Eine kürzlich veröffentlichte internationale Studie präsentiert einen möglichen Ansatz zur Verbesserung der Brennelementleistung. Die Forschung zeigt, dass die Einbringung von Urannitrid-Nanopartikeln in metallischen Kernbrennstoff dessen Beständigkeit gegenüber der extremen Strahlung im Reaktor verbessern und somit seine Stabilität und Lebensdauer erhöhen kann.

Diese Studie, an der Forscher der Universität von Mississippi, der Universität von Idaho und weiterer Institutionen beteiligt waren, wurde in der Fachzeitschrift *Advanced Materials Interfaces* veröffentlicht. Sie befasst sich hauptsächlich mit der potenziellen Ausdehnung von metallischem Kernbrennstoff während der Bestrahlung und der damit einhergehenden Degradation des Hüllmaterials. Der Ansatz des Forschungsteams besteht darin, Urannitrid-Nanopartikel in die metallische Matrix einzubetten, um Spaltprodukte abzufangen, bevor diese die Hülle erreichen. Dadurch könnte die Materialverschlechterung potenziell verringert werden.

„Unsere Idee ist, ob wir Spaltprodukte in der Metallmatrix einfangen können, bevor sie die Hülle erreichen. Wenn ja, sprechen wir von Brennstoff für die nächste Generation von Kernreaktoren“, sagte Samrat Chowdhury, außerordentlicher Professor an der University of Mississippi. Eine Reihe von Studien in den Jahren 2024 und 2025 bestätigte vorläufig das Potenzial von Urannitrid-Nanopartikeln zum Einfangen von Spaltprodukten.

Indragit Charité, Leiter des Fachbereichs Nukleartechnik an der University of Idaho, betonte, dass eine verbesserte Brennstoffeffizienz und -lebensdauer zur weiteren Anwendung der Kernenergie beitragen wird. Er erklärte: „Wenn wir den Brennstoff länger im Reaktor halten und so viel Energie wie möglich gewinnen können, verlangsamt sich die Ansammlung abgebrannter Brennelemente.“ Forscher gehen davon aus, dass sich die Gesamtmenge des produzierten Atommülls entsprechend reduzieren lässt, wenn die Lebensdauer des Kernbrennstoffs verlängert werden kann. Dies würde dazu beitragen, eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung der Kernenergie zu bewältigen.

Das Forschungsteam wies jedoch auch darauf hin, dass dieser technologische Ansatz noch weit von der praktischen Anwendung entfernt ist. Der nächste Schritt besteht darin, das neue Kernbrennstoffdesign unter realitätsnahen Betriebsbedingungen zu testen und zu optimieren sowie mögliche Kooperationen mit relevanten Industrien zu prüfen.

Weitere Informationen: Autoren: James Zillinger et al., Titel: „Capture behavior of solid substitute fission products at engineered nanoheterostructure interfaces in metallic nuclear fuels“, veröffentlicht in: Advanced Materials Interfaces (2025).