Seit mehreren Jahrzehnten werden international 'neue Reaktorkonzepte' erforscht. Erklärtes Ziel solcher Entwicklungen ist es, in den Bereichen Sicherheit, Nachhaltigkeit, Ökonomie und Nukleare Nichtverbreitung gegenüber heutigen Kernkraftwerken deutliche Vorteile aufzuweisen. Dabei stellt neben der Weiterentwicklung von Reaktorkonzepten auch die gesamte Thematik der Brennstoffver- und -entsorgung einen integralen Bestandteil der Diskussion um neue Reaktorkonzepte dar.
Im Rahmen dieser Studie werden der gegenwärtige Entwicklungsstand verschiedener ausgewählter Reaktorkonzepte dargestellt, ausgewählte historische Erfahrungen mit der Entwicklung solcher Reaktorsysteme zusammengefasst und eine grundsätzliche Bewertung der Erreichbarkeit der postulierten Vorteile der jeweiligen Systeme mit Blick auf verschiedene Bewertungskriterien (Sicherheit, Ressourcen und Brennstoffversorgung, Abfallproblematik, Ökonomie und Proliferation) vorgenommen. Bei den betrachteten System handelt es sich um Schnelle Brutreaktoren (FBR), Hochtemperatur-Reaktoren (HTR), Salzschmelze-Reaktoren (MSR) und kleine, modulare Reaktoren (SMR). Keines dieser Reaktorkonzepte konnte - trotz teilweise bereits jahrzehntelanger Forschung und Entwicklung - bisher erfolgreich am Markt etabliert werden.
Übergeordnet kann festgestellt werden, dass zwar einzelne Reaktorkonzepte in einzelnen Bereichen tatsächlich potenzielle Vorteile gegenüber der heutigen Generation von Kernkraftwerken erwarten lassen. Kein Konzept ist jedoch in der Lage, gleichzeitig in allen Bereichen Fortschritte zu erzielen. Vielfach stehen die einzelnen Kriterien untereinander im Wettbewerb, so dass Fortschritte in einem Bereich zu Nachteilen bei anderen Bereichen führen. So führen beispielsweise häufig Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit zu Nachteilen im Bereich der Ökonomie, Vorteile bei der Ressourcenausnutzung stehen vielfach im Widerspruch zu einer Verbesserung im Bereich der Proliferation. Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass ein Reaktorkonzept, welches nur in einzelnen Bereichen Fortschritte bietet, zu einer deutlich verbesserten gesellschaftlichen Akzeptanz der Kernenergienutzung beitragen könnte.
Das Ziel von IsoAqua ist die Entwicklung innovativer Verfahren für die Multi-Element-Isotopenanalyse (ME-IA; 13C/12C, 37Cl/35Cl, 2H/1H) chlororganischer Umweltchemikalien. Dabei ist die Etablierung einer neuartigen und kostengünstigen Routinemethode zur 37Cl/35Cl-Analyse chlororganischer Schadstoffe an Umweltproben ein wesentlicher Bestandteil. Mit einem neuen Ansatz können Isotopenstandards für CSIA von Umweltchemikalien hergestellt werden. Instrumentelle Neuerungen sind die Anwendung von Chrom- und Silizium-Analysereaktoren sowie bisher unerprobte analytischen Verfahren und Hardware. Begleitend werden innovative Aufkonzentrierungsmethoden an Umweltproben etabliert, um ME-IA für ein größeres Spektrum chlororganischer Schadstoffe (z.B. polare Substanzen) anwenden zu können. Hierbei werden chlorhaltige Substanzen in einem Hochtemperatur-Reaktor auf Silizium-basis (Si-Reaktor) zu SiCl4 umgesetzt, welches anschließend als universelles Messgas für die 37Cl/35Cl-Analyse mittels Gas Chromatographie-Isotopen Verhältnis Massenspektrometrie (GC-IRMS) genutzt wird. Die Zuverlässigkeit der Umsetzungsreaktion zu SiCl4 soll im Rahmen von IsoAqua evaluiert und mit geeigneten Methoden etabliert werden. Die Weiterentwicklung der 2H/1H-Analyse chlorierter Schadstoffe baut auf der Chrom basierten Hochtemperatur Umsetzung (GC-Cr/HTC-IRMS) auf. Die Parameter zur Anwendung der GC-Cr/HTC-IRMS-Methode wären eine stoffspezifische Extraktion, die Aufkonzentrierung, die Aufreinigung der Proben für eine vollständige Umsetzung der Analyten zu H2 und wasserfreie Probenaufgabe.
Zielsetzung des nachfolgend beschriebenen Vorhabens ist es, für den Graphit/Kohlestein aus den deutschen Hochtemperatur- und Forschungsreaktoren basierend auf einem aktualisierten Mengengerüst und den in Deutschland geltenden rechtlichen Rahmenbedingungen ein Konditionierungs- und Verpackungskonzept im Hinblick auf eine Einlagerung im Endlager Konrad zu erarbeiten. Zur Erreichung der genannten Zielsetzung ist ein aus fünf Arbeitspaketen bestehendes Arbeitsprogramm vorgesehen. Zunächst erfolgt eine aktuelle Bestandsaufnahme und eine Beschreibung des in Hochtemperatur- und Forschungsreaktoren verwendeten Graphits/Kohlesteins. Im zweiten Arbeitspaket werden die rechtlichen Regelungen/Rahmenbedingungen für die Zwischenlagerung, den Transport und die Endlagerung dieser radioaktiven Abfälle beschrieben. Ein Abgleich der Massen bzw. Aktivität des Graphits/Kohlensteins mit den ermittelten rechtlichen Rahmenbedingungen im Hinblick auf eine mögliche Einlagerung im Endlager Konrad erfolgt im dritten Arbeitspaket. Basierend auf die im dritten Arbeitspaket ermittelten Ergebnisse werden im vierten Arbeitspaket mögliche Konditionierungsverfahren und Behälterkonzepte für die Entsorgung des Graphits/Kohlesteins erarbeitet. Abschließend werden die Ergebnisse des Vorhabens zusammengefasst.