Durchbruch bei der Ökologisierung von Kernkraftwerken: Auch Paks II profitiert von den Innovationen bei Roszatom

Der fünfjährige Testbetrieb des russischen unfallresistenten Kernbrennstoffs in Rostow wurde erfolgreich abgeschlossen – wie aus einer Mitteilung von Roszatom hervorgeht. Die unfallresistente Variante des MOX-Brennstoffs wurde für die Technologie des geschlossenen Kernbrennstoffkreislaufs entwickelt. Die Bedeutung des Projekts liegt darin, dass in Russland zum ersten Mal ein Hochleistungsreaktor, der in einem kommerziellen Kraftwerk betrieben wird, mit diesem Brennstoff in Betrieb genommen wurde.

Laut der Mitteilung wurden im VVER-1000-Reaktor des Blocks 1 des Kernkraftwerks Balakovo drei innovative, unfallresistente Brennelementkassetten eingesetzt.

Im nun begonnenen Testbetrieb wird das MOX-Brennstoff in der unfallresistenten Variante getestet. Dieser Schritt ist von entscheidender Bedeutung für das Erreichen des strategischen Ziels, in Zukunft nicht nur innovative Schnellreaktoren, sondern auch die heute in Betrieb befindlichen konventionellen Leichtwasser-Thermoneutronenreaktoren in den geschlossenen Brennstoffkreislauf zu integrieren.

Da die unfallresistente Variante des MOX-Brennstoffs auch für das im Bau befindliche Kernkraftwerk Paks II geeignet ist,

So könnte das ungarische Kraftwerk künftig am Brennstoffkreislauf beteiligt sein: Es könnte also auch Brennstoff verwenden, der durch die spätere Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente, beispielsweise aus dem Kernkraftwerk Paks, hergestellt wird.

Der Übergang zur berührungslosen Herstellung von Kraftstoffkartuschen wird möglich

In der Mitteilung wird auch die Bedeutung der MOX-Technologie erläutert: Demnach ermöglicht sie die Verwendung von Nebenprodukten des konventionellen Brennstoffkreislaufs – also von abgereichertem Uran (dem Isotop Uran-238), einem Nebenprodukt der Urananreicherung, sowie von Plutonium, das aus abgebranntem Brennstoff gewonnen wird – zur Herstellung von frischem Brennstoff.

Der aus einer chrombeschichteten Zirkoniumlegierung gefertigte unfallfeste Brennstoff erhöht nicht nur die Stabilität und Sicherheit des Reaktors und des Reaktorkerns bei schweren Unfällen, die über die Auslegungsgrenzen hinausgehen. Dank seiner Oberflächeneigenschaften ermöglicht es nämlich den Übergang zur vollautomatisierten, berührungslosen Herstellung von Brennstoffkassetten, wodurch die derzeit noch für die Herstellung von Brennstoffkassetten erforderliche Handarbeit entfällt. Um die Strahlenbelastung des Produktionspersonals zu minimieren, muss die Herstellung des gemischten Uran-Plutonium-Brennstoffs vollständig automatisiert werden.

Die weltweit angehäuften Bestände an abgereichertem Uran werden genutzt

Der erste Uran-Plutonium-Mischbrennstoff für den Reaktor Roszatom war der REMIX-Brennstoff (abgeleitet vom englischen Begriff „regenerated mixture”), der für VVER-Reaktoren entwickelt wurde. Der Testbetrieb im Kernkraftwerk Balakovo wurde im März 2026 erfolgreich abgeschlossen. Der Einsatz von MOX-Brennstoff in VVER-Reaktoren eröffnet völlig neue Möglichkeiten. Der Plutoniumgehalt des Brennstoffs ist nämlich um ein Vielfaches höher als der des REMIX-Brennstoffs, und er enthält anstelle von angereichertem Uran abgereichertes Uran. All dies ermöglicht die Optimierung der Brennstoffherstellungskosten, eine flexiblere Nutzung regenerierter Spaltstoffe und die Verwertung der weltweit angehäuften Bestände an abgereichertem Uran.

Der Bedarf an Natururan sinkt um mehr als 20%

Nach Berechnungen der Experten von Roszatom gilt Folgendes: Wenn eine VVER-Brennstoffkassette zu 25% aus MOX-Brennstoff und zu den verbleibenden 75% aus standardmäßig angereichertem Uranbrennstoff (U 235), einschließlich des regenerierten Brennstoffs, enthält, entspricht sie hinsichtlich ihres Plutoniumgehalts einer REMIX-Brennstoffkassette, die vollständig aus Uran-Plutonium-Brennstoff besteht.

Der oben beschriebene Hybridbrennstoff wurde als heterogener REMIX-Brennstoff bezeichnet. Nach Angaben der Experten der TVEL-Abteilung für die Herstellung von Kernbrennstoffen Roszatom zeigen Berechnungen für neue Kraftwerke mit VVER-1200-Reaktoren, dass der Einsatz des heterogenen REMIX-Brennstoffs den Bedarf an natürlichem Uran über die gesamte Betriebsdauer des Kernkraftwerks um mehr als 20n Bedarf an Natururan über die gesamte Betriebsdauer des Kernkraftwerks senkt.

Die abgebrannten Brennelemente des einen Reaktors dienen als frisches Brennstoffmaterial für den anderen Reaktor

Alexander Ugrjumov, Senior-Vizepräsident für Forschung und Entwicklung bei TVEL, betonte, dass das strategische Ziel des Roszatom und unsere Zukunftsvision in der Schaffung eines zweikomponentigen Kernenergiesystems bestehen. „Dabei arbeiten Schnell- und thermische Neutronenreaktoren in einem geschlossenen Brennstoffkreislauf, und die abgebrannten Brennelemente des einen Reaktortyps dienen als Ausgangsmaterial für die frischen Brennelemente des anderen Reaktortyps.”

Er wies darauf hin, dass die wissenschaftlichen und technologischen Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Zusammenhang mit dem VVER-Brennstoff Roszatom der Verwirklichung dieses Ziels dienen. „Derzeit läuft bereits die Entwicklung einer Brennstoffkassette der fünften Generation für den Typ VVER-1200, und die Tests des bereits erwähnten chrombeschichteten, unfallfesten MOX-Brennstoffs haben begonnen”, erklärte er.

Derzeit wird auch an der Entwicklung einer Technologie zur Herstellung von Kraftstofftabletten gearbeitet, bei der kein menschlicher Eingriff erforderlich ist. „Wir planen, diese neuen materialtechnologischen, konstruktiven und fertigungstechnischen Verfahren in einem einzigen Produkt zu vereinen”, betonte der Vizepräsident.