Atomkraftwerke: Heikler 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: Hans Schuh
• Datum: 07.04.2011 - 11:27 Uhr

© Anne-Christine Poujoulat/Getty Images

Forscher bei der Analyse radioaktiver Brennstoffe

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.

Besiedlung um AKW

© ZEIT ONLINE

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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.

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.

Grafik Radioaktivität

© Julika Altmann

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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.

Deutschland hatte zwar nie Kernwaffen, ein Plutonium-Erbe besitzt es trotzdem

Und genau deshalb harrten in Fukushima so enorm viele abgebrannte Brennstäbe der Wiederaufarbeitung. Die als besonders gefährlich erachteten 32 MOX-Elemente des Reaktors 3 dürften nur etwa ein Hundertstel des gesamten Plutoniums von Fukushima enthalten. Die Menge, die im Abklingbecken des Reaktors 4 liegt, ist um ein Vielfaches höher. Seit die teilweise Auflösung der Brennstäbe eine gewaltige Explosion verursacht hat, dampfen sie unter freiem Himmel. Von dort dürften auch die Plutoniumspuren stammen, die man auf dem Gelände entdeckt hat.

Im Gegensatz zu Jod 131 und Cäsium 137, die bereits in großen Mengen freigesetzt wurden und deren Radioaktivität akut lebensgefährlich ist, kann Plutonium nicht als Gas entweichen. Und weil es steinhart ist wie Keramik und elfmal schwerer als Wasser, erwartet man , dass es sich im Fall einer Reaktorexplosion hauptsächlich im nahen Umkreis niederschlägt. Jedenfalls war das in Tschernobyl so.

Szenarien für Fukushima

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Plutonium reichert sich weder in der Nahrungskette noch im Körper an. Zudem sendet es überwiegend Alphastrahlen aus, die sich relativ leicht abschirmen lassen – man könnte Pu für eine untergeordnete Gefahr halten. Wäre es nicht auch ein mörderischer Bombenstoff. In Nagasaki tötete er Zehntausende Zivilisten auf einen Schlag. Und jede Terrorgruppe, die reines Plutonium 239 hat, kann eine Kernwaffe bauen, wenn auch mit hohem Aufwand. Umgekehrt fällt bei jedem demontierten Atomsprengkopf Pu an, gleichsam secondhand.

Und genau das ist der Grund, warum sogar die US-Amerikaner, lange Skeptiker einer nuklearen Kreislaufwirtschaft, seit der Jahrtausendwende in Savannah River eine neue Fabrik für MOX-BE bauen: Sie soll bei der mit Russland vereinbarten Abrüstung Tausender Kernwaffen helfen. Dutzende Tonnen Waffenplutonium gilt es zu entsorgen. Damit dieses Material keinem Terroristen oder Potentaten in die Hände fällt, wurde anfangs erwogen, es mit hoch radioaktiven Abfällen in Glas zu verschmelzen und einzulagern. Doch man besann sich auf das alte Leitmotiv der Friedensbewegung: »Schwerter zu Pflugscharen«, respektive Bombenstoff zu MOX-BE.

Reaktoraufbau

© ZEIT-Grafik

Nicht nur deren tödliche Strahlung soll Terroristen abschrecken. Nach dem zivilen Gebrauch ist das ursprünglich relativ reine Waffenplutonium 239 auch stark verunreinigt durch mehrere eng verwandte Plutoniumsorten (etwa Pu 238, Pu 240, Pu 241). Diese Isotope erschweren einen Bombenbau enorm, denn sie würden die nukleare Kettenreaktion bereits vor der eigentlichen Explosion auslösen. Ein Sprengsatz würde also zur Verpuffung neigen. Zusätzlich strahlen die schmutzigen Pu-Sorten gefährlicher als Waffenplutonium selbst. Bombenbastler (auch solche, die nur eine »schmutzige Bombe« und keine hochbrisante Kernwaffe anstreben) würden also selbst dann noch ihr Leben riskieren, wenn sie allen Waffenstoff aus alten Brennstäben herausgelöst hätten.

Deshalb wurden MOX-BE international als der sicherere Weg zur Entsorgung von Plutonium betrachtet – sicherer als eine direkte Endlagerung. Dass bisher noch keine aufstrebende Atommacht versucht hat, über MOX-BE an die Bombe zu gelangen, wird als Beleg dafür gewertet, dass zivile Nutzung den Waffenstoff tatsächlich »entschärft«. Doch nun erfahren die bisherigen Sicherheitsabwägungen und Verfahrensweisen – wie so vieles andere – ein Update durch die Realität.

In Deutschland hat der Streit um den MOX-Einsatz längst begonnen. Obwohl sich die Bundesrepublik unter politischen Wehen von der Wiederaufarbeitung (Wackersdorf), vom schnellen Brüter (Kalkar) und von einer großen Fabrik für MOX-BE (Hanau) verabschiedet hat und obwohl sie nie Kernwaffen besaß, muss auch sie ein heikles Erbe entsorgen: Aus alten, längst gestoppten Verträgen mit den Wiederaufarbeitungsanlagen im französischen La Hague und dem britischen Sellafield sind über 60 Tonnen deutschen Plutoniums angefallen.