Kunstdiamanten schützen vor Radioaktivität

News: Kunstdiamanten schützen vor Radioaktivität

Billiger Modeschmuck und Lagerung radioaktiver Abfälle - auf den ersten Blick hat das nichts miteinander zu tun. Auf den zweiten Blick aber hat sich herausgestellt, dass radioaktive Strahlung eine Keramik, die auf dem Ersatzschmuckstein Zirkon basiert, nicht zerstört. Dieser neue Werkstoff soll mehrere hundert Mal so effektiv sein wie bisher verwendete Materialien. Doch bevor er zum Einsatz kommt, sind noch viele politische und wissenschaftliche Hürden zu nehmen.

Nicht alles ist fort von der Erdoberfläche, wenn es begraben ist. Radioaktive Strahlung kann eine dicke Schicht Erde problemlos durchdringen. Daher planen Politiker und Betreiber von Atomkraftwerken spezielle Lagerstätten wie beispielsweise in Gorleben, in denen radioaktive Abfälle in Stahlfässern tief unter der Erdoberfläche begraben werden sollen. Doch nicht etwa die Behälter oder die Erde schützen die Menschen vor der Strahlenbelastung. Vielmehr kommt es darauf an, die Abfälle in ein geeignetes Material einzubetten. "Wir arbeiten an Materialien, die sich gründlich mit den radioaktiven Materialien vermischen", erklärt Kurt Sickafus vom Los Alamos National Laboratory. Bisher beschäftigten sich Forscher hauptsächlich mit glasartigen Materialien, die mehrere Tausend Jahre überdauern sollten. Für Plutonium reicht das aber nicht, denn dieses hat eine Halbwertszeit von 24 100 Jahren.

Das Team um Sickafus hat nun gezeigt, dass radioaktive Strahlung eine Keramik, die auf kubischem Zirkon basiert, kaum angreift. Das liegt an ihrer besonderen Struktur: Sie bildet ein Gitter, bei dem jede Einheit aus zwei Zirkonium- , zwei Erbium- und sieben Sauerstoffatomen besteht. Zerfällt ein Plutonium-Atom, stößt es mit gewaltiger Kraft auf dieses Gitter. Dadurch können die Zirkon- und Erbium-Atome durcheinander geraten. Die beiden Atomsorten haben jedoch ungefähr die gleiche Größe, so dass trotz des Platzwechsels die Kristallstruktur im Wesentlichen erhalten bleibt (Science vom 4. August 2000).

Nuklearabfallexperten halten die Arbeit für vielversprechend, da es sich um eine gute Anregung handelt, weitere Materialien zu finden, denen radioaktive Strahlung nichts anhat. Doch das ist nicht genug. Alexandra Navrotzky von der University of California in Davis schränkt ein: "Es gibt so viele Faktoren in diesem Geschäft", welche sich auf die Entscheidung auswirken, wie radioaktive Abfälle gelagert werden sollten – zum Beispiel die Kosten oder die Geologie der Lagerstätte. So lange keine Plätze zur Lagerung ausgewählt sind, können die Forscher beliebig gute Pufferstoffe entwickeln, ohne etwas zu erreichen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 30.6.1999
"Der kleine, starke, schwarze Schutz vor radioaktiver Strahlung "
Spektrum Ticker vom 27.1.1999
"Den radioaktiven Abfall durch die 'Kernmühle' drehen"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 10/93, Seite 32
"Verschrottung nuklearer Sprengköpfe"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.