Kernenergie

Förderung und Aufbereitung

Uranerz wird sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau gefördert.
Das Erz wird gemahlen und das Uran chemisch – üblicherweise als Triuranoctoxid (U3O8) – extrahiert. Danach wird das U3O8 in Uranhexafluorid (UF6) umgewandelt.
Die Anreicherung von 235U erfolgt üblicherweise mittels Gasdiffusion oder Ultrazentrifugen. Das Uran wird dann als Urandioxid, eventuell zusammen mit Plutoniumdioxid als Mischoxid,
zu Brennstäben verarbeitet. Anschließend werden mehrere Brennstäbe zu Brennelementen zusammengefasst.

In den Brennelementen der Kernreaktoren werden derzeit das Isotop 235U und in Mischoxid-Brennstäben zusätzlich die Isotope 239Pu und 241Pu als Kernbrennstoff verwendet.
Während in Schwerwasserreaktoren und in Brutreaktoren Uran mit der natürlichen Isotopenverteilung von 99,3 % 238U zu 0,7 % 235U verwendet werden kann, benötigen Leichtwasserreaktoren angereichertes Uran mit einem Anteil von bis zu etwa 6 % 235U.

Die größten Uranerzreserven liegen nach Angaben der Internationalen Atomenergie-
organisation (IAEO) in den USA, Niger, Australien, Kasachstan, Namibia, Südafrika, Kanada, Brasilien, Russland, Ukraine und Usbekistan.

Der Uranabbau kann zu Schäden bei Mensch und Umwelt führen, da durch den Uranbergbau Uran und radioaktive Folgeprodukte (z. B. das radioaktive Edelgas Radon) freigesetzt und aus dem Untergrund an die Oberfläche geholt werden. Um weltweit akzeptierte Umweltstandards zu dokumentieren, lassen große Minengesellschaften ihre Abbau-Methoden nach ISO-Normen zertifizieren.

Zwischenlagerung von Brennelementen

Brennelemente bleiben bis zu fünf Jahre in einem Reaktor. Nach einem genau festgelegten Zeitplan wird jährlich eine bestimmte Anzahl ausgewechselt. Nach der Entnahme lagert man die Brennelemente in einem Wasserbecken (Abklingbecken) im Kernkraftwerk. Während dieser Zeit zerfallen die Spaltprodukte mit kürzeren Halbwertszeiten fast vollständig und es bleiben nur die Radionuklide mit längeren Halbwertszeiten zurück.

Im ersten Jahr nimmt die Radioaktivität der Brennelemente bereits auf etwa 1 % ihres Anfangswertes ab.

Das im Lagerbecken befindliche Wasser dient der Strahlenabschirmung und der Kühlung der Brennelemente. Der Zerfall der Spaltprodukte ergibt eine recht hohe Wärmeleistung, die jedoch rasch abklingt.

Nach ausreichend langer Abklingzeit am Standort des Reaktors werden die Brennelemente in speziellen Transportbehältern entweder direkt zu einer Wiederaufbereitungsanlage oder zu einem eigenständigen Zwischenlager transportiert und dort aufbewahrt.

Die Behälter sind so konstruiert, dass eine Strahlenabschirmung, eine ausreichende Kühlung sowie eine hohe Stabilität, wie sie für mögliche Unfälle beim Transport gefordert wird, gewährleistet ist.

Um die radioaktiven Belastungen des Bedienungspersonals beim Beladen der Behälter möglichst gering zu halten, findet der ganze Vorgang unter Wasser statt, denn dieses schirmt die Strahlung ab.

Brennelemente, die für ein Endlager vorgesehen sind, müssen etwa 20 bis 40 Jahre überirdisch zwischengelagert werden, bis sie so weit abgekühlt sind, dass sie in einem Endlager aufgenommen werden können. Diese Zwischenlagerung kann nicht in den Abklingbecken der Kraftwerke, sondern nur in den eigens dafür vorgesehenen Zwischenlagern erfolgen.

Im Zwischenlager kann die für die Wärmeentwicklung verantwortliche Aktivität der Spaltprodukte entsprechend abklingen.