Künstliche Keramiken sind nicht das ideale Material für die dauerhafte Lagerung des radioaktiven und hochgiftigen Elements Plutonium, warnen britische und amerikanische Forscher. Die Keramikverbindungen werden durch die von dem Plutonium ausgehende radioaktive Strahlung bis zu fünfmal schneller zerstört als bisher angenommen, so dass das Material bereits nach 1.400 Jahren seine Schutzfunktion nicht mehr erfüllt. Angestrebt wird jedoch eine Haltbarkeit von rund 250.000 Jahren.
Die Forscher um Ian Farnan untersuchten in ihren Tests mithilfe eines Kernspintomographen die Schäden, die radioaktive Strahlung aus dem Plutonium in einer Keramikverbindung verursacht. Hintergrund der Untersuchung ist die Idee, das besonders wegen seiner langen Halbwertszeit kritische Element chemisch in Keramikverbindungen einzubauen, um es auf Dauer zu lagern. Das hätte nicht nur den Vorteil, dass es keine Radioaktivität mehr nach außen abgibt, sondern dass es für potenzielle Waffenbauer auch kaum noch nutzbar wäre, da es dann nicht mehr in reiner Form vorliegt.
Die von dem Plutonium ausgehende so genannte Alpha-Strahlung zerstört jedoch die Kristallstruktur eines Keramikmaterials viel schneller als vermutet, wiesen Farnan und seine Kollegen nun allerdings nach: Die aus Kernen des Elements Helium bestehende Strahlung kann Atome aus dem Gittergerüst einer solchen Verbindung herausschlagen und so die Struktur nach und nach auflösen. Erprobt haben die Wissenschaftler die Wirkung an dem Mineral Zirkon, das in der Natur extrem häufig vorkommt und bisher wegen seiner Stabilität als günstiges Material für die Lagerung von Plutonium galt. Die Ergebnisse der Forscher könnten nun bedeuten, dass die Strategien für die Lagerung des radioaktiven Materials völlig neu überdacht werden müssen, kommentiert der Geowissenschaftler Rodney Ewing die Ergebnisse.
Plutonium kommt in der Natur nur in sehr geringen Mengen vor. Der größte Teil der weltweit vorhandenen rund 2.000 Tonnen Plutonium stammt aus der zivilen Kernenergie, ein Teil auch aus den Waffenprojekten der Supermächte. Häufigste Form ist das Isotop Plutonium 239 mit der sehr langen Halbwertszeit von 24.110 Jahren. Die Halbwertszeit gibt die Zeitdauer an, nach der nur noch die Hälfte des ursprünglich vorhandenen, radioaktiven Materials übrig ist. Die lange Halbwertszeit macht die Lagerung von Plutonium 239 besonders schwierig, da die Sicherheit über viele Jahrtausende hinweg gewährleistet werden muss.
Ian Farnan (Universität Cambridge) et al.: Nature, Bd. 445, S. 190 ddp/wissenschaft.de ? Ulrich Dewald
