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12:13 20 September 2019
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    Neues Atommüll-Trennverfahren: Ein Neustart für die Endlager-Debatte?

    © REUTERS / FABIAN BIMMER
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    Eine Studie verspricht eine Verkleinerung von Atom-Endlagern auf 20 Prozent. Diese können laut der Untersuchung durch bestimmte Verfahren sogar ganz überflüssig werden. Die Studie zur Machbarkeit der neuen Atommüll-Trenneinheit wurde nun offiziell freigegeben und könnte die Debatte um ein Endlager komplett neu ausrichten.

    Am 17. Juli knallten die Sektkorken im Institut für Festkörper-Kernphysik. Kein Wunder, denn die vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) geförderte Studie zu neuen Verfahren, um Atommüll aufzubereiten, wurde von der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) freigegeben. An der Studie hatten die Physiker anderthalb Jahre gearbeitet und sie im Dezember 2018 abgeschlossen.

    „Die Freigabe ist nur ein formaler Akt, das heißt, dass wir jetzt diese Studie veröffentlichen können.“ Das sagte Götz Ruprecht, einer der Autoren der Studie, gegenüber Sputnik. Nach einigen Änderungen habe es grünes Licht gegeben. Aus seiner Sicht sollte diese Studie in die Endlager-Debatte eingebracht werden. Der nächste Schritt wäre der Bau eines Teststandes zu Forschungszwecken, um die Stoffeigenschaften genauer zu untersuchen und Trennparameter genauer zu ermitteln.

    Destillation statt Auflösung in toxischen Chemikalien

    Die Trenneinheit (PPU = Pyrochemical Processing Unit) funktioniert laut dem Physiker nach dem physikalischen Prinzip der Destillation, wie sie bei Erdölraffinerien, aber auch zur Metallgewinnung eingesetzt wird. Der erste Schritt bei der PPU ist die Vorbearbeitung der Brennelemente: „Die müssen erstmal von den Hüllrohren, den Zirkonhüllen, getrennt werden“, erklärte Ruprecht.

    Das überwiegend oxidierte Stoffgemisch des Brennstabs wird im nächsten Schritt in Chlorsalze umgewandelt. „Der Grund für die Chlorierung ist natürlich, dass man für eine Destillation die Stoffe in flüssiger Form haben muss“, erklärt der Kernphysiker den Hintergrund. „Das geht mit den Metalloxiden nicht besonders gut. Man muss das durchkochen können – und das geht mit Salzen sehr gut.“

    Nach dieser chemischen Bearbeitung läuft alles rein physikalisch ab: Die Salze werden zum Sieden gebracht und verdampfen in einem hohen Behälter, der Kolonne. Die Komponenten des Gemischs kühlen im Aufstieg ab und kondensieren bei verschiedenen Temperaturen auf verschiedenen Höhen. Auf diesen Höhen sind Platten angebracht, an denen die Gase zu Flüssigkeiten kondensieren und dann in Öffnungen abfließen. Das Stoffgemisch wird auf diese Weise getrennt.

    Das Chlor wird im nächsten Schritt wieder von den jeweiligen Stoffen entfernt. Es bleiben die getrennten Stoffe zurück: Spaltprodukte (darunter zerfallen einige zu wertvollen Edelmetallen) sowie die einzelnen radioaktiven Substanzen, die prinzipiell auch weiter für den Betrieb von Atomkraftwerken eingesetzt werden können.

    Kompakt: PPU passt „in ein größeres Wohnzimmer“

    Neben einer hohen Präzision bei der Auftrennung ist ein großer Vorteil dieses Verfahrens auch die Kompaktheit der Anlage: Sie würde bereits „in ein größeres Wohnzimmer“ passen, so Ruprecht. Weil hier, im Gegensatz zu den bisherigen Trennverfahren, auf den Einsatz von organischen toxischen Hilfs-Substanzen und auf die Wiederholung von Prozessen in einer Reihe von Becken verzichtet werde, sei die Trenneinheit nicht nur sauberer, sondern auch wesentlich wirtschaftlicher. Sie soll das geologische Endlager deutlich verkleinern, und die Kosten, die dort eingespart werden, sollen sie noch attraktiver machen.

    Dem gegenüber steht das von vielen als alternativlos betrachtete PUREX-Verfahren zur Atommüll-Trennung. Dieses sei als Verfahren zur schnellen Gewinnung von Waffenplutonium in den 40er-Jahren entwickelt worden, betont Ruprecht.

    „Es wurde im Krieg und nach dem Krieg entwickelt, um aus Brennelementen, die kurz im Reaktor waren, möglichst effektiv Plutonium extrahieren zu können. Effektiv war damals im Sinne des Militärs, dass man also ohne Berücksichtigung irgendwelcher Nebeneffekte möglichst schnell Plutonium extrahieren kann.“

    Bei PUREX ging es demnach weder um Entsorgung noch um Extraktion wertvoller Stoffe. Lediglich Plutonium und Uran konnten abgetrennt und als Mischoxid-Brennelemente (MOX) eingesetzt werden. Die Herstellung dieser Elemente sei aber viel zu kostenintensiv gewesen, und so werden sie nur noch für in der Vergangenheit bereits extrahiertes Plutonium, zum Beispiel aus Nuklearwaffenbeständen, eingesetzt. Unwirtschaftlich macht das PUREX-Verfahren außerdem die Größe der Anlagen, die vielen Sicherheitsmaßnahmen bei deren Betrieb und der Einsatz hochtoxischer Chemikalien, die teils selbst als strahlender Müll anfallen.

    „Trägheit der Nuklearindustrie“ überwunden?

    Es habe bereits in den 60er-Jahren viele Gedanken und auch Versuche einer besseren Trennung gegeben, merkt Ruprecht an. Aufgrund einer gewissen „Trägheit in der Nuklearindustrie“ seien diese aber schnell wieder in Vergessenheit geraten. Die neue Methode des Instituts für Festkörper-Kernphysik sei im Übrigen nicht neu: Bei der Titangewinnung etwa werde sie bereits in großem Maßstab eingesetzt. Die eigentliche Leistung sei der Transfer in eine andere Industrie gewesen: „Wir haben das nur übertragen auf radiotoxische Substanzen – das ist alles“, so der Kernphysiker.

    Das Interview mit Götz Ruprecht in voller Länge:

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    Tags:
    Deutschland, Endlagerung, Atommüll, Atomkraftwerk, Atomkraft