Beschleunigung des radioaktiven Zerfalls durch Transmutation
Trotz der in vielen Ländern stärker werdenden Debatte über die Vor- und Nachteile von Kernkraft werden zurzeit weltweit rund 30 neue Kernkraftwerke gebaut, auch in Europa. Einige Länder, wie beispielsweise Deutschland oder Schweden, haben einen Ausstieg aus der Kernkraft beschlossen. Aber sind ihre Beschlüsse endgültig? Wie auch immer die Antwort ausfällt, ist es mehr als wahrscheinlich, dass nuklearer Abfall ein brennendes Thema auch in der Zukunft sein wird. Ein EU-finanziertes Projekt sucht nach Alternativen zur Lagerung radioaktiven Abfalls unter der Erde, indem es Methoden zu dessen Umwandlung und zur Beschleunigung des radioaktiven Zerfalls entwickelt. Das Schlüsselwort ist Transmutation, ein Konzept, über das sich Wissenschaftler schon seit Jahrzehnten Gedanken machen. Das integrierte Projekt EUROTRANS ("European research programme for the transmutation of high level nuclear waste in an accelerator driven system") untersucht die Durchführbarkeit einer Transmutationsanlage. Eine solche Anlage könnte 2.600 Tonnen langlebige, hoch radiotoxische Abfälle - das entspricht der jährlich verbrauchten Menge an Kernbrennstoffen in der Europäischen Union - in kurzlebige oder stabile Spaltprodukte umwandeln. Vor der Transmutation steht zunächst einmal die Partitionierung, die Abtrennung der langlebigen Radionuklide vom gesamten radioaktiven Abfall. Um dies zu erreichen, muss eine sogenannte Spallation stattfinden: Über einen Beschleuniger werden Atomkerne schwerer Metalle mit energiereichen Protonen beschossen, wodurch Kernbruchstücke und Nukleonen herausgeschlagen werden. Diese "Spallationsneutronen" reagieren dann mit den radioaktiven Kernen der Spaltprodukte, die auf diese Weise in andere Nuklide umgewandelt werden - ein schrittweiser Prozess, in dem sich die Radioaktivität abbaut. Etwa 50 Partner aus 14 Ländern unter der Koordination des Forschungszentrums Karlsruhe sind an dem EUROTRANS-Projekt beteiligt. Es ist mit ähnlichen Projekten in den USA, Japan und Südkorea verbunden. Forschungsteams aus fünf sogenannten Domains arbeiten an dem Projekt: - Entwicklung und Beschleunigeroptimierung; - Kopplung der Komponenten; - Brennstoffentwicklung; - Flüssigmetalltechnologie; - Materialdaten. Forscher an der Ruhr-Universität Bochum, Deutschland, modellieren zum Beispiel Wärmeübergangsmechanismen. "Wir widmen uns einem dieser Puzzlesteine, indem wir die Wärmeübertragung von einem Hochleistungsheizstab auf die hier verwendete Kühlflüssigkeit, eine Blei-Wismut-Schmelze, simulieren", erklärt Professor Marco Koch von der Ruhr-Universität Bochum, dessen Team mit zehn weiteren Teams in dieser Domain zusammenarbeitet. "Daraus wollen wir Parameter für die Turbulenzmodellierung der Strömung ableiten." "Man weiß dann, wie man die Strömungskanäle auslegen muss, mit welcher Strömungsgeschwindigkeit und mit welcher Temperaturdifferenz sich die Kühlung optimal einstellen lässt", fügt Tilman Drath, Ingenieur im Bochumer Team, hinzu. Während Forschung zur Transmutation schon vom Fünften Rahmenprogramm der EU profitiert hat, erhält EUROTRANS jetzt Fördermittel von 23 Millionen Euro durch das Sechste Rahmenprogramm (RP6). Die Studie wird bis zum Frühjahr 2009 abgeschlossen werden, wenn eine experimentelle Transmutationsanlage in Betrieb genommen wurde, so hoffen die Forscher.