Tschechische Wissenschaftler suchen sicheren Kernbrennstoff
Tschechische Wissenschaftler testen neue Materialien zur größeren Sicherheit von Kernbrennstoffen. Diese sollten auch etwa solchen Bedingungen standhalten können, die den Unfall im japanischen AKW Fukushima verursacht haben.
Martin Ševeček arbeitet an der Fakultät für Nuklear- und Physik-Technik der Technischen Hochschule in Prag. Bei seinen Experimenten nutzt er Metallrohre von etwa dreißig Zentimetern Länge. Gegenüber dem Inlandssender des Tschechischen Rundfunks hat er das Material beschrieben:
„Es sind Zirkonium-Legierungen, die für die Hüllrohre der Brennstäbe verwendet werden. Der Brennstoff in einem Atomreaktor besteht aus zwei Teilen. Die Hülle aus Zirkalloy umschließt die Uranoxid-Pellets. Wir testen eben diese Zirkonium-Legierungen. Sie werden seit Jahrzehnten verwendet, nun gibt es aber Bemühungen, ihre Eigenschaften zu verbessern.“
Eben diese Zirkalloy-Hülle hat nämlich bei dem Unfall im japanischen Kernkraftwerk Fukushima 2011 versagt:
„Auch wenn der Reaktor abgeschaltet ist, wird Restwärme produziert. Die Menge ist nicht so groß wie beim Betrieb. Sie reicht aber, um einen Unfall zu verursachen, wenn sie nicht abgeleitet wird.“
Die ungekühlten Zirkalloy-Hüllen begannen in Fukushima schnell, sich an der Oberfläche aufzulösen und setzten Wasserstoff in dem gefluteten Reaktor frei, der daraufhin explodierte. Die Wissenschaftler versuchen daher, neue Materialien zu entwickeln, die länger standhalten und mehr Zeit schaffen, um einen Unfall zu verhindern.
Bei den Experimenten ist das ursprüngliche Zirkonium mit einer neuen Schicht versehen, oder die Stäbe bestehen aus einem völlig neuen Material:
„Wir vergleichen immer direkt das neue Material mit dem ursprünglichen Zirkonium. Es gibt hier verschiedene Materialien – Chrom, eine Kombination aus Chrom und Chromnitrid sowie eine dünne Schicht aus Titan und Aluminium.“
Erst nach gründlichen Tests im Labor können die Hüllen in einem Reaktor eingesetzt werden.
„Es gibt viele Dinge, die getestet werden müssen. Wir können die Instrumente für all die Experimente nicht selbst einkaufen. Aber wir wissen etwa, was die EU-Kommission in ihren Labors hat und was unsere Kollegen in Brno haben. Deswegen reisen die Proben durch die ganze Welt. In diesem Bereich arbeiten insgesamt relativ wenige Menschen, und die benötigten Einrichtungen sind einzigartig.“
Der Forschungsreaktor an der Technischen Universität in Prag ist für diese Tests nicht geeignet, da er zu klein ist und vor allem zum Unterricht von Studenten dient. Martin Ševeček:
„Die Proben gehen in den Teilchenbeschleuniger im Institut für Kernphysik in Řež bei Prag. In großen Reaktoren gibt es Neutronen. In diesem werden allerdings Protonen verwendet, um die Strahlenschäden viel schneller simulieren zu können.“
Das getestete Material muss nach dieser Forschung noch einem fünf Jahre dauernden Test im Reaktor eines Kernkraftwerks unterzogen werden. Der gesamte Entwicklungsprozess dauert so etwa zehn Jahre. Bei einigen Materialien hat sich bereits gezeigt, dass sie zwar Unfälle verhüten können, für den Normalbetrieb im Kraftwerk aber nicht geeignet sind.
