Symbolische Atommüllfässer im Wald unweit von Gorleben. Zurzeit wird nach einem Endlager für den deutschen Atommüll gesucht.
Foto: dpa/Philipp Schulze

BerlinIn Deutschland wird intensiv nach einem Endlager für Atommüll gesucht. Auch bestimmte Gebiete der Region Berlin-Brandenburg könnten sich aus geologischer Sicht als mögliches Endlager eignen, heißt es. Das wirft wieder einmal die grundlegende Frage auf: Was passiert mit dem Atommüll, der ja wegen der langen Zeit des Zerfalls der radioaktiven Abfälle über Zehntausende bis Millionen Jahre sicher gelagert werden muss? Einen eigenen Ansatz verfolgen russische Forscher. Sie glauben, das Atommüll-Problem schrittweise lösen zu können, indem sie einen sogenannten schnellen Reaktor einsetzen, der Atommüll verbrennen kann, wie die Internetseite „Trends der Zukunft“ berichtet.

Der Beitrag berichtet über einen Reaktor des russischen Kernkraftwerks Belojarsk. Dieser sei in der Lage, als Brennstoff Atommüll zu nutzen, der beim Betrieb normaler Atomreaktoren abfalle. Bei dem Reaktor in Belojarsk namens BN-800 komme im Gegensatz zu normalen Reaktoren kein angereichertes Uran zum Einsatz, sondern ein Plutonium-Uran-Mischoxid (MOX). Das Plutonium stamme derzeit aus ehemaligen sowjetischen Atomwaffen. Das bedeutet also: Der Atomreaktor kann große Teile des Atommülls vergangener Zeiten auffressen, um es salopp zu formulieren.

Das Kernkraftwerk Belojarsk liegt östlich des Ural, 50 Kilometer von der russischen Millionenstadt Jekaterinburg entfernt. Block 4 mit dem sogenannten schnellen Reaktor BN-800 arbeitet seit etwa vier Jahren. Mit ihm sei das Land einen wichtigen Schritt in Richtung Atommüllrecycling gegangen, heißt es. Es handle sich um den weltweit leistungsstärksten schnellen Reaktor, der in einer industriellen Großanlage im kommerziellen Betrieb arbeite. Er soll 800 Megawatt ins Stromnetz einspeisen.

Blick auf das russische Atomkraftwerk Belojarsk mit dem „schnellen Brüter“ BN-800.
Foto: Rosenergoatom

Ganz neu ist die Idee nicht mit dem Abbau des Atommülls nicht. Und sie zu verfolgen liegt auch nahe. Nicht nur, dass andere Länder noch immer auf die Kernkraft setzen. Allein der bis jetzt aufgetürmte Berg an Atommüll ist ein riesiges Problem. In Deutschland müssen am Ende insgesamt 10.500 Tonnen an radioaktivem Abfall endgelagert werden, und zwar sicher für Mensch und Umwelt – für die Dauer von einer Million Jahren. So lautet die gesetzliche Vorgabe für die Standortwahl.

Transmutation nennt sich das grundlegende Verfahren für den Abbau von Atommüll. Eine Methode ist dabei, hochradioaktiven Abfall mit energiereichen Neutronen zu beschießen und dadurch die Lebensdauer zu verkürzen. Dies betreffe besonders sogenannte Transurane, die besonders viel Strahlung abgeben und sehr lange Halbwertzeiten haben. Dazu gehört auch Plutonium. Mit dieser Methode könnte man auch in Deutschland die Lagerzeit des Atommülls reduzieren, indem man die Halbwertszeit des nuklearen Abfalls auf 500 bis 1000 Jahre herabsenkt. In Ländern wie Belgien und Großbritannien forsche man an Lösungen auf diesem Weg, berichtete der Deutschlandfunk bereits 2018. Man müsse dazu eine Transmutationsanlage entwickeln, in der ein Teilchenbeschleuniger Neutronen erzeugt. Das Prinzip funktioniere bereits im Labor. Aber eine Weiterentwicklung zu funktionsfähigen Anlagen ist laut Bericht der hiesigen Endlagerkommission zu teuer, zu aufwendig, zu ineffektiv.

Ein anderes Verfahren der Transmutation ist die Nutzung eines Reaktors – eine Idee, die bereits in den 1980er-Jahren aufkam. Damals hieß es, dass „schnelle Brüter“ langlebige Isotope in kurzlebige umwandeln könnten. Doch nicht wenige Fachleute winkten ab: Brutreaktoren seien zu riskant, hieß es.

Atommüll soll weiterverwendet werden, um die Uranminen zu schonen

Allerdings stecken in den verbrauchten Brennstäben normaler „thermischer Leichtwasserreaktoren“ noch Unmengen an nutzbarem Material, die meist als Atommüll endgelagert werden müssen. Denn normale Reaktoren, die Plutonium als Brennstoff verwenden, bremsen die bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen mit Kühlwasser ab. Dadurch wird nur ein Teil der Kerne von Plutonium-239 gespalten. Der Rest wird in Plutonium-Isotope umgewandelt, die hoch radioaktiv und langlebig sind, aber nicht mehr in normalen Reaktoren eingesetzt werden können.

Sogenannte schnelle Reaktoren wie der russische BN-800 dagegen nutzen den atomaren Brennstoff maximal aus, indem sie die schnellen Neutronen, die bei der Kernspaltung entstehen, nicht mit Kühlwasser abbremsen. Dafür nutzen sie als Kühlmittel flüssiges Natrium. Sie erreichen durch die ungebremste Aktivität der Neutronen eine nahezu vollständige Verwendung des Plutoniums, wie es in der Darstellung heißt. Der Reaktor BN-800 könne anfallenden Atommüll als Brennstoff verwenden. Das System mit dem flüssigen Natrium erlaube es zudem, einen Kühlmittelverluststörfall einfach zu beherrschen.

Man könnte den BN-800 auch als „schnellen Brüter“ laufen lassen, um noch mehr Atommüll zu verarbeiten, heißt es. Dabei würde das stabile Isotop Uran-238, das als Abfall in großen Mengen in alten Brennstäben steckt, mit schnellen Neutronen gespalten. Das entstehende Plutonium-239 lasse sich wiederum als Brennmaterial in anderen Reaktoren verwenden. Denn der BN-800 könne „mehr Plutonium brüten, als er verbraucht“. Berichten zufolge strebt Russland einen Brennstoffkreislauf an, um die abbauschwachen Uranminen zu schonen.

Das amerikanische Kraftwerkstechnikjournal „Power Magazine“ hat der Anlage bereits vor einigen Jahren die  Auszeichnung „Top Plant“ verliehen. Auch Indien, China und Frankreich sollen Projekte schneller Reaktoren verfolgen.

Auch das Plutonium aus Waffen lässt sich im Reaktor entsorgen

Für Deutschland sind solche Projekte vor dem Hintergrund des Atomausstiegs bis 2022 nicht interessant. Neue Reaktoren sollen nicht gebaut werden. Aber die Technologie der Transmutation könnte generell dazu beitragen, Atommüll und nicht mehr verwendetes Uran zu beseitigen. Bereits vor einem Jahr berichtete der „Spiegel“, dass bis 2022 etwa 12.000 Tonnen Uran aus Deutschland nach Russland transportiert werden sollen. Andere Länder suchen nach Möglichkeiten, ihr Waffenplutonium aus Atomwaffen zu entsorgen.

„Von der Transmutation, also der Umwandlung langlebiger Radionuklide in weniger langlebige Nuklide, wird erwartet, das Entsorgungsproblem zumindest vereinfachen zu können“, hieß es im Abschlussbericht der deutschen Endlagerkommission von 2016. Ob man dabei Reaktoren wie den russischen BN-800 im Auge hatte, ist sehr fraglich. Denn hier besteht durchaus Unfallgefahr, auch entgegen der Darstellung der Betreiber selbst. So hatten Unfälle in einem japanischen „schnellen Brüter“, ebenfalls natriumgekühlt, gezeigt, dass das Kühlmittel in Kontakt mit Wasser und Luft offenbar leicht entflammbar ist. Der Reaktor wurde wieder stillgelegt.

Die zweite Möglichkeit ist der Bau von Transmutationsanlagen. Diese sollen wesentlich sicherer sein als die Reaktoren. An dem Konzept arbeitete bereits in den 1990er-Jahren der italienische Physiknobelpreisträger Carlo Rubbia, wie der Deutschlandfunk berichtete. Teilchenbeschleuniger sollten dazu beitragen, „den radioaktiven Müll aus Kernkraftwerken zu beseitigen“, sagte Rubbia bereits 1997. Das Konzept hieß „Rubbiatron“. Aber eine solche Anlage gibt es auch mehr als zwei Jahrzehnte später noch nicht. Und Fachleute schätzen, dass noch einmal so viel Zeit vergehen werde, bis eine erste Anlage ihren Betrieb aufnehmen könne.

Ein Endlager müsse dennoch gesucht werden, denn der Atommüll lasse sich niemals zu 100 Prozent über Transmutation umwandeln, heißt es. So einfach ist es also doch nicht mit der Hoffnung, den Atommüll schnell loszuwerden.