Forschern der Technischen Universität München und des TÜVs ist es gelungen, eine vielversprechende Studie zur Umwandlung von radioaktivem Abfall aus Kernkraftwerken zu entwickeln. Diese Forschung wurde von der Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) in Auftrag gegeben, um eine nachhaltige Lösung für eines der drängendsten Probleme der Kernenergie zu finden. Die Studie zielt darauf ab, die Strahlungsintensität von Atommüll erheblich zu verringern und dessen Gefährlichkeit zu reduzieren.
Geplant ist der Bau einer Transmutationsanlage in einem stillgelegten Atomkraftwerk, das aktuell als Zwischenlager für Atommüll genutzt wird. Dabei wird angestrebt, Atomkerne alter Brennstäbe durch Beschuss mit Neutronen in weniger gefährliche Elemente umzuwandeln. So könnte die Strahlungsdauer des Atommülls von einer Million Jahren auf etwa 800 Jahre gesenkt werden.
Vorteile des Transmutationsprozesses
Im Rahmen des Transmutationsverfahrens könnte zudem wertvolles Material wie Uran, Rhodium und Ruthenium gewonnen werden, das in verschiedenen Industrien und der Forschung von großer Bedeutung ist. Während des Prozesses entstehen unter anderem Edelgase wie Xenon und Krypton sowie die Elemente Cäsium und Strontium, die ebenfalls in der Medizin Verwendung finden.
Die hitzeexerierende Natur des Verfahrens eröffnet die Möglichkeit, diese Wärme in Fernwärmenetze einzuspeisen, was die Effizienz der Energiegewinnung steigern könnte. Die Studie sieht vor, dass die Anlage des Schweizer Start-ups Transmutex für diese innovativen Prozesse eingesetzt wird. In Deutschland gibt es zahlreiche Standorte für den Bau solcher Anlagen, darunter 16 Zwischenlager, die bereits für die Lagerung von Atommüll genutzt werden. Dies könnte Transportkosten und -risiken signifikant reduzieren.
Herausforderungen und erforderliche Infrastruktur
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass ein Investitionsvolumen von etwa 1,5 Milliarden Euro für die Errichtung dieser Demonstrationsanlage nötig ist. Jährliche Betriebskosten werden auf über 115 Millionen Euro geschätzt. Dabei sollen Einnahmen aus den gewonnenen Materialien sowie die Entsorgung atomarer Abfälle die Kosten decken. So könnten die Baukosten um bis zu 30 Prozent gesenkt werden, wenn die Anlage auf einem ehemaligen Standort eines Atomkraftwerks errichtet wird.
Die Forschung zur Transmutation steht jedoch erst am Anfang. Laut aktuellen Gutachten wird geschätzt, dass mehrere Jahrzehnte intensiver Forschung notwendig sind, bis eine industrielle Anwendung der Transmutation möglich ist. Bislang wurden Erfolge hauptsächlich im Labormaßstab erzielt. Ein Endlager für hochradioaktive Abfälle bleibt weiterhin unverzichtbar, da nicht alle Abfälle umwandelbar sind.
Die Grundlage des Transmutationsverfahrens
Der Prozess der „Partitionierung und Transmutation“ (P&T) umfasst drei Schritte: die Abtrennung (Partitionierung) der radioaktiven Stoffe, die Herstellung neuer Brennstoffe und schließlich die Umwandlung in weniger gefährliche oder stabile Formen. Hauptbestandteile des hochradioaktiven Abfalls sind Uran (94% des Abfalls), transuranische Elemente (ca. 1,5%) und Spaltprodukte (etwa 4%). Trotz der Fortschritte bleibt die industrielle Umsetzung ungewiss, und es wird erwartet, dass zwischen drei und 23 Transmutationskraftwerke betrieben werden müssten, um signifikante Mengen des Abfalls zu verarbeiten.
Schließlich wurde international in Fachkreisen erkannt, dass ein langfristiges Konzept zur sicheren Entsorgung von hochradioaktivem Abfall unverzichtbar ist. Die Diskussion dreht sich nicht nur um die technische Durchführbarkeit, sondern auch um die Sicherheit für Mensch und Umwelt, die gemäß dem Standortauswahlgesetz jederzeit gewährleistet sein muss. Die Suche nach einem geeigneten Endlager bleibt somit eine Herausforderung, die die Gesellschaft in den kommenden Jahrzehnten weiterhin beschäftigen wird.