{"id":79788,"date":"2024-11-15T11:06:04","date_gmt":"2024-11-15T10:06:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/?p=79788"},"modified":"2024-11-25T14:49:36","modified_gmt":"2024-11-25T13:49:36","slug":"transmutation-kann-man-atommuell-recyceln","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/2024\/11\/15\/transmutation-kann-man-atommuell-recyceln\/","title":{"rendered":"Transmutation \u2013 kann man Atomm\u00fcll recyceln?"},"content":{"rendered":"
\"\"Der Astrophysiker Professor Karl-Heinz Kampert von der Bergischen Universit\u00e4t\u00a0 – \u00a9 UniService Transfer<\/span><\/div>\n

Radioaktiver M\u00fcll l\u00e4sst sich vielleicht aber auch recyceln, eine Idee, die sich der Laie kaum vorstellen kann. Das Zauberwort in diesem Zusammenhang lautet \u00b4Transmutation`. Der Astrophysiker Professor Karl-Heinz Kampert von der Bergischen Universit\u00e4t wei\u00df, wie so ein Verfahren funktioniert und was dabei alles zu bedenken ist. Im Rahmen der beliebten Uni-Reihe „Transfergeschichten“ hat Autor Uwe Blass Mit Prof. Kampert dar\u00fcber gesprochen, wie man nuklearen Abbrand wieder aufarbeiten kann.<\/p>\n

Transmutation<\/strong><\/h4>\n

Die erste zu beantwortende Frage in diesem Zusammenhang ist die Frage, woher dieser ganze nukleare M\u00fcll kommt. Dazu Kampert: \u201eWenn wir Kernreaktoren betreiben oder in der Vergangenheit betrieben haben, entsteht sogenannter nuklearer Abbrand, d. h., wir spalten Urankerne, und dann entstehen Spaltprodukte. Die sind radioaktiv und zerfallen \u00fcber l\u00e4ngere Zeit. Gleichzeitig erzeugen wir auch neue spaltbare Kerne, wie Plutonium. In unseren Leichtwasserreaktoren verbrennen wir also nicht nur Plutonium, sondern wir erzeugen auch Plutonium. Und da kommen mittlerweile viele Tonnen zusammen.<\/p>\n

Diese Komponenten, also Plutonium, aber auch andere Transurane und Spaltprodukte, die quasi erzeugt werden, sind radioaktive Abf\u00e4lle, und die m\u00fcssen entsorgt werden.\u201c Bisher werde dieser strahlende M\u00fcll schwerpunktm\u00e4\u00dfig unter der Erde gelagert, wo er mehrere hunderttausend Jahre hoch aktiv bleibt. Ob unsere Lagerst\u00e4tten auch so lange funktionieren, wisse heute noch niemand. An dieser Stelle r\u00fccke das Thema Transmutation in den Vordergrund.<\/p>\n

\"\"\u00a9 Bergische Universit\u00e4t<\/span><\/div>\n

\u201eDa gibt es die Idee, dass man diesen Abbrand tats\u00e4chlich nochmal wieder ver\u00e4ndert, d.h. die langlebigen Isotope, die zum Teil viele hunderttausend Jahre Halbwertzeit haben, in kurzlebige Isotope umwandelt, so dass insgesamt der nukleare Abfall nicht \u00fcber viele hunderttausend Jahre vorsichtig gelagert werden muss, sondern nur \u00fcber eine Zeitskala von hundertf\u00fcnfzig oder zweihundert Jahren. Transmutation ist die Mutation der Kerne zu anderen, die kurzlebiger sind.\u201c<\/p>\n

Keine Umwandlung ohne Partitionierung<\/strong><\/h4>\n

Seit den 1960er Jahren wird das Verfahren der Transmutation bereits indirekt in der Physik angewandt. \u201eWenn man Brennmaterial f\u00fcr Kernreaktoren herstellt, muss man bei konventionellen Reaktoren Uran 235 in gen\u00fcgender Konzentration als Brennstoff haben. Das kommt in der Natur zu 0,7 % in Uranminen vor.\u00a0 Die Reaktoren ben\u00f6tigen aber 3-5% Anreicherung. Das Hauptisotop ist Uran 238, das ist quasi das Natururan. Zur Anreicherung des Uran 235 gibt es die sogenannten Anreicherungsanlagen.\u201c<\/p>\n

Anlagen dieser Art seien eine Voraussetzung f\u00fcr den Prozess der Transmutation, der jedoch immer in einem Atemzug mit dem Begriff Partitionierung genannt werden m\u00fcsse. \u201eZun\u00e4chst nehme ich also den nuklearen Abfall, separiere den und hole bestimmte Isotope heraus, die ich dann transmutiere. Aber das ist extrem aufw\u00e4ndig und teuer. Vor allem der vorgelagerte Prozess der Partitionierung ist die aufw\u00e4ndigere Industrie, denn da muss ich viel \u00b4schmutzige Chemie` machen, um diese langlebigen Isotope vom \u00fcbrigen Abbrand zu trennen.\u201c Man spreche dann immer von P&T und das gehe auch nur in mehreren Zyklen.<\/p>\n

Wiederaufbereitungsanlagen<\/strong><\/h4>\n

Nun haben Wissenschaftler die Idee, die hoch radioaktiven Transurane einfach in andere Elemente zu verwandeln, die weniger lange strahlen und weniger giftig sind, um so dem Atomm\u00fcll seinen Schrecken zu nehmen. \u201eDas geht im Prinzip\u201c, best\u00e4tigt Kampert, \u201etats\u00e4chlich schafft man es, die besonders langlebigen Isotope umzuwandeln, aber das ist extrem aufw\u00e4ndig und teuer.\u201c<\/p>\n

\"\"Der „Schnelle Br\u00fcter “ in Kalkar (2004), der sp\u00e4ter zum Freizeitpark Kernwasser-Wunderland umgebaut wurde – \u00a9 CC BY-SA 4.0<\/span><\/div>\n

Als Beispiele, die wir aus der Presse kennen, nennt er die Wiederaufbereitungsanlagen ‚La Hague‘ in Frankreich und ‚Sellafield‘ in England, die diese ’schmutzige Chemie‘ betrieben haben und von denen immer auch Stoffe in die Umwelt gelangt sind. \u201eVon diesen Anlagen br\u00e4uchten wir dann eine ganze Reihe und zwar noch viel aufw\u00e4ndiger, als das, was wir bisher gemacht haben. Diese Partitionierung ist besonders schwierig und umwelttechnisch sehr umstritten. Theoretisch geht das, aber f\u00fcr die gro\u00dfindustrielle Anwendung muss sich das erst noch entwickeln. Heute sind wir noch nicht soweit.\u201c<\/p>\n

Atomm\u00fcll recyceln?<\/strong><\/h4>\n

Deutschland muss rund 10.000 Tonnen Atomm\u00fcll einlagern. Das entspricht einem Volumen von 20.000 Kubikmetern – vier Fu\u00dfballfelder, die einen Meter hoch mit Atomm\u00fcll bedeckt sind. Neben Uran sind auch mehr als 100 Tonnen des hoch radioaktiven und extrem giftigen Elements Plutonium darin. K\u00f6nnte man also mit dem Verfahren der Transmutation auch Atomm\u00fcll recyceln? \u201eJa\u201c, antwortet Kampert spontan, \u201etats\u00e4chlich k\u00f6nnte man Atomm\u00fcll recyceln. Wenn ich als Physiker denke, ist der Abbrand in gewisser Weise auch wertvoll, denn da ist noch viel Uran und auch Plutonium drin. Es gibt ja einen Reaktortyp in Hamm-Uentrop und Kalkar, der in Deutschland nie wirklich in Betrieb gegangen ist. Hamm-Uentrop ist kurz angelaufen und Kalkar eben nicht, das sind die sogenannten ‚Schnellen Br\u00fcter‘. Br\u00fcter bedeutet, sie erbr\u00fcten sozusagen ihren eigenen Brennstoff und schnell bedeutet, dass sie mit schnellen Neutronen arbeiten.\u201c<\/p>\n

Das Prinzip sei vereinfacht so, dass man Natururan nehme und ein wenig ver\u00e4ndere. Natururan bestehe immer aus Uran 238 und auch aus ein wenig Plutonium.\u00a0 \u201eWenn ich jetzt Neutronen einfange an Uran 238, dann entsteht Uran 239 und nach zwei Tagen Halbwertzeit, also ziemlich schnell, Plutonium 239. Das hei\u00dft also, dass jeder Reaktor auch Plutonium erbr\u00fctet. Und die Schnellen Br\u00fcter sind darauf ausgelegt, dass sie Natururan nehmen und sich ihren Brennstoff, das Plutonium, selber herstellen. Das ist physikalisch betrachtet unglaublich attraktiv.\u201c<\/p>\n

\"\"Transuranabfall im Waste Isolation Pilot Plan, New Mexico (USA) – \u00a9 gemeinfrei<\/span><\/div>\n

Man habe eine viel h\u00f6here Ausnutzung des Urans, weil alles Uran verwendet werde, um Plutonium zu erbr\u00fcten. Das Plutonium verbrenne man dann und recycle es immer wieder. In den herk\u00f6mmlichen Reaktoren werde also durch Partitionierung Uran 235 immer angereichert auf 3-5%, dann verbrannt und der Abfall wieder angereichert. Bei den Schnellen Br\u00fctern sei das Uran 238 wichtig, weil man damit im Reaktor den Brennstoff Plutonium erzeuge, was man dann spalte, um die Energie freizusetzen. Energetisch sei das nat\u00fcrlich attraktiv, auf der anderen Seite sei die K\u00fchlung sehr aufw\u00e4ndig.<\/p>\n

Transmutation durch Beschuss<\/strong><\/h4>\n

Zumindest auf dem Papier existiert bereits ein Verfahren, dass man Partitionierung und Transmutation (P&T) nennt. Dazu benutzt man schnellere Neutronen. Durch den Beschuss mit Neutronen k\u00f6nnte man z. B. Plutonium-239 mit einer Halbwertzeit von 24.000 Jahren in das stabile Ruthenium 104 und das kurzlebige C\u00e4sium-134 umwandeln. \u201eDie Idee dabei ist, dass ich alle langlebigen Isotope quasi transmutiere zu kurzlebigeren Isotopen.\u201c Bei der Transmutation gebe es zwei Ans\u00e4tze. Das eine sei, dass man etwas ver\u00e4nderte Kernreaktoren nehme, die nicht auf Energieerzeugung optimiert seien mit dem Ziel, m\u00f6glichst viele Isotope umzuwandeln. Das werde auch schon in verschiedenen L\u00e4ndern verfolgt.<\/p>\n

\u201eIn Europa gibt es eine weitere Methode, die technisch sehr interessant ist: die beschleunigerbasierte Transmutation. Man nimmt nicht den Reaktor als Neutronenquelle, sondern einen Teilchenbeschleuniger, mit dem man Neutronen erzeugt. Das sind Spallations-Neutronenquellen (Bei der Neutronenerzeugung durch Spallation wird pro Neutron sechsmal weniger Energie aufgewendet als bei der Kernspaltung, Anm. d. Red.). Dabei schie\u00dfe ich zwar Atomkerne aufeinander, aber es entstehen keine langlebigen Isotope, sondern da kommen Neutronen raus. Ich nutze einen starken Strombeschleuniger, den ich auf ein Ziel schie\u00dfe, Neutronen erzeuge und dann eine Neutronenquelle habe. Und diese Neutronenquelle kann ich ganz gezielt einsetzen, um bestimmte Isotope umzuwandeln.\u201c<\/p>\n

\"\"Die Wiederaufbereitungsanlage La Hague (2005) – \u00a9 CC BY-S 2.5<\/span><\/div>\n

Das sei deswegen sehr kontrolliert, weil, wenn man den Beschleuniger abstelle, es auch sofort vorbei sei. Das sei der Unterschied zum Reaktor, der immer lange Vor- und Nachlaufzeiten habe. \u201eDie Beschleuniger basierte Technik ist eleganter. Es ist, als ob man ganz gezielt mit dem Seziermesser arbeiten w\u00fcrde. Die Technik daf\u00fcr ist da. Aber auch da komme ich nicht umhin, die Partitionierung vorher zu machen, die muss immer sein.\u201c<\/p>\n

Transmutation – eine Alternative zum Endlager?<\/strong><\/h4>\n

Die Endlagerung unseres Atomm\u00fclls wird sich nach j\u00fcngsten Pressemeldungen voraussichtlich um Jahrzehnte verschieben. Aber w\u00e4re das P&T-Verfahren wirklich eine Alternative? \u201eIch pers\u00f6nlich bin skeptisch\u201c sagt Kampert prompt, \u201eauch die Empfehlung der Internationalen Atomenergiebeh\u00f6rde und eines Gutachtens im Auftrag des Bundesamts f\u00fcr die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) von vor zwei Jahren geht nicht dahin, wenngleich die weitere Forschung daran empfohlen wird. In dieser Empfehlung werden drei Alternativen diskutiert. Einmal diese Beschleuniger, die viele Vorteile mit sich bringen w\u00fcrden, aber eben mit der aufw\u00e4ndigen, teuren und dreckigen Partitionierung einhergehen m\u00fcsste, dann gibt es zwei reaktorbasierte Alternativen und bei der chemischen Partitionierung auch zwei unterschiedliche chemische Verfahren, die beide schmutzig sind. Das alles ist dann auch nur machbar, wenn man von jetzt an noch mindestens 30 Jahre Forschungszeit einplant.\u201c<\/p>\n

Hinzu k\u00e4men viele weitere Probleme, denn es w\u00fcrden dann auch viele Wiederaufbereitungsanlagen, die gebaut werden m\u00fcssten, ben\u00f6tigt, um die Partitionierung dort vornehmen zu k\u00f6nnen. Und die wolle niemand vor der Haust\u00fcre haben. \u201eEs entsteht bei der Transmutation dann auch wieder Abbrand, der zwar kurzlebig ist, aber in der Menge mehr wird. Ich werde damit die Radioaktivit\u00e4t nicht los, ich ver\u00e4ndere nur ihre Langlebigkeit in eine Kurzlebigkeit. C\u00e4sium und Strontium sind auch ein Problem, wir erinnern uns an Tschernobyl 1986. Nach der Reaktorkatastrophe sollte keiner mehr Freilandsalat essen, weil C\u00e4sium und Strontium durch den Regen auf die Felder gewaschen wurde, \u00fcber Nahrungsmittel in unsere K\u00f6rper gelangen konnte und Organe und Knochen sch\u00e4digte.\u201c<\/p>\n

\"\"Ein Atomkraftwerk – \u00a9 Pixabay<\/span><\/div>\n

Klar ist, dass Uran und Plutonium \u00fcber den Alphazerfall besser abschirmbar seien als andere Isotope. \u201eBei der Transmutation entsteht ein kurzlebigeres \u00dcbel mit h\u00f6herer Intensit\u00e4t. Der Weg dahin ist aufw\u00e4ndig und auch politisch schwer umsetzbar.\u201c<\/p>\n

40% des radioaktiven Abfalls ist bereits verglast<\/strong><\/h4>\n

Kampert hat einige Jahre in Karlsruhe gearbeitet und erz\u00e4hlt: \u201eAm Forschungszentrum Karlsruhe, genau wie J\u00fclich damals als Reaktorforschungszentrum unter Franz-Joseph Strau\u00df gegr\u00fcndet, hat man nukleare Abf\u00e4lle verglast. Wir kennen ja alle die Bilder, wenn da \u00d6lcontainer unter der Erde liegen, die rosten und deren Inhalt ausl\u00e4uft. Da hat man dann schon vor \u00fcber 20 Jahren die sogenannte Verglasungstechnik entwickelt. D.h., da werden die Abf\u00e4lle kompakt in einem Glask\u00f6rper eingebracht. Glas verrostet nicht, aber es liegt auch in Karlsruhe nach wie vor oberirdisch, weil man das irgendwie auch nicht endlagern will. Es war f\u00fcr die Endlagerung gedacht, weil es viel besser ist, als die F\u00e4sser und es sind auch bisher schon ca. 40% des radioaktiven Materials verglast. Auch da m\u00fcssen wir uns Gedanken machen, was wir mit dem verglasten Material machen, denn diese Materialien kann man nicht mehr aus dem Glas herausholen, um sie zu partitionieren. Die daf\u00fcr notwendige Technik gibt es einfach noch nicht. Wir haben also keine ganzheitliche L\u00f6sung.\u201c<\/p>\n

Transmutation in Deutschland gesellschaftlich nicht akzeptiert<\/strong><\/h4>\n

In Deutschland sei die Transmutation politisch nicht durchsetzbar und auch der Bev\u00f6lkerung nicht erkl\u00e4rbar, da man sich ja bereits von den Kernkraftwerken verabschiedet habe, versichert Kampert, denn man m\u00fcsse ja wieder in die ungeliebte Technik investieren, um den Abbrand zu transmutieren. Andere L\u00e4nder gingen da forscher vor. So sei Frankreich sogar internationaler Spitzenreiter in der Aufbereitung und Partitionierung. In der Stadt Mol in Belgien soll in den 2030er Jahren sogar die erste Demonstrationsanlage MYRRHA an den Start gehen. \u201eIn Belgien wird tats\u00e4chlich der erste Prototyp einer beschleunigergetriebenen Anlage in Kombination mit einem unterkritischen Reaktor entstehen.<\/p>\n

Mit dem Bau der 1,6 Mrd. \u20ac veranschlagten Anlage wurde im Juli diesen Jahres begonnen. Die Belgier haben viel mehr Kernkraft gemacht als wir und haben nat\u00fcrlich auch das Problem der Entsorgung, aber sie haben sich darum gek\u00fcmmert. Dazu kommt, dass die gesellschaftliche Akzeptanz im Unterschied zu Deutschland dort gegeben war. Sicher k\u00f6nnte man mehr investieren, aber die Frage ist, ob man nicht den Teufel mit dem Beelzebub austreibt, weil man durch die Chemie der Partitionierungsanlagen viel Abfall und weitere radioaktive Abf\u00e4lle erzeuge, die man auch sichern muss.\u201c<\/p>\n

Die Hoffnung sei nat\u00fcrlich, sagt Kampert zum Schluss, dass die L\u00e4nder, die daran forschen, vielleicht etwas entwickeln, was auch noch etwas N\u00fctzliches aus dem Abbrand hervorbringe. Vielleicht entstehe dort sogar eine Industrie, die den Abbrand anderer L\u00e4nder mit verwerte. In Deutschland fehle daf\u00fcr augenblicklich vor allem die Akzeptanz in der Bev\u00f6lkerung.<\/p>\n

Uwe Blass<\/h5>\n
\"\"Professor Karl-Heinz Kampert – \u00a9 UniService Transfer<\/span><\/div>\n

\u00dcber Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert<\/h4>\n

Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert studierte von 1977 bis 1983 an der Westf\u00e4lischen Wilhelms-Universit\u00e4t M\u00fcnster Physik. Von 1983 bis 1986 war Kampert wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Westf\u00e4lischen Wilhelms-Universit\u00e4t und promovierte 1986. Anschlie\u00dfend war er f\u00fcr drei Jahre als postdoktoraler Forschungsstipendiat an der Gro\u00dfforschungseinrichtung CERN in der Schweiz t\u00e4tig.<\/p>\n

Von 1989 bis 1995 war er Assistenzprofessor f\u00fcr Physik an der M\u00fcnsteraner Universit\u00e4t, w\u00e4hrenddessen habilitierte er sich 1993. Anschlie\u00dfend lehrte er als Professor der Physik an der Universit\u00e4t Karlsruhe und dem Forschungszentrum Karlsruhe, die 2009 beide zum Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie fusionierten. Seit 2003 lehrt er schlie\u00dflich Experimentalphysik an der Bergischen Universit\u00e4t Wuppertal.<\/p>\n

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Weltweit fallen in Kernkraftwerken j\u00e4hrlich gut 12.000 Tonnen nuklearer Abbrand an, in Deutschland sind \u00fcber die Jahre etwa 1.600 Tonnen entstanden. Der erste Castor-Transport mit abgebrannten Kernbrennst\u00e4ben fand 1995 in das Zwischenlager Gorleben statt. Bis heute ist die Politik auf der Suche nach einem geeigneten Endlager.<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-79788","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-wissen"],"publishpress_future_action":{"enabled":false,"date":"2026-05-20 11:58:09","action":"change-status","newStatus":"draft","terms":[],"taxonomy":"category","extraData":[]},"publishpress_future_workflow_manual_trigger":{"enabledWorkflows":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79788","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=79788"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79788\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":79800,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79788\/revisions\/79800"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=79788"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=79788"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=79788"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}