Yellowcake

Yellowcake (englisch ‚Gelbkuchen‘ oder ‚gelber Kuchen‘) ist ein pulverförmiges Gemisch von Uranverbindungen.^[1] Der Name stammt von der ursprünglich gelben Farbe des Pulvers aus früheren Herstellungsverfahren. Aufgrund der heute verwendeten höheren Temperaturen bei der Aufbereitung von Uranerz ist moderner Yellowcake tatsächlich eher braun bis schwarz.^[2]

Im Uranerz ist nur zwischen 0,05 % und 0,6 % Uran in Form von Oxiden enthalten. Nach dem Erzabbau folgt als erste Verarbeitungsstufe die Herstellung von Yellowcake, einer Art von Uranerz-Konzentrat, bzw. einem Produkt hoher technischer Reinheit. Das in Yellowcake enthaltene Uran hat bspw. eine Isotopenzusammensetzung von 99,3 % ²³⁸U, 0,7 % ²³⁵U und Spuren von ²³⁴U.^[3][4] Die Uranoxide werden dazu aus dem abgebauten Erz mit Säuren herausgelöst.

Yellowcake besteht meist zu mehr als 80 % (Massenanteil) aus Uranverbindungen. Der Name ist damit nicht gleichzusetzen mit U₃O₈, sondern bezieht sich auf das stabile Oxid (U₃O₈), als Vergleichsbasis für die unterschiedlichen Produkte und deren Handel (siehe Uranwirtschaft).

Anwendung

Yellowcake ist der Ausgangsstoff für die Herstellung von Brennelementen. Die weiteren Verarbeitungsschritte hängen davon ab, in welchem Reaktortyp das Uran eingesetzt werden soll. Ist eine Anreicherung erforderlich (bswp. für Leichtwasserreaktoren), so wird Yellowcake in einem chemischen Prozess in das unter Normalbedingungen kristalline, ab 56 °C gasförmige Uranhexafluorid (UF₆) umgewandelt. Andernfalls wird es zu Urandioxid oder Uranmetall weiterverarbeitet bspw. für CANDU- oder Magnox-Reaktoren.

Sicherheit und Forensik

Es existieren verschiedene, analytische Verfahren und Untersuchungsmethoden zur Analyse von Uranerz-Konzentrat.^[5]

Abfälle und Rückstände

Die Rückstände aus der Gewinnung von Yellowcake – sogenannte Tailings – enthalten neben anderen begleitenden Schwermetallen vor allem deren stark radioaktive Zerfallsprodukte, bspw. Radium.^[6] Aufgrund ihrer großen Menge und ihrer Mobilität stellen sie über längere Zeit betrachtet ein großes Umweltproblem dar. Problematisch ist insbesondere die langanhaltende Kontamination der Grundwasservorkommen.

Kritik

Der Dokumentarfilm Yellow Cake: Die Lüge von der sauberen Energie beschreibt negative Auswirkungen des Uranerzabbaus.

Literatur

Fachartikel

• D. M. Hausen: Characterizing and classifying uranium yellow cakes: A background. In: JOM. Band 50, Nr. 12, Dezember 1998, S. 45–47, doi:10.1007/s11837-998-0307-5. 

Fachbücher

• IAEA: Management of Radioactive Waste from the Mining and Milling of Ores (= Specific Safety Guides. WS-G-1.2). IAEA, Vienna 2002, ISBN 92-0-115802-5 (iaea.org). 
• Ian Hore-Lacy (Hrsg.): Uranium for Nuclear Power. Elsevier, 2016, ISBN 978-0-08-100307-7, doi:10.1016/C2014-0-03309-6 (englisch). 
• Margarete Kalin-Seidenfaden, William N. Wheeler (Hrsg.): Mine Wastes and Water, Ecological Engineering and Metals Extraction: Sustainability and Circular Economy. Springer International Publishing, Cham 2022, ISBN 978-3-03084650-3, doi:10.1007/978-3-030-84651-0 (englisch). 

Weblink

Commons: Yellowcake – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. ↑ Nuclear Fuel Cycle Overview - World Nuclear Association. Abgerufen am 17. September 2023. 
2. ↑ Yellowcake. U.S.NRC, 9. März 2021, abgerufen am 17. September 2023 (englisch). 
3. ↑ Willi A. Brand, Tyler B. Coplen, Jochen Vogl, Martin Rosner, Thomas Prohaska: Assessment of international reference materials for isotope-ratio analysis (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry. Band 86, Nr. 3, 20. März 2014, ISSN 1365-3075, S. 425–467, doi:10.1515/pac-2013-1023 (englisch, degruyter.com [abgerufen am 18. September 2023]). 
4. ↑ Y Nir-El: Isotopic analysis of uranium in U3O8 by passive gamma-ray spectrometry. In: Applied Radiation and Isotopes. Band 52, Nr. 3, März 2000, S. 753–757, doi:10.1016/S0969-8043(99)00240-7 (englisch, elsevier.com [abgerufen am 18. September 2023]). 
5. ↑ Michael J. Kristo et al.: Nuclear Forensic Science: Analysis of Nuclear Material Out of Regulatory Control. In: Annual Review of Earth and Planetary Sciences. Band 44, Nr. 1, 29. Juni 2016, ISSN 0084-6597, S. 555–579, doi:10.1146/annurev-earth-060115-012309 (englisch, annualreviews.org [abgerufen am 17. September 2023]). 
6. ↑ Rajiv Ranjan Srivastava, Pankaj Pathak, Mosarrat Perween: Environmental and Health Impact Due to Uranium Mining. In: Uranium in Plants and the Environment. Springer International Publishing, Cham 2020, ISBN 978-3-03014960-4, S. 69–89, doi:10.1007/978-3-030-14961-1_3 (englisch, springer.com [abgerufen am 17. September 2023]).