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Wiederaufarbeitung und Transmutation > Mischoxide (MOX)

Uran und Plutonium als Brennstoffe

Im Atomkraftwerk Grohnde werden seit 2012 MOX-Brennelemente eingesetzt (vgl. unten).

Für Druckwasserreaktoren werden meist Brennelemente verwendet, die Urandioxid mit einem Anteil von bis zu 4,6 % Uran-235 als Brennstoff enthalten.[1]

Von Mischoxiden oder MOX spricht man, wenn Brennelemente neben Urandioxiden auch Plutoniumdioxide mit wiederaufgearbeitetem Plutonium-239 enthalten. Der Anteil der Plutoniumoxide beträgt dabei maximal 5 %. MOX-Brennelemente mit Plutonium können in Leichtwasserreaktoren oder in Schnellen Brütern eingesetzt werden, wobei letztere in Europa technisch gescheitert sind. [2][3]

Sicherheitsrisiken und strahlungsintensiver Atommüll

Die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) weist auf folgende Nachteile bei der Verwendung von MOX-Brennelementen hin:

"Beim Betrieb von Kernkraftwerken hat MOX-Brennstoff in sicherheitstechnischer Hinsicht dennoch einige ungünstigere Eigenschaften gegenüber UO2-Brennstoff wie z.B.:

  • erhöhte Faktoren für Leistungsspitzen in den MOX-Brennelementen
  • erhöhter Innendruck in den Brennstäben durch höhere Spaltgasfreisetzung und
  • ein schnelleres Reagieren bei Änderungen des Reaktorzustands.

Aus Sicherheitsgründen werden in deutschen Atomkraftwerken MOX-Brennelemente in Kombination mit UO2-Brennelementen verwendet, wobei der Anteil von MOX 30 % nicht übersteigen darf."[2]

MOX-Brennelemente verschärfen aber auch das Entsorgungsproblem, weil moderierte Leichtwasserreaktoren Plutonium kaum spalten können. Wegen des höheren Anfangsgehaltes von Plutonium werden durch Neutroneneinfang mehr von den besonders langlebigen und strahlungsintensiven Substanzen wie Americium, Curium u.a. erzeugt.[4]

Diese werden auch in regulären UO2-Brennstäben in geringen Mengen erzeugt, aber wenn schon zu Beginn Plutonium da ist, wird das natürlich mehr.

Nur in schnellen Brütern könnte das Plutonium aus MOX-Elementen gespalten werden.

Herstellung und Einsatz

Mischoxide wurden zum ersten Mal 1963 in einem thermischen Reaktor als Brennstoff genutzt; in den 1960er und 1970er Jahren wurden sie in den US-amerikanischen Anlagen San Onofre, Ginna, Dresden, Quad Cities und Big Rock Point eingesetzt. Mit der kommerziellen Nutzung wurde jedoch erst in den 1980er Jahren begonnen.[5]

Noch bis 1991 wurden in Deutschland in der Atomfabrik Alkem in Hanau MOX-Brennelemente gefertigt. Dies geschah illegal und ohne atomrechtliche Genehmigung, weswegen das Unternehmen geschlossen wurde. In Europa werden MOX-Brennelemente heutzutage noch in Großbritannien und Frankreich hergestellt.[2]

Laut der World Nuclear Association (WNA) hat MOX derzeit einen Anteil von 5 % am nuklearen Brennstoff weltweit. 2009 wurden die weitaus größten Kapazitäten an Mischoxiden in Frankreich hergestellt; kleinere Mengen kamen aus Großbritannien, Japan und Russland. Japan plante für 2015 die Eröffnung einer MOX-Fabrik in Rokkasho.[5]

MOX ist bis zur Fukushima-Katastrophe in 21 französischen, 10 deutschen und einigen japanischen Reaktoren eingesetzt worden.[6]

Ende 2015 ging der Reaktor 4 des russischen AKW Beloyarsk, ein Schneller Brüter vom Typ BN-800 ans Netz, in dem MOX-Brennelemente verwendet werden. In diesem Reaktor wurde bei der ersten Ladung auch Waffenplutonium verfeuert,[7] was 2011 in einem Abkommen zwischen den USA und Russland vereinbart worden war.[8] Ob das jetzt noch zutrifft, ist unklar, weil Russland den Vertrag einseitig ausgesetzt hat.[9]

Trotz des Atomausstiegs hat sich Deutschland bis heute nicht von Mischoxiden verabschiedet. Nach einem Bericht von "tagesschau.de" wurden 2012 in der Hälfte der aktiven deutschen Reaktoren MOX-Brennelemente eingesetzt.[4] 2012 wurden zum ersten Mal auch wieder MOX-Brennelemente von der britischen Wiederaufarbeitungsanlage Sellafield zum Atomkraftwerk Grohnde transportiert, um dort zur Stromerzeugung genutzt zu werden. Dies löste massive Proteste von Atomkraftgegnern aus. → Grohnde (Niedersachsen)

2014/2015 war auch im AKW Neckarwestheim II (Baden-Württemberg) wieder die Nutzung von MOX-Brennelementen geplant.[10]

Ab 2014 soll MOX-Brennstoff im Atomkraftwerk Borssele (Niederlande) eingesetzt worden sein.

(Letzte Änderung: 07.03.2020)

Einzelnachweise

  1. GRS: Brennelement vom 29. Oktober 2014
  2. 2,0 2,1 2,2 GRS: MOX-Brennelement abgerufen am 6. Mai 2014
  3. kernenergie.de: Kernenergie Basiswissen (S.37) vom November 2013
  4. 4,0 4,1 tagesschau.de: MOX - ein risikoreicher Second-Hand-Brennstoff vom 24. September 2012 (via WayBack)
  5. 5,0 5,1 WNA: Mixed Oxide (MOX) Fuel abgerufen am 1. Mai 2015
  6. FR Online: Areva stoppt Atomlieferung vom 16. März 2011 [Seite nicht mehr verfügbar]
  7. ingenieur.de: BN-800: Größter Schneller Brüter speist jetzt ins Netz vom 15. Dezember 2015
  8. DER SPIEGEL 36/2012: Wie sollen wir das schaffen? vom 3. September 2012
  9. Focus Online: Russland setzt Vertrag mit USA zu Plutonium-Beseitigung aus vom 3. Oktober 2016
  10. Spiegel Online: EnBW fürchtet Kostenexplosion bei Plutonium-Lieferung vom 18. Juni 2012
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