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2007-11-18
ENERGIETECHNIK

Artikel: Zeitfenster für neue Kernkraftwerke schließt sich

Den einen ist Kernenergie spinnefeind. Den anderen erscheint sie als Lösung des CO2-Problems. Moderate Töne sprechen von Kernenergie als einer Übergangslösung. Daraus kann man die Frage ableiten, wann welche Kernreaktoren einsatzfähig sind!

Michael Bockhorst

Die Nutzung der Kernenergie bringt so manches Problem mit sich. Generation-I und Generation-II-Reaktoren können bei einem GAU (größten anzunehmenden Unfall) mit einer Restwahrscheinlichkeit radioaktive Strahlung und Isotope in dramatisch gefährlichen Mengen freisetzen. Generation-II-Reaktoren sind praktisch alle in Deutschland eingesetzten Reaktoren die wenigstens über ein vielfaches Vorhandensein von Notfallsystemen und dem Containment, einer Stahl-Stahlbetonhülle zum Schutz der Biosphäre bei einem Reaktorversagen, verfügen.

Generation-III-Reaktoren sind eine evolutive Weiterentwicklung des Generation-II-Konzeptes: Verbesserte Sicherheitssysteme und ein Auffangsystem für den Reaktorkern, falls dieser bei einer Reaktorschmelze vollkommen zerstört wird. Die Wahrscheinlichkeit der Freisetzung gefährlicher Mengen an Radioaktivität wird deutlich eingeschränkt aber nicht vermieden. Beispiel für ein solches System ist der EPR (European Pressurized Reactor), der derzeit in Finnland, gebaut wird. Bei Generation-III-Reaktoren kann es aber immer noch zu einer Zerstörung des Reaktorkerns kommen und der Reaktor wäre eine strahlende Ruine für die kommenden Jahrtausende. Was dies bedeutet, wird am Beispiel des Reaktors von Tschernobyl erst langsam klar: Stets neue Betonhüllen bauen, die dann wieder für einige Jahrzehnte dem Wetter und der Strahlung standhalten.

Generation-IV-Reaktoren schließen prinzipbedingt eine Reaktorschmelze aus. Diese sogenannten Hochtemperatur-Reaktoren sind aus keramischen Komponenten aufgebaut, die Temperaturen von etwa 2000 Grad Celsius ohne nennenswerte mechanische Veränderungen aushalten. Sie werden mit dem Edelgas Helium gekühlt, welches keinerlei chemische Reaktionen mit den im Reaktorkern befindlichen Materialien durchführt -- daher auch der Name Edelgas (keine Verunreinigung durch chemische Reaktionen). Wählt man die Geometrie des Reaktorkerns so, daß durch die Wärmeabstrahlung Temperaturen von 2000 Grad Celsius nicht erreicht werden können, sind diese Reaktoren physikalisch und vor allem technisch inhärent sicher.

Weitere Probleme, die schwer wiegen, bleiben allerdings immer noch:
Wohin mit dem Elemente-Mix, der nach dem Einsatz des Urans, Thoriums oder Plutoniums im Reaktor entstanden ist?
Wie vermeidet man, daß waffenfähige Isotope in falsche Hände gelangen?

Generation-IV-Reaktoren könnten heute schon gebaut werden. Der 1986 (!) abgeschaltete THTR-300 in Hamm-Uentrop war der Prototyp eines solchen Systems. Noch ohne inhärent sichere Geometrie, aber ansonsten mit allen Komponenten ausgestattet, die einen Generation-IV-Reaktor ausmachen.
Die Endlagerungsproblematik ist weiterhin vakant. Ein Fernziel könnte die Transmutation sein, bei der radioaktive oder giftige Isotope in andere Elemente umgewandelt werden: Entweder inaktive Isotope oder sehr kurzlebige Isotope, die nur wenige Wochen bewacht werden müssen, bis ihre Radioaktivität nicht mehr problematisch ist.
Bleibt noch die Problematik der Kontrolle des Brennstoffflusses. Einerseits kann man hier einen hohen Kontrollaufwand einrichten, andererseits kann man Kernbrennstoffe verwenden, die sich nicht oder nur schwer zum Aufbau von Kernsprengsätzen eignen.

Fazit ist, daß die Technologie von Generation-IV-Reaktoren in 5--10 Jahren marktreif sein könnte, wenn es will und vorantreibt. Einen nennenswerten Anteil zur Reduktion der CO2-Emissionen können mit solchen Reaktoren ausgestattete Kraftwerke aber erst in 2 oder 3 Jahrzehnten erzielen. Ein sicherer Betrieb im Sinne eines Gesamtansatzes, der auch den Umgang mit den Kernbrennstoffen und die Behandlung der Reaktorabfälle mit einbezieht, ist allerdings noch viele Jahrzehnte entfernt.

Hätte man das THTR-300-Konzept schon in den 1980er oder 1990er Jahren weiterentwickelt, stünde heute eine Brückenlösung bis zum Jahr 2050 zur Verfügung, die die extrem kohlendioxidträchtigen Braunkohlekraftwerke überflüssig gemacht hätte. Heute wird in Deutschland ein Braunkohlekraftwerk nach dem anderen gebaut, die Endlagerung der Emissionen soll statt in der Erdatmosphäre unter der Erde stattfinden. Eine Technologie, die ebenfalls noch 1-3 Jahrzehnte keine nennenswerte Reduktion der CO2-Emissionen erwarten läßt und viele Risiken und Nebenwirkungen haben dürfte.

Die nahezu vollständige Untätigkeit bei der Weiterentwicklung hochsicherer Kernkraftwerke und der sich darum rankenden Technologie des Umgangs mit radioaktiven Stoffen führt dazu, daß die Einführung dieser Systeme zur Verminderung der menschgemachten Kohlendioxid-Emissionen schlichtweg zu spät käme. Es bleibt zu hoffen, daß diese Entwicklung nicht zu einem Einsatz herkömmlicher Generation-II-Reaktoren oder gar abenteuerlicher anderer Reaktorsysteme führt.

Der einzige Ausweg ist zunehmend ein Ausbau erneuerbarer Energien -- aber nicht der heutige Weg, stupide immer mehr Photovoltaik-Module auf immer mehr Dächer zu bauen oder landwirtschaftliche Nutzflächen oder Naturlandschaften zum Anbau von Bioenergieträgern zu mißbrauchen. Zukunftsfähige erneuerbare Energien benötigen leichte, billige und gering umweltschädigende Stromspeicher, die der Photovoltaik zum Durchbruch verhelfen könnten. Und bzw. oder Systeme, die aus Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser Wasserstoff oder besser Methanol herstellen können! Darauf sollte sich die Forschung viel stärker konzentrieren, als auf die Wasserstoff-Brennstoffzelle oder Biomethan als alleinig tragfähige Lösung.