Ein Gastbeitrag von Uwe Detloff.

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Einführung

Die gegenwärtig messbare globale Erhöhung der Temperatur unserer Atmosphäre wird von Politik und Medien als anthropogen ausgemacht. Zur Steuerung und Regelung des Klimas – etwas, das nicht möglich sein dürfte, da das Klima insgesamt ein nichtlineares, chaotisches System ist -, sollen die Treibhausgase reguliert werden, wobei das Kohlenstoffdioxid (CO₂) dabei als „böser Bube“ gilt.

Hinzu kommen einige weitere mehratomige Gase, die in Spuren, d.h. im ppb-Bereich vorhanden sind (ppb = parts per billion, ppb auf Deutsch „Teile pro Milliarde“; die Angabe steht für die Zahl 10⁻⁹): Methan, Stickoxide (vorwiegend Lachgas überwiegend freigesetzt durch die Landwirtschaft), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Schwefeldioxid (SO₂), Ozon (O₃) unter weitere.

Wir können nur von Glück reden, dass Wasserdampf als das wichtigste Treibhausgas in der Atmosphäre von Medien und Politik noch nicht in diesem Sinne verstanden worden ist. Unvorstellbar, was dann für geistige Kobolzschüsse zu erleben sein dürften. Wasserdampf ist der wesentliche Faktor für die Aufrechterhaltung einer globalen Durchschnittstemperatur von 15 °C der Erde statt der nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz der Physik ohne Treibhausgase zu erwartenden Temperatur  von -18 °C.

Einfluss des Kohlenstoffdioxids

Seit Beginn der Industrialisierung seit ca. 1850 ist der Anteil an CO₂ in der Atmosphäre stetig exponentiell bis heute angestiegen (siehe dazu Diagramm 1, die Kurve endet mit dem Jahr 2018).

Im gleichen Zeitraum ist auch die Temperatur global um 0,8 – 0,9 °C angestiegen (siehe dazu die Abbildung 1 mit Temperaturdiagramm). Der Temperaturverlauf folgt dem CO₂-Anstieg nicht stetig, wie es zu erwarten wäre, wenn das CO₂ allein verantwortlich sein sollte. So haben wir im Zeitraum 1910 bis ca. 1945 bei wesentlich geringerer CO₂-Belastung bereits einen Temperaturanstieg von ca. 0,45 °C. Dem steht seit 1970 bei wesentlich höherer Belastung kein höherer Anstieg der Temperatur gegenüber – etwas, das bei direkter Abhängigkeit zwischen CO₂ und Temperatur nicht der Logik und den physikalischen Abhängigkeiten entspricht.

Die gesamte Temperaturerhöhung auf Grund des CO₂-Anstiegs seit ca. 1850 von 280 ppm auf 400 ppm, bzw. von 0,028 auf 0,04 Vol.-% in der Atmosphäre beträgt rechnerisch 0,04 °C. 

Die Rechnung erfolgte unter Anwendung der Gesetze der Physik der Atmosphäre und die der Thermodynamik für den Wärmeübergang durch Strahlung insbesondere auf der Grundlage des Stefan-Boltzmannschen Gesetzes sowie dem Strahlungsgesetz von Max Planck.

Das Ergebnis steht damit im krassen Widerspruch zur polemischen Diskussion, die den Anstieg von 0,8 bis 0,9 °C allein dem CO₂-Eintrag anlastet und ihn damit durch die Industrialisierung als anthropogen und mit steigender Tendenz betrachtet und man dann zu nicht nahvollziehbaren Hochrechnungen kommt. Das IPCC unterliegt offensichtlich dem gleichen Irrtum (höchst erstaunlich). Nur auf das CO₂ bezogene Hochrechnungen ergeben ein realeres Bild.

Vorausgesetzt, der Trend der CO₂-Erhöhung hält unverändert an, wird die CO₂-Konzentration bis zum Jahre 2050 auf ca. 550 ppm steigen. Rechnerisch ergibt sich ein Temperaturanstieg insgesamt um ca. 0,045 °C und mithin also weit unter den Prognosen von mehr als 2,0 °C. Ab 2020 sind die Daten aus dem Kurvenverlauf CO₂ extrapoliert (siehe untenstehendes Diagramm 2).

Es ist eindeutig zu erkennen, daß die Gradienten für Temperatur und CO₂-Gehalt sich nicht parallel proportional  verhalten. Für die Temperatur ist der Kurvenverlauf wesentlich flacher als der für die CO₂-Konzentration. Seit ca. 50 Jahren steigt der Temperaturgradient ca. linear, während der für CO₂ weiter exponentiell gestiegen ist. Eine direkt proportionale Abhängigkeit muss also in Zweifel gezogen werden.

Es ist dann in der Vorausberechnung zu erkennen, dass die Temperatur offensichtlich nicht dem CO₂ analog proportional folgt, sondern einen wesentlichen flacheren Verlauf einhält.

Noch ist nicht einzuschätzen, wie sich der CO₂-Anteil der Atmosphäre durch den weltweiten Zubau von rund 1.600 Kohlekraftwerken entwickelt. Allein Indien und China erhöhen ihre Kapazitäten um 151, bzw. 667 Gigawatt, dem in Deutschland vorhandene 21 Gigawatt gegenüberstehen (ca. 2,6 %).

Nicht anthropogene Einflüsse

Klimabeeinflussende Faktoren, die vom Menschen unabhängig sind, sind vor allem:

• die Sonnenfleckenaktivität mit ca. 11-jähriger Periodizität erhöhter Strahlungsintensität.
• Pendeln der Erdachse und Veränderung des Einfallswinkels der Sonnenstrahlen.
• Schwankungen in der Erdumlaufbahn bzgl. der Exzentrizität der Erdumlaufbahn:

Die Exzentrizität e der Umlaufbahn der Erde variiert von nahezu kreisförmig (geringe e von 0,0006) bis leicht elliptisch (hohe e von 0,058). Im Mittel beträgt sie 0,028, gegenwärtig 0,0167 bei abnehmender Tendenz, d.h. sich der Kreisbahn nähernd. Die Sonnenentfernung variiert so im Jahresverlauf um 3,4%, d.h. die Sonneneinstrahlung variiert um 6,9%. Bei minimaler Exzentrizität beträgt die Strahlungsänderung ca. 2%, dagegen im Maximum über 23%.

• Veränderungen des Erdmagnetfeldes, z.B. Verringerung der Feldstärke, in den letzten hundert Jahren um ca. sechs Prozent.
• Wechselwirkung zwischen der sich veränderten Sonnenaktivität und dem Magnetfeld der Erde, Beeinflussung der Feldliniendichte und damit Zonen höherer Sonneneinstrahlung.
• Umpolen (periodisch) des Erdmagnetfeldes, das über lange Zeit stattfindet, erkennbar an der beschleunigten Wanderung des arktischen Magnetpols (Nordpol) von Kanada in Richtung Sibirien (Trend Nordwest, nach Passieren des geographischen Südpols).
• Verhalten des Jetstreams, wechselweise Verlagerung Nord – Süd.
• zeitweise stärkere Vulkantätigkeiten.
• Weitere nichtgenannte, bzw. noch nicht erkannte Einflüsse.

Leider sind diese Einflussfaktoren mathematisch nur schwer bis gar nicht erfassbar. Qualitativ sind sie der Klimawissenschaft eindeutig bekannt, aber – soweit ich weiß – quantitativ, d.h. rechnerisch bzw. messtechnisch noch nicht ausgewiesen. Wir wissen also nicht, wie die einzelnen Einflüsse in ihrer Wirksamkeit zu bewerten sind.

Einzig zum Pendeln der Erdachse ist eine Vorhersage zum Trend der Temperaturentwicklung möglich. Die Schrägstellung der Erdachse (Präzession) gegen die Normale zur Erdbahnebene ändert sich periodisch zwischen 22,1° und 24,5° mit einer Periode von ca. 12.900 Jahren. Es ändert sich die Stellung der Erde zur Sonne und damit die Dauer der Sonneneinstrahlung für die der direkt der Sonne zugewandten Erdteile. Diese stetige Veränderung führt primär zur Erwärmung, bzw. Abkühlung der Erde und beeinflusst das Klima auf der Erde für größere Zeiträume. Dieses Trudeln der Erde ist einer der Hauptgründe für die heutigen Klimaveränderungen.

Die Achsenpräzession führt dazu, dass die Wechsel der Jahreszeiten nicht immer in den gleichen Bahnpunkten der Erdumlaufbahn auftreten. Das bedeutet unter anderem auch, dass die Erde einen Viertelzyklus lang im Nordsommer ihren sonnennächsten Punkt passiert und einen Viertelzyklus lang, so wie es aktuell der Fall ist, im Nordwinter. Entsprechend fallen die Sommer und Winter auf der Nordhalbkugel in diesen beiden Abschnitten des Zyklus extremer, bzw. gemäßigter aus.

Zurzeit beträgt die Präzession 23,43 ° und liegt etwa im Mittel zwischen den Extremwerten. Sie nimmt langsam in Richtung Minimum und damit zur geringern Sonneneinstrahlung ab.

Auswege aus dem Dilemma der fossilen Brennstoffe für die Energieabsicherung sind schwer zu finden, zumal die Ressourcen an den sogenannten erneuerbaren Energien so begrenzt sind, dass sie schon heute – bei sachgerechter Betrachtung – nicht ausreichen, den Energiebedarf, der sich eher erhöht statt einschränkt, zu decken. Auf diese Problematik soll hier nicht eingegangen werden, da sie ein umfangreiches Gebiet ist, das besonders betrachtet werden muss.

Ausweg Kernenergie

Ein Ausweg wäre die bei einer großen Mehrheit der Bevölkerung verpönte Kernenergie. Warum eigentlich die Angst? Im Wesentlichen verursacht durch die Horrorberichterstattung der Medien und die unüberlegte, voreilige Handlungsweise der Politik wie gegenwärtig beim sogenannten Klimawandel, der noch gar nicht nachgewiesen ist. Fest steht nur, dass eine leichte, langsame Erwärmung stattgefunden hat. Ob diese sich so fortsetzt, ist zurzeit noch spekulativ.

Das Problem der Sicherheit

In der Ablehnung der Kernenergie werden Kernspaltung und Kernfusion unsinnigerweise gleichgesetzt. Grund ist die mangelhafte allgemeine Bildung. Kein Wunder, da das Gebiet der Kernphysik im Schulunterricht meist nur oberflächlich gestreift oder ganz ausgelassen wird (nicht-repräsentatives Ergebnis nach Befragung von Lehrern).

Kernenergie steht aus heutiger Sicht auf unendliche Zeit zur Verfügung. Sie belastet nicht die Umwelt und eine Lösung des Problems Endlagerung verbrauchter Kernbrennstäbe steht in Aussicht, indem es durch Aufbereitung der Brennstäbe zur weitern Nutzung umgangen werden kann.

Kernenergie sichert die erforderliche Energieversorgung zu gewohnten Preisen im Gegensatz zu den sogenannten Erneuerbaren, die ein wesentlich höheres Preisniveau einfordern werden.

Historisch und umfassend betrachtet, ist die Kernenergie ein sehr sicherer Energieträger. Auf erzeugte Elektroenergie in MWh bezogen, gibt es keine andere Erzeugungsart mit weniger Unfällen, bei denen Menschen zu Schaden kommen.

Die„Rasmussen-Studie“ (WASH-1400, Reactor Safety Study) traf seiner Zeit mit Hilfe der mathematischen Statistik und Rechentechnik für die Verhältnisse in den USA theoretische Aussagen über mögliche Havarien und ihre denkbaren Folgen.

Ausgewiesene Wahrscheinlichkeiten:

Die nachstehende Tabelle, die die Todesfälle pro erzeugte Mrd. kWh Elektroenergie auflistet, zeigt, dass die in der oberen Tabelle ausgewiesenen Wahrscheinlichkeiten weltweit verallgemeinert werden können.

Als Nebeneffekt ist laut Tabelle zu erkennen, wie gering der Anteil der sogenannten erneuerbaren Energien an der Elektroenergieerzeugung ist. Was da die deutsche Vorbildwirkung, Stromerzeugung ohne Kohle (zunächst, später auch ohne Gas und Öl) sowie Kernkraft bewirken soll, ist sehr schleierhaft. Unsere Politik muss endlich begreifen, dass das alte Sprichwort „Am deutschen Wesen wird die Welt genesen“ weltweit nicht funktioniert. Sich zu blamieren aber, funktioniert immer wunderbar.

Als Argument für die Gefährlichkeit der Kernenergie stecken in den Köpfen, wahrscheinlich noch über Jahre hinweg, die Katastrophen von Tschernobyl und Fukushima. In beiden Fällen waren nicht die Kernenergie, sondern menschliches Versagen und Verantwortungslosigkeit Schuld. Im ersten Fall durch Eingreifen der politischen Leitung, dass die Außerbetriebnahme eines Reaktors unbedingt nach einem vom leitendem Fachpersonal abgelehnten Vorschlag trotzdem erfolgen musste. So kam es zum händischen Abschalten der Funktion etlicher automatischer Sicherheitsschaltkreise.

Im zweiten Fall sind im Zuge des Genehmigungsverfahrens zum Bau die Behörden ihrer Verantwortung zur Risikoeinschätzung nicht gerecht geworden. Man kann eine solche Anlage, wie auch artverwandte, z.B. große Energieanlagen, Chemiebetriebe u.a., d.h. Risiko behaftete Anlagen, nicht in Subduktionszonen errichten. Hinzu kommen Nachlässigkeiten der Behörden bei ihrer Kontrollpflicht und seitens des Betreibers Fehlentscheidungen im Sinne von “Wirtschaftlichkeit vor Sicherheit”.

Es hat den Anschein, dass das „Katastrophenszenario“ bei Kernkraftwerken in den Köpfen einer großen Mehrheit der Bevölkerung die Oberhand gewonnen hat! Und soll in einer Welt, in der Klimaänderungen eine der größten Umweltherausforderungen darstellen, wirklich zugelassen werden, dass diese „irrationale Angst“ unsere Politik bestimmend kontrolliert?

Kernspaltung

In anderen Ländern existiert die oben genannte, die Politik beeinflussende „irrationale Angst“ offensichtlich nicht, denn weltweit sind ca. 450 Reaktorblöcke mit einer Gesamtleistung von etwa 400 GW in 31 Ländern in Betrieb. Mehr als 50 weitere befinden sich in Bau. Da auch wieder etliche außer Betrieb genommen werden, bleibt die Gesamtzahl ungefähr konstant.

Im Einsatz sind unterschiedliche Reaktortypen:

• Leichtwasserreaktor: Ausgeführt als Siedewasserreaktor oder Druckwasserreaktor; sie erzeugen fast 90 % der Kernenergie weltweit (68% DWR, 20% SWR und 100% in Deutschland).
• Schwerwasserreaktor: Erfordert eine große Menge des teuren schweren Wassers; kann aber mit natürlichem, nicht angereichertem Uran betrieben werden.
• Graphit-Reaktortypen: Als Brennstoff wird leicht angereichertes Urandioxid (UO₂) in Form von Pellets statt Uranmetall verwendet; Kühlmittel ist Kohlenstoffdioxid; mit bis zu 42% wird der höchste Wirkungsgrad aller bisherigen Kernkraftwerke erzielt.

Zu diesen Reaktortypen zählen auch Hochtemperaturreaktoren, Kugelhaufenreaktoren, der russische RBMK (deutsch etwa: Hochleistungs-Reaktor mit Kanälen) u.a.

• Brutreaktoren (bekannt als schnelle Brüter): Liefern neben der Energiefreisetzung durch Wandlung des ²³⁸U in ²³⁹U durch Neutroneneinfang im Beisein des Isotops ²³⁵U neues Spaltmaterial in Überschuss. ²³⁹U geht von selbst durch weitere Zerfallsreaktionen in das spaltbare ²³⁹Pu (Plutonium) über, das teilweise parallel zum ²³⁵U noch im Reaktor wieder gespalten wird, bzw. nach Aufbereitung zu neuen Brennelementen verarbeitet werden kann. Diese Reaktoren stellen allerdings sicherheitstechnisch höhere Anforderungen, haben aber den Vorteil, dass die verfügbaren Uranvorräte mehr als 60-mal effektiver genutzt werden gegenüber ²³⁵U allein. Brutreaktoren arbeiten mit schnellen Neutronen, weil kein Abbremsen durch einen Moderator (Wasser oder Graphit) erfolgt, und verwenden flüssiges Natrium als Kühlmittel.

Für Brutreaktoren muss Uran, das zu 99,3% aus dem nicht spaltbaren Isotop ²³⁸U und nur zu 0,7% aus dem spaltbaren Isotop ²³⁵U besteht, nicht wie bei den anderen Reaktoren, speziell aufbereitet werden. Für andere Reaktortypen wird bei der Uran-Anreicherung durch Lösen von Natururan in Säuren und Zusatz von Fluor Uranhexafluoridgas erhalten, das die Fraktionen ²³⁸U und die etwas leichtere ²³⁵U enthält. Durch Ultrafiltration in Batterien von Gaszentrifugen wird ²³⁵U physikalisch auf 3 bis 4% aufkonzentriert.

Aus der durch die Kernspaltung frei gesetzten Energie in Form von Wärme wird überwiegend Elektroenergie in einem Dampfturbinenprozess gewonnen.

Kurz:

      Das Kernkraftwerk ist eine Dampfkraftanlage, die die erforderliche Wärme einem Kernreaktor entnimmt.

Wiederverwertung und Endlagerung

Trotz Vorteile der Kernenergie betreffs Versorgungssicherheit, Elektroenergie und Wärme sowie Preisstabilität auf gewohntem niedrigem Niveau und ohne nennenswerte direkte Einflüsse auf die Umwelt, bestehen die bekannten und größtenteils ungelösten Probleme bei der Endlagerung von verbrauchtem Brennmaterial und dem Rückbau stillgelegter Kraftwerke.

Wiederverwertung und Endlagerung dieses strahlungsbelasteten Ab- und Anfallmaterials scheitert in Deutschland scheinbar an politischen und bürokratischen Hürden, hervorgerufen durch die bereits oben erwähnte „irrationale Angst“ von großen Teilen der Bevölkerung.

Die Folgen – Ausstieg aus der Kernenergie und Einschränkung der Forschung – erweisen sich nach und nach offensichtlich als falsch. Zum Glück ist die Forschungskapazität, das Wissen betreffend, größtenteils noch erhalten geblieben.

Eine Endlagerung von kontaminiertem Material wird immer erforderlich sein. Es geht darum, zukünftig die Menge so gering wie möglich zu halten. Eine Riesenaufgabe für die Forschung und Entwicklung. Insbesondere geht es um die Gamma-Strahlung, eine der Röntgenstrahlung ähnliche, aber von erheblich kleinerer Wellenlänge und größerem Durchdringungsvermögen.

Bei von Strahlung betroffenen Materialien, seien es Gebäude oder Ausrüstungen jeder Art, klingt die Eigenstrahlung in kurzer Zeit wieder ab. Bei radioaktiven Stoffen selbst entscheidet die Halbwertzeit über die Dauer der Strahlung bis zum endgültigen Zerfall. Es ist umweltneutrale Lagerung, die s.g. Endlagerung, erforderlich. Bei vernünftiger Vorgehensweise dürfte dies in Deutschland kein so hartes Problem sein wie jetzt aktuell. Hier spielt wieder die „irrationale Angst“ und die davon abhängige Politik eine negative Rolle. Unser Land ist so unterhöhlt durch Bergbau und auch von der Natur selbst, dass es mit Sicherheit geeignete Orte gibt.

Die „sooo“ gefährliche Kernstrahlung hat begrenzte Reichweiten, die Energie-Reichweite W. Die Reichweite R der Alpha-Strahlung, aus zweifach positiv geladenen Heliumkernen bestehend, beträgt z.B.

und ist mithin harmlos.

Für die aus Elektronen bestehende Beta-Strahlung lässt sich näherungsweise eine maximale lineare Reichweite d_max angeben:

Auch dies ist harmlos.

MeV steht für Megaelektronenvolt. 1 eV entspricht 1,602·10^-19 As·1V = 1,602·10^-19 Ws.

Nicht so einfach sind die Verhältnisse bei der elektromagnetischen Gamma-Strahlung. Gegenüber der Alpha- und Beta-Strahlung, die Teilchenstrahlungen sind, hat sie ein außerordentliches Durchdringungsvermögen, dessen Intensität abhängig von der Dichte des duchstrahlten Stoffes umgekehrt proportional abnimmt, z.B. in Luft nur äußerst gering. Die beim Durchgang durch stoffliche Medien auf Grund komplizierter Prozesse frei werdenden Elektronen bewirken abhängig von der frei werdenden Energie eine Ionisierung des durchdrungenen Stoffes. Hierauf beruht unter anderem die starke biologische Wirkung der Gamma-Strahlung.

Da keine Reichweite der Strahlung angegeben werden kann, ist ihr Abschwächungsgrad entscheidend beim Durchgang abhängig von Stoff und Energiegehalt.

Linearer Schwächungskoeffizient in cm^-1 für Gamma-Strahlen:

Mit diesen Werten und der Beziehung s_½ = 0,693/Abschwächungskoeffizient für die Halbwertschicht, der Schichtdicke, bei der die Intensität einer Strahlung um die Hälfte abgeschwächt wird, lassen sich leicht die Stärken von Schutzschichten errechnen.

Eine Gamma-Strahlung der Energie 1 MeV erfordert eine Bleischicht von 4,4 mm, bzw. in Beton 24,6 mm, wenn eine Abschwächung der Strahlung auf 1/32 erreicht werden soll. Die Abschwächung auf 1/20 ist meistens ausreichend, weil sie dann geringer ist als die natürliche Hintergrundstrahlung.

Die Einengung des Anfalls von radioaktivem Material, dem sogenannten Atommüll, ist aus heutiger Sicht allein durch Einsatz von Brutreaktoren möglich (siehe diese). Es müsste ein schrittweiser Ersatz der anderen Reaktortypen erfolgen, vorrangig der Leichtwasserreaktoren, die sich bisher ökonomisch, d.h. nur mit Blick auf den mit dem Kernkraftwerk erzielbaren Profit betreffend, durchgesetzt haben. Wird in die Bilanz die Verfügbarkeit der Rohstoffe, die Effektivität ihrer Nutzung und der Endlageraufwand einbezogen, kehrt sich die Ökonomie extrem um.

Leichtwasserreaktoren nutzen nur etwa fünf Prozent der Energie neuer Brennelemente, Brutreaktoren dagegen liefern neben der Energiefreisetzung neues Spaltmaterial in Überschuss.

Spaltstoff ist ein Mischoxid aus 15 bis 20% Plutoniumoxid und 80 bis 85% Uranoxid. Die Konzentration der spaltbaren Isotope ist im Vergleich zu den Leichtwasserreaktoren damit zehnmal höher und somit die Nutzung des eingesetzten Urans effektiver, was eine extreme Verringerung des im Reaktor nicht mehr verwertbaren Restes bedeutet. Neben Plutonium wird auch Thorium  und Isotope anderer Elemente aus ihren Zerfallsreihen erbrütet, wie die minoren Actinoide Neptunium, Americium und Curium. Dieser langlebige radioaktive Abfall muss für die Endlagerung in seiner Gefährlichkeit, durch Tansmutation (Umwandlung in ein anderes Element) verringert werden.

So kann für Wiederverwertung und Endlager die Sicherheit erhöht und die Mindestlagerzeit verkürzt werden.

Die Internationale Atomenergie-Agentur hat 1981 für radioaktive Abfälle folgende Einteilung vorgenommen:

• Hochradioaktive Abfälle erzeugen aufgrund ihrer hohen Aktivität erhebliche Zerfallswärme, Kühlung vor Aufbereitung und Endlagerung erforderlich;
• Mittelradioaktive Abfälle erfordern Abschirmmaßnahmen, aber kaum oder gar keine Kühlung;
• Schwachradioaktive Abfälle  erfordern bei Handhabung oder Transport keine Abschirmung.

Der Mengenanteil des hochradioaktiven Abfalls beträgt in Deutschland ca. zehn Prozent, enthält aber ca. 99,9% der gesamten Radioaktivität.

Ausblick

Voranstehend ein Auszug aus dem offenen Brief der “VERNUNFTKRAFT BW” vom 28.03.2020 an die Bundesministerien u.a. für Justiz und für Verbraucherschutz sowie für Wirtschaft und Energie zum Windkraftausbau:

„Wenn die Bundesregierung ihre ambitionierten Klimaschutzziele allein mit Hilfe der Wind und Solarenergie erreichen will und CO₂-freie Alternativen wie den Dual Fluid Reaktor (also inhärent sichere Kernenergie ohne langlebige Rückstände) nicht in Betracht zieht, muss – wie Experten berechnet haben – die installierte Leistung an Windkraft und Photovoltaik bei gleichbleibendem Energieverbrauch versiebenfacht werden. Die Zahl der Windkraftanlagen wird sich selbst bei Verdoppelung ihrer Leistung mehr als verdreifachen müssen, von heute fast 30.000 auf vielleicht 100.000. Deutschland wird nicht mehr wiederzuerkennen sein.“

Eine Verdoppelung der Leistung von Windrädern sehe ich in naher Zukunft nicht und halte sie auch kaum für möglich. Oder soll Deutschland künftig so aussehen?

Der oben angeführte Dual Fluid Reaktor (DFR) ist eine Entwicklung des Instituts für Festkörper-Kernphysik in Berlin. Vorgesehene großtechnische Realisierung etwa 2030.

Der DFR ist ein neues Kernreaktorkonzept und zählt zu den Reaktoren der sogenannten IV. Generation, die hohe Anforderungen an Sicherheit, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit erfüllen. Das „Generation IV International Forum (GIF)“ ist ein Forschungsverbund, der sich der gemeinsamen Erforschung und Entwicklung zukünftiger Kernkraftwerkeverschrieben hat.

So großmündig ist auch die Ankündigung des DFR durch das Entwicklerkollektiv. Eine revolutionäre Energiequelle, Kernkraft ohne langlebige Abfälle und Unfallrisiken.

Der Reaktor selbst besteht aus zwei Flüssigkeitskreisläufen, der Brennstoffschleife und dem Kühlkreislauf. Ersterer enthält geschmolzene Kernbrennstoffe und der zweite flüssiges Blei. Dort wo die Brennstoffschleife vom Kühlkreislauf umströmt wird, liegt der Reaktionsraum, in dem die Kettenreaktion statt findet.

Vorteile gegenüber bekannten Reaktoren sind:

• keine Kernschmelzen, d.h. Szenarien wie von Tschernobyl oder Fukushima bekannt;
• der DFR benötigt keine externen Schutzvorrichtungen, wird der Reaktor zu heiß, lösen sich Schmelzstopfen auf und die Brennstoffflüssigkeit strömt in isolierte Auffangtanks;
• keine langlebigen Spaltprodukte, wie beim Brüter wird entsprechend den Zerfallsreihen immer wieder neues Brennmaterial gewonnen, das bis zur Erschöpfung genutzt wird;
• Atommüll besteht nur aus Spaltprodukten, die nach maximal 300 Jahren kaum noch radioaktiv sind und erfordern daher kein Endlager für große geologische Zeitspannen;
• Stromerzeugung durch hohe Arbeitstemperatur effizienter (ca. 60 % Wirkungsgrad) als bei den bisher bekannten Kernkraftwerken.

Bei Aufzählung der Vorteile werden Probleme, die bei Rohrbrüchen sowohl im Brennstoff- als auch im Kühlkreislauf auftreten können, nicht erwähnt. Vermischen sich Kernbrennstoff und Blei, kann sehr wohl ein „Tschernobyl“ stattfinden.

Erfahrungen mit Flüssigsalzreaktoren (gleiches Prinzip wie DFR) lieferten immer wieder das gleiche Ergebnis:

• Die hohen Temperaturen sind in Kombination mit Flüssigsalz oder sogar Flüssigmetall als Kühlmedium in einem Dauerbetrieb nicht möglich.
• 800 – 1000 °C sind Bereiche, in denen fast alle Materialien einen großen Teil ihrer Festigkeit verlieren und zu Reaktionen mit dem Kühlmedium neigen.

Diese Erfahrung hat man auch mit dem „Superphénix“ in Frankreich gemacht. Da entwich immer wieder Natrium aus dem Kühlkreislauf und sorgte für Störungen.

Deshalb ist man aus dem Stadium der Versuchsanlagen nicht hinausgekommen.

Da lehnt sich die Gesellschaft “VERNUNFTKRAFT BW” mit ihren offenen Brief vom 28.03.2020 unter Erwähnung des DFR wahrscheinlich zu weit zum Fenster hinaus.

Kernfusion

Abhilfe könnte in ferner Zukunft, d.h. in einigen Jahrzehnten (nicht vor 2050), die Kernfusion bringen. Das Projekt ITER, ein Kernfusionreaktor als internationales Forschungsvorhaben mit dem Fernziel der Stromerzeugung aus Fusionsenergie, befindet sich in der Realisierung.

Der Reaktor arbeitet nach dem Tokamak-Prinzip und soll laut Plan 2025 erstmals ein Wasserstoffplasma erzeugen. Er ist beim südfranzösischen Kernforschungszentrum Cadarache im Bau

Eine Alternative ist der Stellarator, eine torusförmige Anlage zum magnetischen Einschluss eines heißen Plasmas mit dem Ziel der Stromgewinnung durch Kernfusion. Das Verfahren ist in den USA favorisiert. Mit der deutschen Anlage Wendelstein 7-x in Greifswald wurde im Jahre 2018 die weltweit höchste Plasmatemperatur (Helium) erreicht. Die Ionentemperatur betrug bei einer Dichte von 0,8 x 10²⁰ Teilchen/m³ ca. 40 Millionen Grad.

Das gemeinsame Problem beider Verfahren ist die Steuerung des Reaktionsverlaufs.

Es wäre die Lösung der Kernenergieproblematik, da keine Strahlung auftritt. Die weitere Entwicklung ist abzuwarten.

Fazit

Zusammenfassend zum Ausstieg aus der Kernenergie ein Auszug aus der Forderung zum Thema von Martin Neumann (MdB), energiepolitischer Sprecher FDP-Bundestagsfraktion:

“Ein Ausstieg aus der Kernenergieverstromung darf nicht gleichzeitig ein Ausstieg aus der Kernenergieforschung sein. Durch Forschung in diesem Bereich könnten neue Wege gefunden werden, um die Strahlungsintensität und Halbwertszeit von stark radioaktivem Material und somit die Belastung der Umwelt zu reduzieren. Mit einem zeitlich, finanziell und technisch durchdachten Plan, an welchem der Bund sowie die Länder beteiligt werden, kann der Erhalt von Kompetenzen in Forschung und Entwicklung sichergestellt werden. Eigene Standorte für dementsprechende Forschungsvorhaben sollten ebenfalls in die Überlegungen einfließen. Ein gutes Beispiel hierfür ist der Testreaktor zur Erforschung der Fusionstechnologie in Greifswald, im Norden Deutschlands. Die Fusionstechnologie ist gleichermaßen Kernenergie wie die Atomkraft, unterliegt aber einer völlig anderen Wahrnehmung in der Öffentlichkeit.”

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Über den Autor

Dipl.-Ing. Uwe Detloff ist pensionierter Ingenieur in Halle (Saale). Er ist Mitglied der Freien Demokratischen Partei und im Verband “EnergieVernunft Mitteldeutschland e.V.” Uwe Detloff publiziert von Zeit zu Zeit zu den Themen Energiepolitik, Energietechnik, Klimawandel und Technikfolgenforschung. Sie erreichen den Autor über unser Kontaktformular.