“Super”-Brennstoff für Atomkraftwerke erstmals in USA eingesetzt

Zum ersten Mal wurde in einem kommerziellen Atomreaktor ein nuklearer Brennstoff mit mehr als 5 Prozent Uran-235 eingesetzt, heißt es vom US-Energieministerium (DOE). Das ist eine Besonderheit, denn aktuell können nur Brennstoffe mit einer Uran-235 Anreicherung zwischen 3 und 5 Prozent eingesetzt werden.  

Durch die höhere Anreicherung hält der Brennstoff länger und Atomreaktoren können mit höherer Leistung betrieben werden. Das kann zu einer zusätzlichen zuverlässigen Stromerzeugung führen. 

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Test in kommerziellem Reaktor 

Getestet wurde der Brennstoff in dem US-amerikanischen Atomreaktor Vogtle Unit 2 in Georgia. Uran-235 ist das wichtigste spaltbare Isotop. Ein Isotop ist ein Atom desselben Elements, in diesem Fall Uran. 

Natürliches Uran besteht zu etwa 0,7 Prozent aus Uran-235. Der Rest besteht aus Uran-238, das aber nicht spaltbar ist. Deshalb sollte der Anteil von Uran-235 ausreichend hoch sein, damit eine nukleare Reaktion aufrechterhalten werden kann. 

Die richtige Mischung 

Das ist aber nicht so einfach, wie es klingt. Denn durch die hohe Anreicherung muss auch das Rezept für die Herstellung der Brennstäbe verändert werden. Denn erhöht man die Uran-235 Anreicherung, erhöht sich auch der Anteil an "Nukleargiften", wie Bor-10. Diese können Neutronen absorbieren und die atomare Kettenreaktion dämpfen. 

In diesem Fall wurde der Brennstoff mit dem Namen ADOPT von dem Unternehmen Westinghouse hergestellt. Dabei handelt es sich um ein verbessertes Urandioxid (UO₂), das mit Chromoxid (Cr₂O₃) und Aluminiumoxid (Al₂O₃) angereichert wurde. 

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Dadurch wurde die Dichte von Uran erhöht, die Freisetzung von "Nukleargiften" verringert und die Wärmeleitfähigkeit verbessert. Dieser ADOPT Brennstoff könne mit bis zu 6 Prozent Uran-235 angereichert werden. 

Längere Nutzungsdauer 

Der kommerzielle Reaktortest wurde vom US-Energiministerium (DOE) entwickelt und vom Kraftwerksbetreiber Southern Nuclear durchgeführt. Das Ziel solcher Tests ist, neue Brennstoffe zu finden, um die Lebensdauer des Brennstoffs zu verlängern und Abfall zu verringern. 

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Dafür wurden Uranpellets aus höher angereichertem Uranoxidpulver hergestellt. Diese enthalten auch Zusatzstoffe zur Verbesserung der Sicherheit. Danach wurden die Pellets zu Brennstäben weiterverarbeitet. Dadurch kann der Betriebszyklus des Brennstoffs von 18 auf 24 Monate verlängert werden. Der Brennstoff soll in den nächsten 4,5 Jahren weiter getestet werden.