Warum sind frische brennstäbe weniger radioaktiv als abgebrannte?
Gefragt von: Karolina Pfeifer | Letzte Aktualisierung: 12. Januar 2022sternezahl: 4.2/5 (21 sternebewertungen)
Brennelemente können als Kernbrennstoff nur Uran 235 enthalten; dann sind sie im ungebrauchten Zustand relativ harmlos und werden erst im Reaktorbetrieb stark radioaktiv. Mischoxidbrennelemente enthalten wesentliche Mengen von Plutonium sind daher bereits vor der Verwendung im Reaktor hochgefährlich.
Warum müssen die Brennstäbe aus Kernkraftwerken regelmäßig gegen neue ausgetauscht werden?
Nach einiger Betriebszeit ist ein Brennelement „abgebrannt“, d. h. durch die Kettenreaktion ist ein solcher Anteil des Brennstoffs in Spaltprodukte umgewandelt, dass das Element nicht mehr wirkungsvoll zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Es wird dann gegen ein frisches Element ausgetauscht.
Was passiert mit abgebrannten Brennstäben?
In der Vergangenheit wurden abgebrannte Brennelemente häufig zur Wiederaufarbeitung ins Ausland gebracht. Dort werden die Abfallstoffe mit Hilfe chemischer Verfahren von den noch im Brennelement enthaltenen wiederverwendbaren Kernbrennstoffen Uran und Plutonium getrennt.
Wie lange ist ein Brennstab radioaktiv?
„Actinide machen etwa ein Prozent des radioaktiven Abfalls aus“, sagt Knebel. Die Stoffe sind gleich doppelt problematisch. Erstens strahlen sie sehr lange, die Halbwertszeiten reichen von zehntausenden bis Millionen Jahren. Zweitens zerfallen sie unter Abgabe von Alpha-Strahlung, die aus Heliumkernen besteht.
Warum sind Brennstäbe so heiß?
Die Nachzerfallswärme – sie entsteht nach Unterbrechung der Kernspaltung unvermeidlich – bewirkt dann, dass die Brennelemente sich stark erhitzen, schmelzen und das Schmelzgut (Corium) am Boden des Reaktors zusammenläuft.
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Was passiert wenn sich ein Reaktor überhitzt?
Wenn das Kühlwasser in Atomkraftwerken absinkt, überhitzt der Reaktorkern und die Brennstäbe werden beschädigt. Das kann zur Schmelze führen: Dabei überhitzen die Brennstäbe eines Atomreaktors - und zwar so sehr, dass sie sich verflüssigen und in eine unkontrollierbare, radioaktive Schmelze verwandeln.
Ist Atommüll heiß?
Die Brennelemente sind 400 bis 500 Grad heiß, wenn sie in die Castoren geladen werden. Die Behälter sind daher mit Kühlrippen ausgestattet, die dafür sorgen sollen, dass die Oberflächentemperatur nicht über 85 Grad steigt.
Wie lange ist Atommüll schädlich?
Die schwach- und mittelradioaktiven Abfälle sind nach 500 Jahren nicht gefährlicher als normaler Phosphatdünger für die Landwirtschaft. Nach rund 30 000 Jahren haben sie die gleiche strahlungsbedingte Giftigkeit (Radiotoxizität) wie natürliches Granitgestein.
Wann sind Brennstäbe nicht mehr radioaktiv?
Diese sollen den Atommüll über einen Zeitraum von mehr als einer Million Jahren sicher verwahren. Dieser Zeitraum ist zu einem gewissem Maß willkürlich: Er bemisst sich danach, wie stark natürliche Uranerze strahlen. Ein Atommüll-Endlager soll nach diesem Zeitraum nicht stärker strahlen als solche Uranerze.
Wie lange strahlt Thorium?
So beträgt die Halbwertszeit von Thorium-232 (das bedeutet, es handelt sich um ein Thorium-Isotop mit insgesamt 232 Protonen und Neutronen) 14 Milliarden Jahre.
Was passiert in den Brennstäben?
Beim Betrieb des Kernkraftwerks brennen die einzelnen Elemente ab. Das bedeutet, dass sich das in den Brennstäben befindliche Uran komplett in Spaltprodukte umwandelt. Oft ist dann auch von "verbrauchten" oder "ausgedienten" Brennelementen die Rede. Die Stäbe "brennen" nicht im wörtlichen Sinne.
Was passiert bei der Wiederaufbereitung?
Mehr Atommüll durch Wiederaufbereitung
In Kernkraftwerken kann Plutonium nur in geringen Mengen als Spaltstoff eingesetzt werden. ... Letztere werden in Wiederaufbereitungsanlagen mechanisch zerkleinert und in Salpetersäure aufgelöst, um dann durch chemische Prozesse Plutonium vom übrigen Atommüll abzutrennen.
Wie lange müssen Brennstäbe gelagert werden?
Nach dem Ausbrennen kommen die abgebrannten Brennelemente in ein Becken neben dem Reaktor, wo sie mindestens 3 Jahre lang aufbewahrt werden.
Was passiert wenn ein Atomkraftwerk stillgelegt wird?
Denn die Brennstäbe bleiben auch in einem heruntergefahrenen Kraftwerk noch sehr heiß und müssen ein bis fünf Jahre in einem Abklingbecken außerhalb des Reaktors gekühlt werden. Nur damit kann ein Schmelzen der Brennstäbe und eine Freisetzung von Radioaktivität vermieden werden. Währenddessen beginnt der Rückbau.
Was passiert wenn ein AKW abgeschaltet wird?
Atomkraftwerke können per Schnellabschaltung ausgeschaltet werden. Dabei werden die Kontrollstäbe innerhalb weniger Sekunden in den Reaktorkern eingebracht. Die Kettenreaktion kommt damit zum Stillstand, die für 93 Prozent der Wärmeproduktion des Reaktors verantwortlich ist.
Warum Kernreaktoren auch nach der Abschaltung noch gekühlt werden müssen?
Spätestens seit der Nuklearkatastrophe von Fukushima im März 2011 ist weltweit bekannt, dass Kernbrennstäbe auch nach dem Abschalten der Kernreaktoren große Mengen Nachzerfallswärme erzeugen und diese per Kühlsystem oder Notkühlsystem aus dem Reaktorkern abgeführt werden muss, weil er andernfalls nach einiger Zeit ...
Wie kann man Radioaktivität neutralisieren?
Anders als bei chemischen oder biologischen Substanzen gibt es bei Radioaktivität kein „Gegengift“. Man muss einfach warten, bis das Ausgangselement soweit zerfallen ist, dass es kaum noch Strahlung abgibt. Die von Isotop zu Isotop variierende Halbwertszeit liegt bei Jod-131 etwa bei acht Tagen.
Warum muss Atommüll ins Zwischenlager?
Sicherheit. Der Schutz von Mensch und Umwelt ist oberstes Gebot. Das Konzept der Zwischenlagerung sieht deshalb vor, den sicheren Einschluss und die Rückhaltung der radioaktiven Stoffe sowie die erforderliche Abschirmung der ionisierenden Strahlung jederzeit zu gewährleisten.
Wie lange dauert es bis Tschernobyl wieder bewohnbar ist?
Tschernobyl ist heute noch nicht bewohnbar. Die Explosion im Kernkraftwerk hatte verheerende Folgen für Tschernobyl, heute kann dort niemand mehr leben.
Wie gefährlich ist ein Atommüll Endlager?
Einige der radioaktiven Abfälle strahlen für hunderttausende Jahre. ... Zum Beispiel hat das hochtoxische Spaltprodukt Plutonium eine Halbwertszeit von 24.110 Jahren. Es muss für zehn Halbwertszeiten, also 240.000 Jahre, sicher von Wasser, Lebewesen und Menschen ferngehalten werden.
Wie gefährlich ist der Atommüll?
Rund um ein Atomkraftwerk entstehen eine Menge Abfallprodukte. Abfall ist nie gut für die Umwelt. Bei dem Atommüll kommt hinzu, dass viele dieser Abfallprodukte radioaktiv strahlen, d.h. nicht einfach weggeschmissen werden dürfen. Denn ihre Radioaktivität stellt für Mensch und Umwelt eine Gefahr dar.
Wie gefährlich ist radioaktiver Müll?
Direkt nach der Entnahme aus dem Reaktor sind Brennelemente stark radioaktiv und können nur mit Abschirmung bewegt und gelagert werden. Beim professionellen Umgang mit Brennelementen und radioaktivem Abfall stellen diese jedoch keine Gefahr dar.
Kann man Atommüll verbrennen?
Zwar lässt sich nur ein Bruchteil (1 Prozent) der Elemente aus den alten Brennstäben mit Transmutation umwandeln, doch es sind genau die problematischen: Plutonium, Americium, Neptunium und Curium, auch als Transurane bekannt.
Kann man Atommüll in die Sonne schießen?
Im Vergleich zu anderen Himmelskörpern ist die Sonne relativ nah an der Erde. Dennoch ist es fast unmöglich, eine Rakete in die Sonne hineinzufliegen, um etwa Atommüll sauber zu entsorgen.
Wohin mit den Brennstäben?
Der deutsche Atommüll wird zunächst in eine Wiederaufarbeitungsanlage gebracht. Auf dem Weg dorthin und zurück werden die Brennstäbe in besonders sicheren Behältern transportiert, den Castoren. In der Anlage wird aus dem Abfall kleine Mengen Plutonium und Uran zurückgewonnen, die weiterverwendet werden können.