Australische Reaktoren sollen Atommüllproblem lösen

Neue Reaktoren, sogenannte Schnelle Brüter, können ausgediente Brennstäbe weiter für Energiegewinnung nutzen. Seit Jahrzehnten arbeiten Forscher bisher erfolglos an der Technik, doch in Australien und Russland gibt es hoffnungsvolle Ansätze.

von Bente Löhndorf
News

Datum: 11.11.2015 14:10

Wohin mit dem Atommüll? Bis heute ist die Endlagefrage in Deutschland ungeklärt und ein rasches Ende der Diskussion nicht abzusehen. Doch wenn es nach Australischen Forschern geht, brauchen wir uns mit dem Thema auch gar nicht mehr zu befassen. Sie arbeiten an einer sinnvollen Verwertungsmöglichkeit für ausgediente Brennstäbe. Auf dem anderen Ende der Welt könnte mit ihnen bald weiter Energie erzeugt werden. Möglich machen sollen dies sogenannte Schnelle Brüter, an denen weltweit seit den 60ern geforscht wird und die vielleicht kurz vor dem Durchbruch stehen könnten.

Schnelle Brüter – riesiges Potenzial


Während in herkömmlichen Kernkraftreaktoren nur ein Teil der Brennstoffe in Energie umgewandelt werden kann, sind Schnelle Brüter in der Lage, Uran 238 vollständig verwerten, indem es das Uran nicht spaltet sondern aus nicht-spaltbarem Uran Plutonium als neuen Brennstoff erbrütet. Die übrigen Nebenprodukte, die die Weltgemeinschaft derzeit vor große Probleme stellt, könnten in Schnellen Reaktoren theoretisch entweder zerstört oder in kurzlebigere Elemente verwandelt werden. Zwar müssten verbrauchte Brennestäbe wieder aufgearbeitet werden bevor sie für die Methode in Frage kämen, doch die Menge des anfallenden Atommülls würde sich trotzdem stark reduzieren.

Das Potenzial der Energiereform wäre riesig: Weltweit fallen jedes Jahr 12.000 Tonnen hochradioaktiver Abfall an, der mit den Prism-Reaktoren in Energie umgewandelt werden könnte. Insgesamt sind bisher etwa 270.000 Tonnen radioaktiven Abfalls auf der ganzen Welt zusammengekommen. 40.000 Tonnen allein würden Australien für zwei Jahrzehnte mit Strom versorgen, erklärt Barry W. Brook, Professor für Umweltverträglichkeit an der australischen University of Tasmania.
Das amerikanisch-japanische Unternehmen GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) hat für die neuen Reaktoren den Prototyp „Prism“ entwickelt und erfolgreich getestet. In Australien prüft die Nuclear Fuel Cycle Royal Commission, eine Kommission, die den Brennstoffkreislauf genau unter die Lupe nehmen soll, inwieweit die Revolution umsetzbar ist.

Ausgediente Brennelemente haben noch viel Energie


Wie viel Energie unverbraucht verloren geht, zeigt allein, dass ausgediente Brennstäbe im Schnitt noch fünf Jahre in sogenannten Abklingbecken bleiben müssen, bevor sie in Zwischenlager transportiert werden können. Auch nachdem die Stäbe ausgetauscht wurden, spalten sich die Stoffe in den Brennstäben weiter und produzieren Energie in Form von Wärme. Diese sogenannte Nachzerfallswärme beträgt zwar nur noch zwischen einem Zehntel und einem Zwanzigstel der vorherigen Wärmeproduktion und nimmt sehr schnell ab, aber auch dann ist die Energieproduktion noch erheblich. „Nach zehn Tagen liegt die Nachzerfallswärme noch bei etwa 0,4 Prozent, das sind aber je nach Brennelement und dessen Laufzeit etwa 15 Megawatt – genug, um fast drei moderne Lokomotiven anzutreiben“, erklärt Stephan Struth vom Forschungszentrum Jülich.

Jahrzehntelange Forschung mit Natrium-Problem


Schon während der regulären Energieproduktion müssen Brennelemente stark heruntergekühlt erden, um eine unkontrollierte Kernschmelze zu verhindern. In normalen Reaktoren wird bei der benötigten Kühlflüssigkeit Wasser oder Dampf benutzt. Bei Schnellen Brüter hingegen werden die Brennstäbe mit flüssigem Natrium gekühlt, um die Geschwindigkeit der für die Erbrütung von Brennstoffen benötigten schnellen Neutronen nicht auszubremsen.
Eben hier liegt jedoch ein Problem der Schnellen Brüter, das unter anderem seit 50 Jahren den Durchbruch der Reaktoren verhindert. Bei Kontakt mit Luft fängt Natrium an zu brennen, bei Zugabe von Wasser kann es explodieren. Zudem kann es die Kettenreaktion der Kernspaltung beschleunigen, wenn Kühlmittel entweicht oder Blasen bildet. „Aber auch die hohe Leistungsdichte ist ein Problem, und das Plutonium ist in der Regel waffenfähig“, sagt Richard Donderer, der als stellvertretender Vorsitzender der Reaktorsicherheitskommission das Bundesumweltministerium berät.

Fast alle Atomnationen haben sich bereits an der Entwicklung eines Schnellen Brüters versucht. "Generation IV " werden sie von einem Zusammenschluss von zwölf Atomstaaten und Euratom genannt. Während Frankreich, Großbritannien, Deutschland und die USA ihre Bemühungen irgendwann einstellten, ist es nur Russland bisher gelungen einen Brüter einigermaßen störungsfrei zu betreiben. „Früher hat man geglaubt, die Technologie sei in den Griff zu kriegen, aber das hat sich nicht bestätigt“, erklärt Richard Donderer.

Australien und Russland wollen diese Auffassung wiederlegen. Nach den erfolgreichen Testungen des Prism-Reaktors heißt es, der Reaktor sei „inhärent sicher“. Australien lotet nun die Möglichkeiten für eine gemeinsame Zukunft aus.
Indes läuft in Russland der Reaktor mit Namen BN-800 seit Mitte 2014 langsam an. Seitdem wird er schrittweise auf die volle Leistungsfähigkeit hochgefahren und soll Ende des Jahres ans Netz angeschlossen werden.

Quelle:
Wirtschaftswoche Green
Welt
Süddeutsche Zeitung
Deutsche Wirtschaftsnachrichten