TU Dresden plant Flüssigsalzreaktor zur Transmutation deutscher Atomabfälle

Die TU Dresden will mit einem neuen Flüssigsalzreaktor radioaktive Hinterlassenschaften früherer deutscher Kernkraftwerke direkt verwerten. Das Konzept trägt den Namen „DEMO“ und sieht eine thermische Leistung von maximal 50 Megawatt vor. Am 5. November 2026 übergab die Universität die dazugehörige Machbarkeitsstudie an die sächsische Staatskanzlei.

Der Experimentalreaktor soll abgebrannte Brennstäbe und verglaste radioaktive Materialien als Brennstoff nutzen – ohne die bislang übliche aufwendige chemische Wiederaufarbeitung. Radioaktive Bestandteile würden dabei in Energie umgewandelt. Zunächst soll „DEMO“ allerdings keinen kommerziellen Strom liefern, sondern Abfälle aus früheren deutschen Kernkraftwerken behandeln. Der praktische Nachweis einer Transmutation ohne Wiederaufarbeitung steht noch aus.

50 Megawatt und ein weiter Weg

Für Entwicklung und Bau veranschlagt die TU Dresden mindestens fünf Jahre. Vorgesehen ist anschließend ein 20-jähriger Betrieb. Nach dem derzeitigen Atomgesetz wäre der Bau der Forschungsanlage möglich, weil weder eine kommerzielle Stromproduktion noch eine konventionelle Wiederaufarbeitung geplant sind. Für einen späteren kommerziellen Einsatz wären Änderungen des Atomgesetzes nötig. Nach einer solchen Gesetzesänderung könnten kommerzielle Anlagen ab 2045 zur klimaneutralen Energieproduktion beitragen.

Die geschätzten öffentlichen Investitionen für das Technologietransferprojekt liegen bei rund 1,95 Milliarden Euro. Wie diese Milliarden finanziert werden sollen, ist bislang offen. Die Machbarkeitsstudie soll nun die nächsten Entwicklungsschritte festlegen und Grundlage für einen detaillierten Entwicklungsplan mit belastbarer Zeitschiene werden.

Als mögliche Standorte gelten der Forschungsstandort Dresden-Rossendorf sowie die Lausitzer Transformationsstandorte Boxberg und Schwarze Pumpe. Rossendorf bringt frühere Erfahrungen mit Forschungsreaktoren mit. Die Lausitz befindet sich nach dem Braunkohleausstieg im Strukturwandel und könnte wegen möglicher Fördermittel infrage kommen. Für Sachsen und beteiligte Unternehmen sieht die TU die Chance, internationale Technologieführer zu werden und Exportmöglichkeiten zu erschließen.

Entwickelt wurde das Konzept von Dr. Carsten Lange und dem TU-Lehrstuhl für Wasserstoff- und Kernenergietechnik. Auch der Ausbildungskernreaktor AKR-2 der TU Dresden war Bestandteil der Machbarkeitsstudie. Mehr als Rechenmodelle und Laborerfahrungen gibt es bisher aber nicht: Die praktische Erfahrung mit der direkten Verwertung von Brennstäben und verglasten Materialien fehlt. Den Nachweis soll erst der Betrieb von „DEMO“ liefern.

Was mit dem Atommüll passieren soll

Transmutation bedeutet, dass ein Element in ein anderes umgewandelt wird. Bei „DEMO“ sollen langlebig strahlendes Uran, Transurane und Spaltprodukte mit Neutronen beschossen werden. Dabei könnten unter anderem kurzlebigere Isotope von Xenon, Barium und Jod entstehen. Als Rückstände blieben überwiegend Spaltprodukte, deren Radioaktivität vergleichsweise schnell abnimmt. Nach Einschätzung der Projektentwickler könnten die verbleibenden Isotope innerhalb weniger hundert Jahre auf ein Strahlungsniveau nahe dem natürlicher Pechblende sinken.

Die TU Dresden stellt deshalb eine mögliche Verkürzung der erforderlichen Lagerdauer von etwa einer Million Jahren auf rund 500 Jahre in Aussicht. Für bestimmte Reststoffe könnte möglicherweise ein Zwischenlager ausreichen. Nach den Annahmen des Konzepts könnte die dauerhafte Lagerung nach den Anforderungen des Standortauswahlgesetzes entfallen. Der Staat würde durch den Wegfall der Endlagersuche etwa 50 Milliarden Euro sparen.

Auch energetisch klingt das Konzept groß: Die in den Reststoffen enthaltene Energiemenge wird rechnerisch auf das 300-Fache des heutigen jährlichen Stromverbrauchs Deutschlands beziffert. Die entstehende Wärme könnte zur Stromerzeugung dienen, Elektrolyseure betreiben sowie Wasserstoff und Sauerstoff herstellen. Ebenso wird die Produktion synthetischer Kraftstoffe genannt. Verbindungen zur Fusionsenergieforschung und die Erschließung bisher nicht genutzter Energiequellen gehören ebenfalls zum Konzept.

Geplant ist außerdem die Gewinnung von Radionukliden für medizinische Therapien und industrielle Anwendungen. Dresden und Radeberg verfügen über eine wachsende Radiopharma-Branche. Die erzeugten Nuklide könnten für radioaktive Liganden genutzt werden, mit denen sich Metastasen aufspüren und behandeln lassen. Sachsens Wirtschaftsminister Dirk Panter hatte im Vorjahr angeregt, diese Nutzung zu prüfen. Laut Carsten Lange ist die Nuklidproduktion in „DEMO“ vorgesehen; für bestimmte Radionuklide bestehe eine hohe Nachfrage. Einige davon können nicht mit Zyklotronen hergestellt werden.

Der Müll ist komplizierter, als es klingt

Die Idee der Partitionierung und Transmutation, kurz P&T, wird seit den 1990er-Jahren untersucht. Dabei sollen langlebige Spaltprodukte und künstliche Elemente wie Plutonium durch Neutronenbeschuss in weniger problematische Stoffe umgewandelt werden. In Atomkraftwerken tritt Transmutation bei einigen Stoffen, insbesondere Uran und Plutonium, schon als Nebeneffekt der Stromerzeugung auf. Ein breiter technischer Durchbruch ist daraus bislang nicht geworden.

Hochradioaktive Abfälle bestehen hauptsächlich aus Uran, Transuranen und Spaltprodukten. Rund 94 Prozent des eingesetzten Urans werden im Reaktor nicht gespalten und verbleiben im Abfall. Uran strahlt vergleichsweise schwach und ist im Erdreich wenig mobil; einige P&T-Konzepte sehen deshalb vor, es abzutrennen und direkt endzulagern.

Transurane entstehen, wenn Uran ein Neutron einfängt, statt zu spalten. Dazu zählen insbesondere Neptunium, Plutonium, Americium und Curium. Sie machen etwa 1,5 Prozent des deutschen hochradioaktiven Abfalls aus abgebrannten Brennelementen aus, verursachen aber starke Strahlung und Wärme. Spaltprodukte entstehen bei der Spaltung von Uran oder Transuranen und 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.

P&T umfasst drei Schritte: Zuerst werden die Transurane aus abgebrannten Brennelementen herausgelöst. Uran und Plutonium können bereits heute in Wiederaufarbeitungsanlagen abgetrennt werden, für die übrigen Transurane wären erhebliche technische Weiterentwicklungen nötig – bislang gelang das nur im Labor. Danach werden die abgetrennten Stoffe zu neuen Brennstoffen verarbeitet. In speziellen Reaktoren folgt schließlich die Bestrahlung mit Neutronen.

Pro Durchgang wird nur ein Teil der Transurane umgewandelt. Der Prozess müsste daher vielfach wiederholt werden. Außerdem können weiterhin langlebige Spaltprodukte wie Jod-129 entstehen. Nach Modellrechnungen des BASE-Gutachtens müssten drei bis 23 spezielle Atomkraftwerke 55 bis 300 Jahre betrieben werden, um einen Großteil der deutschen Transurane umzuwandeln.

Das BASE setzt ein Fragezeichen

Das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung, kurz BASE, veröffentlichte am 1. Juli 2026 ein Gutachten zu Partitionierung und Transmutation. Die industrielle Anwendung existiert bislang nicht; erprobt wurde das Verfahren höchstens im Labormaßstab. Bis zur technischen Einsatzfähigkeit könnten bei intensiver Forschung mehrere Jahrzehnte vergehen. Für Forschung und Entwicklung wären hohe Kosten nötig, außerdem der Aufbau einer umfangreichen kerntechnischen Industrie. Die derzeitige deutsche Gesetzeslage sieht einen solchen Ausbau nicht vor.

Der zentrale Einwand des BASE: Auch bei P&T wäre weiterhin ein Endlager für hochradioaktive Abfälle erforderlich, weil nur ein Teil der Stoffe umgewandelt werden kann. Transuranreste blieben zurück. Bereits vorhandene und neu entstehende langlebige Spaltprodukte müssten eingelagert werden. Nicht alle hochradioaktiven Abfälle bestehen aus Brennelementen. Voraussichtlich müssen zudem 3.836 Kokillen mit verglasten hochradioaktiven Abfällen aus der Wiederaufarbeitung endgelagert werden; ihre erneute Partitionierung wäre deutlich anspruchsvoller.

Hinzu käme voraussichtlich ein erheblich größeres Volumen schwach- und mittelradioaktiver Abfälle, etwa durch den Rückbau der Anlagen. Leistungsfähigkeit und Zeitpunkt einer möglichen industriellen Nutzung von P&T sind ungewiss. Die letzten drei deutschen Atomkraftwerke wurden am 15. April 2023 abgeschaltet.

Das BASE bewertet den Versuch, ein Endlager durch Transmutation zu ersetzen, als nicht vereinbar mit dem im Standortauswahlgesetz verankerten Verantwortungsprinzip. Es verlangt den bestmöglichen Schutz von Mensch und Umwelt sowie die Vermeidung unzumutbarer Belastungen für künftige Generationen. Die tiefengeologische Entsorgung gilt