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Uran

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Natürlich vorkommendes radioaktives Element, im Mittel bestehend aus einem Gemisch von Uran-238 (99.3%) und Uran-235 (0.7%). Das chemische Symbol für Uran ist das U.

U-235 ist spaltbar, kann also in Kernreaktoren zur Energiegewinnung eingesetzt werden. U-238 ist hingegen nicht direkt spaltbar, kann allerdings als Ausgangsmaterial für die Plutoniumherstellung eingesetzt werden, dieses Plutonium-239 (Pu-239) ist wiederum spaltbar.

Weitere Anwendungen des Urans sind beispielsweise

  • U-235 und aus U-238 hergestelltes Pu-239 für Kernwaffen,
  • U-238 in panzerbrechenden Waffen aufgrund seiner sehr hohen Dichte und der daraus resultierenden Durchschlagskraft,
  • in speziellen physikalischen und technischen Anwendungen, in denen eine hohe Dichte oder Kernladungszahl gefordert ist, z.B. in Teilchendetektoren.

Urangewinnung und Anreicherung

Uranhaltiges Gestein wird abgebaut, der Urananteil chemisch herausgelöst und danach wieder gefällt. Das Produkt wird ,,yellow cake`` genannt und ist ein Gemisch aus Uranoxiden.
U-235 und U-238 liegen darin als Isotopengemisch vor, welches für die Nutzung in den gebräuchlichen Leichtwasserreaktoren und auch den Hochtemperaturreaktoren erst getrennt werden muß. Dazu werden die festen Oxide in das gasförmige Uranhexafluorid (UF6) umgesetzt.
Daraufhin können die Isotope nach den folgenden Verfahren, die alle auf den unterschiedlichen Massen der beiden Isotope beruhen, getrennt werden:

  • Diffusionsverfahren:
    Das UF6 wird durch poröse Wände gepreßt. Dabei dringen die leichteren Moleküle mit den U-235 schneller durch die Wand als diejenigen mit U-238-Atomen. Dadurch kann der U-235-Anteil erhöht werden.
  • Gas(ultra)zentrifuge:
    Ein sehr schnell rotierender Hohlzylinder wird mit UF6 beschickt, welches dann ebenfalls in Rotation versetzt wird. Die Gasmoleküle mit dem schwereren Isotop U-238 werden durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und konzentriert, in der Nähe der Rotationsachse ist die Konzentration der leichteren Gasmoleküle mit U-235 höher. An der Außenseite kann dann das ,,abgereicherte``, in der Nähe der Rotationsachse das angereicherte Uran abgesaugt werden.
  • Trenndüsenverfahren:
    Eine geeigntete Düsenkonstruktion, die das UF6 um eine ,,Kurve`` lenkt, trennt die beiden Isotope: Gasmoleküle mit dem schwereren U-238 wird an die Außenseite der ,,Kurve`` gedrückt, die leichteren Gasteilchen mit U-235 haben eine höhere Konzentration an der Innenseite der ,,Kurve``. Der Gasstrom wird dann so ,,abgeschält``, daß die Isotope getrennt abgezogen werden können.
Weitere Verfahren, die zum Beipiel Uran-Ionen trennen, einmal über eine Art Massenspektrograph oder über die Anregung mit einem Laser, erreichen eine hohe Trennung zwischen den beiden Isotopen in einem Arbeitsgang, benötigen aber höhere Energieinvestitionen bezogen auf die Menge angereicherten Materials und die Investitionen in die Anlagen.


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