Zwischenbericht zur Endlagersuche

Eine mehrere tausend Seiten umfassende Dokumentation, die sicherlich jedem Bachelor-Studenten der Geologie zu einem Fleißkärtchen gereicht hätte. Auftrag erfüllt, Gorleben ist als Standort rausgeschmissen, dafür selbst die Hauptstadt in der engeren Wahl belassen. Jedenfalls meldete das Inforadio vom rbb am gleichen Morgen Berlin-Spandau und Berlin-Reinickendorf als geeignete Standorte. Wenn die Sache nicht so ernst wäre, könnte man das als Comedy abhaken – freilich nicht einmal auf dem Niveau einschlägiger Sendungen des ZDF. Wenn man es jedoch nach fachlichen Gesichtspunkten betrachtet, ist es ein Paradebeispiel für Lyssenkoismus.

Umgang mit hochaktiven Abfällen

Kaum je, war einer der Grundsätze sozialistischer Systeme besser getroffen: Erst einmal die Probleme schaffen, die man anschließend vorgibt zu lösen. Besser kann man den „Atomausstieg“ und die „Endlagerfrage“ nicht beschreiben. Nie hatte man in Deutschland vor, benutzte Brennelemente einfach zu verbuddeln. Selbst am Standort Gorleben war ein integriertes Entsorgungszentrum mit Wiederaufbereitung und anschließender Endlagerung der Abfälle im Salzstock geplant – keinesfalls aber das Verbuddeln kompletter Brennelemente. Warum? Weil abgebrannte Brennelemente zu mindestens 95% noch zur Energieerzeugung verwendbar sind und höchstens 5% in diesem Sinne Abfall darstellen. Damit ist schon mal die Frage des notwendigen Volumens beantwortet. Merke: Je größer die Menge „Atommüll“, je besser läßt sie sich propagandistisch ausschlachten. In der typischen moralischen Überhöhung schwätzt man nun von der Verantwortung diesen „Atommüll“ im eigenen Land opfervoll endlagern zu müssen. Nur folgen „unserem Vorangehen“ nicht einmal unsere unmittelbaren Nachbarländer. Insofern ist das unwiederbringliche verbuddeln riesiger Energiemengen eher eine Gehässigkeit und Umweltsünde. Das Uran und Plutonium das unsere Gutmenschen zu ihren politischen Zwecken verbuddeln wollen, muß in anderen Ländern mühselig gefördert bzw. erbrütet werden. Selbst bei einem „Atomausstieg“ bedeutet eine Wiederaufbereitung (in anderen Ländern) eine erhebliche Verringerung der Belastungen für das eigene Land.

Die Gefährlichkeit des „Atommülls“

Will man die Diskussion um die Hinterlassenschaften der „Atomindustrie“ zurück auf eine rationale Ebene führen, ist es unerläßlich die potentiellen Gefahren klar zu benennen. Von den „Atomkraftgegnern“ wurde der Popanz der sicheren Endlagerung für mindestens eine Million Jahre erfunden. Dieser Unsinn gilt noch heute manchen als das Totschlagargument gegen die friedliche Nutzung der Kernenergie. Für die biologische Wirkung auf die Menschen ist einzig die Art und Dosis der ionisierenden Strahlung verantwortlich. Dies gilt heute genauso, wie in einer Million Jahren. Deshalb hier noch mal in aller Kürze die wesentlichen Einflussfaktoren:

Strahlung. Man unterscheidet α-, β- und γ-Strahlung. In diesem Zusammenhang ist besonders wichtig, daß α-Strahlung nur biologisch wirken kann, wenn der Stoff in den Körper aufgenommen wurde oder etwas flapsig gesagt: Niemand ist gezwungen, abgebrannte Brennelemente zu essen.
(Halbwerts)Zeit. Der radioaktive Zerfall geht immer nur in eine Richtung, das heißt die ursprüngliche Menge der radioaktiven Stoffe wird beständig weniger. Das Maß ist die jeweilige Halbwertszeit. Je länger die Halbwertszeit des Abfalls ist, je länger sollte er von der Biosphäre fern gehalten werden, aber um so weniger „feuert“ er auch. Das ist der Grund, warum man z. B. Uran (immer noch der größte Anteil in abgebrannten Brennelementen) gefahrlos in die bloße Hand nehmen kann. Mit einem Stück Co⁶⁰ wäre das nicht empfehlenswert. Ein übliches Maß für das „Verschwinden“ radioaktiver Stoffe ist die zehnfache Halbwertszeit. Mit anderen Worten: Zum Zeitpunkt der Einlagerung sind alle Stoffe mit einer Halbwertszeit die kleiner als ein Zehntel der Zeitspanne seit dem Verlassen des Reaktors ist, bereits verschwunden. Das ist der Grund, warum man dann bereits recht gefahrlos mit dem „Atommüll“ umgehen kann oder warum auch Länder, die eine Wiederaufbereitung durchführen bzw. anstreben eine „Langzeit-Zwischenlagerung“ betreiben. Die Behauptung, man hätte weltweit noch keine Lösung für den „Atommüll“ ist ebenfalls nichts als Propaganda.
Chemie der Abfälle. Damit die radioaktiven Stoffe überhaupt in die Umwelt gelangen können, müssen sie zuerst freigesetzt werden. Standard ist heute die Verglasung (es gibt auch noch andere Verfahren). Man erzeugt bei der Wiederaufbereitung eine „Suppe aus Spaltprodukten“ mit möglichst wenig Aktinoiden (lange Halbwertszeiten) und löst diese in einer Glasschmelze auf, die man in einen Behälter aus Edelstahl einbringt. Glas ist sehr beständig. Damit die radioaktiven Stoffe da raus können, muß erstmal das Glas aufgelöst werden. Hierbei stehen sich radioaktiver Zerfall und Auflösung eines solchen Glasblocks durchaus in gleicher zeitlicher Größenordnung gegenüber.
Wärmeentwicklung. Bei jedem radioaktiven Zerfall wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Technisch von Bedeutung ist lediglich die entstehende Temperatur im Gebinde (Glas und Edelstahl) und in unmittelbarer Umgebung des Lagers (Salz, Ton oder kristallines Gestein). Dies ist eine rein technische Aufgabe, die beliebig über die Zeit bis zur Einlagerung und die Konzentration und Form der Gebinde eingestellt werden kann.
Chemie der Umgebung. Ob, wenn ja wieviel, in welcher Zeit, von den eingelagerten Stoffen bis in die Biosphäre gelangt, hängt wesentlich von der Bodenbeschaffenheit und weniger von irgendwelchen Wässern ab. Boden ist immer – mehr oder weniger – ein Ionentauscher. So haben z. B. die Unglücke in Hanford (Durchrostung von mit Spaltproduktlösungen gefüllter Erdtanks) gezeigt, daß selbst oberflächennah der Transport Jahrzehnte für wenige Meter benötigt hat.
Biologische Halbwertszeit. Letztendlich ist für die „Schädlichkeit“ nur verantwortlich, wieviel radioaktive Stoffe und welche (biologische Halbwertszeit als Maß für die laufende Ausscheidung) vom Menschen aufgenommen werden. Über die Pfade gibt es sehr gute und verlässliche Kenntnisse. Teilweise sogar die Gesundheit fördernd – man denke nur an gewisse Mineralwässer.

Als Anregung zum Nachdenken: Radioaktive Stoffe zerfallen und verschwinden damit unweigerlich. Bei chemischen Stoffen ist das durchaus nicht immer der Fall (z. B. Quecksilber, Arsen, Asbest etc.). Warum diskutieren selbsternannte „Umweltschützer“ nur über Deponien für radioaktive Stoffe und warum sind Deponien für „Chemiemüll“ kein Aufreger? Was ist z. B. mit dem weltgrößten unterirdischen Lager für richtig gefährliche Stoffe in Herfa-Neurode? Dort sind bereits mehrere Millionen Tonnen „Gift“ eingelagert. Ging es den „Atomkraftgegnern“ vielleicht immer schon um ganz andere Dinge?

Das Standortauswahlgesetz (StandAG)

Die Vorstellung, man muß nur den einen Ort finden, der den „Atommüll“ für eine Million Jahre sorglos verschwinden läßt, mutet schon kindlich naiv an oder ist eine böswillige politische Farce – jeder Leser mag das für sich selbst entscheiden. Weder braucht man einen Einschluß für „mindestens eine Million Jahre“, noch kann ein ernsthafter Mensch glauben, daß man die Zukunft über Millionen Jahre verlässlich vorhersagen kann. Parallelen zu den Prognosen von der menschengemachten Klimakatastrophe drängen sich unmittelbar auf. In diesem Zwischenbericht gehen die Geologen von 10 Eiszeiten in dem betrachteten Zeitraum aus, bei denen zumindest die norddeutsche Tiefebene jeweils mit Eis überdeckt ist. Soviel dazu. Die Herren und Damen wären aber nicht lange im (politischen) Geschäft der Gutachten, wenn sie nicht pflichtgemäß politisch korrekt im unmittelbar folgenden Satz auf die vom Menschen verursachte Erderwärmung hinweisen würden, die selbstverständlich in diesem Gutachten noch nicht abschließend beurteilt werden kann.

Aber es wäre ungerecht, nur die Gutachter für dieses Machwerk verantwortlich zu machen. Vielmehr sind es unsere Parlamentarier, die das Gesetz – ohne es zu lesen oder auch nur ansatzweise zu verstehen – durchgewunken haben. So ist das nun mal, man bekommt nur das, was man ausdrücklich bestellt und bezahlt. Wenn man als gewählter Volksvertreter nicht den Mut hat, hin und wieder Stopp zu sagen, degradiert man sich selbst zur Marionette cleverer Lobbyisten. Nun kann man bei der beruflichen Zusammensetzung unseres Parlaments wahrlich keine geologische Kompetenz erwarten. Man hätte aber mal Menschen fragen können, die von der Materie etwas verstehen. Früher – vor den Besetzungsorgien unter Rot/Grün – gab es jede Menge qualifizierter Fachleute in den Ministerien. Zumindest aber, hätten in der Gesetzgebung erfahrenen Abgeordneten die Ohren bei einem zeitlich über mehrere Legislaturperioden ausgedehnten, dreistufigen K.o-Verfahren klingeln müssen. Man muß nur in Phase I die unliebsamen Standorte raus kegeln und der Drops scheint gelutscht. Das ganze geschah nun auf einer Datenbasis, die kaum verschieden (Geologie!) der gegenüber 1973–1979 ist. Wie absurd die Entscheidung ist, zeigt sich daran, daß die Hauptstadt (!) und zerklüftete Gebiete in Bayern als geeignet erklärt wurden. Weil man offensichtlich selbst kalte Füße hat, erklärt man flugs eine mögliche Kompensation durch technische Maßnahmen für möglich – für eine Sicherheit von mindestens einer Million Jahren. Deutschland scheint sich endgültig international zur Lachnummer machen zu wollen.

Der Salzstock Gorleben

Man hat den Salzstock Gorleben in den Jahren 1979–1983 von oberhalb und 1986–2000 untertägig erforscht. Hunderte von wissenschaftlichen Mannjahren, Regale voll Meßwerten und Auswertungen und 1,6 Milliarden Euro Kosten, die allein wir Stromverbraucher bezahlt haben. Allein von den Kosten her, glaubt irgendjemand, daß noch einmal ein solches Programm für zwei weitere Standorte durchgezogen wird? Vorsichtshalber wurde gleich ins Gesetz rein geschrieben, daß Gorleben nicht als Referenzobjekt herangezogen werden darf (§36 des StandAG). Gott bewahre, wenn sich nach zwei weiteren Forschungsbergwerken herausstellt, daß der Salzstock in Gorleben doch nicht der Schlechteste war. Dagegen ist der „Maut-Skandal“ wahrlich eine Petitesse.

In dem Standortauswahlgesetz in §22 werden explizit sechs Ausschlusskriterien benannt (Vertikalbewegungen, Störungszonen, frühere bergbaulicher Tätigkeit, seismische Aktivität, vulkanische Aktivität und Grundwasseralter). Ergebnis des Zwischenberichts: Es liegt kein Ausschlusskriterium vor. Lediglich ist ein Radius von 25 m um einige alte Ölbohrungen auszuschließen. In dem Standortauswahlgesetz in §23 werden explizit fünf Mindestanforderungen genannt (Gebirgsdurchlässigkeit, Mächtigkeit, minimale Teufe, Fläche und Barrierewirkung). Ergebnis des Zwischenberichts: Es sind alle Mindestanforderungen erfüllt. In der Anlage zu §24 sind die geowissenschaftlichen Abwägungskriterien aufgeführt. Die Tabelle 1 des Zwischenberichts führt akribisch 25 Bewertungen auf. Und jetzt aufgepasst: 22 Punkte werden mit „günstig“ bewertet, einer mit „weniger günstig“ und zwei mit „nicht günstig“. In Tabelle 2 und 3 sind auch alle Kriterien „günstig“. Plötzlich taucht in Tabelle 5 das vermeintliche Killerkriterium auf: „Gesamtbewertung des Kriteriums zur Bewertung des Schutzes des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs durch das Deckgebirge“: „ungünstig“. Wir erinnern uns an die 10 erwarteten Eiszeiten, die immer mehr Deckgebirge abschleifen sollen. Nur, wer will denn den Atommüll in das Deckgebirge einlagern? Der Salzstock geht doch mehrere tausend Meter in die Tiefe…

Die Gefährdung der Demokratie

Was hier abläuft, ist ein Aufruf an alle möglichen Interessenverbände zum Widerstand. Wissenschaft zählt nicht, Steuergeld ohnehin nicht, ihr müßt nur möglichst militanten Widerstand leisten, dann zwingt ihr die Politik in die Knie. Hier ist allerdings der Widerstand von Gorleben ausdrücklich als Referenz erwünscht. Ein paar Alt-68er-Datschenbesitzer haben erfolgreich ihren Altersruhesitz verteidigt. Der Gipfel wäre noch, man baut das Endlager auf dem Gebiet der ehemaligen DDR. Dort hat Bündnis 90/Die Grünen ohnehin nur wenig Wähler und sollte sich dort auch nur leichter Protest regen, kann man schnell mit der Keule alles „Rechtsradikale“ zuschlagen. Uns im „Westen“ bleibt ja noch die Asse und Schacht Konrad als Aufreger. Um die Deponie Morsleben im „Osten“ war und ist es ja immer bemerkenswert still. Also auf in den Wahlkampf.

Der Beitrag erschien zuerst auf dem Blog des Autors hier

Energieerzeugung der besseren Art – Die Kernkraft aufrichtig betrachtet

Weltweit sind derzeit 450 Kernreaktoren in Betrieb und es werden immer mehr. Insbesondere die sogenannte ›Generation IV‹ wird künftig vermehrt in Betrieb gehen, da dieser Kraftwerkstyp inhärent sicher ist, zudem den Brennstoffkreislauf schließt. Die Hauptargumente gegen Kernenergie – Unfallgefahr und Atommüll – sind bei diesem Konzept nicht mehr anwendbar.

Anders als Windräder und Photovoltaikanlagen besitzen Kernreaktoren eine hohe Effizienz, was automatisch mit optimaler Schonung der Umwelt einhergeht. Die Autoren führen sehr bildreiche Vergleiche an, die aufzeigen, welche fatale Rolle „Erneuerbare“ in der Energieerzeugung spielen und warum diese immense Schäden in der Natur verursachen. Sie weisen zudem darauf hin, dass die höchsten Umweltschäden nicht die hochentwickelten Nationen verursachen, sondern die Länder der Dritten Welt, die noch nicht in der Lage sind, Methoden höchster Energiedichte einzusetzen.

Sehr erhellend auch die Erläuterungen zur Energiedichte eines Stoffs. Hier wird schlagartig klar, dass Kernbrennstoff in einer ganz anderen Liga spielt, als etwa Steinkohle oder gar Lithium-Ionen-Akkus. Mit dem sogenannten Erntefaktor führen die Autoren plastisch vor Augen, dass weder Sonnenenergie noch Biomasse oder Windenergie die Wirtschaftlichkeitsschwelle übersteigen.

Im Buch sind auch Ungeheuerlichkeiten zu lesen, die sich die Politik hat einfallen lassen, um die „Energiewende“ in gutem Licht darstellen zu können. So kann etwa gegen eine geringe Gebühr der Kohlestrom ergrünen, indem er in Wasserstrom getauscht wird. Alles was dazu nötig ist, sind RECS-Zertifikate. Noch nicht einmal eine physische Verbindung zwischen den Stromleitungen muss existieren, da es sich lediglich um eine reine Umetikettierung handelt. So erklärt es sich, dass fast alle deutschen Stromversorger „100 Prozent Ökostrom“ anbieten können. Eine Mogelpackung, auf die sehr viele Bürger hereinfallen.

Im ungemein informativen Buch der beiden Autoren ist auch zu lesen, dass es vor 1,5 Milliarden Jahren im afrikanischen Gabun ein zufälliges Zusammentreffen von Uranvorkommen und Wasser gab. Das Ergebnis waren „Natur-Kernreaktoren“, die rund 500.000 Jahre lang mit geringer Leistung liefen. Verdampfte das Wasser, kam der Prozess zum Stillstand, da der Moderator nun fehlte.

Sehr wichtig auch die im Buch gemachte Feststellung, dass Radioaktivität „nicht ansteckend“ ist. Dies bedeutet, dass ein bestrahlter Gegenstand oder Organismus nicht selbst radioaktiv wird. Auch dies wird von interessierter Seite immer wieder behauptet, im Buch jedoch klargestellt, dass dem nicht so ist. Aufhorchen lässt zudem der Buchabschnitt, in dem erläutert wird, dass die natürliche radioaktive Strahlung in vielen Regionen der Erde weit stärker ist, als die der „radioaktiv verseuchten“ Gebiete in Tschernobyl und Fukushima.

Die Autoren heben zudem hervor, dass es hochradioaktiven Abfall über Millionen von Jahren nicht gibt, da radioaktive Elemente eine Halbwertzeit besitzen, sich daher von selbst auflösen. Mit der Aufgabe der Kernkraft gibt Deutschland eine Schlüsseltechnik aus der Hand, die weiterhin hohen Wohlstand generieren würde. Zwar nennen Kernkraftgegner gerne einen Zeitraum von 100 Jahren, wonach der Vorrat an Uran erschöpft wäre, doch sind dies bewusst irreführende Zahlen, da moderne Kernkraftwerke in der Lage sind, den Brennstoff besser zu nutzen. Die Autoren gehen hier von einem Zeitraum von wenigstens 20.000 Jahren aus. Wird das Uran gar aus dem Meerwasser extrahiert, so könnte Brennstoff für hunderte Millionen Jahre gewonnen werden.

Wie fatal sich der Ausstieg aus der Kernenergie darstellt, zeigt auch das Potenzial, Kraftstoffe synthetisch herzustellen. Beispielsweise sollte der Thorium-Hochtemperatur-Reaktor ›THTR-300‹ bei hohen Temperaturen von rund 1.000 Grad Celsius arbeiten und auf diese Weise günstig synthetische Kraftstoffe produzieren.

Mit dem Flüssigsalzreaktor sowie dem Dual-Fluid-Reaktor stellen die beiden Autoren höchst interessante Kernkraftwerkskonzepte vor. Sie erläutern, dass ein flüssiger Brennstoff den großen Vorteil hat, dass dieser während des Betriebs des Reaktors aufbereitet werden kann. Dadurch kann man den Reaktor besser steuern, zudem Spaltprodukte vom Reaktorkern fernhalten. Eine Kernschmelze wird bei diesem Konzept selbst bei hoher Leistungsdichte ausgeschlossen.

Höchst bemerkenswert ist, dass der Dual-Fluid-Reaktor Erntefaktoren von bis zu 5.000 erreichen kann – das 50-fache heutiger Kernreaktoren. Ganz zu schweigen von den Erntefaktoren von Windrädern und Photovoltaikanlagen, die lediglich auf einen Wert von 3,9 beziehungsweise 1,6 kommen. Sogar heutiger „Atommüll“ kann mit diesem Reaktortyp problemlos genutzt werden, sodass die Argumente der Kernkraftgegner hinsichtlich der langen Lagerdauer von Atommüll ins Leere laufen.

Die Autoren gewähren im Buch auch einen Einblick in die Forschungsanstrengungen großer Industrienationen in Sachen Kernkraft. Insbesondere China hat hier nach dem Ausstieg Deutschlands aus dem Kraftwerkmodell THTR-300 einen wichtigen Trumpf erhalten, künftig das eigene Volk mit dringend benötigter Energie zu versorgen. Nicht nur Fertigungsmaschinen, auch die kompletten Baupläne wanderten 1988 an die Tsinghua Universität.

Das Buch ›Kernenergie‹ von Götz Ruprecht und Horst-Joachim Lüdecke ist ein wirklich leicht lesbares, extrem informatives Werk, das in die Hände vor allem der jungen Generation gehört, denn die jungen Menschen sind es, die schlussendlich die negativen Konsequenzen einer völlig aus dem Ruder gelaufenen Energiewende ausbaden müssen.

Der Beitrag erchien zuerst in „Die Welt der Fertigung“ hier

Ein sicheres Endlager in Afrika

„Gabon“ – mit einem „o“ wenn Sie es französisch aussprechen wollen, auf Englisch „Gaboon“- liegt an der Westküste Afrikas auf Höhe des Äquators. Das Land ist etwa so groß wie England, hat aber in der Weltgeschichte deutlich weniger von sich reden gemacht. Nur Albert Schweitzers Hospital in Lambarene genießt gewisse Aufmerksamkeit; es wurde vor hundert Jahren geschaffen, als es die GIZ noch nicht gab.

Falls ich Sie jetzt neugierig gemacht haben sollte, noch zwei Tipps für die Reise: nehmen Sie sich vor der „Gaboon-Viper“ in Acht. Sie gilt zwar als jovial, hat aber von allen Schlangen den schnellsten Biß. Und schon ein Tausendstel des Gifts in ihren Zähnen kann für den Menschen tödlich sein.

Der zweite Tipp: wenn Sie schon mal da sind, dann besuchen Sie auf jeden Fall Oklo. Warum? Das verrate ich Ihnen gerne, nach dieser kurzen technischen Einführung.

Reaktor ABC

Ein Atomreaktor ist im Grunde genommen nichts als ein Haufen Uran, das im Wasser liegt. Dabei entstehen Hitze und Dampf, mit dem man Turbinen antreiben und Strom erzeugen kann. Und schließlich bleibt ein Cocktail aus radioaktiver Asche übrig, der für die nächsten Äonen vor sich hin strahlt.

Das Uran im Wasserbad ist an sich kein so komplizierter Aufbau, als dass er nicht in der Natur vorkommen könnte. Schließlich wird Uran auch im Tagebau geschürft, ähnlich wie Kupfer oder Silber, es liegt also nicht tief im Inneren der Erde, sondern nahe genug an der Oberfläche, um bei Regen nass zu werden.

Der japanische Wissenschaftler Paul Kazuo Kuroda war schon 1956, also lange vor uns, auf diese Idee gekommen und hat untersucht, unter welchen geologischen Bedingungen so ein natürlicher Reaktor entstehen könnte. Der französische Physiker Francis Perrin entdeckte dann 1972 genau das, was sich der Japaner ausgemalt hatte, und zwar in Gaboon, in der Region Oklo.

Hundert Kilowatt – thermisch

Wieso kommt ein Franzose auf die Idee am Äquator nach einem Atomreaktor zu suchen? Der Mann arbeitete für die französische Kernenergie-Kommission (später AREVA/ORANO), die in den fünfziger Jahren in Oklo auf Uran gestoßen war und mit dem Abbau begonnen hatte. Gaboon war damals französische Kolonie, der Abbau ging aber in großem Stil weiter, auch nachdem das Land 1960 unabhängig geworden war.

Das gewonnene Erz wurde routinemäßig in Labors sehr genau unter die Lupe genommen, sowohl chemisch als auch physikalisch, und dabei stieß man nun auf bestimmte Substanzen, bestimmte Isotope, die in dieser Konzentration nur in einem Reaktor entstehen können. Man war auf die eindeutigen Fingerabdrücke einer Kernspaltung gestoßen.

Durch systematische Analyse der Indizien rekonstruierte man nun den Ablauf der Ereignisse, die zu diesen nuklearen Überbleibseln geführt haben mussten.

Vor etwa 1,7 Milliarden Jahren fand hier spontane Kernspaltung in industriellem Maßstab statt! Das vom Regenwasser durchtränkte Uranerz bot die richtige Konfiguration für eine nukleare Kettenreaktion, die 100 kW thermische Leistung freisetzte. Solch ein „Reaktor“ – es gab mehrere dieser Art an der Lagestätte – lief kontinuierlich für 30 Minuten, dann hatte die Hitze das Wasser verdampft. Der für die Kernspaltung notwendige Moderator, das Wasser, war jetzt verschwunden.

Nach zweieinhalb Stunden aber war alles abgekühlt und die Reaktion ging wieder von vorne los. So lief das eine ganze Weile – einige hunderttausend Jahre.

Wie soll das gehen?

Als sachkundiger Leser werden Sie nun protestieren. Natürliches Uran und natürliches Wasser, wie soll das funktionieren? Daraus kann man keinen Reaktor bauen. Man braucht angereichertes Uran, oder aber natürliches Uran mit „schwerem Wasser“ als Moderator. Aber in Oklo hatte man weder das eine noch das andere.

Nun haben wir ja schon erlebt, dass manche Dinge, die früher funktionierten heute nicht mehr möglich sind. Wenn wir zwei Milliarden Jahre zurück gehen, da war einiges anders, auch in Sachen Kernspaltung. „Heutiges“ Uran besteht zu 0,7% aus dem spaltbaren Isotop U235, der Rest ist U238. Das war früher anders. Da gab es zwar auch die beiden Isotope, aber in anderem Verhältnis. Die spaltbare Komponente machte damals 3% aus; das ist auch etwa die Konzentration, wie wir sie heute im künstlich angereicherten Uran in den Brennstäben unserer Atomkraftwerke einsetzen.

Warum war das früher anders? Die Antwort ist einfach: Uran zerfällt im Laufe der Zeit – allerdings sehr langsam. Die Halbwertszeit der leichteren Komponente U235 beträgt 700 Millionen Jahre, die der anderen vier Milliarden; letzteres ist in etwa auch das Alter der Erde. Uran ist also fast eine „normale“, stabile Substanz, deren Halbwertszeit praktisch unendlich ist. Der Unterschied in den extrem langen Halbwertszeiten der beiden Komponenten hat dennoch zur Folge, dass sich die relative Konzentration über die Zeit ändert.

Zu spät auf der Party

Stellen Sie sich vor, sie wären auf einer Party und vor dem Dinner geht man herum, macht Small Talk, trinkt Champagner und nimmt sich ab und zu eines der Kanapees von dem großen silbernen Tablett. Die einen sind mit Leberpastete und einer Kaper oben drauf belegt, die anderen mit undefinierbarem Käse. Sie nehmen sich eines mit Leberpastete, die Mehrzahl der anderen Gäste übrigens auch. Die Halbwertszeit der Kanapees auf dem Tablett, also die Zeit, in der die Hälfte verschwindet, ist beim Typ Leberpastete kürzer als beim Typ Käse.

Ein Gast der später auf die Party kommt, nicht gerade zwei Milliarden Jahre, sondern eine viertel Stunde, wird nur noch ganz wenige Exemplare der leckeren Sorte vorfinden, nur noch 0,7% vielleicht. Und er wird sich deswegen bei der Gastgeberin beschweren.

Ja, so ist das auch mit dem Uran235. Wären wir früher auf der Party erschienen, dann hätten wir auch den vollen Segen abbekommen und hätten unsere Reaktoren mit natürlichem Uran und natürlichem Wasser betreiben können. Heute finden wir nur noch 0,7% davon vor. Wollen wir uns darüber beim Gastgeber beschweren? Er würde uns antworten: „Wer zu spät kommt, den bestraft das Leben.“

Sicheres Endlager

Der Fund in Oklo ist mehr als eine wissenschaftliche Kuriosität. Wir können hier viel für die Endlagerung des radioaktiven Abfalls unserer Atomkraftwerke lernen.

In Oklo fand man die gefährlichen Spaltprodukte nämlich noch genau dort, wo sie einst entstanden waren – vor zwei Milliarden Jahren. Sie hatten sich währen der halben Lebenszeit der Erde keinen Meter vom Ort ihrer Entstehung entfernt. Sie hatten sich nicht, wie ein bösartiges Virus, über unseren Planeten ausgebreitet um Trinkwasser zu vergiften und Babynahrung zu verstrahlen; nein, die gefährlichen Spaltprodukte waren, harmlos wie ein Eimer voll Sand, für alle Ewigkeit am Ort ihrer Entstehung geblieben.

Das ist für Ingenieure und politische Entscheidungsträger eine wichtige Beobachtung. Seit über einem halben Jahrhundert ist man ja in Deutschland auf der Suche danach, wie und wo der radioaktive Müll aus den Kraftwerken für immer vergraben werden soll. Man ist auf der Suche nach dem Standort für ein sicheres Endlager.

Das Grab des Tutanchamun

Diese Suche gestaltet sich schwierig, denn da ist in Teilen der Bevölkerung die Befürchtung, das Zeug hätte ein bösartiges Eigenleben, es würde den Planeten „verstrahlen“ und für Mensch und Tier auf immer und ewig unbewohnbar machen. Die Namen potentieller Standorte wie „Die Asse“ oder „Gorleben“ sind zu Schlachtrufen einer ganzen Generation grüner Aktivisten geworden.

Oklo aber hat uns demonstriert, dass diese Sorgen unbegründet sind. Wenn man den Müll gut verpackt in einen Salzstollen versenkt, dann wird er genau da bleiben, und zwar für alle Ewigkeit.

Vielleicht werden irgendwann in ferner Zukunft neugierige Forscher nach mühseliger Arbeit solch ein Endlager entdecken. Dann würden sie alles genau so antreffen wie es damals, im frühen 21. Jahrhundert, dort vergraben wurde. Sie würden sich vorkommen, wie Howard Carter, der Entdecker von Tutanchamuns Grab, der jede Kleinigkeit so vorfand, wie man sie bei Tuts Beerdigung vor mehr als drei Jahrtausenden hinterlassen hatte.

Vermutlich werden unsere Entdecker im Salzstollen dann auf zahlreiche verstaubte gelbe Täfelchen mit drei Strahlen und einem schwarzen Punkt in der Mitte stoßen. Eines davon wird dann in einem historischen Museum ausgestellt, als „Geheimnisvolles Kultobjekt, etwa aus der Zeitwende zweites / drittes Jahrtausend n.Chr. Sollte vermutlich die abergläubische Bevölkerung vor bösen Geistern schützen.“

Dieser Artikel erschien zuerst bei www.think-again.org und im Buch „Grün und Dumm“ https://think-again.org/product/grun-und-dumm/

Abgeordnete fordern Trump auf, Beschränkungen für ausländisches Uran zu verhängen

Die Abgeordneten Rob Bishop aus Utah, Liz Cheney aus Wyoming, Louie Gohmert aus Texas und Matt Gaetz aus Florida gehörten zu den wenigen Republikanern, die Trump aufforderten, 25 Prozent des US-amerikanischen Uranmarktes für die inländische Produktion zu reservieren. Ihre Anfrage kommt, als der Präsident überlegt, ob Quoten für importierte Uranprodukte festgelegt werden sollten.

„Die zunehmende Abhängigkeit unseres Landes von ausländischen, staatseigenen Uranquellen stellt eine Bedrohung für die nationale Sicherheit dar. Die Maßnahmen zur Sicherung der Versorgung des Binnenmarktes mit diesem kritischen Mineral berühren die nationale Sicherheit“, so das Schreiben an den Präsidenten.

Trump hat nun eine Frist bis Samstag, um zu entscheiden, ob Quoten gemäß Abschnitt 232 des Trade Expansion Act verhängt werden sollen.

[en.Wiki: Gemäß Abschnitt 232 des Gesetzes von 1962, kann der Präsident unter bestimmten Umständen auf der Grundlage einer Empfehlung des US – Handelsministers Zölle erheben, wenn „ein Artikel in solchen Mengen oder unter solchen Umständen in die Vereinigten Staaten eingeführt wird, die die nationale Sicherheit gefährden oder beeinträchtigen . „]

Dieser gibt dem Präsidenten die Befugnis, die Auswirkungen von Importen auf die nationale Sicherheit zu prüfen und erforderlichenfalls Maßnahmen zu ergreifen. Das Handelsministerium legte die Ergebnisse einer solchen Untersuchung dem Weißen Haus im April vor.

Anlass für die Untersuchung war eine Petition zweier US-amerikanischer Uran-Abbauunternehmen, Ur-Energy Inc und Energy Fuels Inc, in der sie sich beschwerten, dass subventionierte ausländische Wettbewerber sie dazu geführt hätten, dass Kapazitäten abgebaut und Mitarbeiter entlassen werden mussten. (RELATED: Trump May Go Nuclear On Tariffs And Tax Uranium Imports) (~Trump könnte Zölle auf Import von Uran anheben)

Ein Vertreter des Western Caucus, der den Brief verfasst und verteilt hat, sagt, dass der Gesetzgeber den Prozess im Auge behält. [Der Western Caucus, ist eine überparteiliche Gruppe, innerhalb des Repräsentantenhauses der Vereinigten Staaten, dem derzeit 74 Kongressabgeordnete angehören.]

„Die Kongressabgeordneten Paul Gosar und Andy Biggs haben bereits lange die Gefahr einer übermäßigen Abhängigkeit der USA von ausländischem Uran hingewiesen,“ sagte Ben Goldey, Sprecher des Western Caucus, in einer Erklärung gegenüber der Daily Caller News Foundation. „Der Western Caucus beobachtet die Ermittlungen nach Abschnitt 232 genau und wir sind auf die Ergebnisse gespannt.“

Zivile Kernkraftwerke und Nuklear-getriebene U-Boote der US-Marine sind auf Uran angewiesen, dessen Produktion in den USA seit den 1980er-Jahren zurückgegangen ist, weil inzwischen mehr und mehr aus dem Ausland stammt. Trump seinerseits zielt auf Chinas Uranexporte ab, während er weiterhin die Handelspraktiken des kommunistischen Landes beeinflussen will.

Der Präsident konzentriert sich insbesondere auf Komponenten und Maschinen für Reaktoren (U-235) zur Isotopentrennung. Die USA beziehen nur einen sehr geringen Prozentsatz ihres Urans aus China, so dass die Zölle in diesem Bereich wahrscheinlich keine großen Auswirkungen haben werden.

Was die US-Nuklearindustrie verärgern könnte, sind Gegenmaßnahmen von China, das plant, bis 2030 mindestens 100 Kernkraftwerke zu bauen, um die Abhängigkeit von Energie aus Kohle zu verringern. China ist in hohem Maße von Importen von Uran und Ausrüstung abhängig, zum Bau von Kernkraftwerken.

Gefunden auf Tha Daily Caller vom 12.07.2019

Übersetzt durch Andreas Demmig

https://dailycaller.com/2019/07/12/trump-tariffs-uranium-china/

U-Battery aus Europa

Interessant ist schon mal die Erschließung völlig neuer Marktsegmente durch die Reaktorleistung (hier 10 MW_th und 4 MW_el) und die nutzbare Temperatur (hier 750 °C). Diese neue Klasse wird als MMR (.micro modular reactor) bezeichnet. Wie schon die Bezeichnung „Uran-Batterie“ andeutet, wird ferner eine ununterbrochene Betriebszeit von mindestens 5 – 10 Jahren vorgesehen. Hiermit wird das Marktsegment der Kraft-Wärme-Kopplung auf der Basis von „Schiffsdieseln“ und kleinen Gasturbinen angestrebt. Ein sich in der Industrie immer weiter (steigende Strompreise und sinkende Versorgungssicherheit durch Wind und Sonne) verbreitendes Konzept. Hinzu kommen die Inselnetze in abgelegenen Regionen (Kleinstädte), Bergwerke und Produktionsplattformen auf dem Meer, Verdichterstationen in Pipelines usw. Hierfür kann ebenfalls auch die hohe Betriebstemperatur — selbst bei reiner Stromproduktion — von Vorteil sein, da sie problemlos Trockenkühlung (Wüstengebiete) erlaubt.

Die treibende Kraft hinter diesem Projekt ist — in diesem Sinne sicherlich nicht ganz zufällig — das Konsortium URENCO. Ein weltweiter Betreiber von Urananreicherungsanlagen. Solche Kaskaden aus Zentrifugen brauchen kontinuierlich gewaltige Mengen elektrische Energie. Man sucht also selbst nach einer Lösung für die immer teurere Versorgung.

Der Reaktor

Wieder ein neuer „Papierreaktor“ mehr, könnte man denken. Ganz so ist es aber nicht. Man hat von Anfang an auf erprobte Technik gesetzt. Es ist reine Entwicklungsarbeit — insbesondere für die Nachweise in einem erfolgreichen Genehmigungsverfahren — aber keine Forschung mehr zu leisten. Insofern ist der angestrebte Baubeginn 2024 durchaus realisierbar.

Fangen wir mit dem Brennstoff an. Es sind [TRISO] (TRISO) Brennelemente vorgesehen. Dieser Brennstofftyp ist bereits in mehreren Ländernerfolgreich angewendet worden. Diese Brennelemente überstehen problemlos Temperaturen von 1800 °C. Dadurch sind solche Reaktoren inhärent sicher. Gemeint ist damit, daß die Kettenreaktion auf jeden Fall infolge des Temperaturanstiegs zusammenbricht und eine Kernschmelzedurch die Nachzerfallswärme (Fukushima) ausgeschlossen ist. Man braucht somit keine Notkühlsysteme, dies spart Kosten und vor allem: Was man nicht hat, kann auch nicht kaputt gehen oder falsch bedient werden. Der Sicherheitsgewinn ist dadurch so groß, daß sich alle denkbaren Unfälle nur auf den Reaktor und sein schützendes Gebäude beschränken. Nennenswerte Radioaktivität kann nicht austreten und damit beschränken sich alle Sicherheitsanforderungen nur noch auf das Kraftwerksgelände selbst. Eine „revolutionäre Feststellung“, der sich die Genehmigungsbehörden langsam anschließen. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die möglichen Standorte, Versicherungsprämien etc. Ein nicht mehr umkehrbarer Schritt auf dem Weg zu einem „normalen Kraftwerk“ oder einer „üblichen Chemieanlage“. Die Errichtung solcher Reaktoren in unmittelbarer Nähe zu Städten (Fernwärme) oder Industrieanlagen (Chemiepark, Automobilwerk etc.) ist nur noch eine Frage der Zeit.

Als Kühlmittel ist Helium vorgesehen. Der Reaktorkern wird aus sechseckigen Brennelementen als massiver Block aufgebaut. Mit dieser Technik besitzt GB eine jahrzehntelange Erfahrung. Kein Land besitzt mehr Betriebsjahre mit Reaktorgraphit. Der Vorteil gegenüber einem Kugelhaufen sind definierte Kanäle für das Kühlmittel und die Regelstäbe. Vor allen Dingen ergibt sich aber kein Staubproblem aus dem Abrieb der Kugeln während des Betriebs. Die notwendigen Rohrleitungen und das Gebläse zur Umwälzung des Heliums bleiben sauber. Dies erleichtert etwaige Wartungs- und Reparaturarbeiten. Der komplette Reaktor kann in einer Fabrik gebaut und getestet werden und mit einem LKW einsatzbereit auf die Baustelle gebracht werden.

Als Brennstoff dient angereichertes Uran. Die Anreicherung (< 20% U²³⁵) erlaubt einen mehrjährigen Betrieb ohne einen Brennstoffwechsel („Batterie“). Ob der Brennstoff vor Ort im Kraftwerk gewechselt werden muß oder der gesamte Reaktor zurück zum Hersteller gebracht werden kann, ist noch nicht abschließend geklärt (Strahlenschutz). Der Ansatz einer „Batterie“ verringert jedenfalls die Größe eines etwaigen Brennelementenlagers am Kraftwerk und schließt eine mißbräuchliche Nutzung praktisch aus (Proliferation). Damit ist ein solches Kraftwerk auch problemlos in „zwielichtigen Staaten“ einsetzbar. Ferner verringert sich der Personalaufwand im Kraftwerk. Ein solches Kraftwerk wäre halbautomatisch und fernüberwacht betreibbar. Was den Umfang des erforderlichen Werkschutzes anbelangt, sind die Genehmigungsbehörden noch gefragt. Eine Chemieanlage — egal wie gefährlich — kommt heutzutage mit einem üblichen Werkschutz aus, während von Kernkraftwerken erwartet wird, eine komplette Privatarmee zu unterhalten. Alles Ausgeburten von „Atomkraftgegnern“ um die Kosten in die Höhe zu treiben. Verkauft wird so etwas als Schutz gegen den Terrorismus.

Der konventionelle Teil

Man plant keinen Dampfkreislauf, sondern eine Gasturbine als Antrieb des Generators. Kein ganz neuer Gedanke, aber bisher ist z. B. Südafrika an der Entwicklung einer Heliumturbine gescheitert. Helium ist thermodynamisch zu eigenwillig und außerdem ist bei einem Kugelhaufenreaktor mit einer radioaktiven Staubbelastung zu rechnen. Bei der U-Battery hat man sich deshalb für einen sekundären Kreislauf mit Stickstoff entschieden. Vordergründig kompliziert und verteuert ein zusätzlicher Wärmeübertrager zwischen Reaktorkreislauf (Helium) und Turbinenkreislauf (Stickstoff) das Kraftwerk, aber man hat es sekundärseitig nur noch mit einem sauberen und nicht strahlenden Gas zur beliebigen Verwendung zu tun. Stickstoff ist nahezu Luft (rund 78% N₂) und man kann deshalb handelsübliche Gasturbinen verwenden. Auch an dieser Stelle erscheint das wirtschaftliche Risiko sehr gering. Der Wärmeübertrager Helium/Stickstoff übernimmt lediglich die Funktion der Brennkammer eines Flugzeugtriebwerkes (Leistungsklasse). Bei der vorgesehenen hohen Temperatur von 750°C des Stickstoffs bleibt nach der Turbine noch jegliche Freiheit für die Verwendung der Abwärme (Fernwärme, Prozessdampf etc.). Die immer noch hohe Temperatur am Austritt einer Gasturbine erlaubt problemlos eine Kühlung mit Umgebungsluft ohne große Verschlechterung des Wirkungsgrades. Ein immenser Vorteil für alle ariden Gebiete.

Die Projektierer

Eine zügige Verwirklichung scheint durch die Zusammensetzung der beteiligten Unternehmen nicht unwahrscheinlich: Amec Foster Wheeler (über 40000 Mitarbeiter in 50 Ländern) mit umfangreicher Erfahrung in Öl- und Gasprojekten. Cammel Laird als Werft. Laing O’Rourke als Ingenieurunternehmen. Atkins für Spezialtransporte. Rolls Royce als international führender Produzent von Gasturbinen (Flugzeuge und Schiffe), darüberhinaus mit umfangreicher Erfahrung in der Kerntechnik.

Bemerkenswert ist die Ausweitung des Projektes auf den Commonwealth. Kanada und Indien sind bereits dabei. Läßt der „Brexit“ hier grüßen? Nach bisherigem Stand der Dinge, könnte der erste Reaktor in Chalk River in Kanada gebaut werden. Dies ist auch kein Zufall, da in Kanada bereits über 200 potentielle Standorte für einen solchen MMR ermittelt wurden. Für diese potentiellen Kunden ist bereits ein neuartiges Geschäftsmodell in Arbeit: Sie bezahlen nur die gelieferte Wärme und und die elektrische Energie. Das Kraftwerk wird dann von einer Zweckgesellschaft finanziert, gebaut und betrieben. So kann dem Kunden das wirtschaftliche Risiko abgenommen werden. Es ist nicht anzunehmen, daß irgendein Bergwerk oder eine Ölraffinerie bereit ist in das „Abenteuer Kerntechnik“ einzusteigen. Andererseits sind solche sog. „Betreibermodelle“ in der einschlägigen Industrie lange bekannt und erprobt.

Noch ein paar Daten

Der Reaktor hat einen Durchmesser von etwa 1,8 m und eine Länge von etwa 6 m. Er ist damit problemlos auf einem LKW transportierbar. Das Helium soll einen Betriebsdruck von ca. 40 bar haben und eine Austrittstemperatur von 750 °C. Damit ergibt sich eine notwendige Wandstärke von unter 100 mm. Dies ist wichtig, weil hierfür keine speziellen Schmieden bzw. Rohlinge erforderlich sind. Nur wenige Unternehmen weltweit können demgegenüber Druckbehälter für Leichtwasserreaktoren schmieden.

Als Brennstoff soll auf knapp 20% angereichertes Uran (high assay, low enriched uranium (HALEU)) verwendet werden. Damit werden die TRISO-Kügelchen hergestellt, die zu Tabletten mit einer Höhe von ca. 40 mm und einem Außendurchmesser von ca. 26 mm gepreßt werden. Aus diesen werden die sechseckigen Brennelemente mit einer Kantenlänge von 36 cm und einer Höhe von 80 cm aufgebaut. Sie enthalten alle Kanäle für Regelstäbe, Instrumentierung usw. Der Kern des Reaktors besteht aus je 6 Brennelementen in 4 Lagen übereinander. Er beinhaltet etwa 200 kg Uran. Dies reicht für einen ununterbrochenen Vollastbetrieb von 5 Jahren.

Eine Doppelblockanlage (2 x 4 MW_el) erfordert einen Bauplatz von ca. 10 x 12 m (Reaktoren, Wärmeübertrager und Turbinen im „Keller“, Halle für Wartungsarbeiten darüber). Hinzu käme noch Platz für Schaltanlagen, Kühler, Büros etc.

Es wird von Baukosten zwischen 45 bis 78 Millionen € für eine Doppelblockanlage ausgegangen (5600 bis 9750 €/KW). Das mag auf den ersten Blick hoch anmuten, aber man bewegt sich mit dieser Leistung von 8 MW_el im Marktsegment der sog. Dieselmotoren-Kraftwerke. Hinzu kommen in entlegenen Standorten noch die meist höheren Kosten für den Dieselkraftstoff. Der für die „U-Battery“ ermittelte Strompreis von 9 Cent/KWh dürfte somit für den angepeilten Kundenkreis sehr attraktiv sein.

Inzwischen gibt es eine sehr enge Kooperation zwischen Kanada und GB. Ein paralleles, aber kooperatives Genehmigungsverfahren zeichnet sich ab. Weiterhin sind Indien, Japan, Polen, USA und Neuseeland bereits mit im Boot. Vielleicht schon die erste Morgendämmerung, wohin die Reise von GB nach dem Brexit geht? Jedenfalls nicht in das Rest-Europa, in dem unsere Kanzlerin so gut und gerne lebt.

„Staub des Todes“

„Staub des Todes“

Das ist ein beliebtes Prinzip in der Demagogie, denn der flüchtige Leser sieht in der Überschrift Tod und Verderben nach dem Motto „Bad News are good News“, im Text wird das ganze wieder zurückgenommen. Im vorliegenden Fall wird durch das Wort Uran die Botschaft verkündet: es geht um die Festigung der Strahlenangst, die ja letztlich die Triebkraft zu Deutschlands Ausstieg aus der besten Stromversorgung bildet.

Was ist mit „Staub des Todes“ gemeint?

Geschosse haben eine hohe Durchschlagskraft, wenn sie schwer sind und auf kleiner Fläche wirken. Daher sind in der Munition Elemente mit hohem spezifischem Gewicht sehr geeignet, also Blei. Einige Elemente haben aber noch etwa das doppelte spezifische Gewicht von Blei, das sind Wolfram, Rhenium, Osmium Iridium, Platin, Gold und auch Uran. Von diesen Stoffen ist gerade Uran verfügbar und zwar die abgereicherte Komponente aus den Anreicherungsanlagen, die nur noch eine Restmenge spaltbares U-235 enthält. Dieses ist zudem billig, daher hat man es in Munition eingebaut und diese in Kriegen auch benutzt. Es wird gesagt, daß Urangeschosse sich beim Aufprall pulverisieren und dieses Pulver in der Luft dann den tödlichen Staub ergibt. Der Bericht in DIE WELT sagt im Text klar und deutlich, daß bei der Verwendung uranhaltiger Munition in Kriegsgebieten noch nie eine Belastung der Luft oder gesundheitlicher Schaden bei den Soldaten festgestellt wurde.

Deutsche Fachleute haben Spurenanalytik des Urans betrieben und dazu berichtet [1].

Dieser exzellente Bericht der Fachleute vom GSF-Forschungszentrum (heute Helmholtz-Gesellschaft) enthält alle Meßdaten und gibt einen umfassenden Überblick zum Problem:

Uran ist als seltenes Element überall in der Umwelt vorhanden, in der Erdkruste kommt es mit einem mittleren Masseanteil von 3 bis 4 * 10^-4% vor. Das bedeutet, in einem normalen Grundstück von 500 m² Fläche befinden sich in der obersten ein Meter dicken Bodenschicht 3 bis 4 kg Uran. Das allgegenwärtige Uran wird zu einem kleinen Anteil von Pflanzen aufgenommen, und wir finden es in unserem Speisen und Getränken. Im Mittel nimmt ein Mensch so täglich 1 Mikro-Gramm Uran in seinen Körper auf, und scheidet es auch wieder aus. Die Konzentrationen von Spurenelementen schwanken sehr stark in der Natur, daher können die hier genannten Werte für Uran im Einzelnen durchaus eine Größenordnung kleiner wie auch größer sein. Die Messungen in [1] belegen das.

Unsere Welt ist voller Radioaktivität.

Überall befinden sich radioaktive Nuklide. In der Luft ist es hauptsächlich das Edelgas Radon mit 20 Becquerel/m³ Luft im Freien und 50 Becquerel/m³ Luft in Innenräumen. Im Stollen des Heilbades Bad Kreuznach sind es 40 000 Becquerel/m³ im Stollen. Die alpha-Strahlung des Radons sorgt für die Heilwirkung.

Im Erdboden ist am meisten Radioaktivität enthalten, es sind ca. >2000 Becquerel/kg Erde.

Man kann berechnen, wie viel Radioaktivität der Mensch in einem Jahr von den wichtigsten Nukliden in seinen Körper aufnimmt:

durch Uran als Spurenelement in der Nahrung 10 Becquerel

durch lebensnotwendiges Kalium-40 mit Nahrung 30 000 Becquerel

durch Kohlenstoff-14 mit Nahrung 25 000 Becquerel

durch das Edelgas Radon in der Atemluft 250 000 Becquerel

durch Radon-Zerfallsprodukte in der Atemluft 350 000 Becquerel

Die Zahlen zeigen, daß die Strahlung des Urans neben den anderen Stoffen getrost vergessen werden kann.

In einem normalen Grundstück von 500 m² Fläche befinden sich in der oberen einen Meter dicken Bodenschicht 3 bis 4 kg Uran. Wenn man die Schwankungsbreite der Urankonzentration in der Erdkruste berücksichtigt, kann man auch von 0,3 kg bis 30 kg sprechen. Durch ein Urangeschoss auf dem Grundstück wird die gesamte Menge um etliche Gramm erhöht. Das ist angesichts des vorhandenen gesamten Urans meist im Bereich von kg belanglos.

Geschosse sind immer für Menschen extrem gefährlich, denn sie können davon getroffen werden. Das Material der Geschosse – Blei oder Uran – ist fast nebensächlich. Der „Staub des Todes“ ist eine konstruierte hypothetische Gefahr, die aus demagogischen Gründen erfunden wurde, um die Strahlenangst als treibende Kraft zum Ausstieg aus der Kernkraft zu erhalten.

In der Strahlenschutzverordnung [2] werden Grenzen die erlaubten Grenzwerte für die zulässige jährliche Aktivitätszufuhr durch Verspeisen angegeben, das sind 25gfür lösliche Uranverbindungen und 250gfür unlösliche Uranverbindungen (z.B. der Kernbrennstoff UO₂). — Niemand wird jemals so viel Uran verspeisen, und Staub in der Luft im Bereich von Millionstel Gramm ist bedeutungslos.

Auch abgereichertes Uran ist ein Wertstoff

Im abgereicherten Uran ist nur noch eine kleine Restmenge von ca. 0,2% spaltbares Uran-235 enthalten, der Rest ist nicht spaltbares Uran-238. Häufig wird daher das abgereicherte Uran als Abfall bezeichnet. Diese Sichtweise ist falsch. Im Leichtwasserreaktor – wie er in Deutschland betrieben wird – wird aus dem U-238 durch Neutroneneinfang Plutonium erbrütet, und das ist auch spaltbar. Daher ist auch der Leichtwasserreaktor zu einem geringen Anteil ein Brüter, etwa ein Drittel der Energie wird im normalen Betrieb aus der Spaltung von Plutonium gewonnen.

Beim Schnellen Brüter und mit vollständigem Brennstoffkreislauf kann auch das abgereicherte Uran nach Überführung in Plutonium gespalten werden und die Reichweite des Urans auf über das 100-fache erhöht werden. In Deutschland sollte diese Technik entwickelt und benutzt werden, allerdings wurde das Programm von der Politik gestoppt (Kalkar, Wackersdorf).

Heute ist Rußland führend beim Brüterprogramm (Stichwort: BN-600 und BN-800), andere Staaten wie China und Indien folgen. In Rußland wird abgereichertes Uran aus westlichen Anreicherungsanlagen (z.B. in Gronau) gehortet und gelagert, bis es in ferner Zukunft im Brüter zum Einsatz kommen kann. Das ist eine kluge Wirtschaftspolitik, weil sie sehr weit voraus denkt.

Es ist klug, das abgereicherte Uran aufzuheben, und nicht durch Geschosse wieder in der Umwelt zu verteilen, aus der es ursprünglich durch Bergbau mit viel Aufwand entnommen worden ist.

Durch die direkte Endlagerung tief unter der Erdoberfläche von abgebrannten Brennelementen ohne Wiederaufarbeitung – wie es in Deutschland durch Gesetz festgelegt ist – wird in der Tiefe ein Rohstofflager für Energie geschaffen, das in ferner Zukunft wieder an die Oberfläche geholt werden muß, denn diese Energie ist zum Leben dringend notwendig. Der in Deutschland von der Politik favorisierte „Der Übergang vom atomaren und fossilen Zeitalter ins Solarzeitalter“ hat keine Aussicht, jemals gelingen zu können.

Literatur

[1] P. Roth, E. Werner, H.G. Paretzke; “Untersuchungen zur Uranausscheidung im Urin“, Deutsches Heereskontingent KFOR, Januar 2001, GSF-Bericht 3/01

[2] Strahlenschutzverordnung1989, wird demnächst durch ein Strahlenschutzgesetzabgelöst, mit vermutlich strengeren Bestimmungen

Evolution der Brennstäbe

Brennstäbe für Leichtwasserreaktoren haben eine Durchmesser von nur 11 mm bei einer Länge von fast 5 m. Sie sind deshalb so instabil, daß sie zu sog. Brennelementen fest zusammengebaut werden. Dort werden sie durch Abstandshalter und Befestigungsplatten in ihrer Position gehalten. Zusätzlich enthalten die noch Einbauten für Regelstäbe, Messeinrichtungen usw. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, daß solche Brennelemente mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden müssen, da z. B. die sich ergebenden Abstände sehr entscheidend für die Strömungsverhältnisse (Kühlung) und die Abbremsung der Neutronen sind.

Die Brennstäbe bestehen aus Hüllrohren aus Zirkalloy mit Wandstärken von weniger als einem Millimeter und sind mit Tabletten aus Urandioxid gefüllt. Auf die Konsequenzen aus dieser Materialwahl wird später noch eingegangen werden. Die Tabletten sind gesintert („gebrannt“ wie eine Keramik) und anschließend sehr präzise im Durchmesser geschliffen; an den Stirnflächen konkav gearbeitet, um Ausdehnungen im Betrieb zu kompensieren usw. All dieser Aufwand ist nötig, um die Temperaturverteilung im Griff zu behalten.

Das Temperaturproblem

Brennstäbe dürfen nicht schmelzen, denn dann ändert sich ihre mechanische Festigkeit und ihre Abmessungen (Kühlung und Neutronenspektrum). Keramiken sind zwar chemisch sehr beständig, besitzen aber gegenüber Metallen nur eine sehr schlechte Wärmeleitung. Jeder kennt den Unterschied, der schon mal heißen Kaffee aus einem Metallbecher getrunken hat. Außerdem sind Keramiken sehr spröde.

Die gesamte Wärme kann nur über den Umfang an das Kühlwasser abgegeben werden. Sie entsteht aber ziemlich gleich verteilt innerhalb des Brennstabes, da er für Neutronen ziemlich durchsichtig ist. Dies hat zur Folge, daß es einen sehr starken Temperaturunterschied zwischen Zentrum und Oberfläche gibt. Zusätzlich verschlechtert sich auch noch die Wärmeleitfähigkeit mit zunehmender Temperatur. All das führt dazu, daß der Brennstab in seinem Innern bereits aufschmelzen kann, obwohl er an seiner Oberfläche noch relativ kalt ist. Die Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Kühlwasser ist aber in dieser Phase die bestimmende Größe für die Wärmeabfuhr.

Steigt die Oberflächentemperatur über die Verdampfungstemperatur des Kühlwassers, fängt das Wasser (an der Oberfläche) an zu verdampfen. Die Dampfblasen kondensieren nach deren Ablösung im umgebenden „kalten“ Wasser. Durch dieses sogenannte „unterkühlte Blasensieden“ kann man sehr große Wärmemengen abführen. Tückisch ist nur, wenn die Wärmeproduktion durch Kernspaltung einen Grenzwert übersteigt, bildet sich eine geschlossenen Dampfschicht auf der Oberfläche, die auch noch stark isolierend wirkt. Als Folge steigt die Temperatur in der dünnen Brennstabhülle explosionsartig an. Dampf in Verbindung mit hoher Temperatur führt aber zur Oxidation des Zirkalloy. Die Hülle verliert schnell ihre Festigkeit.

Harrisburg und auch Fukushima

Bricht die Kühlung zusammen, überhitzen die Brennstäbe. Wie Fukushima gezeigt hat, kann das auch noch (kurz) nach dem Abschalten des Reaktors geschehen, da dann die Nachzerfallswärme noch sehr groß ist. Durch die hohen Temperaturen in den Brennstabhüllen in Verbindung mit Wasserdampf oxidieren die Hüllen und setzen dabei große Mengen Wasserstoff frei. Dieser Wasserstoff hat zu den fürchterlichen Explosionen in den Reaktorgebäuden geführt. In Harrisburg waren die Wasserstoffmengen zwar beherrschbar, aber auch damals schon zerfielen Teile des Reaktorkerns. Die Wiederbenetzung konnte zwar schlimmeres verhindern – aber man schrecke mal eine glühende Tasse mit Wasser ab.

Für alle Leichtwasserreaktoren bedeutet das, die zulässigen Temperaturen müssen bei allen Betriebsbedingungen in allen Teilen des Reaktorkerns sicher eingehalten werden. Mit anderen Worten, die Kühlung darf nie versagen. In diesem Sinne ist der Sicherheitsgewinn einer passiven (auf die natürlichen Kräfte, wie z. B. Schwerkraft beruhende) Kühlung zu verstehen.

Oberflächenschutz der Brennstäbe

Insbesondere nach den Ereignissen in Fukushima hat man unterschiedlichste Maßnahmen ergriffen, um die Sicherheit bestehender Kraftwerke weiter zu erhöhen. Außerhalb Deutschlands nach den üblichen Vorgehensweisen wie sie bei Flugzeugabstürzen, Schiffsunglücken etc. üblich sind: Akribische Untersuchung der Schadensabläufe mit dem Zweck Schwachstellen zu ermitteln und Lösungen dafür zu finden. Ein Weg war die Verbesserung der Brennstabhüllen. Zu diesem Zweck hat man z. B. in den USA das Entwicklungsprogramm „Enhanced Accident-tolerant Fuel programme“ gestartet.

Aus einer internationalen Zusammenarbeit haben sich zwei neue Konzepte – IronClad und ARMOR – entwickelt, deren Prototypen im Kernkraftwerk Hatch in Georgia, USA seit März 2018 im Normalbetrieb getestet werden. Der Test unter realen Bedingungen in einem laufenden Kernkraftwerk ist ein üblicher Entwicklungsschritt. Nur so kann man Fehlentwicklungen vermeiden.

IronClad sind Hüllrohre, die aus einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung bestehen. Man glaubt damit einen wesentlich robusteren Werkstoff gefunden zu haben, der nicht so temperaturempfindlich ist, nicht so leicht oxidiert und kein Wasserstoffgas produziert.

ARMOR ist ein eher evolutionärer Ansatz. Man panzert konventionelle Hüllrohre mit einer Schutzschicht auf der Basis von Chrom. Es sind Produkte dreier Hersteller in der Erprobung: Global Nuclear Fuel-Japan Co (GE-Hitachi), Framatom mit zusätzlich mit Chrom geimpften Brennstofftabletten und EnCore Fuel (Westinghouse) mit Tabletten auf der Basis von Uran-Siliciden.

Ein ganz neues Konzept

Das Unternehmen Lightbridge hat das Bauelement Brennstab noch einmal ganz neu gedacht und bereits prototypenreif entwickelt. Inzwischen ist man eine Kooperation für die Weiterentwicklung und Serienproduktion mit Framatom eingegangen. Entscheidend war die Anforderung des Ersatzes von Brennstäben in konventionellen Leichtwasserreaktoren im Betrieb. Deshalb ist nicht nur ein Ersatz, sondern auch ein gemischter Betrieb mit konventionellen Brennelementen angestrebt worden.

Der Übergang von keramischem Uranoxid auf eine metallische Legierung aus Uran und Zirkon ist für Leichtwasserreaktoren revolutionär. Bisher wurde so etwas nur in schnellen Reaktoren mit Natrium – und nicht Wasser – als Kühlmittel gemacht. Ebenso neu ist die Form: Sie sind nicht mehr zylindrisch, sondern kreuzförmig. Diese Kreuze sind spiralförmig verdreht, sodaß sich vier gewindeähnliche Kanäle für das Kühlwasser bilden. Außen sind sie mit einer dünnen und fest verbundenen Schicht aus Zirkon versehen um eine übliche Wasserchemie zu gewährleisten. Diese „Gewindestäbe“ liegen in dem Brennelement dicht beieinander, sodaß keine Abstandshalter mehr erforderlich sind.

Metall verfügt über eine bessere Wärmeleitung als Keramik und die Kreuzform ergibt eine größere Oberfläche und dünnere Querschnitte. Beides führt zu geringeren Betriebs- und Spitzentemperaturen (starke und schnelle Lastschwankungen). Der Strömungswiderstand solcher Brennelemente ist kleiner, wodurch sich der Durchfluß durch den Kern bei gleicher Pumpenleistung erhöht. Man geht deshalb von einer möglichen Leistungssteigerung von 10% aus. Ein nicht zu unterschätzender wirtschaftlicher Anreiz, wenn man in einer bestehenden Flotte für „kleines Geld“ ganze Kraftwerke zusätzlich erhält.

Die neuen Lightbridge-Brennelemente vertragen alle Leistungstransienten besser, sind aber vom Prinzip her gegen längerfristige Kühlmittelverluste anfälliger, da Metalle einen geringeren Schmelzpunkt als Keramiken besitzen. Dies war der Hauptgrund für die ursprüngliche Wahl von Uranoxid als Werkstoff.

Bei einer Simulation eines Abrisses einer Hauptkühlmittelleitung bei einem VVER-1000 Druckwasserreaktor ergab sich eine maximale Kerntemperatur von 500 °C. Dieser Wert liegt weit unterhalb von der Temperatur, bei der überhaupt Wasserstoff (900 °C) gebildet wird. Durch die hohe Wärmeleitung stellt sich bereits wieder nach 60 Sekunden nach erfolgter Wiederbenetzung erneut die normale Betriebstemperatur ein. Bei konventionellen Brennelementen steigt die Temperatur auf über 1000 °C und erreicht erst nach acht Minuten wieder den stabilen Zustand. Dies hat einen erheblichen Druckanstieg im Reaktor zur Folge, der ein ansprechen der Sicherheitsventile erforderlich macht. Bei diesem Abblasen gelangen auch geringe Mengen von radioaktivem Jod und Cäsium (zumindest) in das Containment. Der Abriß einer Hauptkühlmittelleitung ist der Auslegungsstörfall, der sicher beherrscht werden muß. In diesem Sinne führen die Lightbridge-Brennelemente zu einem Sicherheitsgewinn.

Es sind aber noch etliche praktische Erfahrungen zu sammeln. Ein Reaktor ist ein komplexes physikalisches und chemisches System. Dies betrifft z. B. das Rückhaltevermögen für Spaltprodukte unter allen möglichen Betriebs- und Störfallbedingungen. In der Kerntechnik dauert wegen der besonderen Sicherheitsansprüche halt alles länger. Die Maßeinheit für die Einführung von Neuerungen ist eher Jahrzehnte als Jahre.

Ein weiterer vielversprechender Entwicklungsaspekt ist der Zusatz von Thorium als „abbrennbarer Brutstoff“ zur Ausdehnung der erforderlichen Ladezyklen auf vier Jahre. Um solch lange Ladezyklen zu erreichen, muß man den Brennstoff höher anreichern. Um diese Überschußreaktivität zu kompensieren muß man abbrennbare Neutronengifte zumischen. Würde man Thorium verwenden, kann man diese Überschußneutronen zum Erbrüten von Uran-233 verwenden. Längere Ladezyklen würden die Wirtschaftlichkeit bestehender Reaktoren weiter erhöhen.

Durch die Verwendung von metallischem Brennstoff ergeben sich auch völlig neue Perspektiven der Wiederaufbereitung. Durch den Übergang auf elektrochemische Verfahren – wie man sie bereits beim EBRII – erfolgreich ausprobiert hat, kann man zu kleinen Wiederaufbereitungsanlagen in der Nähe der Kernkraftwerke übergehen. Ein weiterer Lösungsweg für die angebliche Atommüllproblematik. Gerade im Zusammenhang mit der Wiederaufbereitung und Proliferation ist auch der Zusatz von Thorium besonders interessant.

Schlussbemerkung

Man sieht, daß die Leichtwasserreaktoren noch lange nicht am Ende ihrer Entwicklung angekommen sind. Insbesondere der Einsatz von metallischen Brennstäben ergibt nicht nur einen evolutionären Weg für bestehende Reaktoren, sondern auch für Neukonstruktionen. Im Zusammenhang mit passiver Kühlung kann ein erheblicher Sicherheitsgewinn erzielt werden. Irgendwann wird die Frage der Anpassung der Genehmigungsbedingungen gestellt werden müssen. Dann aber, beginnt das Kernenergiezeitalter erst richtig. Billige Energie im Überfluß. Egal, was in Deutschland darüber gemeint wird.

Der Beitrag erschien zuerst bei NUKEKLAUS hier

Reduktion langlebiger Spaltprodukte

Das Problem

Irgendwann ist jedes Brennelement erschöpft und muß erneuert werden. Die “abgebrannten” Brennelemente werden von “Atomkraftgegnern” gern als “Atommüll” verunglimpft, obwohl sie recycelt werden können. Sie bestehen noch zu rund 96% aus Uran und Plutonium, die erneut als Brennstoff genutzt werden könnten. Sicherheitstechnisch betrachtet, stellt ihre ionisierende Strahlung ein – durchaus unterschiedliches – Problem dar. Es sind daher dauerhafte Abschirmungen in der Form von Wasserbädern, Sicherheitsbehältern etc. notwendig. (Hier der Artikel in nature)

Der Faktor Zeit

Je länger die Halbwertszeit ist, um so länger dauert es, bis dieser Stoff verschwunden ist. Wenn man von einer Gefahr durch ionisierende Strahlung ausgeht, ist damit der Zeitraum bestimmt, in dem man den Stoff von der Biosphäre fern halten sollte:

Es gibt unterschiedliche Arten ionisierender Strahlung, die auch biologisch unterschiedlich wirken. Strahlung, die z. B. von Uran und Plutonium ausgeht, ist nur dann bedrohlich, wenn sie innerhalb des Körpers frei wird. Nimmt man sie nicht in den Körper auf (Nahrung, Atemluft), sind sie genauso harmlos, wie jedweder anderer Stoff auch.
“Die Dosis macht’s”. Insofern ist die Konzentration eines radioaktiven Stoffes (z. B. im Trinkwasser) entscheidend.
Freigesetzte Stoffe können sich (z. B. über die Nahrungskette) anreichern. Dies gilt naturgemäß besonders für langlebige Stoffe. Insofern sollten sie möglichst gar nicht erst freigesetzt werden.

Der Endlager-Standpunkt

Überzeichnet man die Gefahr, die von radioaktiven Stoffen ausgeht, kommt man zu dem Schluß, man müßte sie quasi “für ewig” sicher einschließen. Der Begriff des “Endlagers” ist erschaffen. Ein hervorragender politischer Kampfbegriff, weil wie ein Gummiband dehnbar. Man muß nur die Gefährlichkeit – was auch immer darunter zu verstehen sei – ausdehnen und kommt schnell zu Zeiträumen, die nicht mehr als beherrschbar erklärt werden können. Gipfel dieser Gespensterdebatte ist die Erforschung irgendwelcher Piktogramme, die Außerirdischen oder sonst wie verblödeten Erdbewohnern die Lage eines “Endlagers” in Millionen von Jahren näher bringen sollen. Interessant ist dabei nur, wie locker man beispielsweise den Fallout aus unzähligen Kernwaffenversuchen nicht gekennzeichnet hat. Wären die Stoffe auch nur annähernd so gefährlich, wie sich Ökoaktivisten gern an den Lagerfeuern im Wendland erzählen, müßte die gesamte Menschheit bereits ausgestorben sein. Aber es geht dabei ja auch weniger um Fakten, als um Gesellschaftsveränderung.

Gleichwohl sollte man mit radioaktiven Abfällen verantwortungsvoll umgehen. Es ist das Verdienst der Kerntechnik, der erste Industriezweig zu sein, der sich von Anfang an um seinen Abfall Gedanken gemacht hat: Wiederaufbereitung und geologische Tiefenlager waren erfunden. Letztere aus einem ethischen Anspruch heraus, den Abfall nicht den folgenden Generationen als Problem und Kosten zu hinterlassen. Immer noch revolutionär, wenn man es mit dem sonst voll akzeptierten Umgang mit Abfällen und Deponien vergleicht.

Die Art der Beseitigung

Wenn man gebrauchte Brennelemente aufarbeitet, können sie weiterhin zur Energiegewinnung verwendet werden: In konventionellen Reaktoren als Mischoxid und in schwerwassermoderierten Reaktoren sogar in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung. Bedingung ist die Trennung von Uran und Plutonium von den Spaltprodukten.

Verwendet man diesen aufbereiteten Brennstoff in Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum (meist mit Natrium oder Blei als Kühlmittel), kann man damit sogar die minoren Aktinoide “verbrennen”. Sie bilden sich aus Uran- und Plutoniumkernen, die trotz Neutroneneinfang nicht gespalten worden sind. Sie sind besonders langlebig und müssen zusammen mit Plutonium als Argument für eine “sichere Endlagerung über Millionen von Jahren” her halten.

Bleiben die Spaltprodukte übrig. Sie sind zumeist recht kurzlebig und strahlen deshalb sehr stark. So stark, daß sie sich aufheizen, deshalb gekühlt und sicher abgeschirmt werden müssen. Ein Problem, das sich nach einigen Jahrhunderten von selbst erledigt hat. Es wäre mit der Lagerung in simplen Bunkern technisch leicht beherrschbar, wenn es nicht einige wenige sehr langlebige Spaltprodukte geben würde. Hier setzt wieder die Ethik ein: Ist es zulässig, solche Stoffe unseren Nachfahren zu vererben? Es handelt sich um recht harmlose Stoffe (lange Halbwertszeiten bedeuten wenige Zerfälle pro Sekunde und damit grundsätzlich geringe Dosisleistungen) in sehr kleinen Mengen. Es geht hier um Halbwertszeiten von einigen Hunderttausend (Se⁷⁹, Tc⁹⁹) bis zu einigen Millionen (Zr⁹³, Pd¹⁰⁷, I¹²⁹, Cs¹³⁵) Jahren.

Man kann Atomkerne nur durch Neutronen in ein anderes Element umformen. Man benötigt also eine (möglichst starke) Neutronenquelle. Dieser Vorgang wird Transmutation genannt. Ein Favorit hierfür sind Spallationsquellen, bei denen Atomkerne beschossen werden und förmlich verdampfen. Sie sind sehr aufwendig, produzieren aber dafür auch große Mengen Neutronen. Grundsätzlich bleibt aber ein Problem: Die Stoffe existieren meist in einem Isotopengemisch. Man will aber eigentlich nur ein bestimmtes (besonders langlebiges) Isotop umwandeln. Alle anderen Kernreaktionen sind parasitär und kosten nur die teueren Neutronen. Ein Schlüssel hierfür, sind die energieabhängigen Einfangquerschnitte.

Beseitigung in schnellen Reaktoren

Reaktoren mit schnellen Neutronen sind hervorragend zur “Verbrennung” von Plutonium und minoren Aktinoiden geeignet. Darüberhinaus benötigen sie nicht einmal Natururan, sondern geben sich sogar mit abgereichertem Uran als Brennstoff zufrieden. Allerdings sind sie nur schlecht zur Beseitigung der langlebigen Spaltprodukte geeignet. Diese besitzen nur sehr kleine Einfangquerschnitte für schnelle Neutronen. Es gibt aber einige Energiebereiche, in denen sie solche Neutronen begierig aufnehmen. Verzichtet man auf einige bei der Spaltung freigewordenen Neutronen – im statistischen Mittel auf 0,3 Neutronen pro Kernspaltung – kann man sie zur Umwandlung abzweigen. Man muß sie allerdings noch auf die ideale Geschwindigkeit abbremsen.

Damit ergibt sich folgendes Reaktorkonzept:

Man baut einen zentralen Kern, in dem die eigentliche Energieproduktion aus Uran und Plutonium durch Spaltung mit schnellen Neutronen stattfindet.
In einem “schnellen Brüter” ist diese Zone von einer Schicht aus abgereichertem Uran umgeben. Die Neutronen, die aus dem Kern rausfliegen und nicht zur Aufrechterhaltung einer Kettenreaktion benötigt wurden, reagieren hier mit dem Uran und bilden zusätzliches Plutonium. Bei einem “Brüter” ist hier die Produktion von Plutonium größer als gleichzeitig davon im Kern verbraucht wird.
Verzichtet man nun auf einen Teil der “Brutrate”, hat man Neutronen für eine Umwandlung von Spaltprodukten zur Verfügung. Man muß diese nur noch – möglichst an Ort und Stelle – auf die “richtige” Geschwindigkeit abbremsen. Man kann in den “Brutmantel” eine gewisse Anzahl von Brennstäben einfügen, die mit einem Gemisch aus den zu beseitigenden Spaltprodukten und einem geeigneten Moderator gefüllt sind. Ein solcher Moderator könnte z. B. Yttrium Deuterid (YD₂) sein. Er erfüllt die Bedingungen, selbst kaum mit Neutronen zu reagieren und die richtige Masse für die notwendige Abbremsung zu besitzen.

Die notwendige Verfahrenstechnik

Die Wiederaufbereitung wird erheblich komplizierter. Bei dem klassischen PUREX-Verfahren – wie es z. B. in Frankreich angewendet wird – gewinnt man möglichst reines Uran und Plutonium. Alles andere ist Abfall, der verglast und später in einem geologischen Tiefenlager “endgelagert” wird. Um diesen Abfall weiter zu entschärfen, müßte man in weiteren Schritten die Aktinoide und die langlebigen Spaltprodukte abtrennen. Beides ist sehr aufwendig und man sollte darüber nicht vergessen, daß es sich dabei nur um rund 4% des ursprünglichen Brennstoffs eines Leichtwasserreaktors handelt. Die zusätzliche Volumenverkleinerung ist somit äußerst gering.

Die langlebigen Spaltprodukte müssen nun noch in möglichst reiner Form gewonnen werden, um parasitäre Effekte zu vermeiden. Darüberhinaus muß ein eigener Wiederaufbereitungskreislauf eingerichtet werden, da nicht alle Spaltprodukte in einem Schritt beseitigt werden können. Ein gewaltiger Aufwand für so geringe Mengen. Darüberhinaus macht die ganze Sache nur wirklich Sinn, wenn mehr langlebige Spaltprodukte umgeformt werden, wie bei dem Betrieb dieses Reaktors wieder neu entstehen.

Schlußbemerkung

Der Aufwand für eine Transmutation ist sehr hoch. Gleichwohl erscheint der Erfolg durchaus verlockend. Wie Simulationen für den japanischen Monju-Reaktor zeigen, kann über einen Betrieb von 20 Jahren eine Reduktion der effektiven Halbwertszeit langlebiger Spaltprodukte von über 100.000 Jahren auf rund 100 Jahre erzielt werden.

Trotzdem darf die Frage erlaubt sein, ob der gewaltige (wirtschaftliche) Aufwand den (vermeintlichen) Sicherheitsgewinn aufwiegt. Andererseits wird Menschen mit Strahlenphobie auch dieser Aufwand nicht genügen. Es steht zu befürchten, daß das bekannte Rennen zwischen Hase und Igel der “Atomkraftgegner” lediglich fortgesetzt wird.

Das Märchen der schwindenden Uran-Reserven

Nur noch unsere Kanzlerin Angela Merkel vermochte kürzlich ihren Minister Röttgen auf seinem Weg des schnellstmöglichen Atomausstiegs noch ein wenig abzubremsen. Es gibt aber auch andere Welten als die von ökofanatischen deutschen Politikern und von jeder technisch/wirtschaftlichen Realität abgehobenen EU-Ökobürokraten. Die Kernenergie ist nämlich aus guten Gründen weltweit auf dem Vormarsch, EIKE hat hierzu sogar den hochrangigen IPCC-Advokaten James Hansen zu Wort kommen lassen. Insbesondere sind die kommenden Generationen von Kernkraftwerkstypen interessant, die inhärent sicher sein werden und nur noch einen verschwindenden Bruchteil der heutigen Abfälle zurücklassen. Sogar die Schweden als anerkannte Weltmeister in Sicherheitsfragen zögern inzwischen nicht mehr. Sie haben es im Gegensatz zu uns begriffen und sind aus dem „Atomausstieg“ konsequenterweise wieder „ausgestiegen“.

Wir wollen im Folgenden speziell die Frage der Kernbrennstoffe unter dem Aspekt der grundsätzlichen Endlichkeit aller Ressourcen näher betrachten. Oft ist zu hören, dass Uran, ähnlich wie Erdöl, in 100-Jahreszeiträumen knapp werden könnte. Was ist dran? Die beiliegende pdf-Zusammenstellung "Uranvorräte.pdf" erläutert die Situation und zeigt auf, dass Uran in seiner zukünftigen Verfügbarkeit keinesfalls mit der Endlichkeit von Kohle, Gas oder gar Erdöl vergleichbar ist.

Es gibt aber noch weitere Aspekte. Weitgehend unbekannt ist der erhebliche Ausstoß von Uran sowie von radioaktiven Restsubstanzen durch Kohlekraftwerke. Das angesehene US-Journal „Scientific American“ vergleicht diese Mengen – sicherlich wohl etwas übertrieben – sogar mit dem nuklearen Abfall aus Kernkraftwerken selber. Fest steht indes, dass Asche aus den Schornsteinen von Kohlekraftwerken zu einer zusätzlichen Ressource heranwachsen könnte. Die Firma Sparton Research aus Toronto (Kanada) erarbeitet zur Zeit zusammen mit der chinesischen National Nuclear Corporation (CNNC) ein Konzept zur Nutzung dieser Uran-Vorkommen aus Kraftwerks-Asche. Der Preis gemäß Sparton beträgt zur Zeit 77 US $ pro kg, bei einem Spot Preis von Uran nahe 90 US $ pro kg. Beim Sparton-Verfahren entsteht aus der Kraftwerksasche durch Hinzufügen von Wasser, Schwefel und Säuren ein Brei, in welchem die Säuren das Uran binden. Um aus diesem Brei das Uran zu gewinnen, verwendet Sparton Kohlefilter, die aus Kokosnusschalen gewonnen werden. Die gefilterte Lösung durchläuft danach das Granulat eines Ionen-Austauschers. Auf diese Weise kann gemäß Sparton etwa 2/3 des ursprünglichen Urans aus der Asche wiedergewonnen werden. Das extrahierte Uran wird in Ammoniumkarbonat gelöst und schlussendlich als „Yellow Cake“, einer Mischung aus Uran-Oxiden, ausgefällt.

Den Chinesen geht es im Hinblick auf ihre Versorgungssicherheit darum, jede Möglichkeit zu nutzen, um an das begehrte Uran heranzukommen. Hierzu dient nicht nur das oben beschriebene Kraftwerksascheverfahren, sondern sie extrahieren zusätzlich Uran aus Gold- und Kupferminen und schließlich auch aus Phosphorsäure, die bei der Produktion von Dünger anfällt. Aber nicht nur die Chinesen, auch die deutsch-amerikanische Firma NUKEM ist auf dem beschriebenen Sektor des „Ash-Mining“ tätig. Schlussendlich dürfen die praktisch unerschöpflichen Uranvorräte im Meerwasser nicht vergessen werden. Japan und Indien arbeiten an entsprechenden Gewinnungsverfahren. Der Preis für Uran aus Meerwasser ist z.Zeit etwa zehn mal höher als der aus Minen und ist infolgedessen noch uninteressant. Weitere Literatur hier, hier und hier.

In Deutschland wird über all diese Entwicklungen in bekannt freiwilliger Selbstgleichschaltung einer Tabuisierung der Kernkraft so gut wie nicht berichtet. Man erfreut sich lieber an neuen Arbeitsplätzen in alternativen Energieunternehmen, die durch die extrem kostspieligen Subventionen auf Kosten des Verbrauchers entstehen. Durch Kaufkraftverlust infolge erhöhter Strompreise geht anderswo für jeden dieser neuen Arbeitsplätze wieder ein Vielfaches an weiteren Arbeitsplätzen verloren. Für das technologisch aufwendige und dennoch völlig nutzlose Hochpäppeln einer hoffnungslos unwirtschaftlichen Energieerzeugungsmethode aus dem Mittelalter (Windmühlen) wird hochwertige Ingenieurleistung gebunden, die an anderer Stelle fehlt. Glücklicherweise wird sich der Windradunsinn in Zukunft vermehrt auf See austoben, so dass die Zahl der bemitleidenswerten Anrainer der Windradungetüme hoffentlich nicht weiter ansteigen wird.

Angesichts dieser Entwicklung kann einem Kommentar zu zwei Verlautbarungen deutscher Ökopropaganda, die schon seit Jahren so gut wie alle deutschen Medien gebetsmühlenartig durchziehen, nur den einschlägig subventionierten Spezialindustrien nützen und den Wahlbürger nachhaltig verdummen, nicht widerstanden werden. Die erste Verlautbarung:

„Wir brauchen für die deutsche Stromerzeugung einen Energiemix, in welchem die alternativen Energien Wind und Sonne einen maßgebenden Anteil haben müssen“,

und die zweite

„Kernkraft ist nur eine Übergangslösung“

Unser Kommentar: Warum? Ein Mix von Maßnahmen ist unter rationalen Kriterien zweifellos immer nur dann gerechtfertigt, wenn dadurch eine gefährliche oder eine unwirtschaftliche Versorgungssituation verbessert(!) werden kann. Hiervon ist im Fall der „erneuerbaren Energien“ keine Rede, denn die hoffnungslose Unwirtschaftlichkeit von Windrädern und Photozellen ist zumindest jedem Fachmann bestens bekannt und ausreichend dokumentiert, beispielsweise hier und hier, sowie als pdf-Anhang „WK_Heinzow.pdf“. Man braucht dabei nicht einmal die Umweltschäden zu nennen, die Windradparks den Landschaften zufügen. Bis heute konnte weder durch Windräder noch durch Photovoltaik ein einziges konventionelles Kraftwerk in Deutschland oder Dänemark (Windradweltmeister) ersetzt werden, so dass sich auch die Abhängigkeit von unsicheren Öl- oder Gas-Erzeugerländern nicht verringert.

Wind und Sonne in einem „Energiemix“ lassen an einen Fuhrunternehmer denken, der seine Fahrzeugflotte modernster spritsparender Transporter mit aller Gewalt durch einen „Fahrzeugmix“ ersetzen will, indem er Transporter des fünffachen Gewichts, zehnfachen Spritverbrauchs und zwanzigfacher Gestehungskosten hinzufügt – der Mann ist schlicht verrückt! Die zweite Behauptung erledigt sich von selber: „Kernenergie eine Übergangslösung? Wohin? Zu alternativen Energien?

Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke

(EIKE-Pressesprecher)

P.S. Leser Abert Krause hat auf einen Artikel zum Thema hingewiesen, der jetzt als pdf 9_QIN_Cina_1.pdf hinzugefügt wurde – Vielen Dank an Herrn Krause!