Transuranabfall

Transuranabfälle sind eine spezielle Art von radioaktiven Abfällen.

Definition

In den USA werden Transuranabfälle als gesonderte Abfallkategorie geführt. Vom U.S. Department of Energy (DOE) werden sie definiert als „Abfälle, die mit Alphastrahlern der Ordnungszahlen über 92 und Halbwertszeiten über 20 Jahren in Konzentrationen oberhalb von 100 nCi/g (3.700 Bq/g) kontaminiert sind“. Es handelt sich dabei um das majore Actinoid Plutonium und um Isotope der minoren Actinoide Neptunium, Americium, Curium, Berkelium und Californium.

Bedeutung

Die genannten Radionuklide bilden sich im Brennstoff von Kernreaktoren, sind aber keine Spaltprodukte, sondern entstehen durch Neutroneneinfang mit anschließenden Betazerfällen. Transuranabfälle stammen vorwiegend aus der Wiederaufarbeitung und Plutoniumverarbeitung im militärischen Bereich. Ihre Gefährlichkeit liegt in ihren besonders langen Halbwertszeiten, den schweren Strahlenschäden bei der Aufnahme in den Körper und der Giftigkeit der künstlichen Schwermetalle und ihrer Verbindungen. Sie erfordern daher die gleiche Langzeitisolation wie andere hochradioaktive Abfälle. Jedoch kann der Umgang mit ihnen einfacher sein (ohne Manipulationsarme hinter dicken Strahlenschutzfenstern), wenn sie nur Alphastrahlung und keine durchdringende Gamma- und Neutronenstrahlung abgeben. Die Aufnahme in den Körper muss ausgeschlossen werden, zum Beispiel durch Schutzkleidung.

Minore Actinoide

Beim Abbrand eines schwach angereicherten Reaktorbrennelements (links) sinkt der Anteil an U²³⁵, neue Elemente entstehen

Minore Actinoide (englisch minor actinides) sind die Actinoide in abgebranntem Kernbrennstoff mit Ausnahme von Uran und Plutonium, die majore Actinoide genannt werden. Die minoren Actinoide sind Neptunium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium und Fermium. Ihre wichtigsten Isotope in abgebranntem Kernbrennstoff sind Neptunium-237, Americium-241, Americium-243, Curium-242 bis -248 und Californium-249 bis -252.

Plutonium und die minoren Actinoide sind für einen Großteil der ionisierenden Strahlung und der Hitzeentwicklung in abgebranntem Kernbrennstoff im Zeitraum von 300 bis 20.000 Jahren verantwortlich.

Zur Verminderung der Radiotoxizität wird die Möglichkeit erforscht, die minoren Actinoide mit geeigneten Verfahren wie der Flüssig-Flüssig-Extraktion aus radioaktiven Abfällen zu entfernen (Partitioning). Probleme bereitet dabei die enge chemische Verwandtschaft mit den Lanthanoiden, die eine saubere Abtrennung erschweren. In einem zweiten Schritt, der sogenannten Transmutation, könnten die abgetrennten minoren Actinoide kernphysikalisch in kürzerlebige Spaltprodukte umgewandelt werden.

Basierend auf einem Artikel in:

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