TU Dresden plant Flüssigsalzreaktor zur Transmutation deutscher Atomabfälle

In abgebrannten Brennstäben deutscher Atomkraftwerke steckt nach Berechnungen der TU Dresden ein Energiepotenzial, das rechnerisch dem 300-Fachen des jährlichen deutschen Stromverbrauchs entspricht. Der Haken: Diese Zahl bedeutet nicht, dass Deutschland damit 300 Jahre lang vollständig mit Strom versorgt werden könnte. Entscheidend sind die technisch nutzbare Brennstoffmenge und der Wirkungsgrad der Energieumwandlung.

Bislang gelten die Brennstäbe überwiegend als radioaktives Entsorgungsproblem. Die TU Dresden will das ändern und plant in Sachsen den experimentellen Flüssigsalzreaktor „DEMO“. Am 5. November 2026 übergab die Universität eine vom Freistaat Sachsen finanzierte Machbarkeitsstudie an die sächsische Staatskanzlei. Rund 1,95 Milliarden Euro soll die Anlage nach bisherigen Schätzungen kosten. Ein verbindlicher Baubeschluss liegt allerdings noch nicht vor, auch die Finanzierung der Investition ist ungeklärt.

Ein Reaktor für alte Brennstäbe

In herkömmlichen Atomkraftwerken bleibt ein erheblicher Teil der Energie des Kernbrennstoffs ungenutzt. Auch abgebrannte Brennstäbe enthalten Stoffe, die durch weitere Kernspaltungen zur Energiegewinnung genutzt werden könnten. Im „DEMO“-Konzept sollen radioaktive Stoffe in flüssigem Salz gelöst werden. Kernspaltungen erzeugen Wärme, die etwa für Strom, den Betrieb von Elektrolyseuren oder die Herstellung von Wasserstoff, Sauerstoff und synthetischen Kraftstoffen verwendet werden könnte.

Der Reaktor soll zunächst keinen kommerziellen Strom liefern. Sein eigentlicher Auftrag wäre, radioaktive Abfälle aus deutschen Kernkraftwerken zu behandeln und den praktischen Nachweis einer Transmutation ohne herkömmliche chemische Wiederaufarbeitung zu erbringen. Die langlebigen radioaktiven Stoffe sollen direkt aus verbrauchten Brennstäben entnommen, mit Neutronen bestrahlt und in andere Elemente umgewandelt werden. Auch verglaste radioaktive Abfälle sollen nach dem Konzept ohne die bisher übliche chemische Wiederaufarbeitung verwertet werden.

Als mögliche Rückstände blieben vor allem Spaltprodukte mit kürzeren Zerfallszeiten. Im Konzept ist vorgesehen, langlebig strahlendes Uran, Transurane und Spaltprodukte zu bestrahlen. Dabei könnten unter anderem kurzlebigere Isotope von Xenon, Barium und Jod entstehen. Die TU Dresden erwartet möglicherweise, dass sich die erforderliche Lagerdauer von etwa einer Million Jahren auf rund 500 Jahre verkürzen lässt. Für die verbleibenden Reststoffe könnte nach Einschätzung der Universität womöglich ein Zwischenlager ausreichen; innerhalb weniger hundert Jahre könnten sie auf ein Strahlungsniveau nahe dem natürlicher Pechblende abklingen.

Das sind große Erwartungen: Ein Endlager nach den bisherigen gesetzlichen Anforderungen könnte möglicherweise überflüssig werden, die Einsparungen bei den Endlagerkosten könnten bis zu 50 Milliarden Euro betragen. Ob diese Ziele erreichbar sind, ist offen. Zusammensetzung und langfristige Sicherheit der verbleibenden radioaktiven Abfälle müssten erst gründlich untersucht werden.

50 Megawatt, 20 Jahre, mindestens fünf Jahre Bauzeit

Innerhalb von mindestens fünf Jahren soll ein Reaktor mit maximal 50 Megawatt thermischer Leistung entstehen – also bis zu 50 Millionen Watt Wärme. Ein großes Kernkraftwerk erzeugt laut den vorliegenden Angaben etwa 60-mal so viel Wärme. Die Wärmeleistung entspricht allerdings nicht direkt der möglichen Stromproduktion. Für „DEMO“ ist eine Betriebsdauer von 20 Jahren vorgesehen.

Die Anlage könnte außerdem radioaktive Stoffe für medizinische und technische Anwendungen herstellen. Dresden und Radeberg verfügen bereits über eine wachsende Radiopharma-Branche. Die erzeugten Radionuklide könnten etwa für radioaktive Liganden genutzt werden, mit denen sich Metastasen suchen und behandeln lassen. Sachsens Wirtschaftsminister Dirk Panter hatte im Vorjahr angeregt, diese Nutzung zu prüfen. Laut Carsten Lange ist die Nuklidproduktion im „DEMO“-Konzept vorgesehen, auch weil bestimmte Radionuklide nicht mit Zyklotronen hergestellt werden können.

Von der Wärme könnten zudem Beiträge zur Fusionsenergieforschung ausgehen. Eine kommerzielle Stromproduktion ist für den Experimentalreaktor aber nicht vorgesehen. Nach Einschätzung der TU Dresden wäre sein Bau unter dem geltenden Atomgesetz möglich, weil die Anlage weder kommerziell Strom erzeugen noch abgebrannte Brennstoffe herkömmlich wiederaufarbeiten soll. Für spätere kommerzielle Reaktoren wären Änderungen der deutschen gesetzlichen Vorgaben nötig. Nach den Vorstellungen der Universität könnten solche Kraftwerke ab 2045 zur Stromversorgung und nach einer möglichen Änderung des Atomgesetzes zur klimaneutralen Energieerzeugung beitragen. Vorher müssen Funktionsfähigkeit und Sicherheit der Technik nachgewiesen werden.

Rossendorf, Boxberg oder Schwarze Pumpe?

Im Gespräch sind das Forschungszentrum Rossendorf bei Dresden, Boxberg und Schwarze Pumpe. Rossendorf bringt frühere Erfahrungen mit Forschungsreaktoren mit; der Ausbildungskernreaktor AKR-2 der TU Dresden war an der Machbarkeitsstudie beteiligt. Die Lausitz verfügt bereits über Energieanlagen und industrielle Infrastruktur. Wegen des Braunkohleausstiegs und möglicher Fördermittel könnte sie als Standort infrage kommen.

Die TU sieht darin wirtschaftliche Chancen für Sachsen: Unternehmen könnten Reaktortechnik und Komponenten herstellen, technologische Führungspositionen aufbauen und später Anlagen exportieren. Die Machbarkeitsstudie soll nun die nächsten Entwicklungsschritte sowie einen detaillierten Entwicklungsplan mit Zeitplan festlegen. Wie viel Strom tatsächlich aus deutschem Atommüll gewonnen werden könnte, bleibt dabei unklar.

Transmutation klingt nach Lösung – ist aber noch keine

Transmutation bezeichnet die Umwandlung schwerer Elemente wie Uran in andere Elemente. Seit den 1990er-Jahren wird untersucht, ob langlebige Spaltprodukte und künstliche Elemente wie Plutonium durch Neutronenbeschuss in weniger problematische Stoffe umgewandelt werden können. Ein breiter technischer Durchbruch ist bislang ausgeblieben. Industriell eingesetzt wird das Verfahren nicht; erprobt wurde es höchstens im Labormaßstab.

Das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) veröffentlichte am 1. Juli 2026 ein Gutachten zu Partitionierung und Transmutation, kurz P&T. Sein Grundprinzip besteht aus drei Schritten: Zuerst werden Transurane aus abgebrannten Brennelementen herausgelöst, anschließend zu neuen Brennstoffen verarbeitet und schließlich in speziellen Reaktoren mit Neutronen bestrahlt. Pro Durchgang wird nur ein Teil der Transurane umgewandelt, weshalb zahlreiche Wiederholungen erforderlich wären. Bei der Umwandlung können weiterhin langlebige Spaltprodukte wie Jod-129 entstehen.

Uran und Plutonium lassen sich bereits heute in Wiederaufarbeitungsanlagen abtrennen. Für die übrigen Transurane wären erhebliche technische Weiterentwicklungen nötig; bislang gelang das nur im Labor. Modellrechnungen zufolge müssten drei bis 23 speziell ausgelegte Atomkraftwerke 55 bis 300 Jahre betrieben werden, um einen großen Teil der deutschen Transurane umzuwandeln. Forschung, Entwicklung und der Aufbau einer umfangreichen kerntechnischen Industrie wären kostenintensiv. Laut Gutachten könnten bis zur technischen Einsatzfähigkeit mehrere Jahrzehnte vergehen.

Hochradioaktive Abfälle bestehen hauptsächlich aus Uran, Transuranen und Spaltprodukten. Rund 94 Prozent des eingesetzten Urans werden im Reaktor nicht gespalten und bleiben im Abfall. Uran strahlt vergleichsweise schwach und ist im Erdreich wenig mobil. Transurane wie Neptunium, Plutonium, Americium und Curium entstehen durch Neutroneneinfang von Uran. Sie machen etwa 1,5 Prozent des deutschen hochradioaktiven Abfalls aus abgebrannten Brennelementen aus, verursachen aber einen großen Teil der Strahlung und Wärme.

Spaltprodukte machen etwa vier Prozent dieses Abfalls aus. In den ersten Jahrzehnten tragen sie besonders stark zu Strahlung und Wärme bei; viele sind wasserlöslich und im Erdreich mobil. Nach Angaben des BASE müssten diese Abfälle ungefähr eine Million Jahre von der Umwelt abgeschirmt werden.

Das BASE sieht deshalb einen grundlegenden Einwand gegen die Vorstellung, P&T könne das Endlager ersetzen: Auch mit Transmutation wäre ein Endlager für hochradioaktive Abfälle erforderlich, weil nur ein Teil der Stoffe umgewandelt werden kann. Transuranreste blieben zurück, vorhandene und neu entstehende langlebige Spaltprodukte müssten eingelagert werden, und nicht alle hochradioaktiven Abfälle stammen überhaupt aus Brennelementen.

Zusätzlich existieren 3.836 Kokillen mit verglasten hochradioaktiven Abfällen aus der Wiederaufarbeitung. Eine erneute Partitionierung dieser Kokillen wäre besonders anspruchsvoll. Das Volumen schwach- und mittelradioaktiver Abfälle, etwa aus dem Rückbau von Anlagen, dürfte durch P&T sogar steigen. Das BASE bewertet eine solche Infrastruktur daher als