Das Unternehmen Shine Technologies, das zum US-Energieministerium gehört, entwickelt zusammen mit dem Argonne National Laboratory und der Case Western Reserve University eine neue Technologie zur Behandlung von nuklearem Abfall mit dem Namen „REDUCE“. Diese Technologie kann den traditionellen, mehrere Stunden dauernden Prozess der Trennung radioaktiver Isotope auf nur wenige Sekunden verkürzen und hat das Potenzial, die etwa 94.000 Tonnen nuklearen Abfalls in den USA von einer „Umweltbelastung“ in wertvolle Ressourcen umzuwandeln.
Technologieprinzip: Zentrifugalkraft ersetzt Schwerkraft, Trennung in Sekunden statt Stunden
Derzeit basiert das gängige „PUREX“-Verfahren zur Behandlung von nuklearem Abfall auf chemischer Trennung durch Schwerkraft, was mehrere Stunden in Anspruch nimmt und große Anlagen sowie hohe Kosten erfordert. Die Kernanlage des REDUCE-Projekts, „PaCERS“ (Verpackte Zentrifuge zur radioaktiven chemischen Trennung), nutzt eine Zentrifugalkraft von über 1000-facher Schwerkraft, um die Trennzeit von mehreren Stunden auf nur wenige Sekunden zu komprimieren.
REDUCE steht für „Recover Elements – Destroy Undesirables – Create Energy“ und zielt darauf ab, nützliche Elemente aus abgebrannten Brennelementen zurückzugewinnen, während unerwünschte Materialien reduziert und Energie erzeugt wird. Das Hauptziel besteht darin, den Großteil des Abfalls für den Einsatz in Kernspaltungsreaktoren wiederzuverwenden, wodurch das gesamte Abfallvolumen erheblich reduziert wird.
Potenzial von Billionen: 94 Prozent der Bestandteile können recycelt werden
Die USA lagern derzeit etwa 94.000 Tonnen abgebrannte Brennelemente, die noch etwa 90 % Uran und Plutonium sowie Isotope wie Strontium-90, Rhodium-103, Palladium-105-110, Americium-241 enthalten, die in den Bereichen Medizin, Industrie, Raumfahrt und Bodenerkundung verwendet werden können. Der potenzielle Wert dieser Isotope wird auf 24 Milliarden US-Dollar (ca. 33 Billionen Won) geschätzt. Wenn Uran und Plutonium als Kernbrennstoff im Kreislauf verwendet werden, kann ihr wirtschaftlicher Wert in die Billionen US-Dollar steigen.
Strategische Bedeutung: Von „dauerhafter Lagerung“ zu „Ressourcennutzung“
Nach den 1970er Jahren unterbrach die US-Politik die Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen, wodurch der Großteil der abgebrannten Brennelemente als Abfall betrachtet wurde. Das langfristige Ziel des REDUCE-Projekts besteht nicht nur darin, hochpreisige Isotope aus abgebrannten Brennelementen zurückzugewinnen, sondern auch darin, die enorme Lagerhaltung von nuklearem Abfall in den USA in den kommenden Jahrzehnten erheblich zu reduzieren. Die PaCERS-Anlage kann auch kurzlebige Elemente trennen, die mit traditionellen Verfahren schwer zu recyceln sind, und hilft, eine übermäßige Anreicherung von Plutonium in bestimmten Prozessen zu verhindern.
Ross Radel, Chief Technology Officer von Shine Technologies, erklärte: „In abgebrannten Brennelementen steckt eine Fülle wertvoller, recycelbarer Materialien, und sie sind nicht nur Abfall, der gelagert oder entsorgt werden muss. Wir haben diese radioaktiven Materialien bereits zur Herstellung medizinischer Isotope genutzt und werden diese Technologie zur Kommerzialisierung von PaCERS einsetzen.“
Er fügte hinzu, dass PaCERS mit dem Fortschreiten des Kommerzialisierungsprozesses voraussichtlich ein wichtiger Bestandteil der US-Strategie für den Kernbrennstoffkreislauf werden wird, indem es die Menge an langlebigem radioaktivem Abfall, die endgültig entsorgt werden muss, reduziert und gleichzeitig eine stabile Isotopenversorgung für die Bereiche Medizin, Forschung und Industrie bietet.