Transmutation: Physiker im Kampf gegen Atommüll

Brauchen wir bald keine Endlager mehr?

von Ann-Christin von Kieter
Prof. Holger Podlech in der Experimentierhalle des Fachbereichs Physik der Goethe-Uni Frankfurt | Foto: Privat

440 Kernkraftwerke weltweit, 8.000 Tonnen strahlende Hinterlassenschaften – und keine Endlager in Sicht. Wenn es nach Physikern der Goethe-Universität in Frankfurt geht, ist die Suche langfristig gar nicht mehr nötig.

EIN STRAHL GEGEN DIE STRAHLEN

Am 17. Dezember 1938 machte der deutsche Chemiker Otto Hahn eine große Entdeckung: die Kernspaltung. Nun, 74 Jahre später, müssen andere die Suppe auslöffeln, die er eingebrockt hat. Die Zutaten: tonnenweise abgebrannte Brennelemente, die neben Restprodukten der Kernspaltung aus sogenannten Transuranen bestehen. Diese Biester sind nicht nur hochgiftig, sondern auch sehr hartnäckig. Ein bis zwei Millionen Jahre strahlen sie vor sich hin, bis sie wieder nur noch so radioaktiv sind wie natürliches Uranerz, das man freiwillig aus der Erde holte. Die Ansprüche an die Lagerstätten sind dementsprechend hoch.

Bezeichnenderweise wird dem Atommüll nun genau dort der Kampf angesagt, wo der Erfinder der Kernspaltung einst geboren wurde – in Frankfurt am Main. Genauer gesagt am Institut für Angewandte Physik der Goethe-Universität. Hier hat Holger Podlech seit April eine Professur für Beschleunigerphysik. Sein Fachgebiet könnte die Lösung sein. Der 44-Jährige will die gefährlichen AKW-Überreste einer speziellen Strahlentherapie aussetzen, der Transmutation. Dabei wird ein Protonenstrahl stark beschleunigt und auf ein Ziel aus flüssigem Schwermetall gelenkt. So entstehen schnelle Neutronen, die auf den Atommüll geschossen werden und ihn bearbeiten.

Das Prinzip der modernen Alchimie klingt vielversprechend. Doch Podlech muss eingestehen: "Zaubern können wir leider nicht." Nach der Bestrahlung hat sich der Müll nicht einfach in Luft aufgelöst und unschädlich ist er auch nicht. Aber die Neutronen bewirken, dass die langlebigen Stoffe in kurzlebige umgewandelt werden. Die extrem langen Halbwertszeiten reduzieren sich drastisch, die Radioaktivität ist dann nach wenigen hundert Jahren praktisch erloschen. Den Atommüll für diese restliche Zeit sicher zu lagern, hält der Physiker für machbar: "Man konnte ja auch Pharaonengräber vergraben, ohne dass jemand darangekommen ist." Als Lagerstätte reichen dann zum Beispiel Betonbunker unter der Erde.

EUROPAWEITES GEMEINSCHAFTSPROJEKT

Der Injektor-Prototyp | Foto: Privat

Bunkerartig sind auch die Kellerräume des Instituts für Angewandte Physik am Frankfurter Riedberg-Campus. Hier wurde in den vergangenen Jahren an der Technik für die Transmutation gearbeitet. So langsam wird es auch Zeit. Die Idee wurde bereits vor 30 Jahren entwickelt. In den Gängen und in der Experimentierhalle hängen zwar Warnschilder – wie üblich in naturwissenschaftlichen Fachbereichen –, doch einem Hochsicherheitstrakt gleicht Holger Podlechs Arbeitsplatz nicht. "Bei uns werden nur die Vorbereitungen für den Bau einer Demonstrationsanlage im belgischen Mol getroffen", erklärt der Physiker. Erst dort wird mit dem radioaktiven Material experimentiert.

Dabei wird sich zeigen, ob die Transmutation wirklich klappt. Das EU-weite Projekt trägt den Namen MYRRHA und verursacht rund eine Milliarde Euro Baukosten. Das Geld dafür bringt die EU auf. Diese finanziert auch die Frankfurter Wissenschaft, denn die Bundesregierung hält sich noch etwas bedeckt: "Wir sind in den letzten Jahren nicht vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert worden", erklärt Podlech. Nur indirekt gab es Mittel, weil auch Grundlagenforschung betrieben wird.

Das Institut für Angewandte Physik gilt weltweit als Nummer eins auf dem Gebiet der Protonen- und Ionen-Beschleuniger und hat solche sogar schon fürs CERN geliefert. Doch dieses Mal steht Holger Podlech vor einer im wahrsten Sinne des Wortes "großen" Herausforderung. 250 Meter – so lang wie zehn ICE-Waggons – soll der Super-Beschleuniger sein, der für die Transmutation gebraucht wird. Die Spezialität der Hessen sind die Injektoren, die Startpunkte des Beschleunigers. Diese Protonenkanonen bestehen aus supraleitendem Niob und erzeugen den Teilchenstrahl, der erst im 235 Meter langen Hauptteil auf Lichtgeschwindigkeit gebracht wird. Dieser entsteht jedoch nicht an der Goethe-Uni. Dasselbe gilt für den Reaktor, in dem die Neutronen die radioaktiven Stoffe zerlegen. Dieser macht den zweiten Teil der geplanten Atommüll-Verwandlungs-Station aus.

Der Startschuss für die Transmutation fällt 2023

Bis die Bauteile vereint werden, kann es noch eine Weile dauern. "Wenn es keine Verzögerungen technischer oder politischer Art gibt, könnte der Baubeginn 2015 sein", sagt Holger Podlech, "und auch dann heißt es noch: Geduld haben." Die Bauzeit beträgt etwa fünf Jahre. Dann müssen noch einmal drei Jahre vergehen, bis die Anlage ihre volle Leistung erreicht hat. Die Transmutation kann daher frühestens 2023 beginnen – und dann handelt es sich auch erst mal nur um Tests. Klappt dabei alles, stünde der Entsorgung im großen Stil nichts mehr im Wege.

Eine industrielle Anlage, die dann letztendlich den Atommüll bekämpfen soll, wäre nicht wesentlich größer, aber leistungsstärker und somit nochmal ein bis zwei Milliarden Euro teurer. Deutschland bräuchte zwei solcher Anlagen, da es jede permanent mit den radioaktiven Hinterlassenschaften von zehn Kraftwerken aufnehmen kann.

Die Konsequenzen für den Verbraucher kann Holger Podlech momentan nur grob abschätzen: "Im schlimmsten Fall gehe ich von einer Strompreiserhöhung von einem Cent pro Kilowattstunde aus", so das Ergebnis seiner Hochrechnungen. Bis das Verfahren der Transmutation auch auf höchster politischer Ebene kommuniziert wird, kann es noch etwas dauern. Aber bei den gigantischen Strahlzeiten kommt es auf ein paar Jahre mehr oder weniger nun auch nicht mehr an.


Kurz & kompakt

  • Frankfurter Physiker wollen radioaktive Stoffe durch Neutronenbeschuss bekämpfen; das Verfahren nennt sich Transmutation.
  • Die dafür benötigte Anlage entsteht in einem EU-weiten Projekt (MYRRHA) und soll ab 2015 testweise im belgischen Mol gebaut werden.
  • Professor Holger Podlech und sein Team entwickeln Injektoren, quasi die Zündung des Systems.

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