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Austin

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• Uran ist ein Schwermetall, das seit über 60 Jahren als reichhaltige Quelle konzentrierter Energie verwendet wird.
• Uran kommt in den meisten Gesteinen in Konzentrationen von 2 bis 4 ppm vor und ist in der Erdkruste so häufig wie Zinn, Wolfram und Molybdän. Uran kommt im Meerwasser vor und kann aus den Ozeanen gewonnen werden.
• Uran wurde 1789 von Martin Klaproth, einem deutschen Chemiker, in dem Mineral Pechblende entdeckt. Er wurde nach dem acht Jahre zuvor entdeckten Planeten Uranus benannt.
• Uran ist offenbar vor etwa 6,6 Milliarden Jahren in Supernovae entstanden. Obwohl es im Sonnensystem nicht üblich ist, stellt sein langsamer radioaktiver Zerfall heute die Hauptwärmequelle im Inneren der Erde dar und verursacht Konvektion und Kontinentaldrift.
• Aufgrund der hohen Dichte von Uran findet es auch Verwendung in Kielen von Yachten und als Gegengewicht für Steuerflächen von Flugzeugen sowie zur Strahlenabschirmung.
• Uran hat einen Schmelzpunkt von 1132°C. Das chemische Symbol für Uran ist U.

Das Uranatom

Auf einer Skala, die nach der zunehmenden Masse ihrer Kerne geordnet ist, ist Uran eines der schwersten aller natürlich vorkommenden Elemente (Wasserstoff ist das leichteste). Uran hat die 18,7-fache Dichte von Wasser.

Das Uranatom

Wie andere Elemente kommt Uran in mehreren leicht unterschiedlichen Formen vor, die als „Isotope“ bekannt sind. Diese Isotope unterscheiden sich voneinander in der Anzahl der ungeladenen Teilchen (Neutronen) im Kern. Natürliches Uran, wie es in der Erdkruste vorkommt, ist eine Mischung aus größtenteils zwei Isotopen: Uran-238 (U-238) mit einem Anteil von 99,3 % und Uran-235 (U-235) mit etwa 0,7 %.

Das Isotop U-235 ist wichtig, weil es unter bestimmten Bedingungen leicht gespalten werden kann und viel Energie liefert. Es wird daher als „spaltbar“ bezeichnet und wir verwenden den Ausdruck „Kernspaltung“.

Dabei zerfallen sie, wie alle radioaktiven Isotope. U-238 zerfällt sehr langsam, seine Halbwertszeit entspricht etwa dem Alter der Erde (4500 Millionen Jahre). Das bedeutet, dass es kaum radioaktiv ist, weniger als viele andere Isotope in Gestein und Sand. Trotzdem erzeugt es 0,1 Watt/Tonne Zerfallswärme und das reicht aus, um den Erdkern zu erwärmen. U-235 zerfällt etwas schneller.

Im Inneren des Reaktors

Kernkraftwerke und fossil befeuerte Kraftwerke ähnlicher Leistung haben viele Gemeinsamkeiten. Beide benötigen Wärme, um Dampf zu erzeugen, der Turbinen und Generatoren antreibt. In einem Kernkraftwerk hingegen ersetzt die Spaltung von Uranatomen die Verbrennung von Kohle oder Gas. In einem Kernreaktor wird der Uranbrennstoff so zusammengesetzt, dass eine kontrollierte Spaltkettenreaktion erreicht werden kann. Die durch die Spaltung der U-235-Atome erzeugte Wärme wird dann verwendet, um Dampf zu erzeugen, der eine Turbine dreht, um einen Generator anzutreiben und Strom zu erzeugen.

Die Kettenreaktion, die im Kern eines Kernreaktors stattfindet, wird durch Stäbe gesteuert, die Neutronen absorbieren und die eingeführt oder herausgezogen werden können, um den Reaktor auf die erforderliche Leistungsstufe einzustellen.

Die Brennelemente sind von einer Substanz umgeben, die als Moderator bezeichnet wird, um die Geschwindigkeit der emittierten Neutronen zu verlangsamen und so die Fortsetzung der Kettenreaktion zu ermöglichen. Als Moderatoren werden in verschiedenen Reaktortypen Wasser, Graphit und schweres Wasser verwendet.

Aufgrund der Art des verwendeten Brennstoffs (d. h. der Konzentration von U-235, siehe unten) kann der Brennstoff bei einer größeren, nicht behobenen Fehlfunktion in einem Reaktor überhitzen und schmelzen, aber er kann nicht wie eine Bombe explodieren.
Ein typischer 1000-Megawatt-Reaktor (MWe) kann genug Strom für eine moderne Stadt mit bis zu einer Million Einwohnern liefern.

Das Kernkraftwerk Grohnde in Niedersachsen ist seit seiner Inbetriebnahme Mitte der 1980er Jahre weltweit das leistungsstärkste Kraftwerk seiner Größe.

Nach neun Jahren Bauzeit ging das Kernkraftwerk Grohnde in Niedersachsen 1985 endlich ans Netz und machte sich schnell daran, Rekorde zu brechen. In sechs der nächsten zwölf Jahre produzierte der einzelne Druckwasserreaktor netto mehr Strom als jede andere Atomanlage der Welt.

Grohnde hat kürzlich einen neuen Meilenstein erreicht und während seiner 32-jährigen Betriebsdauer eine Energieleistung von 350 Milliarden kWh erreicht, was es zum produktivsten kommerziellen Kernkraftwerk der Welt macht. Mit nur einem Reaktor auf einer einzigen Quadratmeile Land ist es das produktivste Kraftwerk seiner Größe, Punkt.

Angesichts seiner herausragenden Leistung und der Tatsache, dass es jährlich zehn Milliarden kWh Grundlastkapazität bereitstellt, hat die Entscheidung, Grohnde Jahrzehnte vor seiner Nutzungsdauer abzuschalten – als Teil der schrittweisen Abschaltung der deutschen Kernkraftwerke bis 2022 – viele Analysten und Analysten der Energiebranche verblüfft hat die hitzige Debatte über die wirtschaftliche Tragfähigkeit der Anti-Atom-Politik von Bundeskanzlerin Andrea Merkel neu entfacht.

In einem Bericht der deutschen Bundesnetzagentur und Netzbehörde Bundesnetzagentur (BNetzA) wird die Netzstabilität neben der Erzeugungs- und Übertragungskapazität als Hauptanliegen genannt, da das Land seinen als Energiewende bekannten Übergang zu erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind fortsetzt.

“Deutschland hat ungewöhnlich große Fehler gemacht … Atomkraft so schnell abzuschaffen, ist Wahnsinn.”

mächtiges Kernkraftwerk

„Die historisch einzigartige gleichzeitige Abschaltung von Kraftwerken in Höhe von 5.000 MW Leistung und der dauerhafte Ausfall von rund 8.500 MW Leistung bringen die Übertragungsnetze an den Rand ihrer Belastbarkeit“, stellte die BNetzA nach der Katastrophe von Fukushima 2011 fest. “Folglich gibt es viele Stunden, in denen ein sicherer Netzwerkbetrieb unmöglich ist, was bedeutet, dass es anfällig für einen einzelnen Ausfall ist.”

Ein im November 2015 von The Economist veröffentlichter Sonderbericht wies darauf hin, dass französische Haushalte etwa halb so viel für Strom zahlen wie deutsche, und stellte die Geschwindigkeit der deutschen Revolution für saubere Energie in Frage. „Deutschland hat ungewöhnlich große Fehler gemacht. Es war unklug, Solarparks langfristig mit enormen Subventionen zu unterstützen – so schnell die Atomkraft abzuschaffen, ist Wahnsinn“, heißt es darin.
Ist angesichts dieser Kritik die Entscheidung zur Stilllegung von Grohnde verfrüht und welche Lehren kann die Energiewirtschaft in Deutschland und darüber hinaus aus dem langfristigen Erfolg dieser Atomanlage ziehen?

Ein Druckwasserreaktor

Der einzige Siemens/KWU-Reaktor von Grohnde verwendet sowohl angereichertes Uran als auch MOX-Brennstoff und produziert im Bereich von 1.400 MW elektrische Leistung, etwa 40 % mehr als ein durchschnittliches Kernkraftwerk.
Die Anlage verwendet ein Druckwassersystem, bei dem die durch die Kernspaltung freigesetzte Wärme vom Wasser im Primärkreislauf absorbiert wird, das unter Druck gesetzt wird, um ein Sieden des Wassers zu verhindern. Der Primärkühlkreislauf überträgt die im Hauptreaktor erzeugte Wärme an Dampferzeuger, die an den Wasser-Dampf- oder Sekundärkreislauf angeschlossen sind. Die Dampferzeuger bilden eine Barriere zwischen Primär- und Sekundärkreislauf und verhindern so den Austritt radioaktiver Stoffe aus dem Primärkreislauf.

Listen der Anti-Atom-Bewegung:

  • Anti-Atomkraft-Befürworter
  • Anti-Atom-Gruppen
  • Proteste nach Ländern

Wissenschaftler und Diplomaten haben schon vor dem Atombombenangriff auf Hiroshima im Jahr 1945 über Atomwaffenpolitik debattiert. Die Öffentlichkeit wurde ab etwa 1954 besorgt über Atomwaffentests, nachdem umfangreiche Atomtests im Pazifik durchgeführt worden waren. 1961, auf dem Höhepunkt des Kalten Krieges, marschierten etwa 50.000 Frauen, die von Women Strike for Peace zusammengebracht wurden, in 60 Städten in den Vereinigten Staaten, um gegen Atomwaffen zu demonstrieren. 1963 ratifizierten viele Länder den Partial Test Ban Treaty, der atmosphärische Atomtests verbot

Atomkraft ist eine der Möglichkeiten, wie Menschen Strom erzeugen.

Der Begriff Atomkraft bezieht sich auf die Quelle dieser Energie – den Atomkern! So funktioniert das.

In einem Kernkraftwerk befindet sich ein Kernreaktor, in dem schwere Elemente wie Plutonium oder Uran Kernspaltungsreaktionen antreiben.

Diese Elemente sind in Brennstäben enthalten. Die Brennstäbe, in denen die Spaltungskettenreaktionen ablaufen, erzeugen enorme Mengen an Wärmeenergie.

Sie werden in einen Bottich mit kaltem Kühlmittel, normalerweise Wasser, getaucht, das dann erhitzt wird. Das erhitzte Kühlmittel gelangt durch ein Rohr in einen Dampfgenerator.

Dort verwandelt die vom Kühlmittel getragene Wärmeenergie Wasser in Dampf.

Reaktor, Dampferzeuger und alle ihre Verbindungsleitungen werden zusammen als Primärsystem bezeichnet. Der Dampf strömt durch ein Rohr zu einer Turbine, die den Beginn des Sekundärsystems darstellt.

Die Energie des Dampfes bringt die Turbine zum Drehen und erzeugt kinetische Energie. Die Turbine ist mit einem Generator verbunden, der die kinetische Energie der Turbine in Strom umwandelt!

Der Strom fließt dann in einen Transformator, der ihn für die Übertragung an Orte vorbereitet, an denen die Menschen ihn nutzen können. Kaltes Wasser aus einer nahe gelegenen Wasserquelle wird in einem Rohr zirkuliert, das durch einen Kondensator unter der Turbine verläuft.

Der Dampf kondensiert wieder zu Wasser und kehrt zum Primärsystem zurück, um erneut erhitzt zu werden. Das Wasser im Kondensatorrohr, das die Wärme des Dampfes aufnimmt, gelangt in einen Kühlturm, wo es gekühlt und wieder an die Umgebung abgegeben wird.

Etwa 10 % der weltweiten Elektrizität wird aus Uran in Kernreaktoren erzeugt. Das sind jährlich über 2500 TWh, so viel wie 1960 aus allen Stromquellen weltweit. Es stammt aus rund 440 Kernreaktoren mit einer Gesamtleistung von rund 390.000 Megawatt (MWe), die in 32 Ländern in Betrieb sind. Etwa 55 weitere Reaktoren befinden sich im Bau und etwa 100 sind geplant. Belgien, Bulgarien, die Tschechische Republik, Finnland, Frankreich, Ungarn, die Slowakei, Slowenien, Schweden, die Schweiz und die Ukraine beziehen alle 30 % oder mehr ihres Stroms aus Kernreaktoren. In den USA sind etwa 90 Reaktoren in Betrieb, die 20 % ihres Stroms liefern. Frankreich bezieht über 70 % seines Stroms aus Uran. In den 60 Jahren, in denen die Welt die Vorteile von sauber erzeugtem Strom aus Kernkraft genossen hat, liegen über 18.000 Reaktorjahre Betriebserfahrung vor.

  • Radioaktives Material macht einen sehr kleinen Anteil aller gefährlichen Materialien aus, die jedes Jahr verschifft werden – gerade einmal 1 % in den USA, dem weltgrößten Produzenten von Kernenergie.
  • Weltweit werden jedes Jahr etwa 15 Millionen Pakete mit radioaktivem Material auf öffentlichen Straßen, Schienen und Schiffen transportiert.
  • Radioaktives Material ist nicht nur im nuklearen Brennstoffkreislauf vorhanden. Die deutliche Mehrheit – etwa 95 % – der radioaktiven Sendungen steht nicht im Zusammenhang mit der Kernenergie.
  • Der Verkehr ist jedoch ein integraler Bestandteil des nuklearen Brennstoffkreislaufs; Die meisten Länder, die Uran abbauen, produzieren keine Atomkraft.
  • Obwohl der Transport im nuklearen Brennstoffkreislauf nur einen sehr geringen Kostenfaktor darstellt, schaffen mangelnde Harmonisierung und Überregulierung bei der Genehmigung Probleme für den Transport aller radioaktiven Materialien zwischen Ländern.