Urannutzung : Chinas Aufarbeitung

Bei der Wiederaufarbeitung von Brennelementen verkündet China bahnbrechende Fortschritte, die eine lange Atomzukunft sichern und den Energiehunger stillen sollen. Wie revolutionär sind die Erkenntnisse?

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Europäische Lösung. Die nukleare Wiederaufarbeitungsanlage im französischen La Hague.
Europäische Lösung. Die nukleare Wiederaufarbeitungsanlage im französischen La Hague.Foto: AFP

Wasserkraft am Drei-Schluchten-Damm, jede Woche ein neues Kohlekraftwerk, ein ambitioniertes Kernkraftprogramm – der Energiehunger Chinas ist gewaltig. Im Jahr 2009 überholte das Land in puncto Energieverbrauch sogar die USA und steht nun an der Spitze der weltweiten Rangliste. Zugleich wächst der Druck, die Versorgung zu sichern und möglichst noch zu verstärken.

Zumindest etwas Entlastung bringt die Nachricht, dass China in der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstäben einen „Durchbruch“ erzielt habe. Das berichtet das Staatsfernsehen CCTV. Die Technik ermöglicht es, unverbrauchte Bestandteile alter Brennstäbe zu gewinnen und für neue einzusetzen, was unterm Strich die Ausbeute aus Uranerz erhöht. Dem Bericht zufolge reichten die chinesischen Uranvorräte jetzt „bis zu 3000 Jahre“ anstatt der bisher angenommenen 50 bis 70 Jahre. Durch die neue Technik werde die Urannutzung „60-mal effizienter“.

„Diese Zahl kommt mir bekannt vor“, sagt Kurt Kugeler, der an der RWTH Aachen jahrelang den Lehrstuhl für Reaktortechnik leitete. Es sei aber zunächst eine sehr theoretische. „Wenn man ausgediente Brennstäbe immer wieder aufarbeitet und das spaltbare Material herausholt, kann man rechnerisch 60-mal so viel Energie aus Uran gewinnen“, sagt er. Doch das ist mit hohem Aufwand verbunden, der vor allem am Ende der Aufarbeitungskette immens ist. „Man muss immer abwägen, ob Kosten und Nutzen in einem guten Verhältnis stehen“, sagt Kugeler.

Ob die Relation mit dem chinesischen Verfahren deutlich anders aussieht als bei den Techniken, die beispielsweise in Frankreich, Großbritannien, Russland oder Japan genutzt werden, ist offen. Technische Details wurden nicht veröffentlicht, auch nicht ein Zeitplan dafür, wann das neue Verfahren im industriellen Maßstab eingesetzt wird.

Prinzipiell ist für Kernkraftwerke nur Uran der Sorte 235 wichtig, weil nur dieses spaltbar ist. Im natürlichen Erz hat es einen Anteil von lediglich 0,7 Prozent, der Rest ist Uran-238. Mit aufwendiger Anreicherung wird der Anteil von Uran-235 für die Brennelemente der Kraftwerke auf rund vier Prozent erhöht. Abgebrannte Brennstäbe enthalten immer noch einen gewissen Teil Uran-235, den man in der Wiederaufarbeitung herausholen will. Zudem ist im Kernreaktor aus dem „nutzlosen“ Uran-238 des Brennelements teilweise Plutonium entstanden, was die Aufarbeitung zusätzlich lohnend macht. Denn Plutonium kann ebenfalls für neue Brennstäbe eingesetzt werden – und für Waffen.

Eine Wiederaufarbeitung sei auch in Bezug auf Atommüll interessant, sagt Kugeler. „Durch das Verfahren werden genau die Isotope entfernt, die relativ stark und lange strahlen.“ Übrig blieben Cäsium und Strontium, die jedoch nach einigen 100 Jahren abgeklungen seien. Die übrigen „Langzeitstrahler“ seien nur schwach. „Das erleichtert die Suche nach einem geeigneten Endlager.“

Allerdings gibt es auch starke Widersprüche gegen die Technik. Nach wie vor ist der Aufwand so groß, dass neue Brennstäbe aus Natururan billiger sind als jene aus der Wiederaufarbeitung. Außerdem entsteht mengenmäßig viel mehr Atommüll, wenn die Brennstäbe aufgeschnitten und weitere Gegenstände kontaminiert werden. Zudem gehen die radioaktiven Substanzen in Lösungen, die schwieriger zu handhaben sind als Festkörper. Und trotz aller Vorkehrungen sind Wiederaufarbeitungsanlagen nicht völlig dicht. Über Luft und Abwässer gelangt Radioaktivität in die Umwelt.

Aus diesen Gründen wurden die Bauarbeiten für eine deutsche Anlage im bayerischen Wackersdorf Ende der 80er Jahre eingestellt. Bis 2005 wurden Brennelemente aus deutschen Kraftwerken nach La Hague in Frankreich und Sellafield in Großbritannien gebracht. Von dort kommen Brennstäbe und der übrig gebliebene Atommüll wieder zurück.

Diese Regelung läuft aber aus. Seit fünf Jahren werden keine alten Brennelemente mehr ins Ausland gebracht, sondern müssen sofort für die Endlagerung vorbereitet werden.

Anders in China. Dort erhofft man sich von der Wiederaufarbeitung, die landeseigenen Uranreserven zu schonen. „Derzeit fördert das Land jedes Jahr etwa 750 Tonnen Uran, der Verbrauch ist mit 2800 Tonnen aber viermal so hoch“, sagt Hans Georg Babies von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover. Dabei soll die Kerntechnik massiv ausgebaut werden. Derzeit sind 13 Kraftwerke am Netz, die rund zehn Gigawatt Leistung haben. Dieser Wert soll bis 2020 auf 40 Gigawatt steigen. China habe deshalb großes Interesse, seine Uranversorgung zu sichern, sagt Babies. „Schon länger sucht das Land nach Beteiligungen an Produktionsstätten in anderen Staaten.“

Weltweit gesehen sind genügend Uranreserven vorhanden. Sie sind in elf, weitgehend politisch stabilen Ländern konzentriert: allen voran Australien, gefolgt von Kanada, Kasachstan, Brasilien und Südafrika. Die Reserven liegen bei 2,5 Millionen Tonnen, die nach gegenwärtigen Bedingungen für 80 US-Dollar pro Kilogramm Uran abgebaut werden können. Das schreiben die BGR-Experten in einer aktuellen Studie über Energierohstoffe.

Da der Uranpreis in jüngerer Zeit wieder steigt, werden auch bislang wirtschaftlich ungünstige Vorkommen interessant, und es werde vermehrt nach Erz gesucht. „Aus geologischer Sicht ist in absehbarer Zeit kein Engpass bei der Versorgung mit Kernbrennstoffen zu erwarten“, lautet das Fazit der BGR.

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