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03 Dez 2013

Atommüll

Da flattert uns ein sogenannter „Beipackzettel zu Atomstrom“ in die Mailbox, der wieder einmal die altbekannten Ungeheuerlichkeiten verbreitet. Unter anderem das:

Da nur 0,1 % des Brennmaterials im Reaktor in Energie umgesetzt wird, 99,9 % also als hochradioaktiver Atommüll zurückbleiben, werden in Atomreaktoren täglich unvorstellbare Mengen von Atommüll erzeugt.

Eine willkommene Gelegenheit, wieder mal das Thema „Atommüll“ zu besprechen. Wie oft hört man doch das Argument: „Ich wäre ja schon für die Atomenergie, wenn nur das Problem mit den Abfällen nicht wäre.“ Ja, wie ist das eigentlich mit dem Abfall-Problem? Woraus besteht eigentlich dieser gefürchtete „Atommüll“?

Zuerst: was geht denn in den Reaktor hinein? (Wir betrachten hier nur die Art Reaktoren, wie wir sie in der Schweiz haben: Leichtwasserreaktoren. Die Zahlen können je nach Lieferant der Brennstäbe ändern. Wir rechnen hier ein Beispiel.) Was hinein geht ist leicht angereichertes Uran. Womit angereichert? Nur 0,7% des natürlichen Urans macht Kernspaltung und liefert Energie. Die Physiker nennen diese Art Uran Uran-235. Die anderen 99,3% sind Uran-238, das ist nicht spaltbar. Weil 0,7% spaltbares Uran zu wenig ist wird es auf 4% „angereichert“ (es können auch 3,5 bis 5% sein). Das passiert in Zentrifugen, von denen man im Zusammenhang mit dem Konflikt mit dem Iran gehört hat. Man kann sich das vorstellen, wie die „Anreicherung“ von Milch zu Rahm. (Übrigens: wer eine Bombe bauen will, muss auf mindestens 83% anreichern!) Ein Tonne Nuklearbrennstoff besteht also aus 40 kg Uran-235 und 960 kg Uran-238.

Dieses Uran ist von Natur aus ganz schwach radioaktiv. Man kann es gefahrlos in den Hosensack stecken.

Während zwei bis drei Jahren wird das Uran im Reaktor in Neutronen „gebadet“. Die Neutronen spalten Uran-235 Kerne in zwei Teile und sie verwandeln einen kleinen Teil des U-238 (das sie nicht spalten können) in ein neues Element: Plutonium. Wie Uran-235 ist Plutonium-239 spaltbar und somit ein Energielieferant.

Aus den gespaltenen Atomen werden „Spaltprodukte“. Das ist ein Gemisch verschiedenster Atome, die instabil, also radioaktiv sind. Sie zerfallen mehr oder weniger schnell über mehrere Stufen in stabile Atome. Die Zerfallsenergie trägt um 7% zur Reaktorleistung bei.

Einige der Spaltprodukte sind „Neutronenfresser“. Nach 2 bis 3 Jahren gibt es davon so viele, dass es schwierig wird, den Spaltprozess aufrecht zu erhalten. Ausserdem ist das spaltbare Uran-235 weitgehend aufgebraucht. Die Brennstäbe sind „abgebrannt“ und müssen raus. Die Medien und die Antiatomlobby nennen  sie jetzt Atommüll. Wie hat sich die Zusammensetzung geändert?

Ein kleiner Teil des U-238, knapp 10 kg,  ist in Plutonium und weitere „Transurane“ verwandelt worden. Aus einem grossen Teil der 40 kg U-235 und aus einem Teil des Plutoniums sind Spaltprodukte geworden. Davon sind nach einem Jahr noch etwa 5 kg radioaktiv, der Rest ist zu stabilen Atomkernen zerfallen.

Zusammengefasst: Eine Tonne ein Jahr alter „Atommüll“ besteht aus:

  • 950 kg Uran-238 und
  • 5-10 kg Uran-235. Diese 955 bis 960 kg Uran entsprechen ziemlich genau dem ursprünglichen Brennstoff, allerdings mit zu wenig spaltbarem U-235. Dieses Uran ist genau so schwach radioaktiv wie zuvor.
  • 5 kg radioaktive Spaltprodukte
  • 10 kg Plutonium und andere Transurane
  • 25-30 kg stabile (nicht radioaktive) Spaltprodukte

(Die genauen Zahlen hängen davon ab, wie lange der Brennstoff im Reaktor war.)

Erstaunlicherweise gibt es unter den Spaltprodukten keines mit einer Halbwertszeit von mehr als hundert Jahren aber weniger als 200'000 Jahren. Sie sind also entweder kurzlebig und stark strahlend oder langlebig und schwach strahlend.

Wir haben also 4 Arten von „Atommüll“:

1. Spaltprodukte mit weniger als 100 Jahren Halbwertszeit. (Hauptsächlich Strontium-90 und Cäsium-137 mit je etwa 30 Jahren). Diese sind nach 500 Jahren harmlos. Sie sind noch so radioaktiv wie Uranerz. (rote gestrichelte Linie oberhalb „Original ore“=ursprüngliches Erz).

2. Spaltprodukte mit einer Halbwertszeit von mehr als 100'000 Jahren und stabile Spaltprodukte. Ihre Strahlung ist so schwach, dass man sie als harmlos bezeichnen kann. Sie erzeugt gerade mal 1 Watt Wärmeleistung.

3. Bleiben die Transurane. Sie haben Halbwertszeiten im „unangenehmen“ Bereich. Plutonium zum Beispiel 24'000 Jahre. Allerdings könnten sie als Energierohstoff verwendet werden, wenn man sie abtrennt.

4. Der grösste Teil, etwa 95%, ist das gleiche Uran-238, aus dem die ursprünglichen Brennstäbe bestanden, als sie in den Reaktor geladen wurden.

Fazit: „Atommüll“ ist Müll, wenn man die abgebrannten Brennstäbe tel-quel entsorgen will. So machen es die USA und Schweden, und gemäss „Energiestrategie 2050“ auch die Schweiz. „Atommüll“ ist aber wertvoller Energierohstoff, wenn man die abgebrannten Brennstäbe aufarbeitet. Aus Plutonium und U-238 kann man neue Brennstäbe herstellen! Frankreich, Japan, England machen das und früher auch die Schweiz.

Die Spaltprodukte muss man 500 Jahre lang sicher lagern, nicht Millionen von Jahren!

 

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