Aus der Forschung
Dr. Joachim Knebel, Sprecher des Helmholtz-Programms Nukleare Sicherheitsforschung am Karlsruher Institut für Technologie. Bild: Karlsruher Institut für Technologie
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Forschung für sichere Entsorgung
Kernkraftwerke liefern nicht nur Strom, sondern produzieren auch radioaktive Abfälle, die über Jahrtausende sicher gelagert werden müssen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeiten Wissenschaftler in internationaler Kooperation daran, hochradioaktiven Atommüll in weniger gefährliche Stoffe zu verwandeln. Das Verfahren wird als Partitioning und Transmutation bezeichnet, also Abtrennung und Umwandlung. Ob es technisch umsetzbar sein wird, entscheidet sich in den nächsten Jahrzehnten.
Eine Umwandlung besonders gefährlicher, langlebiger Abfälle in weniger problematische Stoffe durch Transmutation könne das atomare Entsorgungsproblem in Zukunft entschärfen, meint Dr. Joachim Knebel, KIT, der auch Sprecher des Helmholtz-Programms Nukleare Sicherheitsforschung ist.
Die hochradioaktiven Reststoffe machen nur etwa ein Prozent der abgebrannten Brennelemente aus. Dabei handelt es sich um Plutonium und andere so genannte minore Actinide. Genau diese Stoffe sollen durch Transmutation in andere, weniger gefährliche Isotope umgewandelt werden, deren Radioaktivität deutlich schneller abklingt. Eine Endlagerung wäre zwar weiterhin erforderlich, würde aber weniger Probleme bereiten, erklärt Knebel: „Man würde es hier schaffen, von den geologischen Zeiträumen von mehreren hunderttausend Jahren auf historische Zeiträume von unter 500 Jahren zu kommen, die dann der radioaktive Abfall endgelagert werden müsste.“
Der erste Schritt ist das Abtrennen der gefährlichen Isotope aus den abgebrannten Brennstäben, allein dieser Schritt erfordert noch viel Forschungsarbeit. Um dann die Transmutation, also die Umwandlung zu erreichen, müssen die langlebigen radioaktiven Abfälle mit schnellen Neutronen beschossen werden. Dadurch werden die Atomkerne des Plutoniums und der anderen hochradioaktiven Stoffe weiter gespalten und in weniger gefährliche Stoffe umgewandelt.
Allerdings müssen die schnellen Neutronen dafür eigens erzeugt werden, indem ein flüssiges Metallgemisch, das so genannte Spallatationstarget, mit Protonen beschossen wird. An diesem Prozess arbeiten die KIT-Forscher, sie untersuchen, wie sich das flüssige Metallgemisch verhält, das in einer späteren Transmutationsanlage die schnellen Neutronen liefern soll: „Beim Auftreffen der Protonen auf das Spallationsmaterial entstehen sehr hohe Wärmeleistungen, die sicher nach außen abgeführt werden müssen. Wir untersuchen speziell die Kühlung und optimieren diese Prozesse“, erklärt Knebel.
Noch ist die Umwandlung von radioaktivem atomarem Abfall Zukunftsmusik, viele Forschungsfragen sind noch offen. Doch es gibt bereits Überlegungen, wie und wo eine Transmutationsanlage zu Demonstrationszwecken gebaut werden könnte. Das Kernforschungszentrum im belgischen Mol wäre dafür ein denkbarer Standort. Joachim Knebel geht allerdings davon aus, dass die Realisierung einer solchen Demonstrationsanlage noch 15 bis 20 Jahre dauern würde.
