Asse II: Fraunhofer und Bilfinger entwickeln Roboter zur Bergung Nuklearabfalls

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Das Fraunhofer-Institut für Optotronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) und der Industriedienstleister Bilfinger entwickeln gemeinsam unter anderem Bergungsroboter, um rund 126.000 Fässer mit etwa 47.000 m³ radioaktivem Material aus der mehrere hundert Meter tiefen Schachtanlage Asse II im ehemaligen Salzbergwerk im Landkreis Wolfenbüttel zu bergen. Die Rückführung des atomaren Abfalls aus dem Versuchsendlager war im Februar 2013 beschlossen worden, weil die Sicherheit der Anlage nicht gewährleistet ist.

Von 1967 bis 1978 wurden etwa 126.000 Fässer mit schwach- und mittelradioaktiven Material in Asse II eingelagert, hochradioaktives Material sei dort nicht abgelegt worden. Die Fässer liegen seitdem in dem ehemaligen Bergwerk verteilt auf 13 Kammern in einer Tiefe von bis zu 750 m. Der Bund hatte das Bergwerk 1965 erworben, um dort die Endlagerung radioaktiven Abfalls zu erforschen. Wie sich herausstellte, ist Asse II jedoch nicht für die Endlagerung solchen Materials geeignet. Denn das Bergwerk ist instabil und weist Risse auf, durch die salzhaltiges Wasser eintritt. Derzeit wird das Wasser aufgefangen, um zu verhindern, dass es in Kontakt mit den teils korrodierten Fässern gelangt und es zu einer Kontaminierung des Wassers kommt.

Aufgrund der möglichen Auswirkungen auf Menschen und Umwelt hatte der Bundestag 2013 beschlossen, die nuklearen Abfälle aus Asse II schnellstmöglich zurückzuholen. Für die Planung und Durchführung ist die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) zuständig, die einen Plan aufgestellt hat, wie das gelingen kann. In einem ersten Schritt sollen die Nuklearabfälle geborgen, dann in einen Schleusen- und Arbeitsbereich überführt und über ein Rückholbergwerk über den Schacht Asse 5 an die Erdoberfläche gebracht werden. Dort soll das radioaktive Material charakterisiert, konditioniert und schließlich in ein Zwischenlager verbracht werden.

Roboter, Spezialmaschinen und ein Digitaler Zwilling

Das Fraunhofer IOSB und Bilfinger setzen ganz am Anfang der Rückholungskette an: der Bergung. Dazu entwickeln die beiden Partner Roboter, Spezialmaschinen und Assistenzfunktionen für den Leitstand, mit deren Hilfe die teils ungeordnet abgelegten Fässer geborgen werden sollen. Bilfinger entwickelt derzeit ein spezielles Bergesystem, das im Wesentlichen aus einem hochautomatisierten multifunktionalen Versuchsbagger besteht, der als Erprobungssystem konzipiert ist. Mit ihm wollen die Entwickler die nötigen Handhabungsschritte im Umgang mit den Fässern ermitteln. Der Roboterbagger verfügt dazu über eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge wie Spezialgreifer, Fräsen und Löffel. Der Bagger muss dabei so konzipiert sein, dass er den Dauereinsatz unter den herrschenden extremen Bedingungen übersteht.

Bei der automatischen Steuerung setzt Bilfinger auf die Erfahrungen des Fraunhofer IOSB, die im Kompetenzzentrum „Roboter für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen“ (ROBDEKON) gesammelt wurden, in dem ferngesteuerte und autonome Maschinen erforscht und entwickelt werden. Schwerpunkte sind dabei Sensorfusion, 3D-Umgebungswahrnehmung und die Maschinenautomatisierung. So sollen die Maschinen etwa wiederholende Arbeiten selbstständig durchführen können, wie das Greifen von Fässern mit radioaktivem Material und deren Verpackung in eine Transportbox. Bei den teleoperativen Aufgaben unterstützt eine inverse Kinematik die Operatoren. Sie können die Maschinen intuitiv bedienen, die präzise Positionierung der Werkzeuge erfolgt automatisch.

Den gesamten Arbeitsbereich der Bergungsanlage überführt Bilfinger in einen Digitalen Zwilling. Mit ihm können dann Bergungsschritte in einer virtuellen Umgebung geplant und erprobt werden, bevor die eigentliche Bergungsarbeit erfolgt. Außerdem unterstützt der digitale Zwilling einen in sicherer Entfernung untergebrachten Leitstand bei der Durchführung der Bergungsaufgaben. Das Bedienpersonal kann so nicht kontaminiert werden und es erhält neben optischen Kamera- und weiteren Assistenzsystemen mit dem Digitalen Zwilling eine Möglichkeit, sich zur Steuerung der Prozesse räumlich besser zu orientieren.

Wie lange der erste Bergungsschritt des radioaktiven Materials aus Asse II dauert, ist unklar. Das BGE mag hier keine Voraussagen treffen – auch nicht über die Dauer des gesamten Prozesses bis hin zur Zwischenlagerung. Die Kosten allein für die Vorbereitung der Rückholung schätzt das BGE auf etwa 4,7 Milliarden Euro bei einer Unsicherheit von 30 Prozent ein. Eine Einschätzung der Gesamtkosten für den kompletten Rückholprozess und die darauf folgende Stilllegung der Schachtanlage Asse II ist derzeit nicht möglich.

(olb)