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Atommüllentsorgung mit Laserstrahlen

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Forscher wollen die Halbwertszeit nuklearer Teilchen mit relativ einfachen Mitteln drastisch verkürzen und so die Endlagerung von Atommüll umgehen. Das Team um Ken Ledingham von der schottischen Universität Strathclyde hat dazu gemeinsam mit Kollegen von diversen britischen Unis und dem Karlsruher Institute for Transuranium Elements radioaktives Jod-129 mit einer Halbwertszeit von 15,7 Millionen Jahren durch indirekten Laserbeschuss in Jod-128 spalten können. Jod-128 besitzt eine Halbwertszeit von nur 25 Minuten.

Ledingshams Team beschoss dazu am Rutherford Appleton Laboratory eine kleine Goldprobe mit einem 360 Joule starken Laserimpuls, der eine Intensität von 5 · 1020 Watt pro Quadratzentimeter besaß und kurze 0,7 Picosekunden leuchtete. Wenn Licht mit mehr als 1018 Watt pro Quadratzentimeter auf Materie trifft, entsteht ein relativistisches Plasma, das hochenergetische Elektronen und Photonen emittiert. Diese schnellen Elektronen wurden in der Goldprobe abgebremst und erzeugten dabei Gammastrahlen (so genannte Bremsstrahlung). Die Gammateilchen trafen auf eine dahinter platzierte, mit Jod-129 verseuchte Atommüllprobe. Aus der Jod-129-Probe wurden Neutronen herausgeschlagen, zurück blieb das kurzlebige Jod-128.

Erzeugung von relativistischem Plasma durch Laserbeschuss (Quelle: Institut für Optik und Quantenelektronik, Friedrich-Schiller-Universität Jena)

Forschungen in der nuklearen Laserphysik sind relativ neu. Erst im Jahr 1999 hatten Ledingham und Kollegen sowie ein US-Forscherteam unabhängig voneinander die laserinduzierte Kernspaltung an Uran-238 entdeckt. Einem Team an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena gelang die Spaltung von Uran-238 und Thorium-232 Anfang des Jahres erstmals mit Hilfe eines kleineren Lasers.

Ledingham hofft, die im Labor genutzten Methoden so weiterentwickeln zu können, dass sich damit die Atommüllberge bewältigen lassen, die heute und in Zukunft anfallen. Die laserinduzierte Atommüllentsorgung soll jedenfalls effizienter und billiger sein als die derzeit angepeilte Endlagerung. (uk)