Kernbrennstoffe

Nach der Definition des Atomgesetzes sind Kernbrennstoffe folgende, besondere spaltbare Stoffe:

• Plutonium-239 und Plutonium-241, 
• Uran-233, 
• mit den Isotopen 235 und 233 angereichertes Uran, 
• jeder Stoff, der einen oder mehrere der vorerwähnten Stoffe enthält, 
• Uran und uranhaltige Stoffe der natürlichen Isotopenmischung, die so rein sind, dass in einer geeigneten Anlage eine sich selbst tragende Kettenreaktion aufrechterhalten werden kann.

Plutonium kommt in der Natur in uranhaltigen Mineralien in extrem kleinen Mengen vor. In Kernreaktoren entsteht es bei der Kernspaltung.
Die gefürchtete große radiotoxische Wirkung des Plutoniums entsteht durch die Inhalation von feinen Plutonium-Aerosolen. Es können nur Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,01 Millimetern inhaliert werden. Demgegenüber ist die Wirkung durch Ingestion (Verschlucken) relativ ungefährlich, da 99,99 % von der Darmschleimhaut sofort wieder ausgeschieden werden.
Die akute Strahlenwirkung lässt sich durch den Begriff der Letaldosis (tödliche Dosis, abgekürzt LD) beschreiben. Zum Beispiel bedeutet LD50, dass 50 % der untersuchten Individuen nach Einnahme dieser Dosen sterben. Für Plutonium gilt:

• Inhalation: LD50 = 50 mg
• Ingestion: LD50 = 20.000 mg

Uran ist ein natürliches radioaktives Element, dessen durchschnittliches Vorkommen in der Erdkruste bei ca. 3 mg/kg liegt. Die Uranvorräte der Welt betragen über 3 Mio. Tonnen.
Als natürlich vorkommendes radioaktives Element wird Uran in geringen Mengen mit der Nahrung und dem Wasser aufgenommen (Ingestion), zu 98% jedoch sofort wieder ausgeschieden. Durchschnittlich werden etwa 0,002 mg Natururan pro Tag aufgenommen. Dies entspricht einer Dosis von 0,001 Milli-Sievert/Jahr (mSv/a). Zum Vergleich:

• Natürliche Strahlenexposition: ca. 2,1 mSv/a
• Zusätzlicher Beitrag durch Medizin (Mittel pro Person): ca. 1,8 mSv/a
• Grenzwert für Personen der Bevölkerung durch zusätzliche zivilisatorische Strahlenexpositionen: 1 mSv/a

Größere Beiträge werden über Nahrungsmittel wie frisches Gemüse, Getreideprodukte, manche Fischarten und bestimmte Mineralwässer aufgenommen. Die Aufnahme mit der Atemluft oder durch Verletzungen spielt für die natürliche Uranaufnahme keine Rolle. Die Ausscheidung erfolgt zum größten Teil über die Nieren und nicht ausgeschiedene Anteile werden in verschiedenen Organen angelagert (hauptsächlich Skelett, aber auch Muskel- und Fettgewebe).

Uran ist ein Schwermetall und wie Blei oder Quecksilber chemisch toxisch. Die Zufuhr weniger Milligramm leicht löslicher Verbindungen führt deshalb bereits zu schwerwiegenden Nieren- nicht aber zu Strahlenschäden.
Die Umgangsmenge, ab der eine atomrechtliche Genehmigung gesetzlich vorgesehen und erforderlich ist, hängt von der Isotopenzusammensetzung des Urans ab.