Abgebrannte Brennelemente
Nach dem Einsatz aus dem Reaktor entnommene Brennelemente: hochradioaktiv, stark wärmeentwickelnd, mit Uran, Plutonium, Spaltprodukten und minoren Actiniden.
Entladener Leichtwasser-Brennstoff mit etwa 50 GWd/t Abbrand besteht noch zu rund 93–94 % aus Uran (etwa 0,8 % U-235), zu 1 % aus Plutonium, zu 4–5 % aus Spaltprodukten und zu etwa 0,1 % aus minoren Actiniden wie Neptunium, Americium und Curium. In den ersten Jahrhunderten bestimmen die Spaltprodukte Radioaktivität und Wärme, langfristig dominieren die Actiniden die Radiotoxizität. Ohne Recycling sinkt sie erst nach etwa 100.000–300.000 Jahren auf das Niveau des ursprünglichen Uranerzes, mit Actiniden-Recycling nach einigen tausend Jahren.
So wird der Brennstoff entsorgt:
- Nasslagerung im Abklingbecken für 5–10 Jahre, bis die Nachzerfallswärme abgeklungen ist.
- Trockene Zwischenlagerung in Behältern aus Stahl und Beton (Castoren), genehmigt für Jahrzehnte.
- Wiederaufarbeitung (Frankreich in La Hague, Russland, Japans Rokkasho in der Inbetriebnahme) trennt Uran und Plutonium für MOX-Brennstoff ab.
- Tiefengeologische Endlagerung: Finnlands Endlager Onkalo, rund 430 m tief im Granit, ist das erste weltweit und ging 2024–2025 in den Probebetrieb; in Schweden wird das Endlager Forsmark gebaut.
Ein Leichtwasserreaktor mit 1 GWe entlädt pro Jahr etwa 20–25 t abgebrannten Brennstoff. Weltweit lagern rund 400.000 t Schwermetall, etwa ein Drittel davon wurde wiederaufgearbeitet. Je erzeugter Strommenge ist das Volumen klein, etwa 3 Gramm pro MWh. Ein höherer Abbrand senkt die entladene Masse.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Abbrand
Die aus Kernbrennstoff gewonnene thermische Energie pro Masseneinheit des ursprünglichen Schwermetalls, meist in Gigawatttagen pro Tonne (GWd/tSM) angegeben.
- Kernspaltung
Die Spaltung eines schweren Atomkerns wie Uran-235 oder Plutonium-239 in leichtere Kerne nach dem Einfang eines Neutrons; dabei werden etwa 200 MeV Energie und weitere Neutronen frei.
- Druckwasserreaktor (DWR/PWR)
Der häufigste Reaktortyp: Wasser unter hohem Druck kühlt den Kern, ohne zu sieden, und gibt die Wärme an einen getrennten Dampfkreislauf ab.
- Thorium-Brennstoffkreislauf
Kernbrennstoffkreislauf auf Basis von brütbarem Thorium-232, das ein Neutron einfängt und zu spaltbarem Uran-233 zerfällt; Alternative zum Uran-Plutonium-Brennstoff.
- Sievert (Strahlendosis)
SI-Einheit der effektiven Dosis: Sie gewichtet die absorbierte Strahlungsenergie nach Strahlungsart und Gewebeempfindlichkeit, um das stochastische Gesundheitsrisiko abzuschätzen; 1 Sv = 1 J/kg.