Trenndüsenverfahren

Das Trenndüsenverfahren zur Urananreicherung (Anreicherung des leichten Uranisotops ²³⁵U) wurde bis Ende der 1980er-Jahre im damaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe (zwischenzeitlich Forschungszentrum Karlsruhe, heute Karlsruher Institut für Technologie, Campus Nord) im Institut für Kernverfahrenstechnik (heute Institut für Mikrostrukturtechnik) unter Leitung von Erwin Willy Becker entwickelt.

Um eine industrielle Anwendung zu realisieren, arbeitete das Kernforschungszentrum eng mit der deutschen Industrie zusammen. Während aufgrund eines zu hohen Energieverbrauchs das Trenndüsenverfahren großtechnisch nicht angewandt wurde, fanden die Entwicklungsarbeiten zur Fertigung der sehr kleinen Trenndüsen (siehe unten) anderweitig Anwendung in der Mikrosystemtechnik: Sie erweiterten die zur Verfügung stehende Materialpalette und ermöglichten die Herstellung von Mikrostrukturen mit großen Höhen bzw. Aspektverhältnissen. Diese neuen Mikrofertigungstechnologien – die so genannte „Mechanische Mikrofertigung“ und das LIGA-Verfahren – werden heute vielfältig eingesetzt. Zur industriellen Anwendung des LIGA-Verfahrens begann das Kernforschungszentrum frühzeitig eine Kooperation mit der Steag AG, Essen. Diese Zusammenarbeit war Basis für die Gründung der Firma microParts, Dortmund. Die Steag microParts GmbH wurde 2004 durch Boehringer Ingelheim erworben und firmiert nun unter Boehringer Ingelheim microParts GmbH.

Der Erfolg der im Rahmen des Trenndüsenverfahrens entwickelten Fertigungstechnologien der Mikrosystemtechnik macht es sinnvoll, noch heute einen ausführlicheren Blick auf dieses Anreicherungsverfahren zu werfen. Im Rahmen der Entwicklungen zum Trenndüsenverfahren wurde die damals von der Silizium-Technik dominierte Mikromechanik durch neue Materialien erweitert, und es wurden Mikrostrukturen aus Kunststoffen, Metallen und später auch Keramiken hergestellt.

Nicht das Trenndüsenverfahren wurde in der Anreicherungsanlage Y-plant in Velindaba zur Produktion von hochangereichertem Uran eingesetzt, woraus Südafrika nach 1978 einige einsatzfähige Atomwaffen herstellte, sondern ein anderes, ebenfalls gasdynamisches Verfahren, das als „Wirbelrohr-Verfahren“ bezeichnet werden kann, wie aus der zitierten Veröffentlichung eindeutig zu entnehmen ist. In einem Wirbelrohr wird eine dreidimensionale Strömung erzeugt, während die Strömung beim Trenndüsenverfahren nur zweidimensional ist (siehe Prinzip). Das Prinzip eines Wirbelrohrs und ein Vergleich mit einer Trenndüse wurde 1978 in der Zeitschrift für Naturforschung A veröffentlicht.