MOX-Brennelement

19.08.2010

MOX-Brennelement

Oberer Bereich eines Brennelements, Ausschnitt rechts: Uran Pellet (Quelle: Wikipedia)MOX ist die Abkürzung für Mischoxid und bezeichnet einen Stoff, der aus den Oxiden Urandioxid (UO2) und Plutoniumdioxid (PuO2) zusammengesetzt ist.
Beim Einsatz von MOX-Brennstoff in Leichtwasserreaktoren tragen die Plutoniumisotope Plutonium 239 und Plutonium 241 zur Energieerzeugung durch Spaltung bei. Dabei reduziert sich die ursprünglich eingesetzte Plutoniummenge im MOX-Brennelement beim Reaktoreinsatz um etwa 30 %, d.h. Plutonium wird effektiver verbraucht.

 

Einsatz von MOX-Brennelementen
Das in MOX-Brennelementen verwendete Plutonium stammt aus abgebrannten Brennelementen aus Kernkraftwerken. In Wiederaufarbeitungsanlagen wird es über chemische Verfahren vom bestrahlten Kernbrennstoff abgetrennt und in Form der MOX-Brennelemente wieder verwendet.

 

Seit 2005 findet kein Transport bestrahlter Brennelemente aus Deutschland zu ausländischen Wiederaufarbeitungsanlagen mehr statt. Für die Brennelemente, die bis zu diesem Zeitpunkt zur Wiederaufarbeitung gebracht worden sind, muss nach Atomgesetz ein Verwertungsnachweis des abgetrennten Plutoniums geführt werden. Damit soll sichergestellt werden, dass innerhalb der Restlaufzeiten der Kernkraftwerke sämtliches abgetrenntes Plutoniumoxid zu MOX-Brennelementen verarbeitet und wieder eingesetzt wird. Hergestellt werden die MOX-Brennelemente heute in Frankreich und England.

 

Sicherheitstechnische Faktoren beim Einsatz von MOX-Brennstoff
Den veränderten Eigenschaften im Reaktorverhalten beim Einsatz von MOX-Brennstoff wird bei der Brennelement- und Kernauslegung Rechnung getragen, so dass ein sicherer Reaktorbetrieb gewährleistet ist. Die MOX-Brennelemente werden in deutschen Reaktoren immer zusammen mit Urandioxid-Brennelementen bis zu einem MOX-Anteil von typischerweise ca. 30 % verwendet. Außerdem gleichen sich die Eigenschaften beider Brennstoffe mit zunehmender Einsatzzeit zum Teil an.

Beim Betrieb von Kernkraftwerken hat MOX-Brennstoff in sicherheitstechnischer Hinsicht dennoch einige ungünstigere Eigenschaften gegenüber UO2-Brennstoff wie z.B.:
•    erhöhte Faktoren für Leistungsspitzen in den MOX-Brennelementen
•    erhöhter Innendruck in den Brennstäben durch höhere Spaltgasfreisetzung und
•    ein schnelleres Reagieren bei Änderungen des Reaktorzustands.

 

Das Thema MOX-Brennelemente in der GRS
Die GRS entwickelt, validiert und nutzt Programme und Rechencodes, mit denen Fragestellungen rund um das Brennstab- und Kernverhalten sowie den Transport und die Lagerung von Brennelementen analysiert und begutachtet werden können. Die Programme und die dazugehörigen Datenbibliotheken werden laufend für bestehende und geplante Einsatzstrategien verbessert und erweitert.

 

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