die Sicherheit und das Wohlergehen der Menschen abgewogen werden, die erst in Zehntausenden von Jahren geboren werden. Abfallbehandlungsmethoden werden durch das Prisma begrenzter und oft schwindender Mittel des Kongresses betrachtet. Wissenschaftliche Ergebnisse existieren nicht im luftleeren Raum – sie werden anhand politischer Motive, öffentlicher Meinungen und Geschäftsinteressen interpretiert.

Leckband, der Vorsitzende des Hanford Advisory Board, sagt, es sei wichtig, langfristig zu denken. „Unser Mantra lautet: Wir wollen die bestmögliche Säuberung – für die Öffentlichkeit, die Menschen, die dafür bezahlen, die Menschen, die im gesamten pazifischen Nordwesten das Wasser trinken, die Luft atmen und das Gemüse essen.“ Land“, sagt Leckband. „Es muss nicht nur für uns, sondern auch für zukünftige Generationen getan werden.“

Dieser Artikel erscheint in der Printausgabe vom Mai 2020 mit dem Titel „Was tun mit 177 riesigen Tanks mit radioaktivem Schlamm?“.

Eine Korrektur dieses Artikels erfolgte am 29. April 2020.