Forscher entwickelt Plan, um Atommüll in Kernbrennstoff zu verwandeln

US-Forscher haben einen Weg gefunden, radioaktiven Atommüll in wertvollen Brennstoff für künftige Fusionsreaktoren umzuwandeln. Das seltene Tritium könnte so aus nuklearen Abfällen gewonnen werden, die bereits Tausende von Tonnen in den USA ausmachen.

Nuklearer Abfall wird zu wertvollem Brennstoff

Wissenschaftler der Los Alamos National Laboratory haben eine innovative Methode entwickelt, um radioaktiven Atommüll zur Produktion von Tritium zu nutzen - einem seltenen Wasserstoff-Isotop, das als Hauptbrennstoff für künftige Fusionsreaktoren dienen soll. Der Physiker Terence Tarnowsky stellte seine Forschungsergebnisse im Rahmen der ACS Fall 2025-Konferenz vor, die vom 17. bis 21. August in Washington D.C. stattfindet.

Die USA verfügen derzeit über keine inländische Kapazität zur Tritium-Herstellung, während der kommerzielle Wert bei etwa 28 Millionen Euro pro Kilogramm liegt. Der weltweite Tritium-Vorrat beträgt lediglich 25 Kilogramm (+/-14 kg) - eine Menge, die theoretisch mehr als 500.000 Haushalte sechs Monate lang mit Strom versorgen könnte.

Laut Gizmodo beschreibt Tarnowsky das Problem prägnant: "Es gibt nur wenige Dutzend Kilogramm Tritium - sowohl natürlich als auch künstlich - auf dem gesamten Planeten." Gleichzeitig schwinden diese knappen Vorräte in alarmierendem Tempo. Tritium entsteht natürlich nur in winzigen Mengen durch kosmische Strahlung in der oberen Atmosphäre, was etwa 3,5 Kilogramm pro Jahr weltweit entspricht.

Computersimulationen vielversprechend

Tarnowskys Computersimulationen zeigen, dass ein theoretisches System mit einem Gigawatt Leistung etwa zwei Kilogramm Tritium pro Jahr produzieren könnte - vergleichbar mit der gesamten jährlichen Produktion aller kanadischen Reaktoren. Das vorgeschlagene System nutzt einen Teilchenbeschleuniger, um Spaltreaktionen in nuklearem Abfall auszulösen. Dabei entstehen Neutronen und nach einer Reihe weiterer nuklearer Übergänge schließlich Tritium-Atome.

Der Beschleuniger würde es Betreibern ermöglichen, diese Reaktionen ein- und auszuschalten und gilt als sicherer als die Kettenreaktionen herkömmlicher Kernkraftwerke. Ein wesentlicher Vorteil von Tarnowskys System wäre die Effizienz der Tritium-Produktion: Das Design würde mehr als zehnmal so viel Tritium produzieren wie ein Fusionsreaktor bei gleicher thermischer Leistung.

Technische Herausforderungen bleiben

Der Abfall würde mit geschmolzenem Lithium-Salz umhüllt, um den Prozess vor schädlicher Strahlung zu schützen. Obwohl die Grundprinzipien des Designs nicht neu sind, könnten technologische Fortschritte es effizienter machen als bei der ersten Betrachtung in den 1990ern und frühen 2000er-Jahren. Die USA haben Tausende Tonnen nuklearen Abfalls aus kommerziellen Kernkraftwerken. Diese Rückstände enthalten hoch radioaktive Materialien und erfordern teure Lagerung.

Tritium hat eine Halbwertszeit von 12,3 Jahren und zerfällt zu Helium-3, was die langfristige Lagerung problematisch macht. Zudem hat es die chemischen Eigenschaften von Wasserstoff und neigt dazu, aus Behältern zu entweichen oder sich in Wänden festzusetzen. Diese Eigenschaften machen Tritium in der Handhabung zu einem der schwierigsten radioaktiven Materialien.

Derzeit wird Tritium hauptsächlich in kanadischen CANDU-Reaktoren als Nebenprodukt der Deuterium-Moderation gewonnen. Diese Produktion reicht jedoch bei Weitem nicht aus, um den erwarteten Bedarf einer zukünftigen Fusionswirtschaft zu decken. Ein einziger kommerzieller Fusionsreaktor würde schätzungsweise 50 bis 100 Kilogramm Tritium pro Jahr benötigen.

Was haltet ihr von diesem innovativen Ansatz zur Lösung des Tritium-Problems? Seht ihr darin eine realistische Chance für die Zukunft der Kernfusion, oder bleiben die technischen Hürden zu hoch?


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