Neue Brennstoffe für Reaktoren der Generation IV

Ein EU-Team prüfte die Herstellung und Verarbeitung von drei Typen nachhaltiger neuer Kernbrennstoffe sowie neue Kühlverfahren. Die Resultate demonstrierten die Plausibilität, Effizienz und potenzielle Sicherheit recycelter Materialien.

Klimawandel und Umwelt

Die Europäische Kommission sieht einen andauernden Bedarf an Fusionsreaktoren als Bestandteil der Erreichung der Ziele zur Treibhausgasreduzierung voraus. Für das vorgeschlagene 600 MWe-System mit schnellen Neutronen der Generation IV muss jedoch erheblich geforscht und entwickelt werden, um die Machbarkeit zu demonstrieren und die Sicherheitsvorschriften einzuhalten. Das EU-finanzierte Projekt ASGARD (Advanced fuels for Generation IV reactors: Reprocessing and dissolution) führte einen Teil der erforderlichen Forschung durch. Im Einzelnen untersuchte das Team die Herstellung und Aufbereitung neuer Brennstoffe mit dem Schwerpunkt Nachhaltigkeit und außerdem Kühlmitteltechnologien. Ziel war die Überbrückung der oftmals getrennten Bereiche der dabei beteiligten Physik. Die Forschung umfasste drei Substanztypen: Oxide einschließlich inerter Matrixbrennstoffe, Nitridbrennstoffe und Karbidbrennstoffe. Das Team untersuchte die Recycelbarkeit von inerten Matrixoxidbrennstoffen. An den Resultaten ließ sich ablesen, dass derartige Brennstoffe aufgelöst und die Lösungsflüssigkeit vorbehandelt werden kann, um eine Zuführung in existierende Aufbereitungsverfahren zu ermöglichen. Man wies nach, dass die Herstellung von reinem 50/50-Plutonium-/Americiumoxid möglich ist. Die Forscher konnten nachweisen, dass die Kosten zur Herstellung von Stickstoff-15 deutlich gesenkt werden können, aber dennoch für eine konkurrenzfähige Brennstoffproduktion zu hoch blieben. Die UN-Produktionstechnologie wurde in Bezug auf Kontrolle auf Verunreinigungen und Porosität optimiert, was ein Pellet von hoher Dichte ergab. Das Team produzierte außerdem unter Einsatz eines neuartigen Verfahrens reines Plutoniumnitrid. Die Projektmitglieder zeigten außerdem, dass die Steuerung des Sauerstoff- und Wasserzugangs bei der Herstellung von Karbiden ein feines Pulver ergibt, das sicher zu handhaben ist. Die Arbeit des Teams trug dazu bei, die Sicherheit des Materials und die industrielle Anwendbarkeit von Sol-Gel zu verbessern. ASGARD führte überdies ein interdisziplinäres Schulungsprogramm durch. Ein Reisefonds für Nachwuchswissenschaftler ermöglichte es vier Forschern, monatelang in anderen Laboratorien zu arbeiten, sowie 23 Forscherinnen und Forschern, an Konferenzen und Tagungen teilzunehmen. Das Konsortium hielt außerdem drei der beliebten Sommerschulen ab. Die Arbeit im Rahmen des Projekts gab Hilfestellung bei der Herstellung und Verarbeitung von Kernbrennstoffen, welche die Nutzung eines neuen Reaktortyps ermöglichen sollen. Diese Vorgehensweise unterstützt Europa bei der Realisierung der Ziele zur Treibhausgasreduzierung.

Schlüsselbegriffe

Brennstoffe, Kernbrennstoffe, Reaktoren der IV. Generation, ASGARD, Wiederaufarbeitung, Wiederaufbereitung, Auflösung

Advanced fuelS for Generation IV reActors: Reprocessing and Dissolution

Neue Brennstoffe für Reaktoren der Generation IV

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