de.wedoany.com-Bericht: Das Office of Environmental Management des US-Energieministeriums (DOE-EM) hat eine Aufforderung zur Informationsabgabe (RFI) veröffentlicht, um Branchenmeinungen zur sinnvollen Wiederverwendung von bis zu 530.000 Gallonen Schwerwasser einzuholen, das derzeit auf dem Savannah River Site (SRS) in South Carolina gelagert wird. Dieses Schwerwasser wurde zuvor als Moderator in Tritium- und Plutonium-Produktionsreaktoren verwendet.
Tim Walsh, stellvertretender EM-Direktor, erklärte, dass der Schwerwasservorrat auf dem Savannah River Site eine wichtige nationale strategische Ressource sei und diese RFI ein entscheidender Schritt zur Identifizierung von Industriepartnern sei, die dazu beitragen könnten, den Wert dieser Ressource zur Unterstützung der US-Energiesicherheit zu maximieren. Die RFI lädt ein breites Spektrum von Interessengruppen zur Stellungnahme ein, darunter Branchen mit klarem Bedarf und Fachwissen in der Schwerwasseraufbereitung sowie Akteure, die daran interessiert sind, die Entwicklung neuer Anlagen auf dem SRS oder die direkte Pacht von Grundstücken zu erkunden. Schwerwasser hat einzigartige Eigenschaften und kann für fortgeschrittene Nuklearanwendungen, Spitzenforschung und die Produktion medizinischer Isotope verwendet werden. Das DOE gab an, dass diese RFI ein entscheidender Schritt zur Maximierung des Werts dieser strategischen Ressource sei, indem Wege zur inländischen Verarbeitung, Reinigung und Wiederverwendung identifiziert werden.
DOE-EM zielt darauf ab, innovative Wege zur Wiederverwendung von Schwerwasser zu erkunden, um kritische inländische Bedürfnisse zu decken. Die RFI sucht nach der Identifizierung potenzieller Anwendungen für Schwerwasser, Deuterium oder abgeleitete Isotope, die dem US-amerikanischen Inlandsmarkt direkt zugutekommen und die nationale Lieferkette stärken könnten; Bewertung der technischen Fähigkeiten zur Handhabung, Verarbeitung, Tritiumentfernung und Reinigung von Schwerwasser, insbesondere in Gegenwart von Tritium; Bewertung von Kooperationsrahmen mit externen Partnern, einschließlich der Entwicklung potenzieller Anlagen vor Ort auf dem SRS, um die effiziente Nutzung von Schwerwasser zu fördern; Information zukünftiger Strategien für das langfristige Management des Schwerwasservorrats, die zu zukünftigen Ausschreibungen oder Kooperationsmöglichkeiten führen könnten.
Auf dem SRS werden derzeit etwa 530.000 Gallonen Schwerwasser (Deuteriumoxid, D2O) gelagert, und zwar in den Moderatorbehältern auf der -40-Ebene der Reaktorgebäude C, K und L sowie in Fässern, die in den Reaktoranlagen L und K gelagert werden. Diese Anlagen verfügen über strukturell robuste, dickwandige Ingenieurbauwerke zur Isolierung radioaktiver Stoffe. Die Moderatorbehälter auf der -40-Ebene in den Reaktorgebäuden C, K und L enthalten große Mengen Schwerwasser; die -40-Ebene bezieht sich auf die unterirdische Höhenlage der massiven Betonreaktorstruktur, die eine hervorragende Strahlenabschirmung und physische Sicherheit gegen äußere Einwirkungen bietet. Obwohl die Reaktoren C, K und L nicht mehr in Betrieb sind, wurden ihre verstärkten Prozessbereiche in Langzeitlager für strategische Materialien umgewandelt. Der Reaktor C dient als primärer Knotenpunkt, der speziell für die konzentrierte Lagerung des Schwerwassermoderators vorgesehen ist. Ein Teil des Vorrats weist unterschiedliche Grade an Tritiumkontamination und -anreicherung auf und wird in versiegelten Industriefässern aufbewahrt. Diese Fässer werden innerhalb der festgelegten Anlagengrenzen in den Reaktorkomplexen K und L gelagert, was eine flexible Klassifizierung des Materials nach Reinheitsgraden ermöglicht.
Die Schwerwasserlagerung ist in die breitere Infrastruktur für die Entsorgung von Kernmaterial an diesen spezifischen Standorten integriert. Neben den Schwerwasserfässern nutzt die National Nuclear Security Administration (NNSA) das verstärkte Reaktorgebäude K für die sichere Integration und Inspektion von Nicht-Plutonium-Kernen. Das im ehemaligen Reaktorgebäude L befindliche Auslagerungsbecken hat 2,5 bis 7 Fuß dicke Betonwände und enthält 3,4 Millionen Gallonen Leichtwasser zur Abschirmung und sicheren Kühlung von abgebrannten Kernbrennstoffen (UNF) aus in- und ausländischen Forschungsreaktoren vor der chemischen Wiederaufarbeitung.
Das DOE wies darauf hin, dass der in verschiedenen Moderatorbehältern und Fässern gelagerte Schwerwasservorrat unterschiedliche Grade an Verunreinigungen, Tritium und Deuteriumanreicherung aufweist. Dieses Schwerwasser wurde zuvor als Moderator in Tritium- und Plutonium-Produktionsreaktoren verwendet und aufgrund seiner hohen Deuteriumkonzentration aufbewahrt, was es zu einer wertvollen Ressource macht. Derzeit verfügt das DOE über keine spezielle Anlage zur Tritiumentfernung aus Schwerwasser. Obwohl das Savannah River National Laboratory (SRNL) Fachwissen bei der Tritiumentfernung nachgewiesen hat und die Entwicklung von Projektplänen, Kostenschätzungen und unabhängigen Überprüfungen unterstützen kann, müsste jede Zusammenarbeit mit dem SRNL, die eine direkte Beteiligung an solchen Dienstleistungen beinhaltet, von den betreffenden Parteien separat mit dem SRNL ausgehandelt werden. Das DOE erklärte, dass Industriepartner frei mit jeder Einrichtung zusammenarbeiten könnten, die sie für geeignet halten, um den Tritiumentfernungs- oder anderen Verarbeitungsbedarf zu decken. Darüber hinaus könnte das DOE daran interessiert sein, Tritium zu erhalten und zu nutzen, sobald ein Industriepartner es erfolgreich aus dem Schwerwasser abgetrennt hat; eine solche potenzielle Vereinbarung würde einen sinnvollen Entsorgungsweg für Tritium bieten und die Programmanforderungen innerhalb des DOE unterstützen.
Anfang der 1950er Jahre wurden auf dem SRS fünf Kernreaktoren gebaut, um Plutonium und Tritium für Kernwaffen zu produzieren. Keiner dieser Reaktoren konnte jedoch diese Materialien produzieren oder auch nur den anfänglichen Anfahrprozess durchlaufen, bevor die 400/D-Anlage auf dem SRS in Betrieb ging. Die riesige 400/D-Anlage war einer der ersten fertiggestellten Produktionsbereiche auf dem SRS, dessen einziger Zweck die Versorgung der Reaktoren mit Schwerwasser war. Im Gegensatz zu den Reaktoren auf dem Hanford Site im Bundesstaat Washington, die zur Herstellung von Plutonium für den Trinity-Test und die auf Nagasaki abgeworfene Atombombe verwendet wurden und Graphit als Moderator nutzten, waren die Reaktoren auf dem SRS schwerwassermoderiert. Schwerwasser ist in der Fähigkeit, Neutronen während des Spaltungsprozesses zu moderieren, Graphit weit überlegen und kühlt gleichzeitig den Reaktor. Die Fertigstellung der SRS-Reaktoren erfolgte zeitlich versetzt, damit sie schrittweise in Betrieb gehen konnten, sobald die 400/D-Anlage die jeweils benötigte Menge Schwerwasser produzierte. Der Schwerwasserbetrieb auf dem SRS wurde 1982 eingestellt, nachdem die erforderliche Menge produziert worden war und ein beträchtlicher Überschuss vorhanden war. Der größte Teil wurde in den SRS-Reaktoren oder für andere inländische Zwecke verwendet, während gleichzeitig große Mengen in andere Länder exportiert wurden. Bis 1989 waren alle Reaktoren abgeschaltet, was den Schwerwasservorrat weiter erhöhte.
Schwerwasser kann durch Fixierung in Geopolymeren entsorgt werden, was jedoch teuer und arbeitsintensiv ist. Das Office of Science des DOE kontaktierte die Wasserstoffbehandlungsgruppe des SRNL, um Methoden zur Entfernung von Tritium aus Schwerwasser für dessen Wiederverwendung zu untersuchen. Die Wasserstoffbehandlungsgruppe untersuchte bestehende Methoden zur Tritiumentfernung, darunter einfache Destillation, kombinierte Elektrolyse-Katalyse-Austausch und Tieftemperaturdestillation, und bevorzugte einen Ansatz, der alle drei Methoden kombiniert. Lucas Angelette Angelette, technischer Projektleiter des SRNL, erklärte, dass durch ihre Kombination 100 % des Wassers verarbeitet, 100 % des Schwerwassers zurückgewonnen und Tritiumgas gewonnen werden könne, das das DOE verkaufen könne. Darüber hinaus enthält Schwerwasser seltene und wertvolle Sauerstoffisotope, die ebenso wie Deuterium in der Medizin nützlich sind. Eines dieser Isotope wird für PET-Scans verwendet und kann mehrere tausend Dollar wert sein. Die Gruppe erstellt derzeit Kostenschätzungen für ein Pilotanlagensystem und eine vollständige Produktionsanlage. Ein Teil der Mittel ist bereits für den Kauf von Kapitalausrüstung für das Pilotsystem verfügbar. In der Zwischenzeit möchte das DOE nun, dass die Industrie diese Aufgabe übernimmt; die Frist für die Beantwortung der RFI endet am 21. September.
