Im Frühjahr 2023 wurden die letzten deutschen Kernkraftwerke vom Netz genommen. Dies markierte einen entscheidenden Schritt in der deutschen Energiepolitik und hinterlässt landesweit etwa 27.000 Tonnen hochradioaktiven Abfalls. Diese Abfälle, hauptsächlich alte Brennstäbe, lagern derzeit in Castorbehältern an den Standorten der stillgelegten Kraftwerke. Ein zentrales Problem bleibt: Diese Abfälle bleiben über viele Generationen gefährlich. Derzeit verfolgt Deutschland die Option der Endlagerung, jedoch verzögert sich die Suche nach einem geeigneten Endlagerort erheblich. Experten schätzen, dass diese Suche bis weit in die zweite Hälfte des 21. Jahrhunderts andauern könnte. Abgesehen von der Standortauswahl wird auch die tatsächliche Einlagerung des radioaktiven Abfalls noch viele Jahre in Anspruch nehmen.
Seit Anfang dieser Woche rückt die Möglichkeit der Transmutation wieder in den Fokus der Diskussionen. Transmutation könnte als Lösung für die Probleme im Umgang mit gefährlichem Atommüll betrachtet werden. Die Technologie zielt darauf ab, langlebige radioaktive Atomkerne in kurzlebige oder stabile Atomkerne umzuwandeln. Dadurch könnte die Gefährdung durch hochradioaktiven Atommüll auf einen kürzeren Zeitraum reduziert werden. Allerdings bleibt ein Endlager auch mit dieser Technologie notwendig, da nur ein Teil des Abfalls umwandelbar ist.
Partitionierung und Transmutation
Die Partitionierung und Transmutation (P&T) sollen hochradioaktive Abfälle so aufbereiten, dass deren Strahlungsdauer reduziert wird. Bisherige Forschungserfolge sind jedoch nur im Labormaßstab erzielt worden, und es wird geschätzt, dass mehrere Jahrzehnte intensiver Forschung nötig sind, bevor die Technologie einsatzbereit ist. Ein aktuelles Gutachten des Bundesamtes für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) kommt zu dem Schluss, dass die tiefengeologische Entsorgung die bessere Alternative darstellt. Gleichwohl könnte die Entwicklung von Transmutationsanlagen Jahrhunderte kosten und mehrere Anlagen müssten über Jahrzehnte betrieben werden, um einen Großteil der Transurane zu transmutieren.
Die P&T-Technologie umfasst drei Schritte: Abtrennung, Brennstofffertigung und Umwandlung. Bislang existiert jedoch keine industriereife Anlage hierfür. Der Großteil des hochradioaktiven Abfalls besteht aus Uran (ca. 94%), Transuranen (ca. 1,5%) und Spaltprodukten (ca. 4%). Besonders Transurane stellen aufgrund ihrer Entstehung durch Neutroneneinfang eine hohe Gefährdung dar.
Grenzen der Transmutation
Obwohl die Transmutation eine vielversprechende Lösung darstellen könnte, ist die Technologie noch nicht ausgereift. Ein Abschlussbericht einer Kommission zur Lagerung hochradioaktiver Abfälle hat sich gegen die Nutzung dieser Technologie in Deutschland ausgesprochen. Gründe sind unter anderem die hohen Kosten und die unzureichende Entwicklung der Technologie. Fortschritte in Laboren und kleinen Demonstrationsanlagen sind zwar erkennbar, die praktische Anwendung steht jedoch auf der Kippe. In Ländern wie Russland und Frankreich wurde zwar mit Transmutationsversuchen experimentiert, jedoch wurden viele dieser Projekte aufgrund technischer und finanzieller Herausforderungen gestoppt.
Deutschland, das am 31. Dezember 2022 aus der Atomkraft ausgestiegen ist, wird fortan keine neuen Reaktoren bauen. Der Griff zur Transmutation ist häufig mit der Hoffnung verbunden, die Lagerzeit des Atommülls zu verkürzen. Allerdings erzeugt dieser Prozess auch kurzlebigere, stark strahlende Nuklide. Selbst wenn die Transmutation eine Teilmenge der Probleme mit Atommüll lösen könnte, bleibt die Notwendigkeit für sichere Endlagerung für hochradioaktive Abfälle bestehen.
Das vorhandene Wissen über die Transmutation und deren Grenzen führt zu einer Mischung aus Hoffnung und Skepsis unter Experten. Auch wenn die Forschung voranschreitet, bleibt die Frage im Raum, wie diese Technologie in der industriellen Realität umgesetzt werden kann und ob sie die dauerhaften Lösungen bieten kann, die für die Sicherheit von Mensch und Umwelt erforderlich sind.
Für einen tiefgreifenden Überblick über die aktuellen Diskussionen zur Transmutationstechnologie sowie der technischen Hintergründe und Herausforderungen empfiehlt sich ein Blick auf die Informationen zur Partitionierung und Transmutation. Zudem bietet Quarks spannende Einblicke in die Möglichkeiten, aber auch die Restriktionen dieser Technologie.
