Radioaktiver Abfall als Brennstoffe für Reaktoren der nächsten Generation

Die Radioaktivität von Atommüll ist von Natur aus ein Ergebnis der erheblichen Mengen an nutzbarer Energie, die in spaltbarem Material vorkommt. Recycling und Transmutation von Aktiniden ist ein wichtiger Schritt in die Richtung eines endgültigen geschlossenen Brennstoffkreislaufs.

Das durch die EU finanzierte Projelt FAIRFUELS (Fabrication, irradiation and reprocessing of fuels and targets for transmutation) arbeitet an der Entwicklung neuer Kraftstoffe, die auf dem Recycling von Atommüll durch erneute Bestrahlung in Reaktoren der nächsten Generation-Reaktoren im Sinne der Nachhaltigkeit basieren. Durch die Erhöhung des Recycling und Transmutation von Atommüll, bei dem hochrangige, langlebige Aktiniden in stabile oder kurzlebige Materialien umgewandelt werden, trägt FAIRFUELS zur Reduzierung des Volumens und der Gefahr radioaktiver Abfälle bei.

Schnelle Brüter gehören zu den Kernenergiesystemen der Generation IV, die von der Europäischen Technologieplattform für nachhaltige Kernenergie (SNETP) als eine wichtige Priorität der Kernforschung anerkannt sind. Die sollen den Verbrauch von Uran-Ressourcen erheblich senken und die verbleibende langfristige Radioaktivität in Atommüll durch Transmutation freisetzen.

Das MARIOS-Experiment über Americium-Transmutation zur Sammlung von Daten über bestrahlten Brennstoff bei unterschiedlichen Temperaturen und Porositäten wurde erfolgreich abgeschlossen. Sein Ziel war es, das Verhalten von kleineren Aktinidentargets in einer Uranoxid-Matrix näher zu untersuchen und dichte Brennstoffe mit Brennstoffen mit maßgeschneiderter Porosität zu vergleichen. In diesen Zielen werden große Mengen Helium erzeugt, welches Schwellung und erhebliche Schäden an dem bestrahlten Material verursacht.

Ein weiterer Test, der innerhalb von FAIRFUELS durchgeführt wurde, war das SPHERE-Experiment, das Americium in der klassischen Form von Pellets und als Kugel-pac vergleichen sollte. Niedrige Actinide, die Kugel-pac enthalten, umfassen einfachere, staubfreie Herstellungsprozesse, die sehr notwendig sind, um das Risiko einer Kontamination zu reduzieren. Bestrahlungstests wurden in dem Hochflussreaktor in Petten, Niederlande, durchgeführt.

Das HELIOS Experiment wurde entwickelt, um das Stapelverhalten von inerten Matrix-Brennstoffen und Targets mit Americium zu studieren. Der Fokus lag dabei auf der Untersuchung der Rolle, die das Americiums auf die Mikrostruktur und die Temperatur der Heliumgasfreisetzung und auf die Brennstoffschwellung ausübt. Das Verständnis der Gasfreigabemechanismen ist entscheidend, um die Transmutationsausbeute zu maximieren.

Die Ergebnisse von FAIRFUELS sollen einen wesentlichen Beitrag zum Problem des radioaktiven Atommüll durch Recyceln von einigen der gefährlichsten und langlebigen Komponenten leisten. Die Transmutation zu sichereren Substanzen durch Bestrahlung wird in gleicher Weise in heutigen Atommüll-Brennern sowie in zukünftigen Kernreaktoren anwendbar sein. Dies sind wichtige Routen, um den Kernbrennstoffkreislauf zu schließen und um eine bessere Nachhaltigkeit zu erreichen sowie die Umwelt weniger zu belasten.