Rosatom errichtet neues Labor zur Erprobung der Wiederaufarbeitungstechnologie für abgebrannte Brennelemente aus Salzschmelzenreaktoren

de.wedoany.com-Bericht: Im ersten Werksbereich des Radium-Instituts Chlopin, das zur Forschungsabteilung des russischen Staatskonzerns Rosatom gehört, steht der Bau eines neuen Labors kurz vor dem Abschluss. Dieses Labor soll speziell für die Erprobung von Verfahren zur Behandlung und Wiederaufarbeitung abgebrannter Kernbrennstoffe (SNF) aus Salzschmelzenreaktoren (JSR/MSR) genutzt werden. In der ersten Phase der Anlagentests ist die Synthese simulierter Brennstoffzusammensetzungen auf Basis von Lithiumfluorid und Berylliumfluorid geplant, denen Spaltprodukte und Plutoniumsimulate beigemischt werden; anschließend soll die Technologie an einem Modell validiert und schließlich unter realen Bedingungen auf der Grundlage des in Telesnoje Gorsk zu errichtenden Forschungs-Salzschmelzenreaktors (IZHSR) eingesetzt werden. Die entsprechenden Bau-, Montage- und Inbetriebnahmearbeiten sollen bis Ende 2026 abgeschlossen sein und die Anlage für erste Forschungsarbeiten vorbereitet werden.

Der amtierende Generaldirektor des Radium-Instituts Chlopin, Oleg Wolkow, erklärte, das Institut führe derzeit den Laborbau und die Inbetriebnahme der Ausrüstung durch. Dem Forschungsplan zufolge soll die entwickelte Technologie im Jahr 2027 erprobt werden. Sollte die Betriebsvalidierung erfolgreich verlaufen, wäre dies die Voraussetzung für die Schaffung einer grundlegenden Technologie zur Behandlung und Wiederaufarbeitung abgebrannter Kernbrennstoffe für industrielle Salzschmelzenreaktoren.

Salzschmelzenreaktoren sind ein wichtiger Bestandteil des Konzepts eines geschlossenen Kernbrennstoffkreislaufs (FC NFC). Ihre Hauptfunktion besteht in der Verbrennung (Transmutation) minorer Aktinide, wodurch die Umweltsicherheit der einheimischen Kernenergie in Russland erhöht wird. Die geplante Technologie zur Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente basiert auf der kontinuierlichen hochtemperaturmetallurgischen/flüssigmetallischen reduktiven Extraktion von Kernmaterial und Neutronengiften (Spaltprodukten) aus der Brennstoffzusammensetzung und der anschließenden Rückextraktion des Kernmaterials in das Brennstoffsalz zur Wiederverwendung im Reaktor.

Ilja Skrigan, Leiter des Labors für Technologien und Verfahren zur Verfestigung radioaktiver Abfälle am Radium-Institut Chlopin, wies darauf hin, dass der Hauptschritt des Verfahrens in der Vermischung zweier Schmelzen unter starken hydraulischen Bedingungen bestehe – des Brennstoffsalzes und des lithiierten Bismuts. Dabei gelangt Lithium in das Brennstoffsalz, während die aus dem Salz extrahierten Neutronengifte in das Bismut übergehen. Das Besondere an dieser Technologie und der zugehörigen Ausrüstung ist, dass sie bei Temperaturen von etwa 700 Grad Celsius und in stark korrosiven Medien arbeiten, Schmelzen zwischen den Anlagen transportieren und eine Inertatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von höchstens 100 ppm aufrechterhalten muss. Derzeit gibt es weltweit keine vergleichbare Anlage.

Die Erprobung der Technologie für industrielle Salzschmelzenreaktoren soll auch in Verbindung mit dem Bau des Forschungs-Salzschmelzenreaktors (IZHSR) erfolgen, der in Telesnoje Gorsk in der Region Krasnojarsk errichtet werden soll. Rosatom führt dieses Projekt gemeinsam mit dem Kurtschatow-Institut durch; derzeit befindet sich die technische Auslegung der Forschungs-Salzschmelzenreaktoranlage in der Abschlussphase.

Salzschmelzenreaktoren gehören zur vierten Generation der Kernenergietechnologie. Künftig sollen solche Anlagen die Menge und Radioaktivität von Kernabfällen um ein Vielfaches verringern und die Abhängigkeit von kostspieliger tiefer geologischer Endlagerung beseitigen. Die Salzschmelzenreaktor-Technologie gilt als eines der wirksamen Instrumente zur Lösung des Problems der minoren Aktinide (hauptsächlich Curium) in Russland und zugleich als erweiterte Dienstleistung für ausländische Partner, die an einer Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente mit minimaler Produktion hochradioaktiver Abfälle interessiert sind.

Das Radium-Institut Chlopin ist die älteste wissenschaftliche Einrichtung Russlands und die erste wissenschaftliche Organisation des Landes auf dem Gebiet der Kernwissenschaft und -technologie. Das Institut nimmt eine führende Stellung in der Forschung zu Kernphysik, Radiochemie, Geochemie und Ökologie sowie in den Bereichen Kernenergie, Strahlenökologie und Isotopengewinnung ein und ist zugleich der wichtigste Lieferant von Radionukliden und Radionuklidquellen (einschließlich Radiopharmaka) für den In- und Auslandsmarkt.