120 Kilometer südwestlich von Moskau – dort, wo es sonst nichts gibt als Birkenwälder, Datschen-Siedlungen, ein paar russisch-orthodoxe Klöster – liegt das Städtchen Obninsk: Breite Alleen, repräsentative Gebäudefassaden – und in jeder Straße Nuklearlaboratorien und Kernforschungsinstitute. Obninsk ist der erste Forschungsstandort Russlands, der von der Regierung mit dem Titel "Wissenschaftsstadt" geadelt wurde. Hier lebt der Atomphysiker Vladimir Kagramanjan.
Zu Sowjetzeiten hat er an Reaktoren geforscht, die in Deutschland unter dem Schlagwort "Schneller Brüter" berühmt und berüchtigt sind: Sie können als Kernbrennstoff Plutonium nutzen. Später, in den 90-er Jahren, hat Kagramanján den umstrittenen Reaktortyp in der Internationalen Atomenergie Organisation IAEO vor Kritikern aus dem Westen verteidigt. Das tut er bis heute
"Alle – Wissenschaftler wie Politiker – denken: Das sind doch diese Reaktoren, die Plutonium produzieren! Diese Reaktoren müssen böse sein! Aber das Plutonium gibt es doch schon! Und nun steht alle Welt vor der Frage: Hat und das Plutonium der Teufel geschickt, oder war es Gott? Ist es ein Geschenk, oder bringt es uns Unglück?"
Plutonium: Waffenfähig, extrem toxisch, hoch radioaktiv. Halbwertszeit: über 24 000 Jahre. Wenige Milligramm gelten als tödliche Dosis für einen Menschen. Sechs Kilogramm, im Jahr 1945 im Luftraum über Nagasaki zur Kettenreaktion gebracht, töteten über 60 000 Menschen. Nach Jahrzehnten der Atomstromproduktion und atomarem Wettrüstens lagern heute riesige Bestände in allen Teilen der Erde. Geschätzte 500 Tonnen liegen in Reinform vor: Waffenplutonium mit einer hohen Konzentration des spaltbaren Isotops 239 bildet die Munition der nuklearen Arsenale der Atombombenmächte. Darüber hinaus warten mehrere tausend Tonnen Plutonium in abgebranntem Kernbrennstoff in Abklingbecken und Zwischenlagern auf ihr Schicksal: Das Reaktorplutonium. Bis heute wird es in Wiederaufbereitungsanlagen vom abgebranntem Kernbrennstoff abgetrennt, um danach als sogenannter MOX-Brennstoff in Atomkraftwerken eingesetzt zu werden – ein kostspieliges und umweltschädliches Verfahren. Wohin mit dieser gefährlichen Altlast, deren Isotope doch soviel wertvolle Energie bergen? Als Hochrisikomüll endlagern, oder als Kernbrennstoff wiederverwerten? In kaum einer wissenschaftlichen Diskussion ist die internationale Staatengemeinschaft so tief gespalten.
Obninsk ist eine Stadt in Aufbruchsstimmung. Das zeigt schon der Blick aus dem Autofenster. Zwischen gepflegten Blumenrabatten streben Männer und Frauen mit Laptop-Taschen in Richtung der Institute für Weltraumforschung und Meteorologie, zu Lehrstühlen und Laboratorien. Die Krisenstimmung der 90-er Jahre: verflogen. Der Exodus unterbezahlter Wissenschaftler ins Ausland: Vergangenheit. Der Überlebenskampf der Institute: gewonnen. Die Forschungsgelder fließen wieder.
"Das ist der Zentraleingang zum Physikalisch-Energetischen Instituts. Seine Gebäude sind von deutschen Kriegsgefangenen erbaut worden. Sehen Sie die digitale Anzeigetafel dort? Sie zeigt die radioaktive Hintergrundstrahlung: 11 Mikroröntgen in der Stunden, das ist die Norm."
Aleksander Uvárov, selbst studierter Kernphysiker, ist heute der Chefredakteur der Internetzeitung "atominfo.ru". Und das Physikalisch-Energetische Institut - im Ausland bekannt unter dem Kürzel IPPE – schreibt Schlagzeilen, heute wie damals. Der Schnelle Reaktor BN-600 aus dem Hause IPPE ist bis heute der einzige Schnelle Reaktor der Welt, der seit 30 Jahren ununterbrochen Strom produziert. Russland sieht darin den Beweis, dass die nukleare Kettenreaktion auch mit schnellen Neutronen stabil möglich ist – und nicht nur mit abgebremsten, mit denen die traditionellen thermischen Reaktoren operieren. Sogar die klassische Schwachstelle von Schnellen Reaktoren - Brände des Kühlmittels Natriums, die bislang noch so gut wie jedes Schnelle Reaktor-Projekt weltweit zum Scheitern gebracht haben - sei im BN-600 unter Kontrolle, erzählt Uvárov. Noch läuft der Vorzeige-Reaktor mit Uran. Doch das IPPE entwickelt bereits die Designs für die nächste Generation Schneller Reaktoren. Ein Blick über den Sicherheitszaun des Instituts muss als Eindruck genügen: Zuviel Spaltstoff lagert auf dem weitläufigen Gelände, da ist Unbefugten der Zutritt verwehrt.
"Die Radioaktivität liegt hier draußen weit unter dem Grenzwert, 11 Mikroröntgen, das ist die ganz normale Hintergrundstrahlung. Selbst 13, 14 Mikroröntgen wären noch völlig in Ordnung. Diese Dosis könnte man verzehnfachen, bis man sich Sorgen machen müsste."
Sicherheitskultur erhöhen, Bedenken zerstreuen – lautet die Devise. In einem Tross aus Pressesprechern und Institutsrepräsentanten wartet Vladimir Kagramanján in einem nahe gelegenen Café. Als ehemaliger Mitarbeiter der Internationalen Atomenergie Organisation in Wien hat er die größte Erfahrung in kulturübergreifender Nuklear-Diplomatie. Der IPPE-Sprecher referiert über den wachsenden globalen Energiebedarf und über Rohstoffreserven, die zur Neige gehen. Er erinnert an überquellende Zwischenlager und gescheiterte Endlagerstandorte. Dann kommt er zum Kern der Sache.
"Streichhölzer kann man zerbrechen. Aber man kann sie auch verwenden, um damit ein Feuer zu entzünden. Wir in Russland werden unser Plutonium als Streichholz verwenden. Alles andere wäre eine Rückkehr in Steinzeitalter."
Die Idee ist nicht neu. Schon Enrico Fermi hat sie propagiert, jener berühmte Atomphysiker, dem im Jahr 1942 zum ersten Mal überhaupt eine nukleare Kettenreaktion durch Neutronenbeschuss gelang. Denn die abgebremsten Neutronen in traditionellen thermischen Reaktoren spalten nur das instabile Uran-Isotop 235. Schnelle Neutronen jedoch bringen auch die Kerne des stabilen Uran-Isotops 238 zur Kettenreaktion, und verwandeln es in das spaltbare Plutonium 239. Schnelle Reaktoren könnten also den nicht spaltbaren Anteil des Kernbrennstoffs in Spaltmaterial verwandeln, schwärmt Kagramanján, und auf diese Weise über 60 Mal mehr Energie aus einem Brennstab herausholen. Mehr noch: Auch die Altbestände an Plutonium könnten sie besser verwerten als die traditionellen thermischen Reaktoren. Jetzt will Russland seine riesigen Plutoniumbestände, anstatt sie endzulagern, mit Hilfe von Schnellen Reaktoren in einen neuen Energieträger verwandeln. Und auch die Tigerstaaten China und Indien – energiehungrig, aber rohstoffarm – treiben die Entwicklung der neuen Reaktorgeneration mit Nachdruck voran.
"Die Welt braucht das Plutonium! China, Indien und die Schwellenländer des Südens entwickeln sich rasant, sie brauchen Energie. Ohne diese hätte die Welt die Plutonium-Idee wohl längst aufgegeben. Die Staaten des Westens hätten weiter ihre Kohle verbrannt. Aber dank Indien und China wird sich die Energiewirtschaft in Richtung Schnelle Reaktoren bewegen. Und Russland ist das einzige Land, das bis heute an dieser Technologie festgehalten hat."
Kagramanjan sieht ungeahnte Möglichkeiten. Würde es gelingen, Schnelle Reaktoren zur Serienreife zu treiben und einen plutoniumbasierten Standardkernbrennstoff zu entwickeln, könnte es seinen Atommüll in einen Energieträger verwandeln. Eine Frage aber drängt sich dennoch auf: Warum sollte Russland die immensen Kosten und Risiken auf sich nehmen, um Spaltstoffe zu recyclen, die gar nicht knapp sind? Schließlich sollen die Uran-Vorräte der Erde noch mindestens 100 Jahre reichen. Doch auch darauf weiß Kagramanjan eine Antwort: Weil man es fast schon geschafft habe:
"Wir brauchen die Einzelteile doch nur noch zusammenführen! Wir müssen die Atommüll-Wiederaufbereitung weiterentwickeln, und das wiederaufbereitete Uran und Plutonium zu Mischoxid-Brennstoff verarbeiten. Wenn wir den in Schnellen Brütern einsetzen, dann haben wir billigen Strom."
Im Auto wartet Aleksandr Uvárov, der Journalist. "Geschlossener Brennstoffkreislauf", "Schneller Reaktor", "Plutonium" – das sind die Zauberwörter, die jetzt in Russland Fördergelder fließen lassen, berichtet er. Doch Uvárov weiß auch, dass es bis dahin noch ein weiter Weg ist. Denn wer Plutonium als Energieträger effektiv recyceln will, der braucht dafür mehr als nur Schnelle Reaktoren: effektivere und ökologisch wenigsten halbwegs vertretbare Wiederaufbereitungsanlagen, dazu passende Brennstofffabriken. Alle diese Technologien sind noch längst nicht ausgereift. Doch immerhin: Den Erfolg, einen Schnellen Reaktor über 30 Jahre in Betrieb gehalten zu haben, kann Russland für sich verbuchen. Warum ist hier gelungen, was in anderen Staaten gescheitert ist?
"Die Japaner hatten in ihrem schnellen Reaktor Monju ein kleines Feuerchen, das ist von selbst erloschen. Aber alle haben sich so erschrocken, dass sie den Reaktor heruntergefahren haben. In Russland – Entschuldigung – gehen wir mit sowas anders um: Allein in unserem Obninsker Testreaktor kann jeder Mitarbeiter eine Geschichte über einen Natriumbrand erzählen – na das ist vielleicht übertrieben. Aber tatsächlich sind kleine Störfälle bekannt. Und wenn es jetzt heißt, dass Russland ein brauchbares Design für ein Natrium-Kühlsystem entwickelt hat, dann nur, weil unsere Kollegen aus jedem Feuer ihre Schlüsse gezogen haben. Sie sind den Weg zu Ende gegangen. Und jetzt haben wir ein Kühlsystem, das wir mit Selbstbewusstsein sicher nennen können."
Ja, Russland ist weit gegangen, mit seinem Schnellen Reaktor im Atomkraftwerk Beloyarsk. Wird es Russland auf diese Weise gelingen, den waffenfähigen Spaltstoff in einen industrietauglichen Standard-Kernbrennstoff zu verwandeln? In einen Energieträger, der womöglich sogar einmal zur Handelsware auf dem Weltmarkt wird? Für viele Sicherheitsexperten im Westen wäre das ein Albtraum. Gerade in der westlichen Welt ist der Begriff "Plutoniumwirtschaft" ein Reizwort - spätestens seit Indiens erstem Kernwaffentest im Jahr 1974. Das Plutonium, das Indien angeblich für die zivile Stromerzeugung verwenden wollte, hat das Land damals unerwartet zur Atombombenmacht gemacht. Es war eine Zeitenwende: Der damalige US-Präsident Jimmy Carter reagierte rigoros, und belegte im eigenen Land den gesamten Plutonium-Brennstoffkreislauf mit einem Bann. Auch in Deutschland wurde die Idee der Plutoniumwirtschaft zum Millionengrab. Die Wiederaufbereitungsanlage in Wackersdorf scheiterte ebenso wie der Schnelle Brüter in Kalkar und die Produktionsanlage für plutoniumhaltige MOX-Brennelemente in Hanau.
Seit dem Atomausstieg 2011 ist in Deutschland die Marschrichtung endgültig klar: Hierzulande zählt Plutonium zum Atommüll. Das aber bringt neue Probleme mit sich: Denn Plutonium im Endlager, das bedeutet: Es vergehen Hunderttausende Jahre, bis die Radioaktivität sich wieder dem Strahlungsniveau seines geologischen Umfelds angenähert hat. Unter allen hoch radiotoxischen und langlebigen Restprodukten der Kernspaltung stellt Plutonium den Löwenanteil. Wenn es gelingen würde, das Plutonium in andere weniger lang strahlende Isotope zu verwandeln, müsste man Endlager nur noch für ungefähr 1000 Jahre konzipieren - und nicht für 250 000 Jahre oder noch länger.
"Das ist der Elektronenbeschleuniger. Da wird der Elektronenstrahl mit einer Glühkathode erzeugt, da muss er entsprechend gepulst werden und wird beschleunigt."
Die Schleuse führt durch eine Wand, die fast drei Meter dick ist. Dahinter eröffnet sich ein Anblick, den Besucher des Kernforschungszentrums Dresden-Rossendorf sonst nur selten zu Gesicht bekommen. Der Apparat hat die Form eines Rohres, nicht viel dicker als ein Arm. Umgeben von einem Geflecht aus Kabeln, Messanzeigen, Verstrebungen und Abschirmungen zieht er sich fast 40 Meter durch die ganze Halle. Wegen der laufenden Umbauarbeiten steht der Elektronenbeschleuniger zurzeit still. Der Physiker Arndt Junghans schreitet den Strang entlang, weist auf filigrane Anordnungen hin, präsentiert Messergebnisse. "ELBE", so der Name des Elektronenbeschleunigers, ist das Herzstück des jungen Transmutationsforschung. Darin suchen die Rossendorfer Forscher Wege, die langen Halbwertszeiten einzelner Spaltprodukte in abgebranntem Kernbrennstoff zu verkürzen.
"Das Besondere an dem Elektronenbeschleuniger ist, dass er sehr hoch intensive Strahlen liefern kann, die nahezu konstant sind in der Zeit. Bis zu einem Milliampere. Ein Milliampere klingt jetzt wie Strom aus der Batterie. Aber dieser Beschleuniger hat 40 MeV. Da kommen also 40 Kilowatt Strahlleistung zustande. Und 40 Kilowatt in einem kleinem Strahlfleck von ein paar Millimetern bedeutet, das schmilzt wie ein Elektronen-Strahl-Schweißgerät durch Metall durch."
In einem Injektor werden Elektronen erzeugt und von Magnetfeldern annähernd auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Mit voller Wucht treffen sie auf ein Stück Blei. Dabei ist die Bremsstrahlung so energetisch, dass aus den Kernen des Bleiatoms Neutronen herausgeschleudert werden. Diese schnellen Neutronen können etwa das Plutonium-Isotop 239 mit einer Halbwertzeit von über 24 000 Jahren in weniger langlebige Isotope mutieren lassen: in Caesium-134, das seine Radioaktivität schon nach zwei Jahren zur Hälfte verliert, und in das harmlose Ruthenium-104, das gar nicht radioaktiv ist. Mit dem Elektronenbeschleuniger ELBE messen die Rossendorfer Forscher derzeit die Geschwindigkeit, die Aufschluss über die Energie der Teilchen gibt. Diese Daten werden für die Entwicklung möglicher Transmutationsanlagen gebraucht.
"Da sind wir weltweit führend. Allerdings noch nicht so führend, dass wir sie für die Neutronenproduktion nutzen könnten. Für den Dauerbetrieb, das haut noch nicht hin. Aber mit dem Umbau, hoffe ich, dass das dann klappen wird."
Im Umbau scheint nicht nur die Halle mit dem Elektronenbeschleuniger zu sein, sondern das Ganze weitläufige Gelände des Kernforschungszentrums: Baustellen überall. Die Straßennamen erzählen die Geschichte der Kernphysik: Enrico Fermi-Ring, Marie-Curie- und Otto-Hahn-Strasse. Doch der Testreaktor, der hier einmal stand, ist längst zurückgebaut: Stattdessen dreht sich heute alles um Reaktorsicherheit oder Radiomedizin.
Auch die Transmutation wird in Rossendorf als eine zukunftsträchtige Wissenschaftssparte gehandelt. Noch steckt sie in den Kinderschuhen - die Menge an abgebranntem Kernbrennstoff, die sich in den vergangenen 50 Jahren angesammelt hat, ist immens. Ist die Transmutation tatsächlich der richtige Ansatz, dieses gewaltige Sicherheitsrisiko unter Kontrolle zu bringen? Wenn Arndt Junghans mit den Sicherheitsforschern Bruno Merk und Sören Kliem spricht, dann dreht sich die Diskussion oft um genau diese Frage.
"Was jetzt an abgebranntem Kernbrennstoff existiert: Bis zum Ende der Kernenergieproduktion in Deutschland werden knapp 10.000 Tonnen insgesamt sein. Also hier für Uran sind es 9’300 Tonnen, für Plutonium sind es ungefähr 127 Tonnen. Und das ist sozusagen das Problem, was man hat, für das man Transmutation betreiben will. Was mache ich mit 127 Tonnen Plutonium, sechs Tonnen Neptunium, 14 Tonnen Americium und einer Tonne Curium. Will ich das endlagern oder will ich das eventuell transmutieren?"
Würde es gelingen, Plutonium und die übrigen radioaktiven schweren Elemente in optimaler Weise zu transmutieren, dann würde die Radioaktivität im Endlager schon nach 1000 Jahren wieder auf ein natürliches Maß zurückgegangen sein, schätzt Junghans.
"Transmutation hat das Ziel, die Radiotoxizität zu verringern oder kurzlebiger zu machen. Das heißt die Endlagerung zu vereinfachen."
Das ist eine Perspektive, die auch für andere europäische Staaten verlockend klingt. Arndt Junghans koordiniert das EU-Projekt ERINDA, das Ergebnisse der Transmutationsforschung verschiedener europäischer Institute zusammenträgt. Auch sonst lässt sich Europa die Transmutationsforschung einiges kosten: In Belgien wird für knapp eine Milliarde Euro gerade ein europäischer Elektronenbeschleuniger namens MYRRHA gebaut. Dieser soll ab 2023 die Transmutation in der industriellen Anwendung testen. Doch wie viele Anlagen in dieser Größenordnung würde ein Land wie Deutschland brauchen, um 127 Tonnen Plutonium in kurzlebige Zerfallsprodukte zu transmutieren? Arndt Junghans hat es ausgerechnet.
"Man baut sich jetzt acht von solchen Systemen, die aber achtmal so groß sind. Das sind richtig große Systeme, die 800 Megawatt thermische Leistung haben. Und diese acht lasse ich für 40 Jahre laufen. Dann habe ich schon sehr viel Plutonium transmutiert. Dann brauche ich nur noch drei. Dann baue ich eine zweite Generation, von drei ADS Systemen, die noch mal 40 Jahre laufen. Und wenn man das 80 Jahre betreibt, dann habe ich das gesamte Plutonium beseitigt."
Aber selbst wenn man eines Tages diese acht Anlagen bauen würde, wären damit längst nicht alle Probleme gelöst. Denn bevor sich die langlebigen Isotope transmutieren lassen, müssen sie vom restlichen Atommüll separiert werden – und das bedeutet: Wiederaufbereitung und spezielle Fertigungsanlagen für Transmutationsbrennstoff. Eine komplett neue Nuklearindustrie für die Aufbereitung dieses Atommülls, von Nukleartransporten der hoch radioaktiven Spaltstoffe ganz zu schweigen. Es wäre eine neue Form von Plutoniumindustrie mit vielen alt bekannten Umweltrisiken und völlig ungeklärten Finanzierungsfragen – und all das nur, um das Risiko der Atommüll-Endlagerung einzugrenzen. Ist dieser immense Aufwand gerechtfertigt? Der Rossendorfer Sicherheitsforscher und Russlandkenner Sören Kliem hat seine Zweifel. Wenn man schon mit Plutonium arbeitet, findet er, dann sollte man daraus, wie Russland, wenigstens Strom erzeugen.
"Russland: Die wollen die alternative Schiene. Die Uranvorräte gehen mal zu Ende. Russland denkt strategisch. Es gibt Länder in der Welt, die denken strategisch. Deutschland gehört nicht dazu. Aber Russland ist eines der Länder, die noch strategisch denken. Man braucht es, man will es, man macht es."
Russland und Deutschland: Größer könnten die Gegensätze nicht sein. In Deutschland, wo eine atomkritische Bevölkerung den Ausstieg aus der Kernenergie durchgesetzt hat, ist die Nuklearwissenschaft jetzt auf der Suche nach neuen Betätigungsfeldern. In Russland dagegen – verborgen hinter Hochsicherheitszäunen, und unbehelligt von rebellischen Anwohnern und launischen Privatinvestoren – folgen die Kernforschungsinstitute der Weisung der russischen Regierung, wenn sie jetzt zum Aufbau einer neuen Plutonium verarbeitenden Industrie ansetzen. Eines aber haben beide Länder dennoch gemeinsam: Politisch sind die Weichen in das neue Energiezeitalter gestellt. In anderen Staaten entfachen Ereignisse wie das Reaktorunglück von Fukushima oder der Atomstreit mit dem Iran die alten Diskussionen immer wieder neu, ohne dass sich eine Entscheidung abzeichnet.
Das zeigt sich nirgendwo deutlicher als in den USA. Ausgerechnet die Nukleargroßmacht, die mit ihren Atomforschungsprojekten Geschichte geschrieben hat, und die mehr Kernkraftwerke besitzt als jedes andere Land, steht in der Atommüll-Frage wieder ganz am Anfang. Gerade vor zwei Jahren hat Präsident Barack Obama den umstrittenen Endlagerstandort Yucca Mountain schließen lassen. Im Januar dieses Jahres nun hat eine von ihm einberufene Expertenkommission namens "Blue Ribbon" Richtlinien über einen zukünftigen Umgang mit der Altlast von 70 000 Tonnen abgebranntem Kernbrennstoff veröffentlicht. Ein neues Endlager sei unverzichtbar, heißt es darin, denn schnelle Reaktoren und Wiederaufbereitung böten über Jahrzehnte keine Perspektive
Schnurgerade zieht sich die Straße durch eine hügelige, grasbewachsene Ebene. Am Horizont erheben sich schemenhaft die bizarren Bergspitzen einer vulkanischen Landschaft: der Bundesstaat Idaho, im mittleren Westen der USA. Hin und wieder gabelt sich die Straße, und von Ferne erkennt man eine Ansammlung von Industriegebäuden.
"Das da hinten, das ist unsere alte chemische Wiederaufbereitungsanlage. Dort haben wir bis 1992 den abgebrannten Kernbrennstoff aus kommerziellen Kernkraftwerken recycelt. Die USA ist ja aus der Wiederaufbereitung ausgestiegen. Danach hat die Anlage nur noch den Kernbrennstoff in Staatsbesitz wiederaufbereitet, aus Versuchsreaktoren und Atom-U-Booten. Aber dort wurde immer nur Uran separiert, niemals Plutonium."
2300 Quadratkilometer Wüstenlandschaft, das ist das Betriebsgelände des Idaho National Laboratory, kurz: INL. Eine Überlandfahrt ist wie eine Zeitreise durch die vergangenen 60 Jahre US-amerikanischer Nukleargeschichte. Sie handelt von Plutonium – und davon, wie der einstige Hoffnungsträger der Atomindustrie im Schatten der Weltpolitik zum internationalen Sicherheitsrisiko wurde. Der legendäre erste Experimentelle Brutreaktor, kurz: EBR-I, ist heute ein Wissenschaftsmuseum. Im Jahr 1953 wurde hier erstmals weltweit der Brutprozess nachgewiesen – der Testreaktor produzierte mehr Plutonium als er Uran verbrauchte.
Das Nachfolgermodell, der EBR-II, machte die Vision greifbar: ein Reaktor mit integrierter Wiederaufbereitungsanlage. Damit war das INL lange Zeit weltweit führend, berichtet Terry Todd, Experte für Brennstoffrecycling. Doch nicht allein Indiens Atombombentest machte die erwartete große Zukunft der Plutoniumwirtschaft zunichte. In aller Welt wurden riesige neue Vorkommen von Uran gefunden, bis heute ist dieser Standardkernbrennstoff auf dem Weltmarkt zum Spottpreis zu haben. Der EBR-II steht heute in der Wüste von Idaho wie ein Dinosaurier aus einer längst verflossenen Ära.
"Ursprünglich hat die Anlage ja dazu gedient, einen geschlossenen Brennstoffkreislauf zu demonstrieren. Mitte der 90-er haben sie das Pyroprocessing als spezielle Wiederaufbereitungs-Technologie für den Kernbrennstoff des EBR-II ausgewählt. angepasst ist. Dann hätte das Uran zu neuem Kernbrennstoff verarbeitet und neu eingesetzt werden können. Stattdessen wird er jetzt für die Endlagerung vorbereitet."
Heute wird der Testreaktor des EBR-II zurückgebaut. Die direkt daran angeschlossene Wiederaufbereitungsanlage dagegen ist nach wie vor in Betrieb - wenn auch mit langen Stillständen. Luken aus Spezialglas geben den Blick frei in die sogenannte Heiße Zelle: Dorthin, wo abgebrannter Kernbrennstoff wiederaufbereitet wird. Die Heiße Zelle – eine Kammer, vollgestopft mit Stahlbehältern, Messanzeigen, Schläuchen, Kabeln und ferngesteuerten Greifarmen -, enthält eine Technologie für das Brennstoffrecycling, die maßgeblich vom INL selbst entwickelt wurde: das sogenannte Pyroprocessing. Darin werden mit Hilfe von Elektrolyse und Salzschmelze die wiederverwertbaren Uran-Isotope herausgetrennt. In den Jahrzehnten, als EBR-II in Betrieb war, schien die Anlage zukunftsweisend zu sein: die Umsetzung einer amerikanischen Atompolitik, die den Waffenstoff Plutonium aus Sicherheitserwägungen als Energieträger gar nicht erst in Betracht zieht.
Aber macht eine solche Wiederaufbereitung dann überhaupt noch Sinn – wenn sie mit Uran einen Stoff recycelt, der gar nicht knapp ist, aber auch für den plutoniumhaltigen Atommüll keine Lösung bietet? Wenn Terry Todd während der langen Autofahrten von Anlage zu Anlage den Blick über die Wüstenlandschaft von Idaho schweifen lässt, dann scheinen ihm selbst Zweifel zu kommen.
"Schwer zu sagen, wie man den Brennstoffkreislauf ideal gestalten könnte. Das hängt von den Rahmenbedingungen ab. Solange es so viel billiges Uran gibt wie jetzt, macht die Wiederaufbereitung keinen Sinn. Aber sobald Uran auf dem Weltmarkt teurer wird, und große Volumen von Müll verarbeitet werden müssen, wird Brennstoffrecycling wieder sehr wichtig."
Plutonium: hoch konzentrierte Energie auf engstem Raum. Soll man es recyceln? Transmutieren? Oder so schnell wie möglich endlagern? Auch nach 70 Jahren intensiver Forschung sind die großen Fragen noch immer ungelöst. Denn selbst wenn es in russischen oder deutschen Nuklearlaboratorien gelingen mag, das Element durch Neutronenbeschuss zu verwandeln: Eine großindustrielle Verarbeitungstechnologie, die hohe Sicherheitsstandards garantiert, ökologisch vertretbar und außerdem bezahlbar ist, ist noch lange nicht in Sicht. Sicher ist zurzeit nur eines: Zwischenlager und Abklingbecken sind keine geeignete Lagerstätte für einen Waffenstoff, der bei Terroristen und Diktatoren Begehrlichkeiten weckt, und mit seiner Radiotoxizität ganze Landstriche für Zeitalter unbewohnbar machen könnte. Die Grundsatzdiskussion jedoch, ob Plutonium ein globales Sicherheitsrisiko oder ein wertvoller Energieträger ist, könnte einen fatalen Nebeneffekt haben: Dann nämlich, wenn sie das entschlossene politische Durchgreifen auf der Suche nach einer sicheren Lagerstätte lähmt.
Der best gesicherte Trakt auf dem INL-Geländes ist die Anlage für Weltraumantriebe, kurz: SSPS. Soldaten mit Maschinengewehren bewachen das Gelände. Denn hier lagert Plutonium in großen Mengen - jedoch nicht politisch brisante Waffenstoff, der aus dem spaltbaren Isotop 239 besteht, sondern Plutonium aus dem stabileren Isotop 238, das seine Energie über Jahre und Jahrzehnte stetig abgibt. Daraus fertigt das SSPS Batterien für Weltraumkapseln. Gerade vor ein paar Tagen ist von Cape Canaveral eine NASA-Raumsonde mit einem solchen Plutonium-Antrieb erfolgreich auf Erkundungsmission zum Mars gestartet. Laborleiterin Carla Dwight ist bester Stimmung.
"Was wir brauchen, ist eine Hitzequelle - und Plutonium 238 hat die richtige Halbwertzeit für die Hitzeabgabe. Andere Isotopen haben wir ausprobiert und teilweise eingesetzt, aber Plutonium 238 hat bei Weitem die besten Charakteristika."
Seit am Idaho National Laboratory keine nennenswerte Reaktorentwicklung mehr betrieben wird, sind die Weltraumantriebe das Aushängeschild der staatlichen Forschungsanstalt – Batterien mit einer geradezu astronomischen Energiedichte, tauglich für die Erforschung ferner Galaxien. Carla Dwight, wenn sie die Besucher des SSPS durch die Laboratorien mit ihren Handschuhkästen, Vakuumkapseln und Weltraumsimulatoren führt, dann gestikuliert sie, erklärt, plaudert und lacht. Doch die nicht enden wollende Sicherheitsdebatte um das Gefahrgut Plutonium macht auch vor dem SSPS nicht halt.
"4,8 Kilogramm Plutoniumoxid brauchen wir für eine Mars-Mission. Aber es gibt nicht viel davon: Für die noch geplanten Weltraum-Missionen reichen die Vorräte nicht, wir werden nachproduzieren müssen. Doch im Moment ist da viel Politik und Bürokratie im Spiel, manch einer will die Neuproduktion von Plutonium 238 ganz verhindern. Doch ich kann nur betonen: für Weltraummissionen ist es unsere einzige Option. Hoffentlich werden unsere Enkel auch noch Missionen durchführen können. Wir wollen nicht 2022 aufhören."
4,8 Kilogramm des batterietauglichen Plutoniums 238 sind gerade auf dem Weg zum Mars. Auf der Erde zurück bleibt Plutonium 239 - Hunderte Tonnen hoch radioaktives Waffenmaterial - und eine Sicherheitsdebatte, deren Ende nicht absehbar ist.
Zu Sowjetzeiten hat er an Reaktoren geforscht, die in Deutschland unter dem Schlagwort "Schneller Brüter" berühmt und berüchtigt sind: Sie können als Kernbrennstoff Plutonium nutzen. Später, in den 90-er Jahren, hat Kagramanján den umstrittenen Reaktortyp in der Internationalen Atomenergie Organisation IAEO vor Kritikern aus dem Westen verteidigt. Das tut er bis heute
"Alle – Wissenschaftler wie Politiker – denken: Das sind doch diese Reaktoren, die Plutonium produzieren! Diese Reaktoren müssen böse sein! Aber das Plutonium gibt es doch schon! Und nun steht alle Welt vor der Frage: Hat und das Plutonium der Teufel geschickt, oder war es Gott? Ist es ein Geschenk, oder bringt es uns Unglück?"
Plutonium: Waffenfähig, extrem toxisch, hoch radioaktiv. Halbwertszeit: über 24 000 Jahre. Wenige Milligramm gelten als tödliche Dosis für einen Menschen. Sechs Kilogramm, im Jahr 1945 im Luftraum über Nagasaki zur Kettenreaktion gebracht, töteten über 60 000 Menschen. Nach Jahrzehnten der Atomstromproduktion und atomarem Wettrüstens lagern heute riesige Bestände in allen Teilen der Erde. Geschätzte 500 Tonnen liegen in Reinform vor: Waffenplutonium mit einer hohen Konzentration des spaltbaren Isotops 239 bildet die Munition der nuklearen Arsenale der Atombombenmächte. Darüber hinaus warten mehrere tausend Tonnen Plutonium in abgebranntem Kernbrennstoff in Abklingbecken und Zwischenlagern auf ihr Schicksal: Das Reaktorplutonium. Bis heute wird es in Wiederaufbereitungsanlagen vom abgebranntem Kernbrennstoff abgetrennt, um danach als sogenannter MOX-Brennstoff in Atomkraftwerken eingesetzt zu werden – ein kostspieliges und umweltschädliches Verfahren. Wohin mit dieser gefährlichen Altlast, deren Isotope doch soviel wertvolle Energie bergen? Als Hochrisikomüll endlagern, oder als Kernbrennstoff wiederverwerten? In kaum einer wissenschaftlichen Diskussion ist die internationale Staatengemeinschaft so tief gespalten.
Obninsk ist eine Stadt in Aufbruchsstimmung. Das zeigt schon der Blick aus dem Autofenster. Zwischen gepflegten Blumenrabatten streben Männer und Frauen mit Laptop-Taschen in Richtung der Institute für Weltraumforschung und Meteorologie, zu Lehrstühlen und Laboratorien. Die Krisenstimmung der 90-er Jahre: verflogen. Der Exodus unterbezahlter Wissenschaftler ins Ausland: Vergangenheit. Der Überlebenskampf der Institute: gewonnen. Die Forschungsgelder fließen wieder.
"Das ist der Zentraleingang zum Physikalisch-Energetischen Instituts. Seine Gebäude sind von deutschen Kriegsgefangenen erbaut worden. Sehen Sie die digitale Anzeigetafel dort? Sie zeigt die radioaktive Hintergrundstrahlung: 11 Mikroröntgen in der Stunden, das ist die Norm."
Aleksander Uvárov, selbst studierter Kernphysiker, ist heute der Chefredakteur der Internetzeitung "atominfo.ru". Und das Physikalisch-Energetische Institut - im Ausland bekannt unter dem Kürzel IPPE – schreibt Schlagzeilen, heute wie damals. Der Schnelle Reaktor BN-600 aus dem Hause IPPE ist bis heute der einzige Schnelle Reaktor der Welt, der seit 30 Jahren ununterbrochen Strom produziert. Russland sieht darin den Beweis, dass die nukleare Kettenreaktion auch mit schnellen Neutronen stabil möglich ist – und nicht nur mit abgebremsten, mit denen die traditionellen thermischen Reaktoren operieren. Sogar die klassische Schwachstelle von Schnellen Reaktoren - Brände des Kühlmittels Natriums, die bislang noch so gut wie jedes Schnelle Reaktor-Projekt weltweit zum Scheitern gebracht haben - sei im BN-600 unter Kontrolle, erzählt Uvárov. Noch läuft der Vorzeige-Reaktor mit Uran. Doch das IPPE entwickelt bereits die Designs für die nächste Generation Schneller Reaktoren. Ein Blick über den Sicherheitszaun des Instituts muss als Eindruck genügen: Zuviel Spaltstoff lagert auf dem weitläufigen Gelände, da ist Unbefugten der Zutritt verwehrt.
"Die Radioaktivität liegt hier draußen weit unter dem Grenzwert, 11 Mikroröntgen, das ist die ganz normale Hintergrundstrahlung. Selbst 13, 14 Mikroröntgen wären noch völlig in Ordnung. Diese Dosis könnte man verzehnfachen, bis man sich Sorgen machen müsste."
Sicherheitskultur erhöhen, Bedenken zerstreuen – lautet die Devise. In einem Tross aus Pressesprechern und Institutsrepräsentanten wartet Vladimir Kagramanján in einem nahe gelegenen Café. Als ehemaliger Mitarbeiter der Internationalen Atomenergie Organisation in Wien hat er die größte Erfahrung in kulturübergreifender Nuklear-Diplomatie. Der IPPE-Sprecher referiert über den wachsenden globalen Energiebedarf und über Rohstoffreserven, die zur Neige gehen. Er erinnert an überquellende Zwischenlager und gescheiterte Endlagerstandorte. Dann kommt er zum Kern der Sache.
"Streichhölzer kann man zerbrechen. Aber man kann sie auch verwenden, um damit ein Feuer zu entzünden. Wir in Russland werden unser Plutonium als Streichholz verwenden. Alles andere wäre eine Rückkehr in Steinzeitalter."
Die Idee ist nicht neu. Schon Enrico Fermi hat sie propagiert, jener berühmte Atomphysiker, dem im Jahr 1942 zum ersten Mal überhaupt eine nukleare Kettenreaktion durch Neutronenbeschuss gelang. Denn die abgebremsten Neutronen in traditionellen thermischen Reaktoren spalten nur das instabile Uran-Isotop 235. Schnelle Neutronen jedoch bringen auch die Kerne des stabilen Uran-Isotops 238 zur Kettenreaktion, und verwandeln es in das spaltbare Plutonium 239. Schnelle Reaktoren könnten also den nicht spaltbaren Anteil des Kernbrennstoffs in Spaltmaterial verwandeln, schwärmt Kagramanján, und auf diese Weise über 60 Mal mehr Energie aus einem Brennstab herausholen. Mehr noch: Auch die Altbestände an Plutonium könnten sie besser verwerten als die traditionellen thermischen Reaktoren. Jetzt will Russland seine riesigen Plutoniumbestände, anstatt sie endzulagern, mit Hilfe von Schnellen Reaktoren in einen neuen Energieträger verwandeln. Und auch die Tigerstaaten China und Indien – energiehungrig, aber rohstoffarm – treiben die Entwicklung der neuen Reaktorgeneration mit Nachdruck voran.
"Die Welt braucht das Plutonium! China, Indien und die Schwellenländer des Südens entwickeln sich rasant, sie brauchen Energie. Ohne diese hätte die Welt die Plutonium-Idee wohl längst aufgegeben. Die Staaten des Westens hätten weiter ihre Kohle verbrannt. Aber dank Indien und China wird sich die Energiewirtschaft in Richtung Schnelle Reaktoren bewegen. Und Russland ist das einzige Land, das bis heute an dieser Technologie festgehalten hat."
Kagramanjan sieht ungeahnte Möglichkeiten. Würde es gelingen, Schnelle Reaktoren zur Serienreife zu treiben und einen plutoniumbasierten Standardkernbrennstoff zu entwickeln, könnte es seinen Atommüll in einen Energieträger verwandeln. Eine Frage aber drängt sich dennoch auf: Warum sollte Russland die immensen Kosten und Risiken auf sich nehmen, um Spaltstoffe zu recyclen, die gar nicht knapp sind? Schließlich sollen die Uran-Vorräte der Erde noch mindestens 100 Jahre reichen. Doch auch darauf weiß Kagramanjan eine Antwort: Weil man es fast schon geschafft habe:
"Wir brauchen die Einzelteile doch nur noch zusammenführen! Wir müssen die Atommüll-Wiederaufbereitung weiterentwickeln, und das wiederaufbereitete Uran und Plutonium zu Mischoxid-Brennstoff verarbeiten. Wenn wir den in Schnellen Brütern einsetzen, dann haben wir billigen Strom."
Im Auto wartet Aleksandr Uvárov, der Journalist. "Geschlossener Brennstoffkreislauf", "Schneller Reaktor", "Plutonium" – das sind die Zauberwörter, die jetzt in Russland Fördergelder fließen lassen, berichtet er. Doch Uvárov weiß auch, dass es bis dahin noch ein weiter Weg ist. Denn wer Plutonium als Energieträger effektiv recyceln will, der braucht dafür mehr als nur Schnelle Reaktoren: effektivere und ökologisch wenigsten halbwegs vertretbare Wiederaufbereitungsanlagen, dazu passende Brennstofffabriken. Alle diese Technologien sind noch längst nicht ausgereift. Doch immerhin: Den Erfolg, einen Schnellen Reaktor über 30 Jahre in Betrieb gehalten zu haben, kann Russland für sich verbuchen. Warum ist hier gelungen, was in anderen Staaten gescheitert ist?
"Die Japaner hatten in ihrem schnellen Reaktor Monju ein kleines Feuerchen, das ist von selbst erloschen. Aber alle haben sich so erschrocken, dass sie den Reaktor heruntergefahren haben. In Russland – Entschuldigung – gehen wir mit sowas anders um: Allein in unserem Obninsker Testreaktor kann jeder Mitarbeiter eine Geschichte über einen Natriumbrand erzählen – na das ist vielleicht übertrieben. Aber tatsächlich sind kleine Störfälle bekannt. Und wenn es jetzt heißt, dass Russland ein brauchbares Design für ein Natrium-Kühlsystem entwickelt hat, dann nur, weil unsere Kollegen aus jedem Feuer ihre Schlüsse gezogen haben. Sie sind den Weg zu Ende gegangen. Und jetzt haben wir ein Kühlsystem, das wir mit Selbstbewusstsein sicher nennen können."
Ja, Russland ist weit gegangen, mit seinem Schnellen Reaktor im Atomkraftwerk Beloyarsk. Wird es Russland auf diese Weise gelingen, den waffenfähigen Spaltstoff in einen industrietauglichen Standard-Kernbrennstoff zu verwandeln? In einen Energieträger, der womöglich sogar einmal zur Handelsware auf dem Weltmarkt wird? Für viele Sicherheitsexperten im Westen wäre das ein Albtraum. Gerade in der westlichen Welt ist der Begriff "Plutoniumwirtschaft" ein Reizwort - spätestens seit Indiens erstem Kernwaffentest im Jahr 1974. Das Plutonium, das Indien angeblich für die zivile Stromerzeugung verwenden wollte, hat das Land damals unerwartet zur Atombombenmacht gemacht. Es war eine Zeitenwende: Der damalige US-Präsident Jimmy Carter reagierte rigoros, und belegte im eigenen Land den gesamten Plutonium-Brennstoffkreislauf mit einem Bann. Auch in Deutschland wurde die Idee der Plutoniumwirtschaft zum Millionengrab. Die Wiederaufbereitungsanlage in Wackersdorf scheiterte ebenso wie der Schnelle Brüter in Kalkar und die Produktionsanlage für plutoniumhaltige MOX-Brennelemente in Hanau.
Seit dem Atomausstieg 2011 ist in Deutschland die Marschrichtung endgültig klar: Hierzulande zählt Plutonium zum Atommüll. Das aber bringt neue Probleme mit sich: Denn Plutonium im Endlager, das bedeutet: Es vergehen Hunderttausende Jahre, bis die Radioaktivität sich wieder dem Strahlungsniveau seines geologischen Umfelds angenähert hat. Unter allen hoch radiotoxischen und langlebigen Restprodukten der Kernspaltung stellt Plutonium den Löwenanteil. Wenn es gelingen würde, das Plutonium in andere weniger lang strahlende Isotope zu verwandeln, müsste man Endlager nur noch für ungefähr 1000 Jahre konzipieren - und nicht für 250 000 Jahre oder noch länger.
"Das ist der Elektronenbeschleuniger. Da wird der Elektronenstrahl mit einer Glühkathode erzeugt, da muss er entsprechend gepulst werden und wird beschleunigt."
Die Schleuse führt durch eine Wand, die fast drei Meter dick ist. Dahinter eröffnet sich ein Anblick, den Besucher des Kernforschungszentrums Dresden-Rossendorf sonst nur selten zu Gesicht bekommen. Der Apparat hat die Form eines Rohres, nicht viel dicker als ein Arm. Umgeben von einem Geflecht aus Kabeln, Messanzeigen, Verstrebungen und Abschirmungen zieht er sich fast 40 Meter durch die ganze Halle. Wegen der laufenden Umbauarbeiten steht der Elektronenbeschleuniger zurzeit still. Der Physiker Arndt Junghans schreitet den Strang entlang, weist auf filigrane Anordnungen hin, präsentiert Messergebnisse. "ELBE", so der Name des Elektronenbeschleunigers, ist das Herzstück des jungen Transmutationsforschung. Darin suchen die Rossendorfer Forscher Wege, die langen Halbwertszeiten einzelner Spaltprodukte in abgebranntem Kernbrennstoff zu verkürzen.
"Das Besondere an dem Elektronenbeschleuniger ist, dass er sehr hoch intensive Strahlen liefern kann, die nahezu konstant sind in der Zeit. Bis zu einem Milliampere. Ein Milliampere klingt jetzt wie Strom aus der Batterie. Aber dieser Beschleuniger hat 40 MeV. Da kommen also 40 Kilowatt Strahlleistung zustande. Und 40 Kilowatt in einem kleinem Strahlfleck von ein paar Millimetern bedeutet, das schmilzt wie ein Elektronen-Strahl-Schweißgerät durch Metall durch."
In einem Injektor werden Elektronen erzeugt und von Magnetfeldern annähernd auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Mit voller Wucht treffen sie auf ein Stück Blei. Dabei ist die Bremsstrahlung so energetisch, dass aus den Kernen des Bleiatoms Neutronen herausgeschleudert werden. Diese schnellen Neutronen können etwa das Plutonium-Isotop 239 mit einer Halbwertzeit von über 24 000 Jahren in weniger langlebige Isotope mutieren lassen: in Caesium-134, das seine Radioaktivität schon nach zwei Jahren zur Hälfte verliert, und in das harmlose Ruthenium-104, das gar nicht radioaktiv ist. Mit dem Elektronenbeschleuniger ELBE messen die Rossendorfer Forscher derzeit die Geschwindigkeit, die Aufschluss über die Energie der Teilchen gibt. Diese Daten werden für die Entwicklung möglicher Transmutationsanlagen gebraucht.
"Da sind wir weltweit führend. Allerdings noch nicht so führend, dass wir sie für die Neutronenproduktion nutzen könnten. Für den Dauerbetrieb, das haut noch nicht hin. Aber mit dem Umbau, hoffe ich, dass das dann klappen wird."
Im Umbau scheint nicht nur die Halle mit dem Elektronenbeschleuniger zu sein, sondern das Ganze weitläufige Gelände des Kernforschungszentrums: Baustellen überall. Die Straßennamen erzählen die Geschichte der Kernphysik: Enrico Fermi-Ring, Marie-Curie- und Otto-Hahn-Strasse. Doch der Testreaktor, der hier einmal stand, ist längst zurückgebaut: Stattdessen dreht sich heute alles um Reaktorsicherheit oder Radiomedizin.
Auch die Transmutation wird in Rossendorf als eine zukunftsträchtige Wissenschaftssparte gehandelt. Noch steckt sie in den Kinderschuhen - die Menge an abgebranntem Kernbrennstoff, die sich in den vergangenen 50 Jahren angesammelt hat, ist immens. Ist die Transmutation tatsächlich der richtige Ansatz, dieses gewaltige Sicherheitsrisiko unter Kontrolle zu bringen? Wenn Arndt Junghans mit den Sicherheitsforschern Bruno Merk und Sören Kliem spricht, dann dreht sich die Diskussion oft um genau diese Frage.
"Was jetzt an abgebranntem Kernbrennstoff existiert: Bis zum Ende der Kernenergieproduktion in Deutschland werden knapp 10.000 Tonnen insgesamt sein. Also hier für Uran sind es 9’300 Tonnen, für Plutonium sind es ungefähr 127 Tonnen. Und das ist sozusagen das Problem, was man hat, für das man Transmutation betreiben will. Was mache ich mit 127 Tonnen Plutonium, sechs Tonnen Neptunium, 14 Tonnen Americium und einer Tonne Curium. Will ich das endlagern oder will ich das eventuell transmutieren?"
Würde es gelingen, Plutonium und die übrigen radioaktiven schweren Elemente in optimaler Weise zu transmutieren, dann würde die Radioaktivität im Endlager schon nach 1000 Jahren wieder auf ein natürliches Maß zurückgegangen sein, schätzt Junghans.
"Transmutation hat das Ziel, die Radiotoxizität zu verringern oder kurzlebiger zu machen. Das heißt die Endlagerung zu vereinfachen."
Das ist eine Perspektive, die auch für andere europäische Staaten verlockend klingt. Arndt Junghans koordiniert das EU-Projekt ERINDA, das Ergebnisse der Transmutationsforschung verschiedener europäischer Institute zusammenträgt. Auch sonst lässt sich Europa die Transmutationsforschung einiges kosten: In Belgien wird für knapp eine Milliarde Euro gerade ein europäischer Elektronenbeschleuniger namens MYRRHA gebaut. Dieser soll ab 2023 die Transmutation in der industriellen Anwendung testen. Doch wie viele Anlagen in dieser Größenordnung würde ein Land wie Deutschland brauchen, um 127 Tonnen Plutonium in kurzlebige Zerfallsprodukte zu transmutieren? Arndt Junghans hat es ausgerechnet.
"Man baut sich jetzt acht von solchen Systemen, die aber achtmal so groß sind. Das sind richtig große Systeme, die 800 Megawatt thermische Leistung haben. Und diese acht lasse ich für 40 Jahre laufen. Dann habe ich schon sehr viel Plutonium transmutiert. Dann brauche ich nur noch drei. Dann baue ich eine zweite Generation, von drei ADS Systemen, die noch mal 40 Jahre laufen. Und wenn man das 80 Jahre betreibt, dann habe ich das gesamte Plutonium beseitigt."
Aber selbst wenn man eines Tages diese acht Anlagen bauen würde, wären damit längst nicht alle Probleme gelöst. Denn bevor sich die langlebigen Isotope transmutieren lassen, müssen sie vom restlichen Atommüll separiert werden – und das bedeutet: Wiederaufbereitung und spezielle Fertigungsanlagen für Transmutationsbrennstoff. Eine komplett neue Nuklearindustrie für die Aufbereitung dieses Atommülls, von Nukleartransporten der hoch radioaktiven Spaltstoffe ganz zu schweigen. Es wäre eine neue Form von Plutoniumindustrie mit vielen alt bekannten Umweltrisiken und völlig ungeklärten Finanzierungsfragen – und all das nur, um das Risiko der Atommüll-Endlagerung einzugrenzen. Ist dieser immense Aufwand gerechtfertigt? Der Rossendorfer Sicherheitsforscher und Russlandkenner Sören Kliem hat seine Zweifel. Wenn man schon mit Plutonium arbeitet, findet er, dann sollte man daraus, wie Russland, wenigstens Strom erzeugen.
"Russland: Die wollen die alternative Schiene. Die Uranvorräte gehen mal zu Ende. Russland denkt strategisch. Es gibt Länder in der Welt, die denken strategisch. Deutschland gehört nicht dazu. Aber Russland ist eines der Länder, die noch strategisch denken. Man braucht es, man will es, man macht es."
Russland und Deutschland: Größer könnten die Gegensätze nicht sein. In Deutschland, wo eine atomkritische Bevölkerung den Ausstieg aus der Kernenergie durchgesetzt hat, ist die Nuklearwissenschaft jetzt auf der Suche nach neuen Betätigungsfeldern. In Russland dagegen – verborgen hinter Hochsicherheitszäunen, und unbehelligt von rebellischen Anwohnern und launischen Privatinvestoren – folgen die Kernforschungsinstitute der Weisung der russischen Regierung, wenn sie jetzt zum Aufbau einer neuen Plutonium verarbeitenden Industrie ansetzen. Eines aber haben beide Länder dennoch gemeinsam: Politisch sind die Weichen in das neue Energiezeitalter gestellt. In anderen Staaten entfachen Ereignisse wie das Reaktorunglück von Fukushima oder der Atomstreit mit dem Iran die alten Diskussionen immer wieder neu, ohne dass sich eine Entscheidung abzeichnet.
Das zeigt sich nirgendwo deutlicher als in den USA. Ausgerechnet die Nukleargroßmacht, die mit ihren Atomforschungsprojekten Geschichte geschrieben hat, und die mehr Kernkraftwerke besitzt als jedes andere Land, steht in der Atommüll-Frage wieder ganz am Anfang. Gerade vor zwei Jahren hat Präsident Barack Obama den umstrittenen Endlagerstandort Yucca Mountain schließen lassen. Im Januar dieses Jahres nun hat eine von ihm einberufene Expertenkommission namens "Blue Ribbon" Richtlinien über einen zukünftigen Umgang mit der Altlast von 70 000 Tonnen abgebranntem Kernbrennstoff veröffentlicht. Ein neues Endlager sei unverzichtbar, heißt es darin, denn schnelle Reaktoren und Wiederaufbereitung böten über Jahrzehnte keine Perspektive
Schnurgerade zieht sich die Straße durch eine hügelige, grasbewachsene Ebene. Am Horizont erheben sich schemenhaft die bizarren Bergspitzen einer vulkanischen Landschaft: der Bundesstaat Idaho, im mittleren Westen der USA. Hin und wieder gabelt sich die Straße, und von Ferne erkennt man eine Ansammlung von Industriegebäuden.
"Das da hinten, das ist unsere alte chemische Wiederaufbereitungsanlage. Dort haben wir bis 1992 den abgebrannten Kernbrennstoff aus kommerziellen Kernkraftwerken recycelt. Die USA ist ja aus der Wiederaufbereitung ausgestiegen. Danach hat die Anlage nur noch den Kernbrennstoff in Staatsbesitz wiederaufbereitet, aus Versuchsreaktoren und Atom-U-Booten. Aber dort wurde immer nur Uran separiert, niemals Plutonium."
2300 Quadratkilometer Wüstenlandschaft, das ist das Betriebsgelände des Idaho National Laboratory, kurz: INL. Eine Überlandfahrt ist wie eine Zeitreise durch die vergangenen 60 Jahre US-amerikanischer Nukleargeschichte. Sie handelt von Plutonium – und davon, wie der einstige Hoffnungsträger der Atomindustrie im Schatten der Weltpolitik zum internationalen Sicherheitsrisiko wurde. Der legendäre erste Experimentelle Brutreaktor, kurz: EBR-I, ist heute ein Wissenschaftsmuseum. Im Jahr 1953 wurde hier erstmals weltweit der Brutprozess nachgewiesen – der Testreaktor produzierte mehr Plutonium als er Uran verbrauchte.
Das Nachfolgermodell, der EBR-II, machte die Vision greifbar: ein Reaktor mit integrierter Wiederaufbereitungsanlage. Damit war das INL lange Zeit weltweit führend, berichtet Terry Todd, Experte für Brennstoffrecycling. Doch nicht allein Indiens Atombombentest machte die erwartete große Zukunft der Plutoniumwirtschaft zunichte. In aller Welt wurden riesige neue Vorkommen von Uran gefunden, bis heute ist dieser Standardkernbrennstoff auf dem Weltmarkt zum Spottpreis zu haben. Der EBR-II steht heute in der Wüste von Idaho wie ein Dinosaurier aus einer längst verflossenen Ära.
"Ursprünglich hat die Anlage ja dazu gedient, einen geschlossenen Brennstoffkreislauf zu demonstrieren. Mitte der 90-er haben sie das Pyroprocessing als spezielle Wiederaufbereitungs-Technologie für den Kernbrennstoff des EBR-II ausgewählt. angepasst ist. Dann hätte das Uran zu neuem Kernbrennstoff verarbeitet und neu eingesetzt werden können. Stattdessen wird er jetzt für die Endlagerung vorbereitet."
Heute wird der Testreaktor des EBR-II zurückgebaut. Die direkt daran angeschlossene Wiederaufbereitungsanlage dagegen ist nach wie vor in Betrieb - wenn auch mit langen Stillständen. Luken aus Spezialglas geben den Blick frei in die sogenannte Heiße Zelle: Dorthin, wo abgebrannter Kernbrennstoff wiederaufbereitet wird. Die Heiße Zelle – eine Kammer, vollgestopft mit Stahlbehältern, Messanzeigen, Schläuchen, Kabeln und ferngesteuerten Greifarmen -, enthält eine Technologie für das Brennstoffrecycling, die maßgeblich vom INL selbst entwickelt wurde: das sogenannte Pyroprocessing. Darin werden mit Hilfe von Elektrolyse und Salzschmelze die wiederverwertbaren Uran-Isotope herausgetrennt. In den Jahrzehnten, als EBR-II in Betrieb war, schien die Anlage zukunftsweisend zu sein: die Umsetzung einer amerikanischen Atompolitik, die den Waffenstoff Plutonium aus Sicherheitserwägungen als Energieträger gar nicht erst in Betracht zieht.
Aber macht eine solche Wiederaufbereitung dann überhaupt noch Sinn – wenn sie mit Uran einen Stoff recycelt, der gar nicht knapp ist, aber auch für den plutoniumhaltigen Atommüll keine Lösung bietet? Wenn Terry Todd während der langen Autofahrten von Anlage zu Anlage den Blick über die Wüstenlandschaft von Idaho schweifen lässt, dann scheinen ihm selbst Zweifel zu kommen.
"Schwer zu sagen, wie man den Brennstoffkreislauf ideal gestalten könnte. Das hängt von den Rahmenbedingungen ab. Solange es so viel billiges Uran gibt wie jetzt, macht die Wiederaufbereitung keinen Sinn. Aber sobald Uran auf dem Weltmarkt teurer wird, und große Volumen von Müll verarbeitet werden müssen, wird Brennstoffrecycling wieder sehr wichtig."
Plutonium: hoch konzentrierte Energie auf engstem Raum. Soll man es recyceln? Transmutieren? Oder so schnell wie möglich endlagern? Auch nach 70 Jahren intensiver Forschung sind die großen Fragen noch immer ungelöst. Denn selbst wenn es in russischen oder deutschen Nuklearlaboratorien gelingen mag, das Element durch Neutronenbeschuss zu verwandeln: Eine großindustrielle Verarbeitungstechnologie, die hohe Sicherheitsstandards garantiert, ökologisch vertretbar und außerdem bezahlbar ist, ist noch lange nicht in Sicht. Sicher ist zurzeit nur eines: Zwischenlager und Abklingbecken sind keine geeignete Lagerstätte für einen Waffenstoff, der bei Terroristen und Diktatoren Begehrlichkeiten weckt, und mit seiner Radiotoxizität ganze Landstriche für Zeitalter unbewohnbar machen könnte. Die Grundsatzdiskussion jedoch, ob Plutonium ein globales Sicherheitsrisiko oder ein wertvoller Energieträger ist, könnte einen fatalen Nebeneffekt haben: Dann nämlich, wenn sie das entschlossene politische Durchgreifen auf der Suche nach einer sicheren Lagerstätte lähmt.
Der best gesicherte Trakt auf dem INL-Geländes ist die Anlage für Weltraumantriebe, kurz: SSPS. Soldaten mit Maschinengewehren bewachen das Gelände. Denn hier lagert Plutonium in großen Mengen - jedoch nicht politisch brisante Waffenstoff, der aus dem spaltbaren Isotop 239 besteht, sondern Plutonium aus dem stabileren Isotop 238, das seine Energie über Jahre und Jahrzehnte stetig abgibt. Daraus fertigt das SSPS Batterien für Weltraumkapseln. Gerade vor ein paar Tagen ist von Cape Canaveral eine NASA-Raumsonde mit einem solchen Plutonium-Antrieb erfolgreich auf Erkundungsmission zum Mars gestartet. Laborleiterin Carla Dwight ist bester Stimmung.
"Was wir brauchen, ist eine Hitzequelle - und Plutonium 238 hat die richtige Halbwertzeit für die Hitzeabgabe. Andere Isotopen haben wir ausprobiert und teilweise eingesetzt, aber Plutonium 238 hat bei Weitem die besten Charakteristika."
Seit am Idaho National Laboratory keine nennenswerte Reaktorentwicklung mehr betrieben wird, sind die Weltraumantriebe das Aushängeschild der staatlichen Forschungsanstalt – Batterien mit einer geradezu astronomischen Energiedichte, tauglich für die Erforschung ferner Galaxien. Carla Dwight, wenn sie die Besucher des SSPS durch die Laboratorien mit ihren Handschuhkästen, Vakuumkapseln und Weltraumsimulatoren führt, dann gestikuliert sie, erklärt, plaudert und lacht. Doch die nicht enden wollende Sicherheitsdebatte um das Gefahrgut Plutonium macht auch vor dem SSPS nicht halt.
"4,8 Kilogramm Plutoniumoxid brauchen wir für eine Mars-Mission. Aber es gibt nicht viel davon: Für die noch geplanten Weltraum-Missionen reichen die Vorräte nicht, wir werden nachproduzieren müssen. Doch im Moment ist da viel Politik und Bürokratie im Spiel, manch einer will die Neuproduktion von Plutonium 238 ganz verhindern. Doch ich kann nur betonen: für Weltraummissionen ist es unsere einzige Option. Hoffentlich werden unsere Enkel auch noch Missionen durchführen können. Wir wollen nicht 2022 aufhören."
4,8 Kilogramm des batterietauglichen Plutoniums 238 sind gerade auf dem Weg zum Mars. Auf der Erde zurück bleibt Plutonium 239 - Hunderte Tonnen hoch radioaktives Waffenmaterial - und eine Sicherheitsdebatte, deren Ende nicht absehbar ist.