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Geologie: Natürlicher Kernreaktor verrät, wie man Atommüll lagert

Der Oklo-Naturreaktor hat einst große Mengen Uran gespalten. An einigen Stellen hat die Natur das radioaktive Erbe geschickt von der Umwelt isoliert.
Atommüllfässer

Ein zwei Milliarden Jahre alter Naturreaktor könnte der Menschheit einen Trick verraten, wie man Atommüll für lange Zeiträume einkapselt. Dafür machen sich jedenfalls Autoren um Evan E. Groopman vom US Naval Research Laboratory in Washington D. C. im Fachmagazin »PNAS« stark. Das Team hat eine Bohrprobe aus der afrikanischen Oklo-Uranlagerstätte im Labor analysiert und darin von Ruthenium ummantelte Cäsiumreste aufgespürt.

Die unterirdischen Uranvorkommen im zentralafrikanischen Staat Gabun zählen zu den kuriosesten geologischen Formationen der Erde: Vor zwei Milliarden Jahren wiesen sie eine vergleichsweise hohe Konzentration von Uran-235 auf, das heute nur noch in Spuren in Lagerstätten enthalten ist. Das Isotop zerfällt mit einer Halbwertszeit von 700 Millionen Jahren in andere Elemente, wobei Neutronen freigesetzt werden.

Probe aus Oklo-Naturreaktor
Hotspots im Bohrkern | Aufnahmen mit einem Elektronenmikroskop zeigen mikrometergroße Einschlüsse von Barium beziehungsweise Cäsium in einem Uranbohrkern aus dem Oklo-Naturreaktor.

In der Oklo-Formation bremste Grundwasser die Kernbausteine einst so weit ab, dass die Neutronen andere Uran-235-Atomkerne spalten konnten. Auf diese Weise bildeten sich über hunderttausende Jahre immer wieder nukleare Kettenreaktionen aus, ähnlich derer, die heutige Kernkraftwerke antreiben. Schätzungen zufolge haben die Naturreaktoren der Uranlagerstätte mehrere Tonnen Plutonium erbrütet, aber auch große Mengen der radioaktiven Isotope Cäsium-135 und Cäsium-137 hinterlassen.

Die Stoffe sind heute längst zerfallen, wobei sich das Cäsium größtenteils in stabile Barium-Isotope umgewandelt hat. Diese Spuren der einstigen Kernreaktionen konnten Groopman und seine Kollegen nun in einer Bohrprobe aus Gabun nachweisen. Mit Hilfe eines modernen Hochleistungsspektrometers entdeckten die Wissenschaftler winzige Hotspots des Materials, die von Ruthenium-Komplexen umgeben sind.

Das reaktionsträge Metall schirmte die radioaktiven Bereiche offenbar von der Umgebung ab und hielt sie über Jahrtausende im Inneren des Naturreaktors zusammen. Eventuell könnte sich das Material daher als Ummantelung für Atommüllfässer eignen, spekulieren die Autoren. Ruthenium ist allerdings sehr teuer – es ist also fraglich, wie realistisch der Vorschlag der Wissenschaftler ist.

Der Artikel wurde nachträglich unter anderem um einen Verweis auf den hohen Preis von Ruthenium ergänzt, danke für den Hinweis!

33/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 33/2018

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