Wie unterscheidet man Uran-Zentrifugen für Waffen und Kraftwerke?

Unser Werkstoffkundeprof an der Uni Dortmund hatte Anfang der Neunziger kein Problem damit, Skizzen von Atombomben an sein Vorlesungsskript über "Radioaktivität" zu hängen. Auf Nachfrage sagte er: Bei der Atombombe sei nicht die Konstruktion das Problem, sondern das hochangereicherte Uran zu bekommen.
Da war gerade die Mauer gefallen und islamistischer Terror war noch weit weg.

Trotzdem hatte er wohl im Grunde recht. Es ist schon aufwendig genug, das natürliche Uran so "anzureichern", dass man es für einen Kraftwerksreaktor nutzen kann. Man schleudert das Uran in Zentrifugen so lange im Kreis, bis sich die Uranisotope gemäß ihrer Gewichte verteilt haben. Dann greift man die schweren ab und verarbeitet sie weiter. Man braucht einen Anteil von 5 bis 10 Prozent der schweren Uranisotope im Kernbrennstoff für eine kontrollierbare Kettenreaktion.
Für eine typische Atombombe, die über Raketen ans Ziel gebracht und in hunderten Metern Höhe gezündet wird, braucht man mindestens auf 80 Prozent angereichertes Uran.

Wie erkennt ein Kontrolleur der Atomenergiebehörde nun, ob eine Anreicherungsanlage für Kraftwerke oder Bomben genutzt wird? Zu allererst an ihren Dimensionen. Anlagen für Bomben sind wesentlich kleiner, weil man weniger Menge braucht. Sie muss ja nur einmal zünden, ein Kraftwerk wird auf Dauer betrieben und braucht ständig Nachschub.
Allerdings kann ein Betreiber eine kleine Anlage auch damit rechtfertigen, dass er nur Forschung betreibe. Wer über Luftaufklärung herausfinden will, ob der Iran Waffen- oder Kraftwerksuran anreichert, kann zu Fehlurteilen gelangen. Man muss die Anlagen selbst beurteilen und natürlich das Uran, das mit ihnen produziert wurde.

Dazu müsste der Iran die IAEA Kontrolleure ins Land, in die Anlagen lassen. Damit aber würde er bekannt geben, wo er seine Anlage betreibt. Das will er seinen "Feinden" nicht sagen, weil er dann gezielte Angriffe fürchtet. Außerdem besteht für die IAEA das Risiko, dass ihm nur Showrooms gezeigt werden.

Das zweite Unterscheidungsmerkmal sind die Durchmesser der Zentrifugen. Je höher die Anrricherung, desto größer muss der Durchmesser sein.

Plutonium

In den Medien werden immer zwei Eigenschaften hervorgehoben: 1. Es ist der giftigste Stoff der Welt. 2. Es ist radioaktiv, es darf nicht in die Nahrungskette gelangen.

Das 1. stimmt nicht. Es gibt Stoffe, die in noch geringeren Dosen giftig sind. Gemeint ist aber wohl: Geringste Aufnahme in den Körper verursacht Krebs. Dazu genügen wenige Mikrogramm, und damit weniger, als chemisch giftig wäre.

Wie die japanische Atomaufsicht zu dem Urteil gelangen kann, die auf dem Kraftwerksgelände gefundenen Plutoniummengen seien nicht gesundheitsgefährdend, ist deshalb schwer nachvollziehbar. (Reuters meldet, TEPCO habe gesagt, die Mengen seien nicht höher als nach Atomwaffentests in der Atmospähre..)

Paradox erscheint, dass die bloße Berührung von Plutonium nicht gefährlich sein muss. Man unterscheidet drei Arten radioaktiver Strahlung:
1. Alphastrahlung: Bestehend aus Heliumkernen, also Bestandteilen des Atomkerns, also bestehend aus Masse.
2. Betastrahlung: Bestehend aus freien Elektronen.
3. Gammastrahlung: Bestehend aus elektromagnetischen Wellen, also masselos.

Plutonium ist ein Alphastrahler, aber lt. Wikipedia, schon die abgestorbenen Hautzellen, die unsere äußerste Schicht darstellen, bremsen es ausreichend ab. Solch einen Schutz haben wir im Körperinneren aber nicht. Und deshalb muss die Einatmung oder Aufnahme in Nahrung oder Wasser auf jeden Fall verhindert werden. Achtung, auch abgeriebene Partikel (Staub) können eingeatmet werden.

Wie könnte es in die Nahrung gelangen? Nach einem Reaktorunfall, vor allem nach einer Kernschmelze. Plutonium schmilzt bei 640°C und verdampft bei 3230°C. D.h. wenn es durch beschädigte Brennstabhüllen einfach heruntertropft muss das Containment des Reaktors es auffangen. In der Regel ist der Reaktor aber (hoffentlich noch) mit Wasser gefüllt und der Weg ins freie wäre der Weg über ein Leck im Reaktordruckbehälter oder dem Wasserrohrsystem. Der Weg mit dem Wasser wäre früher oder später der Weg in den Boden.

Wenn die Kernschmelztemperatur den Siedepunkt des Plutoniums übersteigen sollte, und es verdunsten sollte, wäre auch ein Weg in die Atmosphäre denkbar, und zwar ebenfalls über Lecks im Behälter. Da es sich in der Atmosphäre aber schnell abkühlen würde, müsste es sich in der Kraftwerksumgebung niederschlagen und in den Boden versickern.

Vom Boden kann es ins Grundwasser oder ins Meer gelangen. Es kann auch an der Bodenoberfläche bleiben und mit Staub aufgewirbelt werden. Jedenfalls ist die Aufnahme durch Pflanzen früher oder später wahrscheinlich, und damit der Weg in die Nahrungskette.

Das Leben wird auf jeden Fall komplizierter und gefährlicher, wenn Plutonium im Umlauf ist oder sprichwörtlich in die "Unterwelt" gelangt.

Quellen:
Wikipedia (Link)
Reuters (Link)