Plutonium ist radioaktiv und gilt als einer der giftigsten Substanzen überhaupt. Schon wenige Millionstel Gramm wirken tödlich. In wenigen Kernkraftwerken wird dieses waffenfähige Material auch als Kernbrennstoff genutzt. Einmal abgebrannt wird es als offenbar stabiles, gelbgrünes Plutoniumoxid in Atommülllagern entsorgt. Dänische, amerikanische und britische Wissenschaftler berechneten nun die Stabilität dieses Oxids in Gegenwart von Wasser. Obwohl experimentelle Daten noch ausstehen, sehen sie die Möglichkeit, dass Plutonium-2-oxid weiter oxidieren und dabei Wasserstoff freisetzen könnte. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher im Fachblatt Science (Vol. 301, S. 498).
Zusammen mit Sauerstoff bildet Wasserstoffgas ein hochexplosives Gemisch. Sollte es in Atommülllagern zu einer solchen Knallgasexplosion kommen, müsste mit wegen der Toxidität und Radioaktivität der Plutoniumverbindung mit einem großen Gesundheitsrisiko gerechnet werden. “Das delikate, energetische Gleichgewicht legt eine mögliche Zersetzung des Materials bei Langzeit-Lagerungen nahe”, meinen Svane Axel von der Universität Aarhus und seine Kollegen vom britischen Daresbury Laboratory. Bei Temperaturen zwischen 25 und 350 Grad Celsius könnte das als sicher angesehene Plutoniumoxid in Gegenwart von Wasser weiter oxidieren. Dabei werde dem Wasser der Sauerstoff entzogen und der überschüssige Wasserstoff freigesetzt.
Wegen des hohen Gesundheitsrisikos sind solche Oxidationsexperimente im Labor nur sehr schwer durchzuführen. Aufwändige Modellrechnungen am Computer, wie in diesem Beispiel, bilden daher eine gefahrlose Annäherung an das chemische Verhalten von Plutoniumoxid.
Gerade bei einer auf Jahrhunderte ausgelegte Lagerung von abgebrannten, Plutonium haltigen Brennstäben fehlen noch zuverlässige Daten über das Langzeitverhalten. Ausgehend von der unwahrscheinlichen, aber im Plutoniumoxid-Lager dennoch möglichen Reaktionen schlagen die Forscher vor, den wasserdichten Abschluss der Brennelemente sehr ernst zu nehmen. Bleibt Plutoniumoxid über Jahrhunderte trocken, könne folglich auch keine weitere Oxidation und keine Wasserstoffbildung aufreten.
Jan Oliver Löfken
