Kernenergie

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Energiegewinnung aus Kernkraft. In der Hochenergiephysik steht Kernkraft auch für die starke Wechselwirkung.


Kernkraft oder Atomkraft bezeichnet die technische Energiegewinnung mittels Kernreaktionen. Darunter versteht man in der Regel die im Kernkraftwerk betriebene Spaltung des Atomkerns zur Stromgewinnung. Es werden aber auch Forschungen auf dem Gebiet der Kernfusion zur Entwicklung von Kernfusionsreaktoren durchgeführt.

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Anwendungsmöglichkeiten
3 Sicherheit
4 Rückstellungen und Versicherungen

4.1 Haftungsfall in Deutschland und Folgen eines großen Unfalls

5 Vergleich mit fossilen Brennstoffen (Treibhauseffekt)
6 Bedenken allgemeiner Art
7 Siehe auch
8 Weblinks

Einleitung

Im Fall der Kernspaltung wird Energie aus der Spaltung großer Atomkerne freigesetzt. Der entgegengesetzte Fall, nämlich die Verschmelzung von Atomkernen, die sogenannte Kernfusion, kann ebenfalls unter bestimmten Voraussetzungen Energie freisetzen. Der Begriff Kernenergie wird für beide Formen der Energiefreisetzung benutzt. Beim Spalten großer Atomkerne oder Verschmelzen kleiner Atomkerne wird Masse in Energie umgewandelt. Auch wenn der Massenverlust dabei relativ gering ist, wird dennoch, entsprechend der Einsteinschen Formel E = mc2 vergleichsweise viel Energie freigesetzt.

Man versteht unter Kernkraft die zivile Anwendung von Kernreaktionen zur Stromerzeugung, während Kernenergie sowohl die zivile Anwendung als auch Kernwaffen bezeichnet.

Kraftwerke zur Energieerzeugung durch Kernspaltung wurden zuerst von den Betreibern als Atomkraftwerke bezeichnet. Der Begriff Kernkraft (oder Kernenergie) selber wurde in den 60er Jahren von Kernkraftwerksbetreibern eingeführt, die argumentierten, dass die Spaltung des Kerns den wesentlichen energieliefernden Prozess darstellt. Da der Begriff Atomkraftwerk aber Assoziationen mit Atombombe birgt und in der Öffentlichkeit auf die Gefahren der Atomkraft erst Ende der 60er hingewiesen wurde, wird vermutet, dass die Kernkraftwerksbetreiber den Begriff Kernenergie als eine werbewirksame Bezeichnung benutzten, und auch heute verwenden. Der Begriff Atomkraft wird von den Betreibern gemieden.

In der Wissenschaft wird meistens der Begriff Kernenergie verwandt, das deutsche Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit verwendet auf den Seiten seines Internetportals meist den Begriff Atomkraft (Stand 2005).

Für abgenutzte (umgangssprachlich auch 'abgebrannte'), hoch radioaktive Brennelemente gibt es in (West-) Europa spezielle Transport- und Lagerbehälter, beispielsweise die Castor-Behälter oder die TN-Behälter für die Transporte in die Wiederaufarbeitungsanlagen in Sellafield (Großbritannien) und La Hague (Frankreich). Die Verwendung des Begriffes ||Brennen||, im Zusammenhang mit der Kernenergie ('Brennstab', 'Brennelement' usw.), ist irreführend. Keines der hierbei verwendeten Materialien unterliegt einem Verbrennungsprozess (Oxidation) im eigentlichen Sinne oder unterstützt einen solchen.

Derzeit gibt es in Deutschland, genauso wenig wie weltweit, kein genehmigtes Endlager für radioaktive Abfälle. Zudem sind ab Mitte 2005 alle Transporte von abgebrannten Brennelementen zur Wiederaufarbeitung verboten. Aus diesen Gründen werden für die deutschen Kernkraftwerke derzeit so genannte Standortzwischenlager gebaut, in die ab Mitte 2005 die abgebrannten Brennelemente eingelagert werden. Die schwach und mittel radioaktiven Abfälle werden derzeit in verschiedenen anderen Zwischenlagern in ganz Deutschland gelagert.

Als Endlager werden insbesondere Salzstöcke (beispielsweise Gorleben) erwogen, wo hunderte Meter Salz und Deckgestein für einen sicheren Einschluss sorgen könnten. Die tatsächliche Stabilität solcher geologischen Formationen für den notwendigen jahrhundertelangen Einschluss ist allerdings unter Geologen umstritten. Von Befürwortern wird eingewandt, das Beispiel eines natürlichen Kernreaktors in Oklo (Gabun, Westafrika) zeige, dass die Migration der Spaltstoffe über Jahrmillionen zu vernachlässigen sei und keine Bedrohung für die Menschheit darstelle.

Derzeit wird ein neuer Reaktortyp, das Rubbiatron, entwickelt, mit dem langlebige radioaktive Stoffe in kurzlebige Isotope (Halbwertszeiten: maximal einige Jahre) umgewandelt werden sollen.

Anwendungsmöglichkeiten

Die wichtigste Anwendung der Kernkraft ist die Stromerzeugung in Kernkraftwerken. Daneben wird sie auch noch in Forschungsreaktoren zur Erzeugung künstlicher radioaktiver Isotope genutzt. Eine weitere Anwendung ist der Kernenergieantrieb von Schiffen, Fahrzeugen und Fluggeräten. Die Entwicklung der letzten beiden Anwendungen sind über Konzepte und Prototypen nicht herausgekommen.

Auch für Atombomben wurden zahlreiche nichtmilitärische Anwendungen im Rahmen des "Projekts Plowshare" untersucht, dann aber wegen der radioaktiven Verseuchung wieder verworfen. Die Sowjetunion hatte weniger Bedenken, und legte mit Hilfe von Atombomben Wasserspeicher an und nutzte unterirdische Atombombenexplosionen, um brennende Ölquellen zu löschen und um die Förderleistung von Erdgasfeldern zu steigern.

Eine weitere denkbare nichtmilitärische Anwendung von Atombomben ist die Abwehr großer Meteoriten, die auf die Erde zu stürzen drohen und die Bahnmanipulation kleinerer Asteroiden.

Sicherheit

Beim Betrieb von Atomkraftwerken ist es zu mehreren Unfällen gekommen bei denen Radioaktivtät austrat. Zu den bekanntesten gehören die Unfälle in Atomkraftwerken von Three Mile Island und Tschernobyl (siehe auch Liste der nuklearen Unfälle).

Der Super-GAU von Tschernobyl war vor allem Folge der Konstruktionsweise des Reaktors (Typ RBMK) und der bewussten Abschaltung von Sicherheitssystemen zu Testzwecken im laufenden Betrieb.

Auch bei den heute in Betrieb befindlichen Atomkraftwerken kann keine absolute Sicherheit garantiert werden. Es werden Wahrscheinlichkeitsberechnungen zur Sicherheit durchgeführt und statistische Erwartungen zu Unfällen angegeben.

Neben Material-, Montage-, Konstruktions-, Wartungs- und Bedienfehlern ist es auch nicht ausgeschlossen das Abstürze besonders großer Flugzeuge, Erdbeben und Militär- oder Terroraktionen zu Unfällen mit Austreten von Radioaktivität führen können.

Viele Atomkraftwerke stehen in erdbebengefährdeten Gebieten, z. B. französische Kernkraftwerke wurden an der Grenze zu Deutschland aufgestellt, in einem Gebiet, in dem Erdbeben für europäische Verhältnisse relativ häufig auftreten.

Rückstellungen und Versicherungen

Da der Rückbau eines Kernkraftwerks sehr teuer ist (~500 Millionen Euro je Kraftwerk), müssen die Betreiber für den Rückbau steuerfreie Rückstellungen anlegen. Dieses Geld wird in der Schweiz von einem unabhängigen Fonds verwaltet, in Deutschland kann der Stromerzeuger die Rückstellungen eigenständig verwalten. Das führt dazu, dass z.B. Investitionen auf dem Kapitalmarkt in Aktien oder ähnliches getätigt werden können, etwaige Kursschwankungen sind auszugleichen. Dies wird durch unabhängige Wirtschaftsprüfer überprüft und testiert.

Haftungsfall in Deutschland und Folgen eines großen Unfalls

Für das Risiko eines Unfalls müssen die Betreiber eine Deckungsvorsorge von 2,5 Milliarden Euro vorhalten. Auch diese kann in Form von Aktien vorgelegt werden; wobei die Deckungsvorsorge stets den genannten Betrag haben muß. Die Unternehmen müssen eine Haftpflichtversicherung über 256 Mio. Euro abschließen. Weitere 2,244 Mrd. Euro werden über eine Solidarvereinbarung der Muttergesellschaften der Betreiber von KKW aufgebracht.

Für Schäden, die auf nuklearen Ereignissen beruhen, die unmittelbar auf Handlungen eines bewaffneten Konfliktes, von Feindseligkeiten, eines Bürgerkrieges, eines Aufstandes oder auf eine schwere Naturkatastrophe außergewöhnlicher Art zurückzuführen sind, haften die Betreiber mit höchstens 2,5 Milliarden Euro.

Bei Schäden durch nuklearen Ereignissen, die nicht auf die gerade erwähnten Urachen zurückzuführen sind, und über 2,5 Milliarden Euro betragen, haften die jeweiligen Muttergesellschaften mit ihrem gesamten Vermögen.

Die Schäden eines Unfalls mit erheblicher Freisetzung von Radioaktivität bezifferte eine Studie der Prognos AG 1992 mit bis zu 10,7 Billionen DM, dem drei- bis vierfachen des damaligem jährlichen deutschen Bruttosozialproduktes. In der ersten "Deutschen Risikostudie" aus dem Jahr 1979 erstellt durch die Gesellschaft für Reaktorsicherheit werden mögliche Unfallfolgen von bis zu 14 500 Soforttoten und 104 000 späteren Todesfällen angegeben. Auch könnte laut Gesellschaft für Reaktorsicherheit eine Fläche bis zu 5600 Quadratkilometern so stark kontaminiert werden, daß 2,9 Millionen Menschen evakuiert werden müßten.

Vergleich mit fossilen Brennstoffen (Treibhauseffekt)

Die Energiegewinnung mittels Atomkraft setzt im Vergleich zur Energiegewinnung durch fossile Brennstoffe nur geringe Mengen an Kohlendioxid frei. Damit ist z. B. der Beitrag zum anthropogenen Treibhauseffekt geringer als beim äquivalenten Betrieb eines Öl- Gas- oder Kohlekraftwerks.

Atomkraftwerke werden aus sicherheitstechnischen Überlegungen meist nicht in unmittelbarer Nähe zu Orten mit einer großen Bevölkerungszahl gebaut. Aus wirtschaftlichen Gründen wurden Atomkraftwerke meist in einer Größenordnung von mehr als 100 MW gebaut. Dies bedeutet eine zentrale Stromversorgung und im Falle einer Kraft-Wärme-Kopplung entsprechend längere Wege für die (Fern)Heizungsrohre als in einem dezentralen Konzept. Das Kernkraftwerk Stade hatte z.B. eine Dampfauskopplung für den Betrieb einer Saline auf dem benachbarten Gelände, das AKW Stade wurde aber im November 2003 "stillgelegt". Zur Zeit (Stand 2005) hat kein Atomkraftwerk in der BRD eine Kraft-Wärme-Kopplung

Da die Kosten für den "nuklearen Brennstoff" gegenüber den Anlagekosten z. Z. (Stand 2005) sehr gering sind und die Reaktionszeiten bei der Steuerung im Vergleich zu Wasser, Gas oder Ölkraftwerken länger sind, werden Atomkraftwerke meist zur Versorgung der Grundlast betrieben.

Die Bergbauschäden des Uranabbaus sind geringer als die des Kohletagebaus.

Dagegen werden beim Uranbergbau radioaktive Stäube freigesetzt.

Bedenken allgemeiner Art

Es könne etwa nicht ausgeschlossen werden, dass durch kriminelle Machenschaften radioaktive Stoffe in die Hände von Terroristen gelangen könnten.

Bestimmte Typen von Kernkraftwerken lassen sich zur Gewinnung von Ausgangsmaterial für Atomwaffen nutzen. Bei Leichtwasser-Reaktoren ist dies allerdings nur mit einer gekoppelten Wiederaufarbeitung möglich. Eine Reihe von Staaten hat die Nutzung der zivilen Kernkraft zur parallelen Entwicklung von Kernwaffen genutzt (Indien, Pakistan, Südafrika (eingestellt), Nordkorea).

Die Debatte um die Kernkraft ist auch von Misstrauen gegenüber den Betreibern kerntechnischer Anlagen gekennzeichnet. Es wird argumentiert, dass Kernkraftwerke aufgrund ihrer potentiellen Gefährlichkeit besonderer Kontrolle bedürfen ("Störfall-Kommission und Technischer Ausschuss für Anlagensicherheit" in Deutschland), die Betreiber aus Angst vor Imageschäden aber versuchten, Störfälle nicht publik werden zu lassen, wodurch eine effektive Kontrolle nur schwer möglich sei.

Ein weiterer Einwand von Gegnern ist, dass Betrieb und Kontrolle von Kernkraftwerken in Händen einer kleinen Anzahl von Personen liegen. Auch die finanziellen Einnahmen fließen einer geringen Zahl von Eignern zu, während das Risiko von der breiten Masse und ihren Nachkommen getragen wird.

Hinzu kommt, dass die zu lagernden Stoffe zum Teil über 100.000 Jahre radioaktive Strahlung emittieren, die bislang bekannten Uranvorkommen bereits im Jahre 2050 erschöpft sein könnten (bei weiteren weltweiten Kraftwerken entsprechend früher) und dadurch also eine Sicherheits- und Obhutsverpflichtung künftigen, nicht kernkraftnutzenden Generationen auferlegt wird, die sich derzeit zumindest im Strompreis nicht widerspiegelt.

Siehe auch

Weblinks

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See also: Kernenergie, Aktien, Albert Einstein, Anthropogen, Atomkern, Atomwaffe, Bruttosozialprodukt, Castor