Zum Brennstoffkreislauf zählen alle Anlagen und Verfahren zur Versorgung und Entsorgung von Kernkraftwerken mit Brennstoff (Uran, Plutonium, Thorium Hochtemperaturreaktor).
Kritiker sprechen lieber von der Brennstoffspirale, da an allen Stellen des Brennstoffkreislaufes nicht weiter verwendbare radioaktive Stoffe anfallen: Spaltprodukte (Kernspaltung) als Atommüll, aber z.B. auch Plutonium, das beim 3. Durchlauf des Brennstoffkreislaufes bereits durch hohe Anteile unbrauchbarer Isotope verunreinigt ist. Der Brennstoffkreislauf beginnt mit der Uranerzgewinnung (Uran) im Bergwerk und der anschließenden Erzaufbereitung.
In einer Konversionsanlage wird Uran in Uranhexafluorid umgewandelt, damit es in der Anreicherungsanlage auf einen Uran-235-Gehalt von 3% angereichert werden kann (für Leichtwasserreaktoren, Kernkraftwerk). Aus dem angereicherten Uranwerden Brennelemente hergestellt, die dann im Kernkraftwerk Einsatz finden.
Nach etwa drei Jahren sind die Brennelemente abgebrannt und werden nach einer Verweilzeit von etwa einem Jahr im Abklingbecken des Kernkraftwerks, wo ihre Aktivität (Halbwertszeit) und Nachzerfallswärme abklingen, in ein Zwischenlagergebracht, von wo aus sie direkt der Endlagerung (Atommüll) oder derWiederaufarbeitung zugeführt werden.
Aufgrund fehlender Zwischenlager verweilen die abgebrannten Brennelemente oft in Kompaktlagern, im oder neben dem Kernkraftwerk. Das in der Wiederaufarbeitungsanlage gewonnene Uran und Plutonium gelangt wieder zur Anreicherungsanlage, der Restmüll zur Endlagerung (Atommüll).
Umweltbelastung: In allen Stufen des Brennstoffkreislaufes kommt es auch im störungsfreien Betrieb zur Abgabe radioaktiver Stoffe, die sich in der Umweltanreichern können (Anreicherung).
Die größten radioaktiven Belastungen beim störungsfreien Betrieb gehen aus von: Uranerzgewinnung und -aufarbeitung (Uran) und Wiederaufarbeitung. Vergleichsweise geringer sind die Belastungen bei: Kernkraftwerk, Zwischenlager(s.u.) und Atomtransporten (s.u.). Konversion, Anreicherung, Brennelementherstellung und Atommüll spielen beim störungsfreien Betrieb die geringste Rolle.
Die Strahlenbelastung für Arbeiter liegt bei allen Stufen des Brennstoffkreislaufes, außer der Endlagerung, deutlich über der Belastung, der die normale Bevölkerung ausgesetzt ist. Das eigentliche Risiko des Brennstoffkreislaufes stellen Störfälle dar, besonders bei Kernkraftwerken (GAU, Schneller Brüter, Harrisburg, Tschernobyl),Wiederaufarbeitung, Atommüll, Transport und Anreicherung, Zwischenlager (Brände).
Zwischenlager und Transport: Bei der trockenen Zwischenlagerung werden die Brennelemente in Transportbehältern freihängend in großen, offenen Hallen bei Luftkühlung aufbewahrt.
Durch feine Risse in den Brennstäben, die sich durch Störfälle mit Überhitzung (z.B. Brand) vergrößern können, gelangen vor allem radioaktive Gase und leicht flüchtige Substanzen in die Umwelt. Im Jahr 2000 rechnet man mit jährlich 17.000 Transporten radioaktiver Substanzen im Brennstoffkreislauf vor allem mit Bahn undLkw. Besondere Gefahren gehen vom Transport abgebrannter Brennelemente, Uranhexafluorid und Plutonium aus.
Die zulässige
Strahlenbelastung durch Gammastrahlung ist in der Gefahrgutverordnung festgelegt: 2 mSv (Sievert) pro Stunde an der Oberfläche intakter Transportbehälter und 0,1 mSv/Stunde in 2 m Abstand. Die Grenzwertekönnen zu erheblichen Strahlenbelastungen des Bahnpersonals führen. Untersuchungen ergaben Strahlendosen von bis zu 1,4 mSv/Jahr (
Strahlenbelastung). Die Gruppe Ökologie Hannover rechnet etwa alle 300 Jahre mit einem schweren Transportunfall mit Freisetzung großer Mengen Radioaktivität und einigen tausend Toten.
Derzeit ist weltweit kein Rückversicherungsschutz für radioaktive Verseuchungen durch Transportunfälle zu erhalten.
Die Todesfälle durch radioaktive Abgaben im gesamten Brennstoffkreislauf können grob abgeschätzt werden: Der 20jährige Betrieb eines 1.200-MW-Kernkraftwerks (einschl. Versorgung und Entsorgung) verursacht je nach Studie zwischen 70 und 920 Todesfälle innerhalb von 500 Jahren.
Durch radioaktive Stoffe mit großen Halbwertszeiten werden in den darauffolgenden Jahrtausenden weitere 8.000 bis 23.000 Todesfälle erwartet. Radioaktivität verursacht zudem Krankheiten, die nicht zwangsläufig zum Tode führen, genetische Schäden und Schädigung der Pflanzenwelt.
Strahlenschäden, Waldsterben.
Anlagen in Deutschland: Urananreicherungsanlage in Gronau, Brennelementefabrik in Lingen, Siemens Brennelementwerk Hanau (auch: Mischoxid(MOX)-Brennelemente), Zwischenlager Ahaus und Gorleben (je 1.500 t abgebrannter Kernbrennstoff), Mitterteich und Greifswald, und die Pilotkonditionierungsanlage in Gorleben (voraussichtliche Inbetriebnahme 1995) zur direkten Endlagerung.
Obwohl in den alten Bundesländern seit über 30 Jahren Kernkraftwerke betrieben werden, ist der Brennstoffkreislauf nicht geschlossen: Wiederaufarbeitung, Atommüll. Der Weg des deutschen Atommülls ist noch völlig offen; neben der Option auf Wiederaufarbeitung in La Hague steht die direkte Endlagerung. Die Verträge mit La Hague können auch als reine Lagerverträge aufgefaßt werden, da explizit eine Rückholklausel seitens der deutschen Atomindustrie eingeräumt ist. Ähnliches gilt für die Brennelemente aus deutschen Forschungsreaktoren, die im schottischen Dounreay zwischengelagert und 1996 in deutsche Zwischenlager umgelagert werden sollen.
