Bewertung des Transmutationspotentials von langzeitsicherheits-relevanten Radionukliden

Deutschland verfolgt auf Grundlage des internationalen Stands von Wissenschaft und Technik das Ziel, hochradioaktive Abfälle in einem tiefen geologischen Endlager zu entsorgen. Gleichzeitig prüft das BASE gemäß seinem gesetzlichen Auftrag fortlaufend mögliche Alternativen zur tiefengeologischen Endlagerung, darunter auch Partitionierung und Transmutation (P und T). Im Bereich der Transmutation sind daher technologische Entwicklungen auf ihre wissenschaftliche Belastbarkeit und sicherheitstechnische Relevanz zu prüfen. Zuletzt zeigte sich in einer BASE Stellungnahme zur SPRIN D Umsetzungsstudie, dass Ungewissheiten in der Transmutation von Spalt und Aktivierungsprodukten existieren. Dies betrifft beispielsweise Abtrennprozesse, die Target Herstellung, erreichbare Transmutationsraten und zeiten sowie den technologischen Reifegrad der Einzel und des Gesamtsystems. International wird das Themenfeld P und T im EU Projekt TRANSPARANT (2024 bis 2028) sowie im ARPA E Programm NEWTON (seit 2024) untersucht. Die Schwerpunkte dieser Programme liegen auf Brennstoffen mit sogenannten „minor actinides“ (bspw. Neptunium, Americium, Curium) sowie auf der Weiterentwicklung von geeigneten Abtrennverfahren, Bestrahlungstargets, Teilchenquellen und von Prozessketten für Transmutation. Für die Langzeitsicherheit eines Endlagers sind insbesondere folgende dreizehn Aktivierungs und Spaltprodukte von Bedeutung C14, Cl36, Ni59, Se79, Sr90, Zr93, Nb94, Tc99, Pd107, Ag108m, Sn126, I129, Cs135. Diese Radionuklide werden in Sicherheitsanalysen für die Wirtsgesteine Tongestein, Steinsalz und Granit als maßgeblich für potenzielle Radionuklidausträge betrachtet. Der Einfluss von unterschiedlichen, aktuellen Kerndaten und von Selbstabschirmungseffekten in Bestrahlungstargets auf die Transmutationseffizienz dieser Radionuklide ist bislang nicht systematisch untersucht worden, obwohl in P und T Szenarien, die zum Ziel haben das Transuraninventar durch Spaltung zu reduzieren, zusätzliche Spalt und Aktivierungsprodukte entstehen können. Um diese offenen Fragen zu beantworten, soll von einem Auftragnehmer eine wissenschaftliche Studie zu diesem Thema erstellt werden. Von besonderem Interesse sind hierbei a) Systematische Aufbereitung des wissenschaftlichen Kenntnisstands zur Transmutation von Spalt und Aktivierungsprodukten sowie Identifikation geeigneter Transmutationskonzepte b) Ermittlung der Transmutationsraten und zeiten der ausgewählten Radionuklide anhand von Transmutationskonzepten, einschließlich der Betrachtung von Kerndaten und Selbstabschirmungseffekten.