Einleitung

Ein entscheidendes Problem der Kern-Energie ist die Produktion von radioaktivem Abfall. Die Radio-Toxizität abgebrannter Brennelemente wird von Plutonium und anderen Minoren Aktiniden dominiert (vgl. Abb. 1). Neue Generation IV Reaktoren mit einem geschlossenen Brennstoffkreislauf oder Beschleunigergetriebene Systeme minimieren die Menge an langlebigem radioaktivem Abfall.

Abbildung 1: Radio-Toxizität abgebrannter Brennelemente © Salvatores, NEA report 6090, 2006

Eine Möglichkeit, die Endlagerzeit von radioaktivem Abfall zu reduzieren, ist die Transmutation langlebiger Isotope in kurzlebige. Dies kann durch den Beschuss mit Neutronen erreicht werden. Die Fähigkeit einer entsprechenden Anlage zur Transmutation hängt entscheidend vom verwendeten Neutronenspektrum, d.h. von der Neutronenenergie, ab. Plutonium und die Minoren Aktiniden sind nur im schnellen Neutronenspektrum spaltbar. Die Spaltprodukte haben im Mittel wesentlich kürzere Halbwertszeiten (ca. 102 Jahre) im Vergleich zu den Aktiniden (bis zu 105 Jahre). Dies ermöglicht eine wesentlich kürzere Endlagerzeit des radioaktiven Abfalls.

Abbildung 2: Radio-Toxizität abgebrennter Brennelemente mit und ohne Transmutation © Salvatores, NEA report 6090, 2006

Wenn das gesamte Plutonium aus den abgebrannten Brennelementen recycled und gespalten wird, reduziert sich die Radio-Toxizität um 90%. Darüberhinaus kann sie um bis zu 99% reduziert werden, wenn noch alle Minoren Aktiniden verbrannt werden (vgl. Abb. 2 - Kreise, Kreuze und Sterne repräsentieren die Radio-Toxizität nach verschiedenen Transmutations-Szenarien).

Präzise bekannte Wirkungsquerschnitte von Kernreaktionen mit schnellen Neutronen sind nötig, um Transmutationsanlagen zu entwickeln. Speziell werden präzise Daten zur inelastischen Streuung an Konstruktionsmaterialien (z.B. Eisen) oder zur Spaltung von Plutonium und Minorer Aktinide benötigt.

Aus diesen Gründen beschäftigt sich das Forschungsprojekt TRAKULA mit Experimenten mit schnellen Neutronen, der Spektroskopie von Transmutationsprodukten sowie Experimenten mit Minoren Aktiniden.

 

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