Weitere Informationen zu DU

Download

PDF Datei (25 KB)

Zur Frage der Isotopenzusammensetzung des Urans und zur Frage des Plutoniums in der Munition aus abgereichertem Uran (DU: "depleted uranium")

Natururan hat die Isotopenzusammensetzung: U²³⁸ zu 99.3%; U²³⁵ zu 0.7% und eine Spur U²³⁴. Für die Brennstabproduktion für Leichtwasserreaktoren ist eine Anreicherung des U²³⁵ auf ca. 3 - 4% erforderlich. Als Abfallprodukt dieser Anreicherung entsteht abgereichertes Uran (DU), welches ausschliesslich die natürlichen Uranisotope enthält, U²³⁵ noch zu etwa 0.2% (vgl Figur 1).

: Figur 1: Urankreislauf, falls die Anreicherungsanlage ausschliesslich mit Natururangefüttert wird.

Bei der Energieproduktion im Kernreaktor (KKW) wird die Isotopenzusammensetzung des Urans verändert. Unter anderem entsteht durch Neutroneneinfang aus dem U²³⁵ das Isotop U²³⁶, auf anderen Wegen das Isotop U²³².

Bei der Wiederaufbereitung der Brennstäbe wird das Uran von allen anderen Bestandteilen abgetrennt. Dieses rezyklierte Uranisotopengemisch (REPU: reprocessed Uranium) enthält immer noch etwa 1% U²³⁵, also mehr als Natururan, was das rezyklierte Uran zur Wiedereinbringung in den Anreicherungsprozess attractive macht. Wird aber dabei dem Natururan auch REPU beigemischt, so geht es den künstlichen Uranisotopen wie dem U²³⁵: ein Teil geht mit in die angereicherte Fraktion, ein Teil landet bei der abgereicherten, so dass schliesslich das abgereicherte Uran etwa 0.2% U²³⁵ enthält und dazu eben eine Spur U²³⁶ bzw. U²³².

Der Trennprozess bei der Wiederaufbereitung ist nun zwangsläufig nie zu 100% effektiv, so dass das REPU immer auch noch Verunreinigungen enthält, darunter Spuren von ebenfalls im Reaktor durch Neutroneneinfang aus U²³⁸ entstandenem Plutoniumisotop Pu²³⁹. Diese Spuren Plutonium im REPU machen sich nun im ganzen Brennstoffkreislauf bemerKBar, unter anderem auch im aus Natururan/REPU-Gemisch entstandenen DU (die "grauen" Pfeile in der Figur 2).

: Figur 2: Urankreislauf, falls rezykliertes Uran (REPU) mitverwendet wird.

Die Hauptfrage lautet nun:

Wie viel Plutonium steckt im abgereicherten Uran?

Hierzu nachstehend eine Abschätzung:

Uran besteht aus einer Mischung von Isotopen. Drei der wesentlichen Uranmischungen in diesem Kreislauf sind folgendermassen charakterisiert::

Natururan: 99.3% U²³⁸; 0.71% U²³⁵; 0.0054% U²³⁴
Depleted Uranium: 99.8% U²³⁸; 0.2% U²³⁵; bis zu 0.003% U²³⁶ (Gemäss einem Bericht des U.S. Army Environmental Policy Institutes vom Juni 1995, die UNEP gibt die Zahl von 0.0028% bekannt); eventuell Spuren von Plutonium.
Reprocessed Uranium: (Typische Werte gemäss Uranium Information Centre):
ca. 98% U²³⁸; ca. 1% U²³⁵ ; ca. 0.5% U²³⁶; wenig U²³² ;
maximales Plutonium zu Uran Verhältnis ist 10-8 (Angabe in Nuclear Chemical Engineering S. 487 von Benedict, Pigford, Levi)

Das U²³⁶ verhält sich in der Anreicherungsanlage ähnlich wie das U²³⁵. Es wird im DU weniger und im LEU (schwach angereichertes Uran) mehr davon haben als im REPU. Falls das DU allein aus REPU hergestellt worden wäre, müsste der U²³⁶ Anteil im DU ca 0.1% betragen (Reduktion um Faktor 5 wie bei U²³⁵).

Im DU befinden sich aber nur maximal 0.003% U²³⁶. Aus dem Verhältnis 0.1/0.003 schliessen wir, dass falls Reprocessed Uranium in die Aufbereitungsanlage kommt, dieses etwa mit der 33-fachen Menge Natururan vermischt wird.

Diese Vermischung mit Natururan ist deshalb nötig, weil das U²³⁶ Neutronen absorbiert und damit für die Verwendung im Reaktor zum Störfaktor wird. Dies begrenzt den möglichen U²³⁶ Anteil im LEU.

Der zu erwartende Plutoniumanteil im DU beträgt somit ca 1/33 von 10-8 also etwa 3 x 10-10 oder anders gesagt weniger als 1 Anteil Plutonium auf 1 Milliarde Anteile DU!

Wie wirkt sich nun dieser Plutoniumanteil auf die Gesamtactiveität des DU aus?

Ausgehend vom oben erwähnten Anteil Plutonium von etwa 10^-9 kommt das DoE (Environmental Exposure Report) zum Schluss, dass sämtliche Transurane (Plutonium, Neptunium, Americium...) insgesamt bloss zu 0.8% zur schon vom Uran im DU herrührenden Strahlendosis beitragen.

Die Autoren: Dr. Max Keller, Dr. Christoph Wirz

retour au début de la page

Imprimer la page | Fermer la fenêtre