Uranabbau

Als Uranabbau wird der Abbau von Uranerz aus der Erde bezeichnet. Er findet im großen Stil in Australien (z. B. Ranger-Uran-Mine), Südafrika, Namibia, Russland, Kanada und den USA statt. Rund 70% der bekannten weltweiten Uranvorräte finden sich auf indigenem Land ^[1].

Testbohrungen und Uranabbau bilden den Beginn der Uranwirtschaft. Über mehrere Verarbeitungsstufen (Aufbereitung zu Yellow Cake, dann chemische Umwandlung zu Uranhexafluorid und Uran-Anreicherung) entstehen Brennelemente für Kernkraftwerke.

Uranvorkommen existieren beinahe überall: In Böden, in Gestein, in Seen und Flüssen und im Meer. Doch oftmals ist die Konzentration der Vorkommen so klein, dass sich ein Abbau nicht lohnen würde.

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Abtrennung des Urans

Das im Erz vorhandene Uran wird durch physikalische und chemische Verfahren vom übrigen Gestein getrennt (aufgeschlossen). Dazu wird das Erz zerkleinert (gebrochen, fein gemahlen) und das Uran herausgelöst (ausgelaugt). Dies geschieht mit Säure oder Lauge unter Hinzufügung eines Oxidationsmittels, um das Uran vom sehr schlecht löslichen chemisch 4-wertigen Zustand in die gut lösliche 6-wertige Form zu überführen. Auf diese Weise lassen sich bis zu 90 Prozent des im Erz befindlichen Urans gewinnen.

Unerwünschte Begleitstoffe werden in mehreren Reinigungsschritten durch Dekantieren, Filtern, Extrahieren usw. entfernt. Aus der Flüssigkeit wird Uran ausgefällt, z. B. durch Zugabe von Ammoniak. Das ausgefällte Produkt (chemisch: Ammoniumdiuranat) wird wegen seiner gelben Farbe als "Yellowcake" bezeichnet. In getrockneter Form enthält es 70 bis 80 Gewichtsprozent Uran. Dieses Material wird teilweise noch am Abbauort durch Kalzinierung in Uranoxid umgewandelt.

Abbaumethoden

Die drei häufigsten Uranabbau-Arten sind der offene Abbau an der Oberfläche, auch Tagebau genannt, der unterirdische Tiefbau und der Abbau mittels einer chemischen Lösung, die In-situ-Methode. Die anzuwendende Abbaumethode wird durch die während der Explorationsphase gewonnenen Erkenntnisse über die Art des Erzkörpers, besonders dessen Lage und Tiefe, sowie weiterer Faktoren bestimmt. Die entscheidende Einflussgröße ist dabei oft das Erz-/Abraumverhältnis. Wird die Menge der abzuräumenden Deckschichten zu groß, muss die Erzgewinnung im unterirdischen Abbau (Tiefbau) erfolgen.

Tagebau

Beim Tagebau wird das Uranerz von der Erdoberfläche aus abgebaut. Dazu muss zuerst das Deckgebirge abgeräumt werden. Der Abbau des freigelegten Erzes erfolgt in Schichten von 2 bis 4 m Mächtigkeit.

Ein Problem des Urantagebaus sind die großen Mengen an schwachradioaktiven Rückständen ("Tailings"), die nach der Abtrennung des Urans als Abfall übrig bleiben und auf Halden gelagert werden. Diese Rückstände enthalten noch rund 85 % der ursprünglich im Gestein vorhandenen Aktivität. Dabei können radioaktiver Staub und Radon-Gas in die Luft gelangen.

Die riesigen strahlenden Abfallberge stellen für die Bergbaubetreiber denn auch die größte Herausforderung dar. Eine möglichst ökologische Lagerung ist für die Betreiber mit enormen Kosten verbunden.

Ein weiteres Problem sind die großen Gruben, die beim Tagebau in die Erde gegraben werden. Diese müssen nach Beendigung der Bergbauaktivitäten rekultiviert werden.

Unterirdischer Abbau

Der unterirdische Abbau wird vor allem dann angewandt, wenn die Uranerzvorkommen tiefer in der Erde liegen oder die Situation an der Oberfläche (z. B. Geomorphologie oder Bebauung) es erfordert. Im Allgemeinen wird ab einer Tiefe von ca. 120 Metern der unterirdische Abbau dem Tagebau vorgezogen.

Grundsätzlich stellt beim Untertagebergbau das in die Grubengebäude einsickernde Grundwasser oft ein großes Problem dar. Es muss kostenintensiv herausgepumpt und ggf. gereinigt werden. Allerdings kann es manchmal auch für die nahegelegenen Uranmühlen oder als Brauchwasser verwendet werden. Weiterhin bedarf der unterirdische Abbau spezieller Vorsichtsmaßnahmen. Beispielsweise muss eine gute Durchlüftung gewährleistet werden, um die Bergleute sowohl vor dem gefährlichen Radon-Gas als auch vor radioaktivem Staub zu schützen. Erfolgt der Abbau in sehr großer Tiefe kann die erhöhte Umgebungstemperatur eine zusätzliche Kühlung erfordern.

In-situ-Methode

Die In-situ-Methode wird bei Erzen mit geringem Urangehalt angewandt. Hierbei werden zwei Schächte bis zu einer Tiefe von 240 Metern gegraben. Durch einen Schacht wird dem Grundwasser eine chemische Lösung beigegeben, welche das dortige Uran vom Gestein löst, durch den anderen wird das so kontaminierte Wasser herausgepumpt. Bei der Bohrung der beiden Löcher muss die Fließrichtung des Grundwassers berücksichtigt werden. Dieses wird nämlich benötigt, um das gelöste Uran von dem Schacht, in dem die chemische Lösung beigegeben wurde, zum zweiten Schacht fließen zu lassen. Dies ist auch der Grund, weshalb ein solcher Abbau nur in einigen wenigen Gebieten möglich ist. Es kann nicht garantiert werden, dass das gesamte kontaminierte Grundwasser ausgepumpt wird. Deshalb darf ein solcher Abbau weder in der Nähe von Siedlungen noch in Gebieten, wo die geologischen Bedingungen das Grundwasser rasch versickern lassen, betrieben werden.

Uranabbau in Deutschland

Nach dem Zweiten Weltkrieg fand in der DDR ein extensiver Uranabbau im Rahmen der SDAG Wismut statt. Dabei befanden sich größere Lagerstätten hauptsächlich im Erzgebirge und in Ostthüringen. Kleinere Uranvorkommen in Westdeutschland, besonders im Schwarzwald, Bayerischen Wald, und Fichtelgebirge wurden nie im großen Stil genutzt. Heute findet in Deutschland offiziell kein Uranabbau mehr statt. Allerdings wird im Rahmen der Stilllegung, Sanierung und Rekultivierung von Urangewinnungs- und Uranaufbereitungsbetrieben der ehemaligen SDAG Wismut in einem Betrieb mit 330 Beschäftigten in Königstein (Sächsische Schweiz), inmitten des Landschaftsschutzgebietes, Uran gewonnen. Im bundeseigenen Unternehmen wurden in den Jahren von 2001 bis 2006 insgesamt 700 Tonnen Uran produziert, davon 60 Tonnen im Jahre 2006. Dies geschieht mit Hilfe der Laugungstechnologie, bei der mit Schwefelsäure versetztes Wasser in das uranhaltige Gestein verbracht und anschließend die entstandene nun uranhaltige Lösung über Tage gepumpt wird. Dort wird das Uran in einer Aufbereitungsanlage selektiert. Ein Strahlenrisiko soll es für Beschäftigte und Bevölkerung bei der hier 1985 eingeführten Technologie nicht geben. Das an ein US-Unternehmen verkaufte Uran wird zur Aufbereitung zu Kernbrennstoff nach Frankreich gebracht. Der aus dem Verkauf des Urans im Jahre 2006 erzielte Gewinn dürfte eine Höhe von 2,4 Millionen Dollar erreicht haben und wird mit den zur Sanierung in Königstein investierten Bundesmittel verrechnet. (Thieme, 2007) An weiteren Standorten wie Schlema, Ronneburg (Thüringen), und Pöhla werden in Wasserbehandlungsanlagen (WBA) Schadstoffe wie Uran, Radium, Arsen, Eisen und Mangan aus den Grubenwässern entfernt, mit Zement verfestigt und deponiert. Die behandelten Wässer werden über Fließgewässer dem natürlichen Kreislauf zugeführt.

Gefahren

Allgemein ist Uran ein schwach radioaktiv strahlendes Element, welches in seinen natürlichen Lagerstätten keine Gefahr für die Umwelt darstellt. Die derzeit hauptsächlich genutzten Vorkommen enthalten ca. 1 % Uran. Die radiotoxische Gefährlichkeit des Abbraums liegt etwa in der gleichen Größenordnung wie die der natürlichen Strahlungsintensität, wobei aber die besondere Exposition an der Oberfläche oft negative Auswirkungen zeigt.^[2] Außerdem besitzt das taube Gestein, aus dem der Abbraum besteht, teilweise hohe Konzentrationen von anderen Metallen, welche eine Gefährdung für die Umwelt darstellen können. Je nach Lagerstättenart, Gewinnungsmethode und Lagerung können die auf den Abraumhalden noch vorhandenen Uran- und Schwermetallverbindungen das Trinkwasser belasten und durch Staubverbreitung entfernte Gebiete kontaminieren.

Nachdem der Uranabbau in fünf westeuropäischen Ländern komplett eingestellt wurde, findet etwa die Hälfte der Uranförderung derzeit in dünn besiedelten Gebieten Kanadas und Australiens statt. Dort sind hauptsächlich Ureinwohner betroffen, die sich mittlerweile politisch und rechtlich gegen die auftretenden Schäden wehren. Ein weiteres Drittel des Urans wird in Kasachstan, Niger, Namibia und Russland abgebaut. Ca. 70% der Lagerstätten befinden sich unter dem Land von indigenen Völkern, die dadurch besonders von den Folgen des Uranabbaus betroffen sind.

Ein gefährliches Zerfallsprodukt des Urans ist das Edelgas Radon, das sich unsichtbar und geruchlos von den Aufbereitungsanlagen und den Halden und Mülldeponien entweicht. In ungenügend ventilierten Räumen oberhalb dieser Anlagen/Orte könnte sich dieses Radon ansammeln und bei einer langen Aussetzung zu einem deutlich erhöhtem Lungenkrebsrisiko führen.

Siehe auch

Uranabbau in Deutschland - Wismut, SXR Uranium One

Literatur

• Nando Stöcklin: Uranwirtschaft in Nordamerika - Die Folgen für die Indigenen. 2001: Incomindios Schweiz (Hg.), Zürich
• Diehl, Peter: Uranium Mining and Milling Wastes: An Introduction, 2003, http://www.antenna.nl/wise/uranium/uwai.html
• F.-K. Pickert: Brennstoffkreislauf. Deutsches Atomforum, 1981, ISBN 3-922798-03-4 (formal falsche ISBN)
• Kernbrennstoffkreislauf Band I, Hrsg. C. keller und H. Möllinger, Dr. Alfred Hüthig Verlag Heidelberg (ISBN 3-7785-0507-6)
• Gabi Thieme, Mitteldeutsches Druck- und Verlagshaus GmbH und Co. KG, MZ Halle, Wismut produziert noch immer Uran, Halle 09.02.2007
• Landtag Sachsen, Parlamentsdokumente, Drs. 4/51 25-2

Anmerkungen

1. ↑ Nando Stöcklin: Uranwirtschaft in Nordamerika - Die Folgen für die Indigenen. 2001: Incomindios Schweiz (Hg.), Zürich, S. 9
2. ↑ Der Petkau-Effekt, Ralph Graeub, Verlag Zytglogge Gümligen ISBN 3 72960222 5