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Transmutation

Umwandlung der beim Betrieb von Kernreaktoren durch Neutroneneinfang im U-238 entstehenden langlebigen Nuklide der Elemente Plutonium, Neptunium, Americium und Curium in stabile oder kurzlebige Nuklide.

Insbesondere bei der direkten Endlagerung abgebrannter Brennelemente erfordern die zum Teil sehr langen Halbwertszeiten der Alphastrahlen emittierenden Nuklide Np-237, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Am-241, Am-243, Cm-243 und Cm-244 den Nachweis der Sicherheit der Lagerung über sehr lange Zeiträume.

Durch Kernumwandlungen, entweder durch direkte Spaltung wie bei Pu-239 oder Umwandlung in leicht spaltbare Nuklide durch Neutroneneinfang, entstehen letztendlich relativ kurzlebige oder stabile Spaltprodukte.

Dazu ist es erforderlich, den abgebrannten Kernbrennstoffwiederaufzuarbeiten, diese Transuranelemente von den Spaltprodukten abzutrennen und in geeigneten Kernreaktoren durch Neutronen umzuwandeln.

Neben Reaktoren als Neutronenquelle für die Umwandlung werden durch Beschleuniger getriebene unterkritische Anordnungen als Möglichkeit des „Verbrennens” von Pu und höherer Aktiniden diskutiert. Da durch einen starken Protonenstrahl aus einem Beschleuniger und daraus ausgelöste Spallationen in einem geeigneten Targetmaterial eine hohe Neutronenzahl bereitgestellt werden kann, ist eine gute Voraussetzung für solche Transmutationsmaschinen gegeben. Da zudem in solchen Anlagen keine sich selbst erhaltende Kettenreaktion abläuft, werden Vorteile hinsichtlich des Sicherheitsverhaltens erwartet.

Karlsruher Institut für Technologie: Institut für Neutronenphysik und Reaktortechnik (INR)

FZ Karlsruhe: Reduzierung der Radiotoxizität abgebrannter Kernbrennstoffe durch Abtrennung und Transmutation von Actiniden: Partitioning

 

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