Energie aus radioaktivem Abfall

Abstract

Die Energieversorgung einerseits und die Entsorgung abgebrannter Brennelemente andererseits sind zwei grof3e zukunftige Probleme. Ein im CERN entwickeltes Verfahren, genannt ,,Energieverstarker", konnte auf der Basis eines Protonenbeschleunigers langfristig beide Probleme losen. eltweit wird daran gearbeitet, die Reak-W torsicherheit zu verbessern, die Zwischenlagerung verbrauchter Brennelemente sicherer zu gestalten und die Endlagerung der radioaktiven Abfalle zu klaren. Noch sind nicht alle Fragen beantwortet, die mit der unterirdischen Lagerung von groflen Mengen radioaktiven Abfalls zusammenhangen. Die Beeinflussung des umgebenden Gesteins durch die vom radioaktiven Material erzeugte Warme ebenso wie die Haltbarkeit der Verkapselung bei Zeitraumen von weit mehr als 1000 Jahren werfen eine Reihe schwieriger Fragen auf. Unter diesem Gesichtspunkt ist ein von Wissenschaftlern im Europaischen Laboratorium fur Teilchenphysik, CERN, unter der Leitung von Carlo Rubbia erarbeitetes neues Konzept fur die Energieerzeugung besonders interessant. Es greift auf die Erfahrungen beim Bau leistungsfahiger Teilchenbeschleuniger zuriick, die zu Forschungszwecken eingesetzt werden, um Kernreaktionen zu initiieren, und kombiniert sie mit technologischen Erkenntnissen, die aus Grundlagenuntersuchungen von Kernreaktionen resultieren. Das Resultat ist ein sogenannter Energieverstarker, der auf folgendern Prinzip beruht: Energiereiche Protonen treffen auf ein geeignetes Target und erzeugen durch Spallation Neutronen. Diese Neutronen gelangen in eine Brennstoff-Moderator-Anordnung, in der sich durch Kernspaltungsreaktionen die Neutronenzahl vervielfacht. Unter bestimmten Bedingungen wird dabei mehr Energie frei als fur den Betrieb des Protonenbeschleunigers benotigt wird. Dieser Nettogewinn begriindet die Wirkungsweise des ,,Energieverstarkers". Er weist zwei entscheidende Vorziige auf: Er kann nicht uberkritisch werden und kann dariiber hinaus radioaktive Abfalle als Kernbrennstoff nutzen, die beim Betrieb her-( I = 30 mA) mit einer Energie von 1 GeV kommlicher Reaktoren anfallen. dringt in die warmeerzeugende Einheit ein und trifft auf den Reaktorkern. Die Trennung Wirkungsweise des zwischen dem Vakuum der Beschleuniger-Energieverstarkers strecke und dern aktiven Medium erfolgt durch ein spezielles Fenster aus Wolfram, das Das Prinzipbild des Energieverstarkers ist in hohen Belastungen ausgesetzt ist. Wolfram Abbildung 1 dargestellt. Ein Protonenstrom ist wegen seiner Schmelztemperatur von Abb. 1. Prinzipschaltbild des Energieverstarkers Physik in unserer Zeit / 28. Jahrg. 1997 / Nr. 6