Was ist Urananreicherung?

Wenn man gewöhnliches Wasser als Moderator benutzt, spricht man von Leichtwasserreaktoren. Leichtwasserreaktoren sind der zurzeit häufigster Reaktortyp. Gewöhnliches Wasser ist zwar ein sehr guter Moderator, der die schnellen Neutronen nach wenigen Stößen auf die gewünschte Geschwindigkeit abbremst, aber es hat den großen Nachteil, dass es Neutronen absorbiert, die dann nicht mehr für die Kettenreaktion zur Verfügung stehen. Um diesen Nachteil der Neutronenabsorption auszugleichen, wird in Leichtwasserreaktoren angereichertes Uran verwendet. Was ist damit gemeint? Das Natururan besteht zu 99,3% aus Uran-238 und zu 0,7% aus Uran-235. Um das Uran als Kernbrennstoff in Leichtwasserreaktoren verwenden zu können, muss der Anteil des spaltbaren Urans-235 auf 3-5% erhöht werden. So erhält man angereichertes Uran. (Für Atombomben beträgt der Anreicherungsgrad ca. 90%.)

Wie funktioniert Urananreicherung?

Von den vielen Verfahren zur Urananreicherung haben sich zwei durchgesetzt: Das Diffusions- und das Zentrifugalverfahren. In beiden Fällen wird das Uran, genauer das Yellow Cake (siehe vorheriger Reiter), zunächst einmal in ein Gas verwandelt, indem man es mit Fluor (F) zu Uranhexafluorid (UF6) reagieren lässt. Der Fachbegriff hierfür ist Urankonversion. Fluor ist ein Reinelement, d. h. von Fluor gibt es nur ein Isotop. Deshalb ist das UF6 mit U-235 ein wenig leichter als das UF6 mit U-238.

Zentrifugalverfahren: In einer schnellen Zentrifuge mit mehr als 60 000 Umdrehungen pro Minute fliegt das schwerere Molekül stärker nach außen als das leichtere (siehe Bild oben). So kommt es zu einer Entmischung, die aber nur sehr schwach ist, so dass der Verfahrensschritt sehr oft wiederholt werden muss. Deshalb werden die Gaszentrifugen zu Kaskaden mit mehreren Hundert Einzelzentrifugen verbunden.

Diffusionsverfahren: Hier basiert die Trennung darauf, dass das leichtere Molekül schneller durch eine für UF6 durchlässige Membran diffundiert. Auch hier ist die Entmischung gering, so dass auch hier viele Verfahrensschritte notwendig sind.

Das Zentrifugalverfahren ist das zurzeit am meisten benutzte Verfahren zur Urananreicherung.