Gemeinsam auf dem Weg zur Umrüstung

Die Technische Universität München als Betreiberin der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) beteiligt sich aktiv an der internationalen Brennstoffforschung mit dem Ziel, neue niedrig angereicherte Kernbrennstoffe mit höherer Urandichte für Hochleistungs-Forschungsreaktoren wie den FRM II zu entwickeln. Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ forscht hierzu an den drei zentralen Pfeilern Brennstoff-Entwicklung, Brennstoff-Fertigung und theoretischen Kernmodellierung.


Von links: Dr. Christian Reiter (TUM), Prof. Peter Müller-Buschbaum (TUM), Christopher Landers (DoE), Dr. Ulrike Kirste (StMWK), Prof. Winfried Petry (TUM), Bruno Baumeister (TUM) vor einem Modell des Brennelements des FRM II. © Wenzel Schürmann (TUM)

Drei mögliche Brennstoff-Kandidaten wurden für eine Umrüstung des FRM II hin zu niedrigerer Anreicherung identifiziert: (hochdichtes) Uransilizid (U3Si2), disperses Uran-Molybdän (U-Mo) sowie monolithisches U-Mo. Auf Grund der niedrigsten möglichen Anreicherung – auf Grund der höchsten Urandichte – fokussiert die TUM ihre Forschungsarbeiten auf monolithisches U-Mo. Nur dies erlaubt die Verfolgung des perspektivischen Ziels – eines kompatiblen Brennelement-Designs unter Verwendung von niedrig-angereichertem Uran (LEU). Die anderen Brennstoff-Varianten werden überwiegend von den Partnern im HERACLES-Konsortium erforscht. Zur Unterstützung eines Brennelement-Designs auf Basis von monolithischem U-Mo ist die TUM federführend bei Aufbau und Weiterentwicklung des Europäischen Fertigungsverfahrens für diesen Brennstoff.

Zu all diesen Themen arbeiten die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ intensiv mit Europäischen Partnern aus Industrie und Wissenschaft im HERACLES-Konsortium zusammen. Darüber hinaus bestehen enge Kooperationen mit dem US Department of Energy sowie den zugehörigen National Laboratories, wie z.B. Argonne National Laboratory (ANL) und Idaho National Laboratory (INL).

Zur weiteren Festigung dieser Kooperation und um die internationalen Anstrengungen zur Minimierung von hoch angereichertem Uran (HEU) im zivilen Brennstoffkreislauf zu diskutieren, empfing die TUM das US Department of Energy (DoE) sowie das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) am Freitag, den 12. Juli 2019 am FRM II. Prof. Winfried Petry, Dr. Christian Reiter und Bruno Baumeister präsentierten Christopher Landers, Director des Office of Conversion der US National Nuclear Security Administration, und Dr. Ulrike Kirste vom StMWK die neusten Ergebnisse und Fortschritte der Brennstoff-Entwicklung, -Fertigung und theoretischen Kernmodellierung. Dabei wurden die verbleibenden Herausforderungen diskutiert, damit der FRM II auf einen kompatiblen Kern mit niedrigerer Anreicherung umgerüstet werden kann, ohne dass die wissenschaftliche Performance leidet.

Nach diesem Treffen äußerte sich Christopher Landers: „Die internationale Gemeinschaft arbeitet daran, sicherzustellen, dass alle, sowohl alte als auch neue, Forschungsreaktoren niedrig angereichertes Uran (LEU) als Brennstoff nutzen, im Gegensatz zum bisher verwendeten hoch angereicherten Uran (HEU). Das heutige Treffen mit Experten des FRM II und des bayerischen Staatsministeriums für Wissenschaft und Kunst war ein wichtiger Schritt in unserer partnerschaftlichen Zusammenarbeit zur Umrüstung des FRM II auf einen LEU-Brennstoff. Alle Parteien einigten sich zum einen auf die Erarbeitung eines technischen Programms zwischen dem FRM II und den U.S. National Laboratories und zum anderen auf die Einrichtung eines bilateralen Gremiums, um die erfolgreiche Umrüstung des FRM II zu unterstützen. Die Vereinigten Staaten freuen sich auf die enge Zusammenarbeit mit Deutschland und dem FRM II, als auch mit anderen Partnern weltweit, um die zivile Nutzung von HEU zu beenden.“

Als nächste Schritte wurden die Einrichtung eines technischen Programms in den Bereichen der Brennstoff-Entwicklung, -Fertigung sowie theoretischer Kernmodellierung zwischen der TUM und dem ANL sowie baldige weitere bilaterale Treffen vereinbart.

 

Weitere Informationen:

Lebenszyklus eines Brennelements