Frage von steen44, 6

Was genau ist eine Wiederaufbereitung von abgebrannten Brennelementen?

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Antwort
von ocin1, 2

Die nukleare "Wiederaufbereitung" ist eigentlich eine nukleare Mülltrennung.

Warum ist eine nukleare Mülltrennung sinnvoll?

Frische Brennelemente bestehen zu 96,7 gewichts-% aus Uran-238,was eigentlich ungefährliches sehr schwach radioaktives Schwermetallist. Diese Uran-238 ist jedoch für klassisch thermische Kern-Reaktoren nicht zu gebrauchen, sondern man benötigt das Uran-235, welches zu 0,7% im natürlichen Uran enthalten ist. Durch Anreicherungs-Anlagen (Gaszentrifugen, ...) reichert man nun dieses besondere Uran-235 auf etwa 3,3 gewichts-% an. Also, ein frisches Brennelement enthält 3,3 gewichts-% Uran-235 und 96,7 gewichts-% Uran-238. Durch die Kernspaltung des Uran-235 entstehen natürlich auch die Spalt-Produkte, quasi die nukleare "Asche". Diese nukleare Asche (Spalt-Produkte) sind das Überbleibsel der Uran-235-Spaltung und können daher auch nicht mehr als die 3,3 gewichts-% des Uran-235 überschreiten. Das stimmt nicht ganz, dadurch etwa 1,23 gewichts-% vom Uran-238 übers Plutonium-239 gespalten werden. Insgesamt sind also etwa 4,53 gewichts-% (3,3 + 1,23) eines abgebrannten Brennelementes nukleare "Asche" (Spalt-Produkte). Von diesen 4,53 gewichts-% Spalt-Produkten gehen aber etwa 90% der Radioaktivität aus, da es sich bei den Spalt-Produkten um sehr kurzlebige Atom-Kerne handelt.

Warum müssen dann die Brennelemente raus? Das kann man vielleicht
mit einem Holz-Feuer vergleichen (grob gesprochen). Ein Holzfeuer
wird nicht nur ausgehen, weil kein frisches Holz vorhanden ist,
sondern auch wenn man die Holzasche nicht entfernt. Die Holz-Asche
würde sich sonst über das frische Holz "legen" und somit
die Luftzufuhr unterbrechen. Das führt früher oder später zum
Erlischen der Flammen. Grob gesprochen kann man das auch auf die
nukleare "Asche" beziehen. Hier gibt es viel Atom-Kerne,
welche unglaublich "geil" auf Neutronen sind, und diese
auch begierig absorbieren. Diese Neutronen fehlen dann aber der
eigentlichen Uran-235-Kettenreaktion, so dass das nukleare "Feuer"
erlischt. Daher muss man die Brennelemente nach bestimmten Zeiten aus
dem Kern-Reaktor nehmen. Natürlich entnimmt man diese Brennelemente
auch, wenn sie zu wenig Uran-235 enthalten, also zu wenig „frisches
Holz“ ;-).

Zur nuklearen Mülltrennung selbst schau doch mal unter https://de.wikipedia.org/wiki/Wiederaufarbeitung

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