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Politik

Stichwort: Urananreicherung

Wie reichert man Uran an? Und wofür lässt sich das Element sonst noch verwenden?

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Arbeit mit atomwaffenfähigem Material: umstrittener Forschungsreaktor in Garching

Aus Natururan kann man weder eine Bombe bauen noch kann es zur Stromerzeugung in Kernkraftwerken genutzt werden. Uranerz besteht nämlich nur zu 0,7 Prozent aus der spaltbaren Uransorte 235 und zu 99,3 Prozent aus dem nicht spaltbaren U-238. Um es in Kernkraftwerken zu nutzen, muss der U-235-Anteil künstlich auf etwa drei bis fünf Prozent erhöht "angereichert" werden.

Isotopentrennung mittels Zentrifuge

Uran mit einem U-235-Anreicherungsgrad von mehr als 20 Prozent gilt als tauglich für Atomwaffen. Für einen Atomsprengkopf mit fortgeschrittener Technologie benötigt man jedoch eine Menge von mindestens drei bis sieben Kilogramm Uran mit einem Anreicherungsgrad von über 90 Prozent.

Der technisch hochaufwändige Prozess der Anreicherung besteht dabei aus zwei Schritten. Zunächst wird das aus Uranerz gewonnene feste Uranoxid in das gasförmige Uranhexafluorid (UF-6) umgewandelt. Für die Trennung der Istope U-235 und U-238 nutzt man deren unterschiedliches Gewicht.

Gleiche Technologie für Brennstäbe und Atomwaffen

Als das effektivste Verfahren gilt die von Urenco entwickelte Gasultrazentrifuge. Dabei wird das gasförmige Uranhexafluorid in einer fast reibungsfrei gelagerten Zentrifuge mit hoher Umdrehung geschleudert. Die Zentrifugalkräfte sorgen dafür, dass das schwerere Isotop U-238 an die Außenwand gedrückt wird und die Konzentration des leichteren U-235 in der Mitte steigt. Zu vergleichen ist das Verfahren mit einer Milchzentrifuge, in die Sahne von der Milch getrennt wird.

Für die bei Kraftwerksbrennstoff erforderliche Anreicherung auf zwischen drei und fünf Prozent U-235 reichen etwa 20 solcher Zentrifugenstufen hintereinander aus. Für die Produktion von atomwaffenfähigem Material müssen dagegen mehrere tausend Zentrifugen hintereinandergeschaltet werden.

Das Urenco-Verfahren hat sich als effizienter und kostengünstiger als die in den USA genutzte Technik der Gasdiffusion erwiesen. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass die Isotope U-235 und U-238 wegen ihres Massenunterschiedes unterschiedlich schnell durch poröse Wände wandern.

Uran aus Brennstäben ungeeignet für Atombomben

Um eine Atomexplosion auszulösen, bedarf es einer Mindestmenge an fast reinem Spaltstoff. Diese sogenannte kritische Masse liegt bei 93-prozentigem U-235, abhängig von der Bombentechnik, zwischen 17 und 52 Kilogramm. Sie müssen für eine Atombombe in zwei unterkritische Hälften geteilt werden, die mit Hilfe konventionellen Sprengstoffs mit bis zu zehnfacher Schallgeschwindigkeit zur kritischen Masse zusammengeschossen werden.

Ein Bombenbau mit dreiprozentigem Reaktorbrennstoff gilt als unmöglich. Die Atommächte USA und Russland nutzen im übrigen als Bombenstoff nicht Uran, sondern in Spezialreaktoren produziertes Plutonium-239. Die kritische Masse dieses Stoffs beträgt nur vier Kilogramm, was kleinere und leichter zu bauende Bomben möglich macht. (stl)