Tuesday, 26. July 2016
30.07.2011
 
 

Atommüll durch Transmutation verheizen

Edgar Gärtner

In Deutschland gelten radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken als Teufelszeug schlechthin, da manche der darin enthaltenen radioaktiven Transurane (Elemente, die infolge der Aufnahme von Neutronen schwerer sind als Natururan) wie zum Beispiel Plutonium oder Neptunium, Americum und Curium über Zig-, wenn nicht Hunderttausende von Jahren gefährliche Alpha-Strahlen aussenden und dabei langsam in leichtere Elemente zerfallen. Ihren Nachkommen ein solches Erbe zu hinterlassen, erscheint den meisten Menschen zu recht als unheimlich. Doch lassen sich die gefährlichen schweren Elemente durch eine geeignete Behandlung zum allergrößten Teil in weniger gefährliche Elemente umwandeln, wobei sogar zusätzliche Energie gewonnen wird. Dieses Verfahren heißt Transmutation.

Als die 17 deutschen Kernkraftwerke noch alle am Netz waren, erzeugten sie zusammen jährlich etwa 450 Tonnen Abfall in Form »abgebrannter« Brennstäbe. Das ist nicht viel im Vergleich zu den Millionen Tonnen von Filterstäuben, Flugasche und Gips aus der Rauchgasentschwefelung, die in der gleichen Zeit von den deutschen Kohlekraftwerken produziert werden. Zum größten Teil bestehen die Abfälle aus Kernkraftwerken aus nicht spaltbarem Uran 238. Es wurde früher wegen seines hohen spezifischen Gewichts unter anderem zu panzerbrechender Munition verarbeitet. Als die friedliche Nutzung der Atomenergie begann, wurde Uran 238 gar nicht als Abfall angesehen. Denn die Kernphysiker wussten, dass man es durch Beschuss mit schnellen Neutronen leicht in den begehrten Kernbrennstoff Plutonium 239 umwandeln konnte. Dafür waren spezielle Kernreaktoren (»schnelle Brüter«) vorgesehen. Damals sprachen die Ingenieure der Atomindustrie nicht von Abfällen, sondern vom »Brennstoffkreislauf«.

Ein Prototyp eines solchen Brutreaktors mit dem Namen »Phénix« arbeitete fast vierzig Jahre lang zufriedenstellend im Kernforschungszentrum Marcoule in Südfrankreich. Sein größerer Bruder, der »Superphénix« bei Creys-Malville östlich von Lyon an der Rhône, wurde 1997 nach der Behebung zahlreicher Startschwierigkeiten stillgelegt, als der damalige sozialistische Premierminister Lionel Jospin eine Grüne zur Umweltministerin ernannte. In Deutschland wurde der schnelle Brüter von Kalkar am Niederrhein auf Druck der Straße gar nicht in Betrieb genommen. Heute dient seine entkernte Ruine als Vergnügungspark. Die atomare Wiederaufbereitungsanlage bei Wackersdorf in der Oberpfalz, die den »Brennstoffkreislauf« schließen sollte, wurde nach bürgerkriegsähnlichen Auseinandersetzungen zwischen grünen Berufsdemonstranten und der Polizei gar nicht erst gebaut. Somit musste sich die deutsche Atomindustrie mit der höchst unvollständigen Nutzung des Kernbrennstoffs begnügen.
Nur ein Prozent des ausgedienten Kernbrennstoffs, das heißt in Deutschland bislang jährlich viereinhalb Tonnen, sind wirklich problematisch. 90 Prozent davon sind Plutonium, das auch in herkömmlichen Leichtwasserreaktoren in Form von Uran-Plutonium-Mischoxid (MOX) genutzt werden könnte, wenn es nicht verteufelt würde. Die erste betriebsfertige deutsche MOX-Brennelementefabrik in Hanau wurde von Joseph Fischer, dem ersten hessischen Umweltminister der Grünen, stillgelegt. Sie sollte nach dem Ende des Wettrüstens im Kalten Krieg nicht nur Plutonium aus herkömmlichen Kernkraftwerken, sondern auch aus verschrotteten Atombomben und Raketensprengköpfen sinnvoll verwerten.
Da daraus nun in Europa nichts wird, griff der italienische Physik-Nobelpreisträger Carlo Rubbia eine alternative Methode der Behandlung der Transurane auf, die der amerikanische Kernphysiker Charles Browman im Jahre 1992 vorgeschlagen hatte: Statt in einem Brutreaktor könne man schnelle Neutronen auch durch den Protonenbeschuss eines neutronenreichen schweren Elements wie Blei gewinnen. Trifft der Protonenstrahl eines Teilchenbeschleunigers auf die Bleiatome, zerplatzen diese und setzen dabei je 30 bis 50 schnelle Neutronen frei. Die Physiker nennen diesen Prozess Spallation (von engl. spall = aufsplittern). Rubbia gelang es, im europäischen Kernforschungszentrum CERN, eine geringe Menge Plutonium durch Transmutation in ungefährliche Elemente umzuwandeln. Im Rahmen eines von der Europäischen Kommission mit 40 Millionen Euro geförderten Forschungsprogramms arbeiten seither mehrere Institute am Bau einer Pilotanlage für die technische Umsetzung der Spallation. Geleitet wird dieses Programm von Joachim Knebel am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), dem ehemaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe. In Frankreich diente der Brutreaktor »Phénix« am Ende seiner Tage auch Transmutationsexperimenten.
Im vergangenen Jahr hat die EU-Kommission entschieden, ab 2014 die erste Beschleuniger-Trasmutationsanlage mit dem Fantasienamen »Myrrha« auf dem Gelände des Kernforschungszentrums SCK-CEN in der Nähe der belgischen Stadt Mol zu errichten. Sie soll im Jahre 2023 ihren Betrieb aufnehmen, wenn nach Angela Merkels Ausstiegsplan das letzte deutsche Kernkraftwerk vom Netz gegangen sein wird. Die Anlage soll dazu beitragen, das Volumen des in Gorleben deponierten Atommülls um den Faktor drei bis sechs zu verringern. Die von Angela Merkel eingesetzte »Ethikkommission« hat vorgeschlagen, den radioaktiven Abfall »auf rückholbare Weise« zu lagern, um weiteren Fortschritten der Transmutationsforschung Rechnung tragen zu können.  



 

 

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