Untersuchung verschiedener Brennstoffzyklusoptionen, bei welchen vorhandenes Plutonium zusammen mit Thorium verwendet wird, um es in Kernreaktoren abzubrennen bzw durch Konversion von Thorium zu Uran in umweltfreundlicheren Brennstoff umzuwandeln.
Hohe Neutronenfluesse, die im Inneren von Schnellen Bruetern oder an der ersten Wand der projektierten Fusionsreaktoren auftreten, fuehren zu Strahlenschaeden, von denen das Volumenschwellen, bedingt durch Porenbildung im Material, von hoher Bedeutung fuer die Sicherheit und Rentabilitaet bestimmter Reaktorkonzeptionen ist. In nahezu allen Staaten, die sich mit Kernenergie beschaeftigen, versucht man deshalb, die zur Porenbildung fuehrenden Prozesse besser zu verstehen und schwellresistente Materialien zu entwickeln. Als eine geeignete Untersuchungsmethode hierfuer erwies sich die Simulation von Neutronenschaeden mit hochenergetischen schweren Ionen. Damit ist es moeglich, innerhalb einiger Minuten bis Stunden Strahlenschaeden zu erzeugen, wie sie im Reaktor erst nach Jahren auftreten. Neue Experimente ueber Diffusionsvorgaenge und das Verhalten von Ausscheidungen in NiCrAl-Legierungen bei Schwerionenbestrahlung sind in Vorbereitung. Dazu wurde ein neuer Targethalter konzipiert und gebaut, der schnelle Aufheiz- und Abkuehlvorgaenge erlaubt. Hierdurch werden unerwuenschte Ausheileffekte vermieden. Zur Untersuchung der Materialien wurde ein 100kV-Elektronenmikroskop installiert.
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.
Zur Vervollstaendigung von integralen Stoerfallanalysecodes, mit deren Hilfe die thermodynamischen, aerosolphysikalischen, radiologischen und chemischen Prozesse in einem Reaktor-Containment nach einem schweren Stoerfall simuliert werden, wird ein mechanistisches Transportmodell fuer Spaltprodukte erstellt. Zu Beginn des Projekts lag der Hauptschwerpunkt der Arbeiten in der qualitativen und quantitativen Beschreibung des Austrags von leichtfluechtigen Schadstoffen durch diffusive und konvektive Gasphasentransportprozesse. Darueber hinaus wurde der Austrag von suspendierten Feststoffpartikeln durch Tropfenabriss von Fluessigkeitsoberflaechen durch eine Gasstroemung analysiert. In den laufenden Arbeiten wird nunmehr die mechanische Freisetzung von Kuehlmittel und schwer fluechtigen Radionukliden insbesondere auch durch Zerplatzen von Blasen an Fluessigkeitsoberflaechen unter Beruecksichtigung physikalischer und chemischer Prozesse waehrend des Stoerfallablaufs untersucht.
Im Rahmen des Deutschen Fusionsreaktor-Programms werden die Faktoren des Fusionsreaktors untersucht, die im Wesentlichen eine radioaktive Belastung der Umwelt bedingen koennten. Dazu gehoeren in erster Linie die durch Neutronen induzierte Radioaktivitaet im Blanket und die Tritium-Freisetzung aus dem Reaktor.