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Die Wiederaufarbeitung english Nuclear reprocessing auch Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen ist ein Teil des Brennstoffkreislaufs in der Kerntechnik Sie dient der Trennung der in benutzten Brennelementen von Kernreaktoren enthaltenen wahrend des Betriebes entstandenen Stoffe Diese werden einerseits in wiederverwertbare Anteile ungenutzte Kernbrennstoffe und diverse Radionuklide und anderseits in hoch mittel und schwachradioaktiven Abfall separiert 1 Im Folgenden wird die Wiederaufarbeitung von abgebranntem Brennstoff aus Leichtwasserreaktoren LWR und Schnellen Brutern FBR Bruten von Plutonium 239 aus Uran 238 anhand des PUREX Prozess behandelt Ablauf und Verfahren der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen am Beispiel fur Leichtwasserreaktoren Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Atomgesetz 3 Organisationen 4 Einzelheiten der Wiederaufarbeitung 5 Verfahren 5 1 Weitere Brennstoffkreislaufe 5 2 Alternative Verfahren 6 Weiterverarbeitung der Produkte 7 Wiederaufarbeitungsanlagen 7 1 In Betrieb befindliche Anlagen 7 2 Geplante oder im Bau befindliche Anlagen 7 3 Stillgelegte Anlagen 7 4 Fallengelassene Projekte 8 Kritik 8 1 Umweltauswirkungen 8 2 Argumente fur die Wiederaufarbeitung 8 3 Argumente gegen die Wiederaufarbeitung 9 Literatur 9 1 Einsteiger 9 2 Fachartikel 9 3 Fachbucher Monographien 9 4 Recht 9 5 Altere Historisch und Andere 10 Weblinks 11 EinzelnachweiseGeschichte BearbeitenDie zur Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen eingesetzten chemisch physikalischen Verfahren dienten ursprunglich militarischen Zwecken So konnte in den 1940er Jahren im Zuge der Forschung und Entdeckungen in der Kernchemie Actinoide Transurane das kernwaffentaugliche Plutonium gewonnen werden Hierbei wird in Kernreaktoren ein Teil des nicht spaltbaren Uran 238 durch Neutroneneinfang in Plutonium 239 umgewandelt Dieses hat eine relativ geringe kritische Masse und kann auf chemischem Wege abgetrennt werden Eine solche Produktion von Plutonium in den ersten mit Natururan betriebenen Kernreaktoren der Welt und seine Abtrennung aus deren Brennstoff war daher die geeignete Methode zur Gewinnung des Materials in grossen Mengen Dagegen war die ausreichende Anreicherung des Isotops 235U bis zur Bombentauglichkeit nach dem damaligen Stand der Technik Gasdiffusionsverfahren extrem energieaufwendig und langwierig da sich die Isotope eines Elementes chemisch quasi nicht unterscheiden und nur auf physikalischem Wege trennen lassen Aus den ersten militarischen Anlagen resultierte schliesslich das PUREX Verfahren PUREX englisch Plutonium Uranium Recovery by Extraction welches aus den 1950er Jahren stammt 2 Es wurde grosstechnisch erprobt und entsprechend optimiert war jedoch initial fur die o g militarische Zwecke gedacht vgl auch Hanford Site 3 Versuche es durch andere Verfahren zu ersetzen 4 sind bisher nicht uber den Status von Versuchen und Prototypen herausgekommen Ab dem Zeitpunkt der friedlichen Nutzung der Kernenergie also ab den 1950er Jahren vgl Genfer Atomkonferenz wurden weltweit die ersten Wiederaufarbeitungsanlagen errichtet Die Ruckgewinnung von Brennstoff erschien zunachst okonomisch und technisch erfolgversprechend Den kommerziellen Grossanlagen wie La Hague Frankreich oder Sellafield dort Thorp Grossbritannien gingen haufig kleinere Prototypen und Versuchsanlagen vorweg In Europa Mol Belgien sammelte man fast zwei Jahrzehnte lang Erfahrungen mit der Versuchsanlage Eurochemic welche eine Kapazitat von bis zu 350 kg U d erreichte 5 Ebenfalls war in Deutschland die Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe WAK ab 1970 in Betrieb fur oxidischen LWR Brennstoff Die Anlage WAK hat in den Jahren 1971 bis 1990 uber 200 t Kernbrennstoff aus verschiedenen Reaktoren aufgearbeitet und befindet sich aktuell im Ruckbau 6 Spater wurde die geplante Wiederaufarbeitungsanlage Wackersdorf 1985 1989 aufgrund von Protesten nie realisiert Damit verfugt Deutschland uber keine eigene kommerzielle Wiederaufarbeitungsanlage Deutsche Kernkraftwerksbetreiber liessen somit bis 2005 Brennelemente in den o g Anlagen in Frankreich und Grossbritannien aufarbeiten 7 Insgesamt wurden 6 244 t Kernbrennstoff aufgearbeitet Hochradioaktive Abfalle wurden teilweise zurucktransportiert 8 7 9 Atomgesetz BearbeitenSiehe auch Atomgesetz Atomgesetz Deutschland und Atomgesetz Schweiz Neben dem regulierten Transport wird per deutschem Atomgesetz der Betrieb von Wiederaufarbeitungsanlagen nicht genehmigt 10 9 Das Verbot der Wiederaufarbeitung und des Transports von Brennelementen gilt auch in der Schweiz 11 Die USA betrieben zwar die ersten Wiederaufarbeitungsanlagen haben jedoch ab 1977 Carter die kommerzielle Wiederaufarbeitung gegen die direkte Endlagerung ausgesetzt 12 Organisationen BearbeitenIn Deutschland wurde 1964 die Deutsche Gesellschaft fur Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen GWK gegrundet welche 1979 von der Deutsche Gesellschaft fur Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen DWK ubernommen wurde und unter der Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe Betriebsgesellschaft mbH WAK BGmbH die WAK betrieb 13 Einzelheiten der Wiederaufarbeitung Bearbeiten nbsp Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit Belegen beispielsweise Einzelnachweisen ausgestattet Angaben ohne ausreichenden Beleg konnten demnachst entfernt werden Bitte hilf Wikipedia indem du die Angaben recherchierst und gute Belege einfugst nbsp Folgende Teile dieses Abschnitts scheinen seit 2010 nicht mehr aktuell zu sein Quellenangaben stark veraltet und nicht zuganglich Bitte hilf uns dabei die fehlenden Informationen zu recherchieren und einzufugen Wikipedia WikiProjekt Ereignisse Vergangenheit 2010 nbsp Abbrand eines Kernbrennelementes am Beispiel des LeichtwasserreaktorsDurch die Wiederaufarbeitung lassen sich spaltbares Material von den sonstigen Bestandteilen der abgebrannten Brennelemente und diese auch voneinander trennen Dadurch kann zum einen neuer Kernbrennstoff gewonnen werden zum anderen kann das Volumen nicht jedoch die Aktivitat des Abfalls der fur lange Zeitraume endgelagert werden muss auf einen kleinen Bruchteil reduziert werden Allerdings entstehen bei der Wiederaufarbeitung nach dem PUREX Verfahren grosse Volumina an Sekundarabfallen zum Beispiel kontaminiertes Wasser deren geregelte Entsorgung sehr aufwandig ist Abgebrannte Brennelemente aus zivilen Leistungsreaktoren enthalten rund 95 Uran und 1 Plutonium Von dem Uran konnen durch erneute Anreicherung 10 wiederverwendet werden Dieser Anreicherungsprozess ist ublicherweise nicht Bestandteil der Wiederaufarbeitung Der abgebrannte Kernbrennstoff wird in verschiedenen Landern z B USA oder Deutschland in der Regel ohne Wiederaufarbeitung zwischengelagert siehe auch direkte Endlagerung Bekannt ist hier das Lager Sewersk in Russland Weitere Lager befinden sich in Paducah Kentucky sowie Portsmouth Ohio Die restlichen 90 des abgetrennten Materials sind in Leichtwasserreaktoren nicht verwendbares Uran Spaltprodukte und die wie Plutonium durch Neutroneneinfang entstandenen hoheren Actinoide Daraus werden weitere verwertbare Stoffe gewonnen Alles Ubrige wird derzeit als radioaktiver Abfall behandelt 14 Deutlich kleinere Abfallmengen wurden bei der Wiederverarbeitung von Brennmaterial fur schnelle Brutreaktoren anfallen da diese das U 238 zu spaltbarem Plutonium umwandeln konnen Im Rahmen der friedlichen Nutzung der Kernenergie wird der abgetrennte Kernbrennstoff vor allem das Plutonium zu neuen Brennelementen verarbeitet und im Sinne einer Rezyklierung wieder in den Reaktor zuruckgefuhrt Im militarischen Bereich dient die Abtrennung dazu Plutonium fur Kernwaffen zu erhalten Auch einige hohere Actinoide konnen selektiv abgetrennt werden um sie fur spezielle Aufgaben zu verwenden Zu nennen sind hier die Neutronenquelle Californium 252 das Material fur Rauchmelder Americium 241 und der Grundstoff fur Plutonium 238 Neptunium 237 Denkbar ist auch noch eine zusatzliche Abtrennung der bei der Kernspaltung entstehenden Edelmetalle Ruthenium Rhodium und Palladium bei der Wiederaufarbeitung Da aber das so gewonnene Palladium neben 4 stabilen auch ein radioaktives langlebiges Isotop 107Pd mit einer Halbwertszeit HWZ von 6 5 Millionen Jahren enthalt durfte dieses Palladium nicht ausserhalb von Sicherheitsbereichen verwendet werden Bei Rhodium und Ruthenium sind die Sachverhalte gunstiger da von diesen Edelmetallen in den Spaltprodukten nur radioaktive Isotope mit Halbwertszeiten von hochstens einem Jahr vorhanden sind sodass eine Verwendung ausserhalb des Sicherheitsbereichs nach ein bis zwei Jahrzehnten moglich ware Abfall der Radioaktivitat auf ein Millionstel Bis heute wird die Abtrennung von Ruthenium Rhodium und Palladium aus den Spaltprodukten nicht praktiziert Das bedeutet in der Summe sind durch eine Wiederaufbereitung insgesamt 1 bis 10 des Materials wieder zu verwenden 90 bis 99 sind radioaktiver Abfall Dessen Hauptmenge besteht aus den Spaltprodukten der Kernspaltung und ihrer Zerfallsprodukte das sind radioaktive Isotope aller Elemente mit Massenzahlen zwischen 77 und 158 im PSE die Elemente vom Arsen bis zum Terbium Von diesen kunstlichen Radioisotopen werden bei der Wiederaufarbeitung diejenigen abgetrennt die in Wissenschaft Technik oder Medizin als Strahlenquelle oder zur Verfolgung von Stoffstromen einsetzbar sind Die ubrigen Spaltprodukte werden in solche mit hoher mittlerer und schwacher Radioaktivitat getrennt weil ihre Lagerung unterschiedlich gehandhabt wird Vom Gesamtvolumen dieser Abfalle entfallen 7 3 auf die hochaktiven Abfalle die jedoch 98 3 der gesamten Radioaktivitat enthalten 15 Fur die mittel und schwach radioaktiven Abfalle verbleiben somit 1 7 der Radioaktivitat und knapp 92 7 des Gesamtvolumens Bei der Wiederaufarbeitung fallen auch radioaktiv kontaminierte Abwasser an die in der Regel in die Umwelt geleitet werden Zum Beispiel werden in der Wiederaufarbeitungsanlage La Hague jahrlich ca 0 5 Mrd Liter radioaktiv kontaminiertes Abwasser in den Armelkanal geleitet Auch radioaktiv kontaminierte Abluft wird freigesetzt 16 Der Anteil an radioaktivem Krypton 85Kr Betastrahler mit einer HWZ von rd 10 Jahren in dieser Abluft ist dabei mit ca 90000 Bq pro Kubikmeter Luft besonders signifikant 17 Verfahren Bearbeiten Hauptartikel PUREX Prozess In einer Wiederaufarbeitungsanlage werden die Brennelemente zunachst mechanisch zerschnitten und in heisser Salpetersaure gelost Dieser Abschnitt bildet das sogenannte Head end des Prozesses Zur Trennung der Bestandteile Uran Plutonium der hoheren Actinoide und der Spaltprodukte voneinander setzt man die Extraktion mit dem PUREX Prozess ein Als Extraktionsmittel dient Tributylphosphat C4H9O 3PO das mit 70 Prozent C12 14 Alkanen zum Beispiel Kerosin verdunnt ist Durch mehrfache Durchfuhrung der Extraktionszyklen kann eine fast vollstandige Trennung der Bestandteile erreicht werden Weitere Brennstoffkreislaufe Bearbeiten Fur Kernreaktoren die Uran 233 aus Thorium 232 erbruten wurde der THOREX Prozess entwickelt 18 19 Wenn sowohl Leichtwasserreaktoren LWR als auch Schwerwasserreaktoren PHWR verfugbar sind ist in begrenztem Masse auch DUPIC Prozess Direct Utilization of spent Pressurized water reactor fuel In CANDU 20 21 denkbar ein Verfahren bei dem keine Abtrennung von Uran oder Plutonium notwendig ist gegebenenfalls werden durch Erhitzen die leichtfluchtigen Spaltprodukte entfernt und bei dem ein gewisser Anteil des nach wie vor im Brennelement vorhandenen spaltbaren Materials zur Stromerzeugung genutzt werden kann 22 Kanada Indien Argentinien China Pakistan Rumanien und Sudkorea betreiben Stand 2022 mindestens einen kommerziellen PHWR zur Stromerzeugung In Indien befinden sich auch weitere PHWR IPHWR 700 im Bau 23 Sudkorea welches sowohl PHWR als auch LWR betreibt ist seit ca 1991 einer der Pioniere auf dem Gebiet von DUPIC 24 25 Alternative Verfahren Bearbeiten Neben dem oben beschriebenen Verfahren wurden in den Vereinigten Staaten und Russland weitere Verfahren der Pyrometallurgie entwickelt 26 Dabei wird im Prinzip die Elektrolyse eingesetzt um die Metalle zu trennen Der wesentliche Vorteil gegenuber dem PUREX Prozess besteht darin dass das Uran zusammen mit Plutonium und hoheren Actinoiden als Gemisch abgetrennt und damit die Isolierung von waffenfahigem Plutonium erschwert wird Ein weiterer Vorteil besteht darin dass die restlichen radioaktiven Abfalle nur circa 500 Jahre aufbewahrt werden mussen Ein im Konzeptstadium befindliches Verfahren ist der Laufwellen Reaktor Dieser Kernreaktortyp soll seinen eigenen verbrauchten Brennstoff im Betrieb zu einem grossen Teil selbst aufarbeiten und dadurch pro erzeugter Energieeinheit wesentlich weniger endzulagerndes Material zurucklassen Bisher wurde noch kein Laufwellenreaktor gebaut Ebenfalls im Konzeptstadium ist der Dual Fluid Reaktor DFR bei dem die Spaltstoffe im Betrieb standig abgefuhrt werden und der dazu die fraktionierte Destillation Rektifikation nutzt 27 Theoretisch konnte man so in einem DFR auch abgebrannte Brennelemente aufbereiten und verwenden Anfang Januar 2011 wurden Meldungen chinesischer Wissenschaftler uber eine angebliche Entwicklung einer neuen Wiederaufarbeitungsmethode bekannt durch die die Urannutzung 60 mal effizienter ware 28 Weiterverarbeitung der Produkte BearbeitenDas abgetrennte Plutonium wird bei der zivilen Wiederaufarbeitung meist zu neuen Uran Plutonium Brennelementen MOX Brennelemente verarbeitet die in Leichtwasserreaktoren wieder eingesetzt werden konnen 29 Dies ist beispielsweise in Frankreich war in Deutschland 30 und in Japan der Fall 31 In Grossbritannien wird das Plutonium mangels Recyclingmoglichkeiten lediglich gelagert Eine im Vergleich zu Leichtwasserreaktoren wesentlich effizientere Nutzung ware in Brutreaktoren moglich 32 die sich aber weltweit bisher nur bedingt durchgesetzt haben wie beispielsweise im russischen Kernkraftwerk Belojarsk Das abgetrennte Uran wird bisher nur in relativ kleinem Umfang recycelt Da es im Gegensatz zu Natururan noch geringe Spuren an unerwunschten Isotopen enthalt ist die Weiterverarbeitung aufwendiger und daher derzeit unwirtschaftlich Die radioaktiven Spaltprodukte und die hoheren Actinoide liegen nach dem so genannten Partitioning zunachst als hochradioaktive Losung vor die in gekuhlten Edelstahltanks gelagert wird Im Hinblick auf eine langerfristige Zwischenlagerung und die spatere Endlagerung mussen diese Abfalle in eine feste und auslaufresistente Form gebracht werden Hierzu hat sich die Verglasung Vitrifizierung als geeignetes Verfahren erwiesen An allen bestehenden Wiederaufarbeitungsanlagen sind daher auch Verglasungsanlagen installiert Die Losung wird bei der Verglasung zunachst eingetrocknet und die aus der Losung ausgefallenen Feststoffe mit glasbildenden Stoffen vermischt und daraus werden Glasblocke geschmolzen Das nicht radioaktive Losungsmittel wird dabei frei und kann wieder verwendet werden Wiederaufarbeitungsanlagen BearbeitenEine Wiederaufarbeitungsanlage WAA auch Wiederaufbereitungsanlage ist eine grosstechnische Anlage in der abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken auf chemischem Wege wiederaufgearbeitet In der Anlage werden abgebrannte Brennelemente in spaltbares Material insbesondere Uran und Plutonium von nicht weiter verwertbarem radioaktiven Abfall Atommull getrennt Als Verfahren hat sich dabei das PUREX Verfahren durchgesetzt Die Wiederaufarbeitungsanlagen stellen somit den Versuch dar einen atomaren Wiederverwertungs Kreislauf aufzubauen Die bei der Wiederaufarbeitung anfallenden radioaktiven Abfalle werden an Ort und Stelle weiterverarbeitet konditioniert und spater an die jeweiligen Kunden zuruckgeliefert Insgesamt steht im zivilen Bereich eine Wiederaufarbeitungskapazitat von rund 5000 tSM a Tonnen Schwermetall pro Jahr zur Verfugung 2900 tSM a fur Brennstoff aus Leichtwasserreaktoren 2100 tSM a fur sonstigen Brennstoff vgl die Tabelle Deutsche Energieversorgungsunternehmen haben bis 2005 ihre ausgedienten Brennelemente im Ausland aufarbeiten lassen Insgesamt wurden rund 6 244 t radioaktives Schwermetall Kernbrennstoff in die Anlagen La Hague und Sellafield geliefert Seit dem Jahr 2015 liegt ein Konzept fur die Ruckfuhrung vor 33 Brennstoff Anlage Kapazitat in jatoLWR Brennstoff La Hague Frankreich nbsp Frankreich 1700Sellafield Vereinigtes Konigreich nbsp Vereinigtes Konigreich 600Majak Russland nbsp Russland 400Rokkasho Japan nbsp Japan 700 noch nicht fertiggestellt Andere Brennstoffe Sellafield Vereinigtes Konigreich nbsp Vereinigtes Konigreich Magnox 1500Indien nbsp Indien PHWR 330Tōkai Japan nbsp Japan MOX 40In Betrieb befindliche Anlagen Bearbeiten Grossbritannien In Sellafield fruher Windscale genannt befinden sich zwei Anlagen Die altere Anlage B205 diente dazu abgebrannte Brennelemente aus den britischen Magnox Reaktoren aufzuarbeiten Die Anlage THORP kurz fur Thermal Oxide Reprocessing Plant wurde fur die Wiederaufarbeitung von oxidischen Brennstoffen ausgelegt die sowohl aus den britischen Advanced Gas cooled Reactors AGRs als auch aus Leichtwasserreaktoren LWRs PWRs im Ausland z B Deutschland Ab dem Jahr 2005 sind keine Transporte mehr erlaubt worden 34 stammten Beide Anlagen befinden sich Stand 2023 im Ruckbau Stilllegung durch die NDA Weitere Details siehe die jeweiligen Artikelseiten Frankreich In La Hague befinden sich Wiederaufarbeitungsanlagen welche aus der weltweit ersten kommerziellen Anlage Atelier Vitrification Marcoule AVM hervorgingen Die Anlage UP2 800 ist fur franzosische Brennelemente vorgesehen Die relativ ahnliche Anlage UP3 dient der Wiederaufarbeitung abgebrannter LWR Brennelemente auslandischer Kunden Indien In Indien wurde 1964 die erste kleine Anlage zur Wiederaufarbeitung von Forschungsreaktorbrennstoff in Betrieb genommen Trombay Eine grossere Anlage fur Brennelemente aus Leistungsreaktoren befindet sich in Tarapur Mit der Inbetriebnahme einer weiteren Anlage bei Kalpakkam wurde Anfang 1997 begonnen 35 Japan Seit 1977 ist eine Anlage im Dorf Tōkai in Betrieb Nach einem Brand mit anschliessender Explosion in der Abfallbituminierungsanlage im Marz 1997 wurde der Betrieb eingestellt und im November 2000 wieder aufgenommen Russland Zwei Wiederaufarbeitungsanlagen sind in Betrieb RT 1 Majak Tomsk Uber weitere Anlagen in Tomsk oder in Schelesnogorsk RT 2 liegen nur wenige Informationen vor USA Die ursprunglich zu vornehmlich militarischen Zwecken errichtete Anlage Savannah River Site South Carolina dient heute noch der Wiederaufarbeitung von Brennelementen aus Forschungsreaktoren auch aus dem Ausland Nordkorea In Nyŏngbyŏn betreibt Nordkorea neben einem Forschungsreaktor eine Wiederaufarbeitungsanlage Sie durfte derzeit wie der Reaktor entsiegelt und in Betrieb sein um das Plutonium aus dem Reaktor zu gewinnen Geplante oder im Bau befindliche Anlagen Bearbeiten Japan Wiederaufarbeitungsanlage Rokkasho Eine grossere Anlage in Rokkasho ist seit 1993 im Bau Die Bauarbeiten verzogerten sich um mehrere Jahre hinter dem ursprunglichen Zeitplan Mit Sicherheitsuberprufungen vor Inbetriebnahme wurde Ende 2014 begonnen die im Mai 2020 von den Behorden abgenommen wurden 36 Der Betrieb der Anlage wird nach Daten von 2020 auf das Jahr 2024 geplant 37 Stillgelegte Anlagen Bearbeiten Frankreich Die Anlage UP1 in Marcoule die ursprunglich militarischen Zwecken diente und in der spater Magnox Brennelemente wiederaufgearbeitet wurden wurde 1997 38 endgultig abgeschaltet nachdem in Frankreich inzwischen keine Magnox Reaktoren mehr in Betrieb sind Belgien Von 1967 bis 1974 wurde in Mol die Wiederaufarbeitungsanlage Eurochemic ein Gemeinschaftsprojekt von 13 Mitgliedsstaaten der OECD betrieben In dieser Anlage wurden insgesamt etwa 210 t Brennstoff aufgearbeitet Mit der Zerlegung der Einrichtungen wurde 1991 begonnen USA In den Nachkriegsjahren wurden mehrere Wiederaufarbeitungsanlagen fur militarische Zwecke errichtet Hanford Savannah River Site Idaho 39 Idaho 1992 und Hanford 1990 wurden vor einigen Jahren stillgelegt Eine kommerzielle Anlage in West Valley war von 1966 bis 1971 in Betrieb Zwei weitere Anlagen Barnwell Morris wurden zwar fertiggestellt aus unterschiedlichen Grunden aber nicht in Betrieb genommen Deutschland Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe WAK Von 1971 bis 1990 war die WAK auf dem Gelande des Forschungszentrums Karlsruhe in Betrieb 40 41 Als Pilotanlage hatte sie den Zweck Betriebserfahrungen fur den Betrieb einer grossen Anlage zum Beispiel die damals geplante Wiederaufarbeitungsanlage Wackersdorf zu gewinnen In ihrer Betriebszeit wurden in der WAK etwas mehr als 200 t Kernbrennstoff wiederaufgearbeitet Die Anlage befindet sich seit 1991 im Ruckbau durch die KTE 42 Wiederaufarbeitungsanlage Julich Fur Kugelbrennelemente aus dem THTR 300 einem Thorium Hochtemperatur Reaktor in Hamm Uentrop Bauzeit 1970 1983 und den kleineren AVR wurde in Julich eine Wiederaufarbeitungsanlage namens JUPITER gebaut Sie sollte einen Thorium Kreislauf ermoglichen 43 Die Brennelemente hatten aber einen Auslegungsfehler deshalb ging JUPITER nie in Betrieb Fallengelassene Projekte Bearbeiten Deutschland Wiederaufarbeitungsanlage Wackersdorf Die in den 1980er Jahren geplante Wiederaufarbeitungsanlage in Wackersdorf Ostbayern wurde nie fertiggestellt Damals kam es zu grosseren Protestaktionen von Atomkraftgegnern gegen diese WAA beispielsweise das Anti WAAhnsinns Festival von 1986 in Burglengenfeld Die hessische Landesregierung das Kabinett Borner II eine SPD FDP Koalition unter Ministerprasident Holger Borner versuchte in Volkmarsen und spater in Frankenberg Wangershausen den Bau einer Wiederaufarbeitungsanlage durchzusetzen Mehr als 10 000 Menschen demonstrierten gegen die Plane Die Grunen profitierten bei der Landtagswahl am 26 September 1982 von den Protesten das Projekt wurde im Oktober 1982 gestoppt 44 USA Ab dem Jahr 2007 wurde die kommerzielle Wiederaufarbeitung durch die NRC wieder aufgegriffen und rechtliche und regulatorische Analysen bearbeitet Ab 2021 wurden aufgrund Mangels an Interesse die Regulierungsprozesse gestoppt 45 Kritik BearbeitenUmweltauswirkungen Bearbeiten Bei der Wiederaufarbeitung fallen Abgase und Abwasser an die gereinigt und anschliessend in die Umgebung abgeleitet werden Trotz der Reinigungsmassnahmen enthalten diese Ableitungen noch radioaktive Bestandteile Die maximalen Aktivitatsmengen die mit der Fortluft und dem Abwasser in die Umgebung abgegeben werden durfen werden von den zustandigen Behorden in der Betriebsgenehmigung festgelegt Grundlage dieser Grenzwerte ist die Berechnung der radiologischen Auswirkungen auf die Menschen in der Umgebung der Anlage Daher sind die zulassigen Ableitungswerte stark von den geographischen Gegebenheiten des Standorts abhangig Umweltschutzverbande wie zum Beispiel Greenpeace haben unter Berufung auf eigene Messungen den Betreibern der Wiederaufarbeitungsanlagen wiederholt vorgeworfen die Umwelt in unzulassiger Weise zu belasten Argumente fur die Wiederaufarbeitung Bearbeiten Durch die Wiederaufarbeitung wird der Raumbedarf fur die Endlagerung verkleinert weil dabei das hochradioaktive Material welches dorthin gehort abgetrennt wird Dessen Volumen macht nur noch etwa 2 bis 3 des Ursprungsvolumens aus In den Brennelementen dient nur das Uran 235 als Brennmaterial davon sind in angereichertem Uran 3 bis 4 enthalten und in nicht angereichertem Uran nur 0 72 Uber die Nutzungszeit eines Brennelementes werden von diesem Isotop ungefahr 0 9 in Plutonium umgewandelt und ungefahr 60 bis 70 gespalten Nur ein Teil der Spaltprodukte sind zur Endlagerung bestimmte hochradioaktive Abfalle Voraussagen daruber wie lange die naturlichen Uranvorkommen fur die weltweite Stromversorgung ausreichen werden sind schwierig Schatzungen reichen von 25 Jahren 46 bis weit uber 100 Jahre 47 die jeweils mit der effizienteren Nutzung des Urans in Brutreaktoren um etwa Faktor 50 erhoht werden konnten Die Schatzung hangt neben vielen anderen Faktoren vor allem vom Uranpreis ab der Kernbrennstoff macht bei Leichtwasserreaktoren nur etwa 20 der Stromkosten aus sowie davon wie stark Kernenergie in Zukunft genutzt werden wird Wahrend Deutschland plant aus der Kernenergienutzung auszusteigen werden in anderen Landern wie Finnland Frankreich Kanada Russland Indien und vor allem in China neue Kernkraftwerke gebaut China wird auf diese Weise trotz des Bedarfsruckgangs in einigen anderen Landern fur eine weltweite Nettozunahme des Uranverbrauchs sorgen Weltweit befanden sich Mitte 2012 63 Kraftwerksblocke im Bau 160 in Planung und weitere 329 sind langfristig angedacht 48 Vor diesem Hintergrund konnte die Wiederaufarbeitung gebrauchter Brennelemente eines Tages notwendig werden um danach aus dem verbleibenden Uran das restliche Uran 235 und Pu 239 gewinnen zu konnen Argumente gegen die Wiederaufarbeitung Bearbeiten Das Argument das wiedergewonnene Spaltmaterial erneut einsetzen zu konnen ist derzeit okonomisch nicht sinnvoll da bei den heutigen Uranpreisen Brennelemente aus wiederaufgearbeitetem Material deutlich teurer als Brennelemente aus frischem Uran sind So verursacht die Wiederaufarbeitung im Vergleich zu der direkten Endlagerung um 10 bis 18 Prozent hohere Brennstoffzykluskosten 49 Bei steigender Nachfrage nach Uran beispielsweise durch neue chinesische Kernkraftwerke und durch Abnahme der naturlichen Vorkommen konnte eine Wiederaufarbeitung in Zukunft okonomisch interessanter werden Wenn Brennstabe zwischengelagert oder ruckholbar endgelagert werden konnen sie auch Jahre oder Jahrzehnte spater noch aufgearbeitet werden Wiederaufarbeitungsanlagen konnen zur Gewinnung von waffenfahigem Plutonium verwendet werden und werden aus diesem Grund von allen Nationen mit eigenstandigem Atomwaffenprogramm betrieben Rein militarische Anlagen unterscheiden sich technisch in der Regel von zivilen Wiederaufarbeitungsanlagen da militarische und zivile Nutzung unterschiedliche Ziele verfolgen Fur die militarische Nutzung werden Brennelemente mit sehr geringem Abbrand benotigt d h mit kurzer Verweildauer im Reaktor und damit geringer Verunreinigung mit Spaltprodukten Kommerzielle Stromversorger wollen hingegen die Brennelemente moglichst lange im Reaktor belassen um das Material so maximal auszunutzen Diese hoher abgebrannten Brennelemente erfordern wegen des erheblich grosseren Anteils an Spaltprodukten einen hoheren Aufwand bei der Wiederaufarbeitung Plutonium aus den relativ hoch abgebrannten Brennelementen ublicher Leistungsreaktoren eignet sich nicht zur Herstellung militarisch interessanter Nuklearwaffen Dennoch kann nicht von der Hand gewiesen werden dass auch bei der zivilen Wiederaufarbeitung Plutonium separiert und damit die Technik zur militarischen Aufbereitung leichter zuganglich gemacht wird Durch Kontrolle den Missbrauch zu verhindern ist eine der Aufgaben des internationalen Safeguards Systems und Gegenstand internationaler Vereinbarungen insbesondere des Atomwaffensperrvertrags des Safeguards Agreement und des Additional Protocol Umstritten sind auch die radioaktiven Ableitungen ins Meer insbesondere aus der britischen Anlage Sellafield und der Wiederaufarbeitungsanlage La Hague in Frankreich Nach Aussagen beispielsweise von Greenpeace konnen die Ableitungen zu einer unzulassigen Verschmutzung der Meere und uber die Nahrungskette zu einer Strahlenbelastung der Bevolkerung fuhren Die Betreiber haben behauptet die Grenzwerte wurden eingehalten und die radiologischen Auswirkungen auf den Menschen seien gering Wahrend durch einmalige Wiederaufbereitung das Volumen des hochradioaktiven Abfalls um 80 abnimmt steigt das Volumen des schwach und mittelaktiven Abfalls auf das Funffache 50 Fur die Anlieferung der Brennelemente und den Rucktransport der Reststoffe und Abfalle sind zahlreiche Transporte von und zu den Wiederaufarbeitungsanlagen notig Die Castor Transporte zwischen den Wiederaufarbeitungsanlagen und Deutschland sind in der Vergangenheit oft behindert worden Seit 2005 werden aus Deutschland keine abgebrannten Brennelemente mehr in die Wiederaufarbeitung geliefert 51 Die Schweiz liefert de facto seit 2006 keine Brennelemente mehr in die WA 2017 wurde das Verbot der Wiederaufarbeitung von Brennelementen im Schweizer Kernenergiegesetz KEG verankert 52 Der Historiker Joachim Radkau resumierte 2011 Die Wiederaufarbeitung hatte zunachst auch in Kreisen die der Okoszene nahe standen eher einen guten Klang es galt als okologisch vorbildlicher Weg zur Resteverwertung Rein aus der Ferne gesehen schien es ganz vernunftig aus dem Atommull das stark strahlende Plutonium wieder herauszunehmen und wieder in Kernkraftwerken neu zu nutzen ich habe genauso gedacht erst allmahlich merkte man dass die Wiederaufarbeitung mit eigenen tuckischen Risiken verbunden ist das Sprichwort vom Teufel im Detail trifft auf viele Bereiche der Kernkraft zu dafur ist die Wiederaufarbeitung das beste Beispiel 53 Einige Staaten zum Beispiel Deutschland und die USA seit 1977 45 39 haben sich aus wirtschaftlichen und politischen Grunden gegen die Wiederaufarbeitung im eigenen Land entschieden Literatur BearbeitenSiehe auch Kerntechnik Kernchemie und Kernenergie Einsteiger Bearbeiten Martin Volkmer Kernenergie Basiswissen INFORUM Verlags und Verwaltungsgesellschaft 2013 kernd de Martin Volkmer Radioaktivitat und Strahlenschutz INFORUM Verlags und Verwaltungsgesellschaft 2012 kernd de Claire Corkhill Neil Hyatt Nuclear Waste Management IOP Publishing 2018 ISBN 978 0 7503 1638 5 doi 10 1088 978 0 7503 1638 5 englisch Open Access Fachartikel Bearbeiten D Haas D J Hamilton Fuel cycle strategies and plutonium management in Europe In Progress in Nuclear Energy Band 49 Nr 8 November 2007 S 574 582 doi 10 1016 j pnucene 2007 09 001 englisch Matthew Bunn John P Holdren Steve Fetter Bob Van Der Zwaan The Economics of Reprocessing versus Direct Disposal of Spent Nuclear Fuel In Nuclear Technology Band 150 Nr 3 Juni 2005 S 209 230 doi 10 13182 NT05 A3618 englisch Christophe Poinssot Bernard Boullis Actinide recycling within closed fuel cycles In Nuclear Engineering International Band 57 1 Januar 2012 S 17 21 IAEA Management of Spent Fuel from Nuclear Power Reactors IAEA Bulletin IAEA 2019 englisch iaea org PDF B Dixon u a Reassessing methods to close the nuclear fuel cycle In Annals of Nuclear Energy Band 147 November 2020 S 107652 doi 10 1016 j anucene 2020 107652 englisch Fachbucher Monographien Bearbeiten OECD Nuclear Energy Agency The Safety of the Nuclear Fuel Cycle Nuclear Safety 3 Auflage OECD 2005 ISBN 978 92 64 01421 3 doi 10 1787 9789264014220 en englisch OECD Nuclear Energy Agency Advanced Nuclear Fuel Cycles and Radioactive Waste Management Nuclear Development OECD 2006 ISBN 978 92 64 02485 4 doi 10 1787 9789264024861 en englisch Ian Crossland Hrsg Nuclear Fuel Cycle Science and Engineering Woodhead Publishing Series in Energy Band 37 Woodhead Publishing Cambridge UK Philadelphia PA 2012 ISBN 978 0 85709 073 7 englisch Robin Taylor Reprocessing and Recycling of Spent Nuclear Fuel Woodhead Publishing Series in Energy Elsevier 2015 ISBN 978 1 78242 212 9 doi 10 1016 C2013 0 16483 5 englisch Jurgen Kreusch Wolfgang Neumann Anne Eckhardt Entsorgungspfade fur hoch radioaktive Abfalle Analyse der Chancen Risiken und Ungewissheiten Energie in Naturwissenschaft Technik Wirtschaft und Gesellschaft Springer Fachmedien Wiesbaden Wiesbaden 2019 ISBN 978 3 658 26709 4 doi 10 1007 978 3 658 26710 0 Evgenei Adamov Hrsg Closed Nuclear Fuel Cycle with Fast Reactors Elsevier 2022 ISBN 978 0 323 99308 1 doi 10 1016 C2021 0 01426 7 englisch Klaus Jurgen Rohlig Hrsg Nuclear Waste Management disposal and governance IOP Publishing 2022 ISBN 978 0 7503 3095 4 doi 10 1088 978 0 7503 3095 4 englisch Recht Bearbeiten Michele John Rechtsfragen der Beendigung der Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente Forum Energierecht Band 11 1 Auflage Nomos Verl Ges Baden Baden 2005 ISBN 978 3 8329 1299 4 Altere Historisch und Andere Bearbeiten C A Mawson Management of Radioactive Wastes Frank R Ward Hrsg Van Nostrand Nuclear Science Series D Van Nostrand Toronto New York London 1965 englisch archive org Jean Marc Wolff Hrsg Eurochemic 1956 1990 Nuclear Energy Agency Organisation for Economic Co operation and Development 1996 archive org Weblinks BearbeitenIntegrated Nuclear Fuel Cycle Information System iNFCIS IAEA 2 April 2019 abgerufen am 23 Juli 2023 Nuclear Fuel Cycle Overview World Nuclear Association WNA April 2021 abgerufen am 23 Juli 2023 englisch MOX Mixed Oxide Fuel World Nuclear Association WNA Oktober 2017 abgerufen am 23 Juli 2023 englisch Radioactive waste and spent fuel management IAEA abgerufen am 23 Juli 2023 englisch What is reprocessing Cleaning up our nuclear past faster safer and sooner In NDA Gov uk 23 Oktober 2018 abgerufen am 19 Juni 2023 englisch Einzelnachweise Bearbeiten Engineering Separations Unit Operations for Nuclear Processing 1 Auflage CRC Press 2019 ISBN 978 0 429 46674 8 doi 10 1201 9780429466748 englisch taylorfrancis com abgerufen am 24 Juli 2023 General Electric Co Richland Wash USA Hanford Atomic Products Operation Purex Technical Manual HW 31000 4314635 25 Marz 1955 doi 10 2172 4314635 englisch osti gov abgerufen am 23 Juli 2023 Plutonium Uranium Extraction Plant PUREX Hanford Site In DOE USA gov 3 Juli 2023 abgerufen am 23 Juli 2023 englisch Seung Min Woo Sunil S Chirayath Matthew Fuhrmann Nuclear fuel reprocessing Can pyro processing reduce nuclear proliferation risk In Energy Policy Band 144 September 2020 S 111601 doi 10 1016 j enpol 2020 111601 englisch elsevier com abgerufen am 23 Juli 2023 IAEA Hrsg Country nuclear fuel cycle profiles Belgium Technical reports series Nr 425 2 ed Auflage Nr 425 International Atomic Energy Agency Vienna 2005 ISBN 978 92 0 114803 2 S 28 Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe KTE abgerufen am 12 September 2023 a b Rucknahme radioaktiver Abfalle aus der Wiederaufarbeitung BGZ Gesellschaft fur Zwischenlagerung abgerufen am 12 September 2023 deutsch Rucknahme von radioaktiven Abfallen aus der Wiederaufarbeitung BASE 10 November 2022 abgerufen am 12 September 2023 a b Genehmigung von Kernbrennstoff Transporten BASE 29 Oktober 2020 abgerufen am 12 September 2023 AtG Gesetz uber die friedliche Verwendung der Kernenergie und den Schutz gegen ihre Gefahren Abgerufen am 12 September 2023 7 Genehmigung von Anlagen dort Zitat Fur die Errichtung und den Betrieb von Anlagen zur Spaltung von Kernbrennstoffen zur gewerblichen Erzeugung von Elektrizitat und von Anlagen zur Aufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe werden keine Genehmigungen erteilt Dies gilt nicht fur wesentliche Veranderungen von Anlagen oder ihres Betriebs Kernenergiegesetz KEG In Fedlex Bundeskanzlei 1 September 2023 abgerufen am 12 September 2023 Art 9 Stand KEG 21 Marz 2003 Regulating change the challenge facing US reprocessing Nuclear Engineering International NEI 6 Oktober 2021 abgerufen am 12 September 2023 englisch Historie In Kerntechnische Entsorgung Karlsruhe KTE abgerufen am 22 September 2023 arte TV Albtraum Atommull Dokumentarfilm von Eric Gueret amp Laure Noualhat dt Ausstrahlung 15 Oktober 2009 kernenergie ch Abfalle Swissnuclear abgerufen am 24 Juli 2023 Schweizer Hochdeutsch Wiederaufarbeitung in La Hague Greenpeace Memento vom 5 November 2010 im Internet Archive arte TV Albtraum Atommull Dokumentarfilm von Eric Gueret amp Laure Noualhat dt Ausstrahlung 15 Oktober 2009 R H Rainey J G Moore LABORATORY DEVELOPMENT OF THE ACID THOREX PROCESS FOR RECOVERY OF CONSOLIDATED EDISON THORIUM REACTOR FUEL ORNL 3155 Oak Ridge National Lab ORNL Oak Ridge TN United States 11 Mai 1962 englisch osti gov abgerufen am 23 Juli 2023 P V Achuthan A Ramanujam Aqueous Reprocessing by THOREX Process In Thoria based Nuclear Fuels Springer London London 2013 ISBN 978 1 4471 5588 1 S 279 333 doi 10 1007 978 1 4471 5589 8 7 englisch springer com abgerufen am 23 Juli 2023 Nader M A Mohamed Alya Badawi Effect of DUPIC Cycle on CANDU Reactor Safety Parameters In Nuclear Engineering and Technology Band 48 Nr 5 Oktober 2016 S 1109 1119 doi 10 1016 j net 2016 03 010 englisch elsevier com abgerufen am 23 Juli 2023 Michel C B de Almeida Rochkhudson B de Faria Clarysson A M da Silva Neutronic analysis of CANDU fuel bundle with reprocessed fuel In Nuclear Engineering and Design Band 385 Dezember 2021 S 111562 doi 10 1016 j nucengdes 2021 111562 englisch elsevier com abgerufen am 23 Juli 2023 DUPIC Fuel Cycle Direct Use of Pressurized Water Reactor Spent Fuel in CANDU NextBigFuture com 15 April 2009 abgerufen am 23 Juli 2023 amerikanisches Englisch Eyeing LWR opportunities Nuclear Engineering International NEI 27 Marz 2019 abgerufen am 23 Juli 2023 englisch Tae Joon Lee Technological change of nuclear fuel cycle in Korea the case of dupic In Progress in Nuclear Energy Band 45 Nr 1 Januar 2004 S 85 102 doi 10 1016 j pnueene 2004 08 004 englisch elsevier com abgerufen am 23 Juli 2023 Yang Myung Seung et al THE STATUS AND PROSPECT OF DUPIC FUEL TECHNOLOGY In Nuclear Engineering and Technology Band 38 Nr 4 2006 ISSN 1738 5733 S 359 374 englisch koreascience kr abgerufen am 23 Juli 2023 William H Hannum Gerald E Marsh and George S Stanford Smarter Use of Nuclear Waste Abgerufen am 23 Juli 2023 englisch IFK Wie beim Schnapsbrennen die PPU Abgerufen am 18 August 2018 Recycling von Uran China meldet Durchbruch bei Atomtechnologie Spiegel Online 3 Januar 2011 abgerufen am 4 Januar 2011 Bertrand Barre Front End of the Fuel Cycle In Handbook of Nuclear Engineering Springer US Boston MA 2010 ISBN 978 0 387 98130 7 S 2895 2933 doi 10 1007 978 0 387 98149 9 25 englisch springer com abgerufen am 23 Juli 2023 Jurgen Krellmann MOX Fuel Technology and MOX Performance in Germany Plutonium Handling Experience In Mixed Oxide Fuel Mox Exploitation and Destruction in Power Reactors Springer Netherlands Dordrecht 1995 ISBN 978 90 481 4549 2 S 225 233 doi 10 1007 978 94 017 2288 9 22 englisch springer com abgerufen am 23 Juli 2023 Japanese Waste and MOX World Nuclear Association WNA Marz 2017 abgerufen am 23 Juli 2023 englisch Pavel Tsvetkov Alan Waltar Massimo Salvatores Fuel Management In Fast Spectrum Reactors Springer US Boston MA 2012 ISBN 978 1 4419 9571 1 S 135 185 doi 10 1007 978 1 4419 9572 8 7 englisch springer com abgerufen am 23 Juli 2023 Rucknahme radioaktiver Abfalle aus der Wiederaufarbeitung BGZ Gesellschaft fur Zwischenlagerung abgerufen am 30 Juli 2023 deutsch Rucknahme und Rucktransport radioaktiver Abfalle aus der Wiederaufarbeitung BASE 13 April 2023 abgerufen am 19 Juni 2023 P K Dey N K Bansal Spent fuel reprocessing A vital link in Indian nuclear power program In Nuclear Engineering and Design Band 236 Nr 7 8 April 2006 S 723 doi 10 1016 j nucengdes 2005 09 029 englisch Troubled nuclear fuel reprocessing plant in Japan clears safety screening Kyodo News 29 Juli 2020 abgerufen am 1 September 2020 Further two year delay to Japanese MOX plant Waste amp Recycling World Nuclear News WNN 17 Dezember 2020 abgerufen am 23 Juli 2023 englisch Masson H Desvaux J L Pluche E Jouan A The R7 T7 vitrification at La Hague 10 years of operation 2001 englisch iaea org abgerufen am 19 Juni 2023 a b Harold F McFarlane Nuclear Fuel Reprocessing In Encyclopedia of Energy Elsevier 2004 ISBN 978 0 12 176480 7 S 351 364 doi 10 1016 b0 12 176480 x 00298 9 englisch elsevier com abgerufen am 23 Juli 2023 Wiederaufarbeitung BfS abgerufen am 23 Juli 2023 Rucknahme und Rucktransport radioaktiver Abfalle aus der Wiederaufarbeitung BASE 13 April 2023 abgerufen am 23 Juli 2023 Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe Kerntechnische Entsorgung Karlsruhe KTE abgerufen am 11 September 2023 HTR Brennstoffkreislauf Technik und Strategie U Tillessen E Merz 9 Seiten Undatiert laut Fussnote 52 November 1974 bpb de Vor 40 Jahren Raumung der Republik Freies Wendland 3 Juni 2020 a b Reprocessing NRC 15 Mai 2023 abgerufen am 23 Juli 2023 amerikanisches Englisch Peter Diehl Greenpeace Uranreport 2006 01 2006 S 58 Uran als Kernbrennstoff Vorkommen und Reichweite 03 2006 S 5 World Nuclear Association World Nuclear Power Reactors amp Uranium Requirements Memento des Originals vom 14 Januar 2012 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www world nuclear org Abgerufen im Mai 2012 ILK Stellungnahme zur Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente Memento vom 12 Dezember 2011 im Internet Archive PDF 112 kB Internationale Landerkommission Kerntechnik November 2001 S 6 Abgerufen am 9 Oktober 2012 Energiespiegel Nr 7 Memento vom 18 Januar 2012 im Internet Archive Paul Scherrer Institut 2002 S 1 Greenpeace zur Wiederaufbereitung Memento vom 12 Oktober 2007 im Internet Archive Fedlex 732 1 Kernenergiegesetz Fedlex Publikationsplattform des Bundesrechts 1 Juli 2023 abgerufen am 24 Juli 2023 Joachim Radkau Die Ara der Okologie Beck Verlag 2011 ISBN 978 3 406 61372 2 Zitiert nach Peter Leusch Geschichte der Anti AKW Bewegung Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Wiederaufarbeitung amp oldid 238744098