Kernbrennstoffherstellung

Kernbrennstoffherstellung

Vom Natururan zum Pellet

Standort der URENCO Deutschland GmbH in Gronau
Standort der URENCO Deutschland GmbH in Gronau

Im Jahr 1789 entdeckte der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth in Berlin das Uran in der Pechblende. Uran galt lange als das Element mit der größten Atommasse und wurde daraufhin nach Uranus benannt, den man im 18. Jahrhundert noch als den entlegensten Planeten ansah. Jahrzehntelang war das Metall nur für Chemiker von Bedeutung. Ab dem 19. Jahrhundert wurde es dann auch zur Färbung von Glas und Keramiken eingesetzt und verlieh den Gläsern und Schalen den markanten annagrünen Farbton.

Heute wird Uran zu Kernbrennstoff aufbereitet und zur kommerziellen Stromerzeugung eingesetzt. Das dazu erforderliche Uran wird weltweit abgebaut und schützt dadurch auch vor Abhängigkeiten - insbesondere von Gasimporten. Angesichts der unsicheren politischen Lage in vielen Exportländern ist dies von großer Bedeutung. Uran wird überwiegend in politisch stabilen Ländern wie Kanada und Australien gewonnen und steht noch mindestens 200 Jahre zur Verfügung.

Das gewonnene Uranerz wird am Abbau-Ort zerkleinert und gemahlen und mittels einer chemischen Behandlung zu "Yellow Cake", einem gelben Pulver, das in der Regel etwa 70 Prozent Uran in Form von U-308 enthält, umgewandelt. Yellow Cake wird dann in UF6 konvertiert und nach Deutschland geliefert. Hier wird es in zwei aufeinanderfolgenden Schritten zu Brennelementen für Kernkraftwerke weiterverarbeitet. Die Urananreicherungsanlage der URENCO Deutschland GmbH in Gronau sorgt für die Anreicherung des Natururans und die Brennelementfertigungsanlage der Advanced Nuclear Fuels GmbH in Lingen verarbeitet das angereicherte Uran zu Pellets und stellt daraus die Brennelemente her.

Urananreicherung in Gronau
Die URENCO Deutschland GmbH ist ein Tochterunternehmen der international tätigen URENCO Enrichment Company Limited mit Sitz im westfälischen Gronau. Seit 1985 wird dort Uran zur Stromerzeugung in Kernkraftwerken angereichert. Uran besteht zu etwa 99,3 Prozent aus dem Isotop U-238 und zu 0,7 Prozent aus U-235. U-235 ist durch thermische Neutronen relativ gut spaltbar und ist deshalb Basis der Energieerzeugung in Kernkraftwerken. In der Gronauer Anlage wird U-235 im Zentrifugenverfahren großtechnisch angereichert.

Diese im eigenen Konzern entwickelte Technologie ist im Vergleich zu anderen Techniken besonders effizient. Damit trägt das Unternehmen maßgeblich zu einem CO2-armen Lebenszyklus der Kernenergie bei.

Die Produktion am Gronauer Standort läuft mit einer Auslastung von 100 Prozent in zwei Trennanlagen. Die UTA-1 leistet seit Ende 2005 1.800 Tonnen Urantrennarbeit pro Jahr (t UTA/a), die neue Trennanlage UTA-2 wird bis zum Jahr 2012 weitere 2.700 t UTA/a leisten. Am Weltmarkt besitzt die URENCO-Gruppe zurzeit (2009) einen Anteil von rund 25 Prozent. Gemessen am gesamten Liefervolumen des Konzerns steuert die Anlage am Standort Gronau dazu rund 20 Prozent bei.

Brennelementfertigung in Lingen
In Lingen im Emsland werden seit 1979 Brennelemente zur Energieerzeugung aus Kernspaltung gefertigt. In der Brennelementfertigungsanlage produziert die Advanced Nuclear Fuels GmbH (ANF) Urandioxid-Brennelemente für Druck- und Siedewasserreaktoren mit einer Anreicherung von bis zu fünf Gewichtsprozent U-235.

Als Tochterunternehmen der AREVA NP GmbH arbeitet die ANF im Fertigungsverbund mit anderen Brennelementfertigungsstätten in Frankreich, Belgien und den USA zusammen. Die genehmigte maximale Jahreskapazität beträgt für die Anlage in Lingen 650 Tonnen Uran. In der Anlage wird über vier Fertigungsschritte (Trockenkonversion - Tablettenfertigung - Stabfertigung - Brennelementassemblierung) Uranhexafluorid (UF6) zu Brennelementen verarbeitet. Pro Jahr werden bis zu 50 Tonnen ERU (Enriched Reprocessed Uranium)-Tabletten verarbeitet. Die Anlage ist flexibel ausgelegt und in der Lage, Brennelemente für alle westlichen Leichtwasser-Reaktortypen herzustellen.

Seit Betriebsbeginn im Jahr 1979 hat ANF 27.867 Brennelemente mit rund 4,8 Millionen Brennstäben für Druck- und Siedewasserreaktoren in Deutschland und im westeuropäischen Ausland produziert. Insgesamt wurden in den rund 29 Betriebsjahren 9.537 Tonnen Uran verarbeitet

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