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Mischoxidbrennelement

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Akronym: MOX = Mischoxid

Definition: ein Brennelement für einen Kernreaktor, welches Plutonium enthält

Englisch: mixed-oxide fuel element

Kategorie: Kernenergie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 20.12.2012; letzte Änderung: 22.02.2017

Ein Mischoxidbrennelement (MOX-Brennelement) ist ein Brennelement für einen Kernreaktor, welches ein Gemisch von Oxiden enthält: Urandioxid wie ein herkömmliches Brennelement und zusätzlich Plutoniumdioxid mit einem wesentlichen Anteil des spaltbaren Plutonium 239 oder auch Plutonium 241. Möglich, aber weniger gebräuchlich ist die Beimischung von Thoriumdioxid.

Das Plutonium kann entweder durch Wiederaufarbeitung (Uran- und Plutonium-Recycling) aus abgebrannten Brennelementen gewonnen werden (und meist am gleichen Ort zu Mischoxidbrennelementen verarbeitet werden) oder aus ausgemusterten Nuklearwaffen. Bei Verwendung im Kernreaktor wird es genauso wie das Uran 235 zu einem Teil durch Kernspaltung unter hoher Freisetzung von Energie abgebaut. Ein wesentlicher Teil verbleibt jedoch im abgebrannten Brennelement wieder übrig.

Mischoxidbrennelemente können in den üblichen Leichtwasserreaktoren Uran-Brennelement ersetzen (und werden auch häufig verwendet). Sie werden auch benötigt für Brutreaktoren, in diesem Falle mit noch höherem Plutoniumanteil für eine ausreichend hohe Neutronenausbeute.

Vorteile der Verwendung von MOX-Brennelementen sind, dass Natururan eingespart wird, also weniger Bergbau nötig ist, und dass waffenfähiges Plutonium abgebaut wird, also das Risiko des Missbrauchs für Kernwaffen reduziert wird. (Wenn Plutonium einfach endgelagert würde, würde es wegen seiner sehr langen Halbwertszeit viel länger gefährlich bleiben.) Allerdings entsteht das Proliferationsrisiko gerade dadurch, dass die Wiederaufarbeitung betrieben wird, soweit nicht ohnehin schon waffenfähiges Plutonium erzeugt wurde.

Eine Kosteneinsparung entsteht durch die Nutzung von MOX-Brennelementen nicht; im Gegenteil entstehen Mehrkosten. Selbst wenn das durch die aufwendige Wiederaufbereitung gewonnene Plutonium kostenlos wäre, würde sich die Fertigung von Mischoxidbrennelementen durch die Einsparung an Uran nicht finanzieren.

Das Gefährdungspotenzial von MOX-Brennelementen ist weitaus höher als das von reinen Uran-Brennelementen. Letztere sind, solange sie noch nicht im Reaktor waren, weitgehend harmlos; sie können z. B. ohne besonderen Strahlenschutz manipuliert werden. Im Reaktorbetrieb werden sie allerdings zunehmend stark radioaktiv, und es wird auch Plutonium gebildet. Mischoxidbrennelemente sind schon vor ihrem Einsatz im Reaktor höchst gefährlich; ihr Transport erfordert deswegen aufwendige Sicherheitsmaßnahmen. Die Gefahren im Reaktorbetrieb sind durch MOX-Brennelemente ebenfalls erhöht, insbesondere weil eine Freisetzung des Plutoniums (welches in höherer Konzentration vorliegt als in anderen Brennelementen) verheerende Auswirkungen vor allem für die nähere Umgebung haben kann. Auch bei der Fukushima-Katastrophe in 2011 hat dies eine Rolle gespielt, und zwar bei der Explosion von Reaktor 3. Plutoniumhaltige Brennelemente entwickeln auch einen höheren Druck von Gasen, die bei der Kernspaltung entstehen, und reagieren heikler auf Leistungsspitzen.

Siehe auch: Brennelement, Kernreaktor, Plutonium, Wiederaufarbeitung
sowie andere Artikel in der Kategorie Kernenergie

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