AtomkraftwerkeHeikler Brennstoff

In Mischoxid-Elementen, wie sie in Fukushima und auch in deutschen Reaktoren verfeuert werden, steckt Plutonium. Das zeigt, wie verquickt Atomkraft und -waffen sind. von 

Brennstoff MOX Kernkraft Atomkraftwerk Plutonium

Forscher bei der Analyse radioaktiver Brennstoffe  |  © Anne-Christine Poujoulat/Getty Images

Drei Buchstaben stehen für ein ganz spezielles Risiko unter all den Unwägbarkeiten von Fukushima : MOX, kurz für Mischoxid. Aus einer solchen Stoffmixtur bestehen 32 Brennstäbe im dritten der vier havarierten Reaktoren – sie enthalten neben Uran auch Plutonium. Einen Bombenstoff.

Diese Form von nuklearem Brennstoff ist seit Jahrzehnten äußerst umstritten – und auch in der deutschen Ausstiegsdiskussion dürfte MOX noch für Streit sorgen: Würden die sieben durch das Moratorium der Bundesregierung abgeschalteten alten Reaktoren und das pannengeplagte Atomkraftwerk Krümmel definitiv stillgelegt, dann würden in Deutschland nur noch Meiler laufen, die mit MOX-Brennelementen befeuert werden. Schon jetzt warnen Atomkritiker davor, Reststrommengen etwa der alten Kernkraftwerke Brunsbüttel und Krümmel auf das modernere AKW Brokdorf zu übertragen. Denn dieses läuft mit MOX.

Anzeige
Besiedlung um AKW
Wie viele Menschen in Deutschland leben im direkten Umkreis von Atomkraftwerken? Bitte klicken Sie auf das Bild, um zur interaktiven Grafik zu gelangen

Wie viele Menschen in Deutschland leben im direkten Umkreis von Atomkraftwerken? Bitte klicken Sie auf das Bild, um zur interaktiven Grafik zu gelangen  |  © ZEIT ONLINE

Ein brisanter Brennstoff also. Warum geht man weltweit dennoch dieses Risiko ein? Eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle versprachen sich Ingenieure und Politiker vom Plutonium. Sie träumten von einer nuklearen Kreislauf-Wirtschaft: Schnelle Brutreaktoren produzieren aus reichlich vorhandenem Abfall (nicht spaltbarem Uran 238) ständig neues Plutonium. Das Element mit dem chemischen Kürzel Pu wird dann in Wiederaufarbeitungsanlagen (WAA) extrahiert und als Brennstoff mit spaltbarem Uran 235 kombiniert, fertig sind die Mischoxid-Brennelemente (MOX-BE). Bis heute prägt die Vision des atomaren Recyclings die Energiepolitik etwa in Russland, China oder Frankreich.

Pu - begehrtes Teufelszeug

Seine Entdeckung durch den US-Amerikaner Glenn Seaborg 1940 wurde geheim gehalten, weil sich rasch die militärische Brisanz des neuen Elements herausstellte. Wie seine beiden Nachbarn im Periodensystem, Uran und Neptunium, wurde es nach einem Planeten benannt, daher Pluto-nium. Als Kürzel wählte Seaborg spöttisch »Pu« – in Anspielung auf das englische Kinderwort für Fäkalien. Namenspatron Pluto, der Gott der Unterwelt, erwies sich im Nachhinein als höllisch passender Pate.

Pu sendet vor allem Alphastrahlung aus, die sich schon mit einem Blatt Papier abschirmen lässt. Doch mit einer Halbwertszeit von 24000 Jahren ist es sehr langlebig. Es ist wie alle Schwermetalle giftig, löst sich aber fast nicht in Wasser. Plutonium zu verschlucken wäre daher weniger gefährlich, als es einzuatmen. Seine Radioaktivität schädigt die Lunge. In Majak (ehemalige Sowjetunion) beobachtete man eine Häufung von Lungenkrebs nach der Explosion einer Plutoniumfabrik 1957.

Auch das rohstoffarme und energiesüchtige Japan baute zwei Schnelle Brüter, gerade entsteht die zweite WAA des Landes. Und im vergangenen Herbst schließlich begann der Test von MOX-BE im nunmehr zerstörten Reaktor 3 von Fukushima. Es sollte ein weiterer Schritt in die Plutonium-Wirtschaft sein.

Perfekt ins Bild passt auch die geradezu horrende Ansammlung von mehr als 14.000 Brennelementen in Fukushima . Überwiegend kühlen sie abgebrannt in den Abklingbecken und Zwischenlagern ab. Die insgesamt in Fukushima gehortete Radioaktivität entspricht dem Inhalt von 25 Reaktorkernen. In den Augen vieler Japaner – zumindest bis zum verheerenden Beben – war dies ein wahrer Energieschatz.

Klicken Sie auf das Bild, um die Infografik als PDF-Datei herunterzuladen.

Klicken Sie auf das Bild, um die Infografik als PDF-Datei herunterzuladen.  |  © Julika Altmann

Denn auch jedes zunächst aus reinem Uran bestehende Brennelement enthält bald Plutonium, weil dieses bei der Kettenreaktion als Nebenprodukt entsteht. Aus Uranoxid wird so Plutoniumoxid – im Betrieb mutiert jedes Brennelement zu MOX-BE! Nach etwa dreijähriger Laufzeit enthält es ein Prozent Pu. Der überwiegende Teil aber wird, kaum gebildet, gleich wieder gespalten. Schon in jedem konventionell beladenen Reaktor geht rund ein Drittel der Stromproduktion auf die Spaltung von Pu zurück. Das macht das Schwermetall für Stromerzeuger so attraktiv.

Leserkommentare
  1. >>Sie träumten von einer nuklearen Kreislauf-Wirtschaft: Schnelle Brutreaktoren produzieren aus reichlich vorhandenem Abfall (nicht spaltbarem Uran 238) ständig neues Plutonium. Das Element mit dem chemischen Kürzel Pu wird dann in Wiederaufarbeitungsanlagen (WAA) extrahiert und als Brennstoff mit spaltbarem Uran 235 kombiniert, fertig sind die Mischoxid-Brennelemente (MOX-BE).<<

    Kurz und Knapp: Man versucht wieder einmal die Entwicklung eines Perpetuum mobile... soviel zur Lernfähigkeit.

    Die ersten AKWs sind eh nur zur Gewinnung des Bombenstoffes errichtet worden, Stromerzeugung stand ursprünglich gar nicht auf der Agenda.
    Und den ganzen kleinen Gerne-groß-Staaten, die meinen sie müssten unbedingt ein AKW bauen, geht es genau um diesen einen Aspekt, um nichts anderes. Dabei vergessen sie aber, dass sie sich damit eine passive Bombe ins Nest legen. Drei, vier der gerade eben bei Gaddafi geklauten panzerbrechenden Munition machen dann sehr schnell aus einem gerne-groß-Staat einen halb-tot-Staat.
    Aber ich nehme an, es ist sinnlos bei solchen Überlegungen an die Intelligenz zu appellieren....

    11 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • Crest
    • 07. April 2011 17:00 Uhr

    sondern die Streckung der Vorräte um zwei Größenordnungen ist das Ziel. (Dass MOX Brennelemente für Terroristen nicht taugen, ist im Artikel erwähnt. Und dass ein Containment so leicht nicht zerstörbar ist, haben wir in Fukushima gesehen.)

    Die ganzen kleinen Gerne-groß-Staaten, die meinen sie müssten unbedingt ein AKW bauen, geht es genau um diesen einen Aspekt, um nichts anderes. Dazu gehen sie den Weg über die Urananreicherung und spezielle nicht für die Stromerzeugung optimierte Reaktoren.

    Herzlichst Crest

  2. Na endlich mal ein wirklich fundierter Wissenschaftsbeitrag, aus dem sogar ich noch etwas erfahren kann. Allein die Ausarbeitung des Problematischen bleibt ein wenig auf der Strecke, ist allerdings ohnehin nachgeordnet und könnte hiernach erst beginnen.

    Hier sehe ich jedoch wenig wirkliche Probleme. Eine Welt, die jahrzehntelang Kernkraft nutzte, ohne zu wissen, was sie mit dem anfallenden Müll machen soll, und die fast ebenso lang ein Machtspielchen mittels Atombomben trieb, begegnet durch das Plutonium keiner neuen Qualität. Die Vor- und Nachteile heben sich quasi auf, so dass die Diskussion wieder auf die Debatte über die Nutzung von Kernkraft allgemein zurück geführt wird.

    Allein die Gefahr radioaktiven Staubs, in dem auch Plutonium enthalten sein könnte, sollte nicht unterschätzt werden. Zwar kann man sich durch die Eigenschaften des Stoffes besser dagegen schützen, doch verherrend ist die Wirkung - gerade weil es ein alpha-Strahler ist - falls es in den Körper gelangt.

    War es nicht so, dass gerade das waffenfähige Pu die längste Halbwertszeit aufweist?

    Eine Leserempfehlung
    • TQB1
    • 07. April 2011 12:56 Uhr

    Der Argumentationsschritt von Fukushima zum Kernwaffenbau von Terroristen ist mir nicht klar.
    Was ist die Aussage?
    Kein Terrorist der Welt wird im Umkreis von Fukushima versuchen, Plutonium aus dem Niederschlag im Umkreis der Anlage isolieren zu wollen. Ebenfalls waere es momentan nicht sehr klug (und gesund) Pu aus den freiliegenden Abklingbecken stehlen zu wollen.
    Und wo ist das Problem, mit Mischoxidreaktoren "altes" Plutonium in einen Zustand zu bringen, bei dem erst wieder muehsam und unter Nutzung einer Menge teuerer Technik angereichertes Plutonium zu gewinnen waere?

    239-Pu hat eine Halbwertszeit von etwa 24000 Jahren, das ist gegenueber den Isotopen 244-Pu (ca. 80 Mio. Jahre) und 242-Pu (ca. 375000 Jahre) gering, anderen Isotope haben Halbwertszeiten in der Groessenordnung von Stunden/Tagen (237-Pu, 243-Pu), Jahren (236-Pu, 238-Pu, 241-Pu) und 1000 Jahren (240-Pu). Allerdings ist die Halbwertszeit von Plutonium nur die halbe Wahrheit, die Halbwertszeiten der Zerfallsprodukte (Uran- & Thoriumisotope) sind auch lang und bis zum endgueltigen Zerfall in stabile Kerne mit zu beruecksichtigen.

    2 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Ja, genau das wurde mir aus dem Artikel auch nicht klar.

  3. Ja, genau das wurde mir aus dem Artikel auch nicht klar.

  4. dass die Autoren entweder keine Ahnung von der Materie haben oder den üblichen irreführenden Anti-Atom-Sermon von Stapel lassen.

    1. Nicht alles Plutonium aus Leichtwasser-Reaktoren ist Kernwaffenfähig.
    2. Kernwaffen kann man genausogut mit angereichertem Uran bauen.
    3. Ginge es um die Erbrütung von Kernwaffen-Plutonium, so würde man ganz andere Reaktoren wählen als die kommerziellen Leichtwasser-Reaktoren
    4. (klar wg 3.) sind die militärischen Nuklearprogramme von den zivilien historisch und technisch klar differenzierbar. Da könnte man ebensogut die Gründung von VW als Kriegsvorbereitung bezeichnen, weil Autos und Panzer beide Verbrennungsmotoren besitzen...

    Eine Leserempfehlung
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • TQB1
    • 07. April 2011 14:30 Uhr

    Nun ja,
    1. wurde schon im Artikel gestreift,

    2. ja, allerdings in anderem, nicht unbedingt effektiveren Design. Urananreicherung wird ja auch gemacht; ist ja kein grosses Geheimnis.
    Plutonium, was schon vglw. rein vorliegt (aus ausrangierten Gefechtskoepfen), besitzt, wenn man den Aufwand mit Neutronenreflektoren u.v.a.m scheut (also Terroristen ohne grosstechnische Experimentieranlagen), eine kleinere kritsche Masse, waeren naiv betrachtet also erst einmal einfacher in eine gleichzeitig kompaktere Bombe zu integrieren.
    Ganz so einfach ist es dann natuerlich doch nicht...
    Aber selbst wenn man spaltbares Material hat, der Waffenbau erfordert noch grosse Anstrengungen in geometrischer Anordnung u.v.a.m... Expertise, die jedes Land fuer sich erwerben muss...

    3. Ja, die "guten" alten graphitmoderierten Druckroehrenreaktoren eignen sich dafuer hervorragend...

    4. Das stimmt leider nicht so ganz, der erste grosse Schwung Kernkraftwerke in den USA, der Sowjetunion, GB und Frankreich hatten vor allem die Waffenisotopenproduktion als vorrangiges Ziel (sieht man an vorrangig benutzten Reaktortypen), die gleichzeitige Stromerzeugung war nur brauchbarer und der Bevoelkerung gut verkaufbarer Nebeneffekt. In der Fruehzeit der Kernkraftwerkstechnik war die Differenzierung weit weniger stark als heute.
    Und die Dual-Use-Problematik ist ein weit groesseres und verzwickteres Feld als "nur" die Kerntechnik...

    • TQB1
    • 07. April 2011 14:30 Uhr

    Nun ja,
    1. wurde schon im Artikel gestreift,

    2. ja, allerdings in anderem, nicht unbedingt effektiveren Design. Urananreicherung wird ja auch gemacht; ist ja kein grosses Geheimnis.
    Plutonium, was schon vglw. rein vorliegt (aus ausrangierten Gefechtskoepfen), besitzt, wenn man den Aufwand mit Neutronenreflektoren u.v.a.m scheut (also Terroristen ohne grosstechnische Experimentieranlagen), eine kleinere kritsche Masse, waeren naiv betrachtet also erst einmal einfacher in eine gleichzeitig kompaktere Bombe zu integrieren.
    Ganz so einfach ist es dann natuerlich doch nicht...
    Aber selbst wenn man spaltbares Material hat, der Waffenbau erfordert noch grosse Anstrengungen in geometrischer Anordnung u.v.a.m... Expertise, die jedes Land fuer sich erwerben muss...

    3. Ja, die "guten" alten graphitmoderierten Druckroehrenreaktoren eignen sich dafuer hervorragend...

    4. Das stimmt leider nicht so ganz, der erste grosse Schwung Kernkraftwerke in den USA, der Sowjetunion, GB und Frankreich hatten vor allem die Waffenisotopenproduktion als vorrangiges Ziel (sieht man an vorrangig benutzten Reaktortypen), die gleichzeitige Stromerzeugung war nur brauchbarer und der Bevoelkerung gut verkaufbarer Nebeneffekt. In der Fruehzeit der Kernkraftwerkstechnik war die Differenzierung weit weniger stark als heute.
    Und die Dual-Use-Problematik ist ein weit groesseres und verzwickteres Feld als "nur" die Kerntechnik...

    5 Leserempfehlungen
    Antwort auf "Nein, das zeigt nur, "
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    aber in Punkt 4. meinte ich auch das, was Sie erwidern: Erst kamen (natürlich) die Waffenprogramme, und danach die zivilen. In der Frühphase wurde natürlich viel Pionierarbeit geleistet (dual use), klar.

  5. aber in Punkt 4. meinte ich auch das, was Sie erwidern: Erst kamen (natürlich) die Waffenprogramme, und danach die zivilen. In der Frühphase wurde natürlich viel Pionierarbeit geleistet (dual use), klar.

    Antwort auf "eine Differenzierung"
    • Crest
    • 07. April 2011 17:00 Uhr

    sondern die Streckung der Vorräte um zwei Größenordnungen ist das Ziel. (Dass MOX Brennelemente für Terroristen nicht taugen, ist im Artikel erwähnt. Und dass ein Containment so leicht nicht zerstörbar ist, haben wir in Fukushima gesehen.)

    Die ganzen kleinen Gerne-groß-Staaten, die meinen sie müssten unbedingt ein AKW bauen, geht es genau um diesen einen Aspekt, um nichts anderes. Dazu gehen sie den Weg über die Urananreicherung und spezielle nicht für die Stromerzeugung optimierte Reaktoren.

    Herzlichst Crest

    2 Leserempfehlungen
    Antwort auf "Lernfähigkeit"

Bitte melden Sie sich an, um zu kommentieren

  • Artikel Auf einer Seite lesen
  • Schlagworte Bundesregierung | Brennelement | Uran | China | Frankreich | Fukushima
Service