Quelltext der Seite Yellowcake

[[Datei:Yellowcake (03010301).jpg|mini|Ein Behälter mit pulverförmigem Yellowcake]]
[[Datei:Yellowcake in a test tube.jpg|mini|Bröseliges Yellowcake im Reagenzglas]]
'''Yellowcake''' ({{enS}} „Gelbkuchen“ oder „gelber Kuchen“) ist ein pulverförmiges Gemisch von [[Uran]]verbindungen.<ref>{{Internetquelle |url=https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/introduction/nuclear-fuel-cycle-overview.aspx |titel=Nuclear Fuel Cycle Overview - World Nuclear Association |abruf=2023-09-17}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=D. M. Hausen |Titel=Characterizing and classifying uranium yellow cakes: A background |Sammelwerk=JOM |Band=50 |Nummer=12 |Datum=1998-12 |Sprache=en |ISSN=1047-4838 |DOI=10.1007/s11837-998-0307-5 |Seiten=45–47 |Online=http://link.springer.com/10.1007/s11837-998-0307-5 |Abruf=2024-11-25}}</ref> Der umgangssprachliche Name stammt von der ursprünglich gelben Farbe des Pulvers aus früheren Herstellungsverfahren. Aufgrund der heute verwendeten höheren Temperaturen bei der [[Uranbergbau#Aufbereitung des Uranerzes|Aufbereitung von Uranerz]] ist „Yellowcake“ späterer Produktion eher braun bis schwarz.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/yellowcake.html |titel=Yellowcake |hrsg=U.S.NRC |datum=2021-03-09 |sprache=en |abruf=2023-09-17}}</ref>

Nach dem Erzabbau folgt als erste Verarbeitungsstufe die Herstellung von ''Yellowcake'', einer Art von ''Uranerz-Konzentrat'', bzw. einem Produkt hoher technischer Reinheit. Der Gehalt dieses stabilen [[Uran(V,VI)-oxid|Uranoxids]] (U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>) wird im [[Uranwirtschaft|Uranhandel]] oft als Vergleichsbasis angegeben. Heutige Produkte enthalten 70–90 % U<sub>3</sub>O<sub>8</sub> als Basis, und nur noch weniger der gelben namensgebenden Verbindungen [[Uran(VI)-oxid|Urantrioxid]] UO<sub>3</sub> oder [[Natriumdiuranat]] Na<sub>2</sub>U<sub>2</sub>O<sub>7</sub>. Das in Yellowcake enthaltene Uran hat beispielsweise eine Isotopenzusammensetzung von 99,3 % <sup>238</sup>U, 0,7 % <sup>235</sup>U und Spuren von <sup>234</sup>U.<ref>{{Literatur |Autor=Willi A. Brand, Tyler B. Coplen, Jochen Vogl, Martin Rosner, Thomas Prohaska |Titel=Assessment of international reference materials for isotope-ratio analysis (IUPAC Technical Report) |Sammelwerk=Pure and Applied Chemistry |Band=86 |Nummer=3 |Datum=2014-03-20 |Sprache=en |ISSN=1365-3075 |DOI=10.1515/pac-2013-1023 |Seiten=425–467 |Online=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/pac-2013-1023/html |Abruf=2023-09-18}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Y. Nir-El |Titel=Isotopic analysis of uranium in U3O8 by passive gamma-ray spectrometry |Sammelwerk=Applied Radiation and Isotopes |Band=52 |Nummer=3 |Datum=2000-03 |Sprache=en |DOI=10.1016/S0969-8043(99)00240-7 |Seiten=753–757}}</ref>

Der Name ''Yellowcake'' ist nicht gleichbedeutend mit Triuranoctoxid U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>. Letzteres Oxid wird auch als ''schwarzes Oxid'' bezeichnet. Es entsteht bei der Verbrennung eines beliebigen Uranoxids an der Luft bei etwa 700 °C.

Das Mineral [[Uraninit|Pechblende]] wurde historisch auch mit U<sub>3</sub>O<sub>8</sub> gleichgesetzt und das Mineral ''Uraninit'' enthält UO<sub>2</sub> sowie UO<small><sub>3</sub></small> aufgrund von [[Oxidation]], d. h. eine Mischung beider Oxide. Oft werden diese beiden Begriffe bzw. Zusammensetzung gleichgesetzt oder vertauscht. Beide zählen zu der Gruppe der ''einfachen Uranoxide''. Ersterer bezieht sich auf die massive Form des Uraninits.

Durchschnittlich ist in Uranerz nur 0,05 % bis 0,6 % Uran in Form von Uranoxiden enthalten. [[Monazit]] enthält z. B. 0,4 % des [[Uran(V,VI)-oxid|U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>]]. Ein Erz mit einem höheren Urangehalt ist z. B. [[Coffinit]]. Das Uranerz der kanadischen Mine [[Uranbergwerk Cigar Lake|Cigar Lake]] hat einen durchschnittlichen U<sub>3</sub>O<sub>8</sub> Äquivalentanteil von über 15 %<ref>{{Internetquelle |url=https://www.cameco.com/businesses/uranium-operations/canada/mcarthur-river-key-lake/reserves-and-resources |titel=Reserves & Resources {{!}} Cameco |sprache=en |abruf=2025-05-04}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Jessica Bogossian |url=https://www.geologyforinvestors.com/cigar-lake-mine-the-worlds-largest-uranium-producer/ |titel=Cigar Lake Mine: the World’s Largest Uranium Producer {{!}} Geology for Investors |datum=2020-11-25 |sprache=en-US |abruf=2025-05-04}}</ref> und ist damit eine Ausnahme. Die Zusammensetzung des Uranminerals besteht aus Uraninite (UO<sub>2</sub>), Coffinite (USiO<sub>4</sub>) und Anteilen von [[Galenit]] (PbS).<ref>{{Literatur |Autor=S. Sunder, J.J. Cramer, N.H. Miller |Titel=X-RAY Photoelectron Spectroscopic Study of Cigar Lake Uranium Ore: A Natural Analog for Used Fuel |Sammelwerk=MRS Proceedings |Band=257 |Datum=1991 |ISSN=0272-9172 |DOI=10.1557/PROC-257-449 |Online=http://link.springer.com/10.1557/PROC-257-449 |Abruf=2025-05-04}}</ref>

Größere Mengen Uran befinden sich in der Gesteinsart [[Granit]] (ca. 9 g pro metrische [[Tonne (Einheit)|Tonne]]) gegenüber [[Dunit]] (ca. 1,5 g pro t). Im kommerziellen Uranbergbau spielt Granit jedoch keine größere Rolle.
[[Datei:Triuranium octoxide.JPG|mini|Triuranoctoxid U<sub>3</sub>O<sub>8</sub> ist grün-schwarz. Die gelbliche Farbe des Yellowcake stammt von anderen Oxiden, z. B. UO<sub>3</sub>]]

== Anwendung ==
{{Siehe auch|Uran#Yellowcake}}
Yellowcake ist der Ausgangsstoff für die Herstellung von [[Brennelement]]en. Die weiteren Verarbeitungsschritte hängen davon ab, in welchem [[Kernreaktor|Reaktortyp]] das Uran eingesetzt werden soll. Liegt kein reines Yellowcake vor, richten sich die Prozess- und Bearbeitungsschritte nach dem Erztyp.

* Ist eine [[Uran-Anreicherung|Anreicherung]] des spaltbaren Uran-235 erforderlich, so wird Yellowcake in einem chemischen Prozess (Auflösung in [[Salpetersäure]] zur Gewinnung von [[Uranylverbindungen|Uranyl]]) in [[Uran(IV)-fluorid|Urantetrafluorid]] UF<sub>4</sub> und dann in das unter [[Standardbedingungen|Normalbedingungen]] kristalline, ab 56&nbsp;°C gasförmige [[Uran(VI)-fluorid|Uranhexafluorid]] UF<sub>6</sub> umgewandelt;
* Soll [[Uran#Reindarstellung|Uranmetall]] gewonnen werden, erfolgt eine Umsetzung des Urandioxid UO<sub>2</sub> zu UF<sub>4</sub> und mittels Calcium oder Magnesium dann zu metallischem Uran (U).

=== Beispiele ===

* In den meisten kommerziellen Leistungsreaktoren ([[Leichtwasserreaktor]]en) wird das keramische [[Uran(IV)-oxid|Urandioxid]] UO<sub>2</sub> nach geringer (< 5 %) Anreicherung eingesetzt;
* Für CANDU-Reaktoren wird U<sub>3</sub>O<sub>8</sub> zu UO<sub>3</sub> und dann direkt zu UO<sub>2</sub> mittels Prozessen der [[Flüssig-Flüssig-Extraktion|Lösungsmittelextraktion]] umgewandelt. Letzteres wird dann zu keramischen Uranpellets [[Sintern|gesintert]]. Es gibt keinen Anreicherungsschritt, da in [[CANDU-Reaktor|CANDU]]-[[Schwerwasserreaktor]]en ein geeigneter, wenn auch in der Herstellung teurerer [[Moderator (Physik)|Neutronenmoderator]] zur Verfügung steht;
* Für die damaligen Britischen [[Magnox-Reaktor]]en kam primär natürliches Uran in metallischer Form (U) und natürlichem Isotopenverhältnis (<math>\approx</math> 1/138 Uran-235 in Uran-238, d. h. <math>\approx</math> 0,7 % spaltbares Uran) als Brennstoff zum Einsatz. Der [[Advanced Gas-cooled Reactor|Advanced Gas-Cooled Reaktor]] (AGR), eine Weiterentwicklung (Prototyp) des Magnox-Baureihe, verwendete bereits UO<sub>2</sub>.

Hinweis: Anreicherung erhöht die [[Reaktivität (Kerntechnik)|Reaktivität]], welche für den Betrieb eines Kernreaktors eine entscheidende Größe ist. [[Forschungsreaktor]]en verwenden häufig Brennelemente im mittleren Anreicherungsbereich von bis zu 20 % Uran-235.

== Nukleare Sicherheit ==
Die forensische Ermittlung des Ursprungs nuklearer Arbeitsstoffe ist bei diesen Uranerzkonzentraten am einfachsten, da die dazu nötigen Fremdstoffspuren in den folgenden Reinigungsschritten immer weiter reduziert werden.<ref>{{Literatur |Autor=Michael J. Kristo et al. |Titel=Nuclear Forensic Science: Analysis of Nuclear Material Out of Regulatory Control |Sammelwerk=Annual Review of Earth and Planetary Sciences |Band=44 |Nummer=1 |Datum=2016-06-29 |Sprache=en |ISSN=0084-6597 |DOI=10.1146/annurev-earth-060115-012309 |Seiten=555–579 |Online=https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-earth-060115-012309 |Abruf=2023-09-17}}</ref>

== Abfälle und Rückstände ==
Die [[Rückstand (Chemie)|Rückstände]] aus der Gewinnung von Yellowcake – sogenannte [[Tailings]] – enthalten neben anderen begleitenden Schwermetallen vor allem deren stark radioaktive Zerfallsprodukte, bspw. Radium.<ref>{{Literatur |Autor=Rajiv Ranjan Srivastava, Pankaj Pathak, Mosarrat Perween |Titel=Environmental and Health Impact Due to Uranium Mining |Sammelwerk=Uranium in Plants and the Environment |Verlag=Springer International Publishing |Ort=Cham |Datum=2020 |Sprache=en |ISBN=978-3-030-14960-4 |DOI=10.1007/978-3-030-14961-1_3 |Seiten=69–89 |Online=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-14961-1_3 |Abruf=2023-09-17}}</ref> Aufgrund ihrer großen Menge und ihrer Mobilität stellen sie über längere Zeit betrachtet ein großes Umweltproblem dar. Problematisch ist insbesondere die langanhaltende Kontamination der [[Grundwasser]]vorkommen.

== Literatur ==
{{Siehe auch|Uran|Kernbrennstoff|Uranwirtschaft}}

=== Fachartikel ===
* {{Literatur |Autor=Donald M. Hausen |Titel=Characterizing and classifying uranium yellow cakes: A background |Sammelwerk=JOM |Band=50 |Nummer=12 |Datum=1998-12 |Sprache=en |DOI=10.1007/s11837-998-0307-5 |Seiten=45–47}}
* {{Literatur |Autor=Gavin M. Mudd |Titel=The future of Yellowcake: A global assessment of uranium resources and mining |Sammelwerk=Science of The Total Environment |Band=472 |Datum=2014-02 |Sprache=en |DOI=10.1016/j.scitotenv.2013.11.070 |Seiten=590–607}}
* {{Literatur |Autor=C. R. Edwards, A. J. Oliver |Titel=Uranium processing: A review of current methods and technology |Sammelwerk=JOM |Band=52 |Nummer=9 |Datum=2000-09 |Sprache=en |DOI=10.1007/s11837-000-0181-2 |Seiten=12–20}}

=== Fachbücher ===

* {{Literatur |Titel=Manual on laboratory testing for uranium ore processing |Hrsg=IAEA |Verlag=IAEA |Ort=Vienna |Datum=1990 |Sprache=en |Reihe=Technical reports series |BandReihe=313 |ISBN=978-92-0-145190-3 |Online=https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/trs313_web.pdf}}
* {{Literatur |Titel=Uranium extraction technology |Hrsg=IAEA |Verlag=International Atomic Energy Agency |Ort=Vienna |Datum=1993 |Sprache=en |Reihe=Technical reports series / International Atomic Energy Agency |BandReihe=359 |ISBN=978-92-0-103593-6 |Online=https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/trs359_web.pdf}}
* {{Literatur |Titel=Uranium Processing and Properties |Hrsg=Jonathan S. Morrell, Mark J. Jackson |Verlag=Springer New York |Ort=New York, NY |Datum=2013 |Sprache=en |ISBN=978-1-4614-7590-3 |DOI=10.1007/978-1-4614-7591-0}}
* {{Literatur |Titel=Uranium for Nuclear Power |Hrsg=Ian Hore-Lacy |Verlag=Elsevier |Datum=2016 |Sprache=en |ISBN=978-0-08-100307-7 |DOI=10.1016/C2014-0-03309-6}}
* {{Literatur |Autor=Sujay Kumar Dutta, Dharmesh R. Lodhari |Titel=Uranium |Sammelwerk=Extraction of Nuclear and Non-ferrous Metals |Verlag=Springer Singapore |Ort=Singapore |Datum=2018 |Sprache=en |Reihe=Topics in Mining, Metallurgy and Materials Engineering |ISBN=978-981-10-5171-5 |DOI=10.1007/978-981-10-5172-2_2 |Seiten=27–37}}

=== Verwandte Publikationen ===

* {{Literatur |Autor=IAEA |Titel=Management of Radioactive Waste from the Mining and Milling of Ores |Verlag=IAEA |Ort=Vienna |Datum=2002 |Reihe=Specific Safety Guides |BandReihe=WS-G-1.2 |ISBN=92-0-115802-5 |Online=https://www.iaea.org/publications/6482/management-of-radioactive-waste-from-the-mining-and-milling-of-ores|Sprache=en}}
* {{Literatur |Titel=Mine Wastes and Water, Ecological Engineering and Metals Extraction: Sustainability and Circular Economy |Hrsg=Margarete Kalin-Seidenfaden, William N. Wheeler |Verlag=Springer International Publishing |Ort=Cham |Datum=2022 |Sprache=en |ISBN=978-3-030-84650-3 |DOI=10.1007/978-3-030-84651-0}}

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
{{Wiktionary}}
* {{YouTube|id=9x7DozCqLxU|titel=How It's Made - Uranium Part 1|abruf=2025-05-03|sprache=en|kommentar=[[Cameco]]}}
* {{YouTube|id=c7ehyxRBMbw|titel=How It's Made - Uranium Part 2|abruf=2025-05-03|sprache=en|kommentar=[[Cameco]]}}
* [[Yellow Cake – Die Lüge von der sauberen Energie]] (Dokumentarfilm)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Uranverbindung]]
[[Kategorie:Radioaktiver Stoff]]
[[Kategorie:Kernbrennstoff]]