Brennelement-Typen

29.08.2014
Rubriken: Brennelemente

Uran-Hochabbrand-Brennelemente: Sie enthalten mehr spaltbares Uran (höhere Anfangsanreicherung von 3,5 % - 4,5 % Uran-235. Dadurch werden höhere Abbrände erzielt und die Brennelemente können vier statt nur drei Jahre im Reaktor verbleiben. Allerdings wird dabei der Atomreaktor näher an die Grenze der Belastbarkeit gefahren. Die metallenen Hüllrohre für die Brennelemente sind höherem Druck ausgesetzt, es ist mit schnellerem Hüllrohr-Versagen zu rechnen. Der höhere Abbrand führt zu einer höheren  Nachzerfallswärmeleistung. Das heisst: diese Brennelemente müssen nach Gebrauch länger als andere Uran-Brennelemente zwischengelagert werden bis sie eine Temperatur erreicht haben, bei der die Lagerung in tiefen geologischen Formationen überhaupt denkbar ist.

ERU-Brennelemente = WAU-Brennelemente: (enriched reprocessed uranium = wiederaufgearbeitetes Uran) Sie werden aus einer Mischung von Uran aus der Wiederaufarbeitung in La Hague und höher angereichertem Uran aus russischen, zum Teil militärischen Beständen hergestellt. Der Anteil von Uran-235 liegt in der Regel um 0,3 Prozent höher als bei einem Brennelement aus Natururan. Der Umgang mit Wiederaufarbeitungsuran ist komplizierter und aus Strahlenschutzgründen viel aufwändiger als die Verarbeitung von Natururan. Wiederaufarbeitungsuran enthält je nach Abbrand und Reaktortyp Verunreinigungen (u.a. Spuren von Plutonium) und verschiedene Anteile von anderen Uranisotopen (U-232, U-233, U-234, U-236, U-237). U-234 und U-236 verschlechtern den Abbrand. Dies erfordert eine höhere Konzentration von U-235 für die gleiche Abbrandleistung wie bei angereichertem Natururanchen. U-232 und U-236 und ihre Zerfallsprodukte erfordern wegen erhöhter direkter Strahlenbelastung zusätzliche Schutzmassnahmen.

MOX-Brennelemente: MOX-Brennelemente enthalten gegenüber den herkömmlich in AKW eingesetzten Uran-Brennelementen neben Uran bis zu 3,5 % Plutonium aus der Wiederaufarbeitung. Durch den Einsatz von Plutonium in Atomkraftwerken steigen die Risiken beim Transport von Brennelementen und bei der Handhabung generell. Bei schweren Unfällen kann in größerem Maße Plutonium frei gesetzt werden. Aus physikalischen Gründen reduziert der Einsatz von MOX-Brennstoff die Wirksamkeit der Steuerstäbe, macht den Reaktor instabiler und erhöht das Risiko, dass ein Unfall zur Katastrophe wird. Im kalten Zustand sind höhere Borsäure-Konzentrationen im Kühlwasser erforderlich, um den Reaktor unkritisch zu halten. Beim Abbrand von MOX-Brennelemente entsteht höhere Strahlung, etwa das 10-fache an langlebigen radioaktiven Transuranen, als bei Uran-Brennelementen und eine höhere Nachzerfallswärme. Das heißt: diese Brennelemente müssen nach Gebrauch länger zwischengelagert werden bis sie eine Temperatur erreicht haben, bei der die Lagerung in tiefen geologischen Formationen überhaupt denkbar ist.


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