Strukturuntersuchungen zeigen Kristalldefekte durch Alpha-Bestrahlung

Cambridge (Großbritannien)/Richland (USA) - Die Endlagerung von radioaktiven Abfällen ist wohl das wichtigste ungelöste Problem bei der nuklearen Stromgewinnung. Das Einschmelzen in gläsernen Behältern gilt bislang als eine relativ sichere Methode, selbst lange strahlende Spaltprodukte vor der Umwelt abzuschirmen. Britische und amerikanische Forscher fanden nun jedoch heraus, dass Gläser aus Zirkonsilikat durch die Radioaktivität von Plutonium deutlich schneller undicht werden als bisher angenommen. Über dieses für die Kernenergiebranche wichtige Ergebnis berichten die Forscher in der Zeitschrift "Nature".

"Langfristig zerstört der Alpha-Zerfall in diesen Keramiken die kristalline Struktur ernsthaft", schreiben Ian Farnan von der britischen University of Cambridge und seine Kollegen vom Pacific Northwest National Laboratory in Richland. Nur in lange stabilen Gläsern können radioaktive Abfälle sicher verwahrt werden. In ihren Versuchen mit Zirkon-Behältern, die den Alpha-Strahler Plutonium enthalten, beobachteten sie eine etwa fünfmal schnellere Zersetzung der Kristallstrukturen als bisher angenommen.

Mit dieser Erkenntnis konnten sie abschätzen, dass ein Zirkon-Behälter nach etwa 210 Jahre schon deutliche Schäden im Kristallaufbau aufweisen könnte. Nach spätestens 1400 Jahren sei es gut möglich, dass Radioaktivität aus den eigentlich schützenden Glashüllen entweichen könnte. Für eine sichere Endlagerung geht man allerdings von einem Zeitraum über zehn Halbwertszeiten aus. Für Plutonium bedeutet das 241,000 Jahre.

Trotz dieser ernüchternden Ergebnisse halten es die Wissenschaftler für möglich, dass man sinnvolle Alternativen zu Zirkon finden könnte. Diese würden deutlich länger der radioaktiven Strahlung standhalten können. Nun gilt es, für sichere Glasbehälter in der Zukunft, diese Werkstoffe ausfindig zu machen und zu testen.