Uran : Atomarer Zündstoff

Simulationen legen nahe, dass Uran relativ leicht für Atombomben angereichert werden könnte. Bereits 3000 Uran-Zentrifugen könnten theoretisch ausreichen, um innerhalb eines Jahres genug Spaltstoff für eine Atombombe herzustellen.

Frank Grotelüschen
Ahmadinedschad
Der iranische Präsident Ahmadinedschad besichtigt ein Fabrik mit Zentrifugen zur Urananreichrung. -Foto. Imago

Damit ließe sich binnen eines Jahres genug waffenfähiges Uran für eine Atombombe gewinnen. Das legen Computersimulationen der Technischen Universität Darmstadt nahe. Allerdings sind sich die Experten uneins, wie wirklichkeitsnah diese Simulationen sind. Doch erschreckend ist die Vorstellung allemal.

Zentrifugen dienen zur Anreicherung von Uran, dem ersten und wohl schwierigsten Schritt beim Bau einer Atombombe. Natur-Uran ist nicht waffenfähig, denn es setzt sich aus zwei Uransorten zusammen: Zu 99,3 Prozent besteht es aus dem stabilen Isotop Uran 238, das sich nur schwer spalten lässt und weder für Brennstäbe noch Atombomben taugt. Vom eigentlichen Spaltmaterial Uran 235 steckt nur 0,7 Prozent im Natur-Uran.

Für Reaktor-Uran und auch für nuklearen Sprengstoff muss die Uran-235-Konzentration also künstlich durch Anreicherung erhöht werden. Für Atommeiler genügt niedrig angereichertes Uran (LEU) mit einem Anteil von rund 3,5 Prozent Uran 235. Für Kernwaffen muss es hoch angereichertes Uran 235 (HEU) sein, mit einem Gehalt von bis zu 90 Prozent.

In Vergangenheit geschah die Anreicherung im Wesentlichen durch eine Methode namens Diffusion: Dabei wird Natur-Uran durch eine Stafette hintereinandergeschalteter Membranen gepresst. Das etwas kleinere Uran 235 „flutscht“ ein klein wenig leichter durch diese Membranen und lässt sich so von dem etwas größeren Uran 238 trennen. Das Problem: „Schon für die Herstellung von Reaktor-Uran braucht man rund 1000 Trennstufen, für die Produktion von Waffen-Uran sind es noch viel mehr“, sagt Wolfgang Liebert. Damit ist die Diffusionsmethode derart aufwendig und teuer, dass sie für die meisten Staaten auf dem Globus schlicht nicht machbar ist.

Allmählich aber gewinnt eine andere, günstigere Anreicherungsmethode an Bedeutung: die Zentrifugen-Technologie. Antreiber sind Atom-Unternehmen wie Urenco und Areva, die sich auf dem auf fünf Milliarden Euro geschätzten Anreicherungs-Markt Profite versprechen. Bei den Zentrifugen wird Uranhexafluorid-Gas in senkrechte Röhren gefüllt, die mit Zigtausend Umdrehungen pro Minute rotieren. Durch die enormen Fliehkräfte in der Zentrifuge sammelt sich das schwere Uran-238 im äußeren Bereich, das Uran-235 bleibt weiter innen.

Um den Spaltstoff effektiv anzureichern, müssen Tausende von Zentrifugen zu komplex verschachtelten Kaskaden zusammengeschaltet werden. Dabei gibt eine Zentrifuge ihr angereichertes Uran an die nächste weiter, die es dann weiter anreichern kann. Damit wird das Uran Stufe für Stufe immer stärker konzentriert. Fachleute unterscheiden zwischen zwei Generationen von Zentrifugen: den älteren P1-Modellen und der neuen, deutlich leistungsfähigeren P2-Generation. Außerdem ist zwischen zwei Betriebsarten zu unterscheiden: Im Standardmodus produzieren kommerzielle Hersteller wie Urenco Brennstäbe aus LEU für Atommeiler. Man kann die Kaskaden aber auch so aufbauen, dass sie gezielt Waffen-HEU erzeugen.

Johanna Born vom der Interdisziplinären Arbeitsgruppe Naturwissenschaft, Technik und Sicherheit (Ianus) an der TU Darmstadt hat nun versucht, diese Kaskaden in einem Computermodell nachzubilden. Ihr Ziel: Sie wollte herausfinden, wie viel waffenfähiges HEU eine Zentrifugenfarm theoretisch ausspucken kann. Die Ergebnisse ihrer Simulation stellte Born auf der Jahrestagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin vor: Im Standardmodus kommt man mit den alten P1-Zentrifugen gerade mal auf 50 Gramm HEU pro Jahr. Selbst 50 000 Zentrifugen, wie vom Iran angestrebt, würden elf Jahre brauchen, um genug Spaltstoff für eine Bombe herzustellen. „Das ist relativ ineffektiv und damit wenig attraktiv, zumal man unheimlich viel Material in die Anlage hineinschleusen müsste“, urteilt Ianus-Leiter Wolfgang Liebert.

Anders die Situation, wenn man die Zentrifugen so betreibt, dass sie für die HEU-Produktion optimiert sind. „3000 P1-Zentrifugen könnten im optimierten Zustand bis zu 25 kg HEU pro Jahr erzeugen“, sagt Born. Moderne P2-Zentrifugen könnten sogar 85 kg pro Jahr schaffen. „Eine Anlage mit wenigen tausend Zentrifugen könnte von einem Staat geheim betrieben werden und ist für ein Waffenprogramm womöglich höchst relevant“, folgert Liebert. „Das ist das Erschreckende.“

Allerdings sind die Simulationen mit einiger Vorsicht zu genießen. So werden der genaue Aufbau und die detaillierten Leistungsdaten von den Betreibern geheim gehalten. „Doch im Prinzip weiß man, welche Trennarbeit eine Zentrifuge zu leisten vermag“, sagt Liebert. Ein weiteres Problem: „Die Betreiber lassen sich nicht in die Karten gucken, wie sie die Zentrifugen zu Kaskaden verschalten“, sagt Johanna Born. Außerdem hat sie bei ihren Simulationen vorausgesetzt, dass sämtliche Zentrifugen reibungslos funktionieren, der Betreiber die Technik also perfekt im Griff hat.

Das aber gilt für die 3000 Zentrifugen, die der Iran besitzt, als höchst unwahrscheinlich: „Die iranischen Zentrifugen laufen nicht besonders gut, die Anlage dürfte kaum 50 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit schaffen“, schätzt Götz Neuneck vom Institut für Friedensforschung und Sicherheitspolitik der Universität Hamburg. Der Grund: Die Technik ist so kompliziert, dass es einiger Erfahrung bedarf, sie wirklich zu beherrschen.

Trotz dieser Einschränkungen hält Wolfgang Liebert die Zentrifugen für bedenklich: „Der Übergang von der Diffusionstechnik zur Zentrifugentechnologie erhöht das Proliferationsrisiko.“ Es mache es leichter als früher, Waffen-Uran zu produzieren. Jedes Land, das die Zentrifugen-Technik beherrsche, könne den Pfad im Prinzip beschreiten. Aber: „Es wird schwierig, diese Entwicklung zurückzudrehen“, meint Liebert. Er empfiehlt, der Forderung von Mohammed el-Baradei, dem Direktor der Internationalen Atomenergiebehörde in Wien, zu folgen: „Er hat ein Moratorium vorgeschlagen, in den kommenden fünf Jahren keine neue Zentrifugenanlage zu bauen. Das würde alle treffen, nicht nur den Iran.“ Langfristig könnte man dann zu multinationalen Anlagen übergehen. Die nämlich sind besser zu überwachen als nationale Zentrifugen-Farmen.

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