Kernenergie

Das weltweit erste wirtschaftlich genutzte Kernkraftwerk steht im russischen Obninsk

Mit Kernenergie, Atomenergie, Atomkraft, Kernkraft oder Nuklearenergie wird die Technologie zur großtechnischen Erzeugung von Sekundärenergie wie elektrischem Strom mittels Kernreaktionen bezeichnet. Kernreaktionen erzeugen mehr Energie pro Masse als chemische Reaktionen, die die Energie bei Verbrennungen, Brennstoffzellen, Batterien oder Sprengstoffen liefern. Das Hauptproblem bei der Energieerzeugung durch Kernreaktionen ist, dass dabei radioktives Material, beispielsweise Uran, benötigt oder erzeugt wird. Während Kernspaltung in Kernkraftwerken, auf die sich der folgende Artikel konzentriert, seit den 1960er Jahren praktiziert wird, ist die Kernfusion in Kernfusionsreaktoren auf Grund der Komplexität seit langem noch im Forschungsstadium.

Der Anteil der Kernenergie an der weltweiten Energiegewinnung betrug 1998 nach Angaben der UNDP 6,5 %, lag 2006 laut der Internationalen Energieagentur bei 6,2 % und 2009 nur noch bei 5,8 %. Mit Stand November 2012 waren 436 Reaktorblöcke (gegenüber 444 Reaktorblöcken 2002) mit einer Gesamtleistung von 374,1 GW in 31 Ländern in Betrieb. Der Anteil der Kernkraft an der weltweiten Stromerzeugung sank seit 1993 von 17 % auf 11 % in 2011.Im Januar 2013 galten der IAEA nur noch 390 KKWs als im Betrieb. Die Gesamtleistung betrug 331,1 GW.

Geschichte

Begriffsgeschichte

Als einer der ersten prägte der Physiker Hans Geitel 1899 den Begriff Atomenergie für die im Zusammenhang mit radioaktiven Zerfallsprozessen auftretenden Phänomene. Später kamen die Synonyme Atomkernenergie, Atomkraft, Kernkraft und Kernenergie hinzu.

Die Verwendung dieser Begriffe hat eine politisch-ideologisch motivierte Verschiebung erfahren. In den 1950er-Jahren war Franz-Josef Strauß Bundesminister für Atomfragen. Eine 1955 in Genf abgehaltene Konferenz mit hochrangigen Wissenschaftlern trug den Titel International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy und wurde in deutschen Medien als Atomkonferenz bekannt. In der Folge dieser Konferenz wurde 1957 die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEA) gegründet. Der Lobbyverband der an der Technik interessierten deutschen Unternehmen wurde 1959 als Deutsches Atomforum gegründet. In den folgenden Jahrzehnten distanzierten sich die Befürworter der Technik von der Vorsilbe Atom und verwendeten in Deutschland ausschließlich Kern. Parallel dazu geschah im englischen Sprachraum eine Verschiebung von atomic zu nuclear. Als Grund gilt die unerwünschte Assoziation mit dem zunehmend negativ besetzten Begriff der Atombombe. Kritiker behielten dagegen die Vorsilbe Atom sowohl in der Eigenbezeichnung Atomkraftgegner als auch in Slogans wie etwa „Atomkraft? Nein danke“ bei. Sie sprachen weiterhin von Atomenergie und Atomkraftwerken mit der Abkürzung AKW.

Das Synonym Atomkernenergie wurde in der ersten Zeit der technischen Nutzung verwendet (Namensänderung des Atomministerium in Bundesministerium für Atomkernenergie 1961) und bis heute als atomrechtlicher Begriff etwa beim Länderausschuss für Atomkernenergie.

Technikgeschichte

→ Hauptartikel: Entdeckung der Kernspaltung

Lise Meitner und Otto Hahn im Labor

Um 1890 wurden erste Experimente zur Radioaktivität durchgeführt. Das Ziel Antoine Henri Becquerels, Marie und Pierre Curies und anderer war die Erforschung von Kernreaktionen.

1938 entdeckten Otto Hahn und Fritz Straßmann die induzierte Kernspaltung von Uran, die 1939 von Lise Meitner und Otto Frisch theoretisch erklärt wurde. Zusammen mit dem insbesondere von Frédéric und Irène Joliot-Curie erbrachten Nachweis, dass eine Kettenreaktion möglich ist, wurden die praktischen Anwendungsmöglichkeiten der Kernspaltung klar.

Zuerst wurden diese Erkenntnisse für die militärische Forschung während des Zweiten Weltkrieges genutzt. Im Rahmen des Manhattan-Projekts gelang Enrico Fermi am 2. Dezember 1942 die erste kontrollierte nukleare Kettenreaktion in einem Kernreaktor in Chicago (Chicago Pile One). Während das Ziel des von Robert Oppenheimer geleiteten Manhattan-Projekts mit der ersten erfolgreich gezündeten Atombombe am 16. Juli 1945 (Trinity-Test) erreicht wurde, gelang es der deutschen Forschungsgruppe unter Werner Heisenberg und Carl Friedrich von Weizsäcker bis zum Kriegsende nicht, einen funktionierenden Kernreaktor zu entwickeln (Uranprojekt).

Die vier Glühlampen im Forschungsreaktor EBR-I am 20. Dezember 1951

Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die militärische Forschung fortgesetzt. So wurde am 31. Oktober 1952 die erste Wasserstoffbombe gezündet. Parallel wurde die zivile Verwendung der Kernenergie entwickelt. Ende 1951 erzeugte der Forschungsreaktor EBR-I im US-Bundesstaat Idaho erstmals elektrischen Strom aus Kernenergie und erleuchtete am 20. Dezember vier Glühlampen. Das erste Kraftwerk zur großtechnischen Erzeugung von elektrischer Energie wurde 1954 mit dem Kernkraftwerk Obninsk bei Moskau in Betrieb genommen. 1955 folgte das Kernkraftwerk Calder Hall in Nord-West England auf dem Gelände des Nuklearkomplexes Sellafield.

In Deutschland wurde 1957 mit dem Forschungsreaktor München in Garching der erste Forschungsreaktor in Betrieb genommen. 1961 wurde auf der Gemarkung der Gemeinde Karlstein am Main aus dem Kernkraftwerk Kahl mit einer Leistung von 15 MW zum ersten Mal elektrischer Strom aus Kernenergie in das westdeutsche Versorgungsnetz eingespeist. 1966 nahm in der DDR das Kernkraftwerk Rheinsberg seinen Betrieb auf. Der Ausbau der Kernenergie in Westdeutschland erfolgte dabei nicht marktgetrieben bzw. als Reaktion auf eine Energieknappheit. Stattdessen kam staatlichen Instanzen die Schlüsselrolle zu, während z.B. die Energieversorgungsunternehmen „lange der bremsende Faktor bei der Durchsetzung der Kernenergie“ waren. Während die deutsche Atompolitik in Fortsetzung des Atomprojekts während der NS-Diktatur zunächst auf den Schwerwasserreaktor setzte, übernahm man in den 60er Jahren das günstigere amerikanische Konzept des Leichtwasserreaktors, ein „Sieg der Ökonomen über die Techniker“.

Mit dieser Nachahmung der Amerikaner ergaben sich für Deutschland spezifische Probleme: So waren die zivilen amerikanischen Reaktoren in Anbetracht des Status der USA als Atommacht derart gewählt, dass sie von den militärischen Uran- und Plutoniumanlagen profitierten, womit eine fließende Grenze zur Militärtechnik eine Grundvoraussetzung der dortigen Reaktorentwicklung war. Deshalb war die Eignung der amerikanischen Reaktortechnik für Deutschland insoweit fraglich, zumindest für den Fall, dass sich Deutschland für alle Zeiten als Nichtatommacht begriffen hätte. Zudem war die Sicherheitsphilosophie beiderseits des Atlantiks eine andere: In den USA war man sich bewusst, dass Leichtwasserreaktoren eine geringere inhärente Sicherheit boten als andere zu dieser Zeit diskutierte Reaktortypen. Deshalb war es weitgehend Konsens, dass man mit dem Schlimmsten rechnen müsse und Kernkraftwerke dementsprechend vorwiegend in dünnbesiedelten und leicht zu evakuierenden Regionen gebaut werden sollten. In der viel dichter besiedelten Bundesrepublik war dies dagegen nicht möglich, da man sonst kaum Reaktorstandorte hätte ausweisen können. Stattdessen wurde, um einen entsprechenden Sicherheitsabstand vermeiden zu können, überlegt, Kernkraftwerke unterirdisch zu errichten, was aber von der Atomindustrie vehement abgelehnt wurde. Andere Planungen sahen dagegen dezidiert Kernkraftwerke vor, die nahe der Großstädte Ludwigshafen am Rhein bzw. Frankfurt am Main liegen sollten, um die dort ansässige Chemieindustrie mit Prozesswärme zu versorgen; maßgeblich aus den Überlegungen heraus motiviert die besondere Zuverlässigkeit deutscher Kernkraftwerke zu beweisen.

In den 1960er Jahren wurden zahlreiche weitere Kernkraftwerke mit deutlich höherer Leistung gebaut. So hatte das 1966 in Betrieb gehende Kernkraftwerk Gundremmingen eine Leistung von 250 MW. 1968 wurde der Erzfrachter „Otto Hahn“ als nuklear betriebenes Forschungsfrachtschiff in Betrieb genommen; nach dem Ende des nuklearen Betriebs 1979 wurde es wieder auf Dieselantrieb umgerüstet.

In den 1970er Jahren wurde insbesondere nach der ersten Ölkrise 1973 der Bau von Kernkraftwerken forciert. Diese Kernreaktoren, wie etwa der Block B des Kernkraftwerks Biblis, leisten etwa 1,3 GW (= 1300 MW). Im Zuge der Proteste der Anti-Atomkraft-Bewegung gegen den Bau des Kernkraftwerks Wyhl 1975 in Deutschland entstand eine größere Opposition gegen die zivile Nutzung der Kernenergie. In Österreich wurde 1978 in einer Volksabstimmung beschlossen, das bereits fertig gebaute Kernkraftwerk Zwentendorf nicht in Betrieb zu nehmen. Die Kritik an der Kernkraft verstärkte und verschärfte sich insbesondere durch das schwere Reaktorunglück im Kernkraftwerk Three Mile Island bei Harrisburg (USA) am 28. März 1979, bei dem es erstmals zu einer partiellen Kernschmelze kam.

1983 wurde in Hamm-Uentrop der Thorium-Hochtemperaturreaktor (Kernkraftwerk THTR-300) in Betrieb genommen. Er geht auf die Entwicklungen durch Rudolf Schulten zurück. Dieser Prototyp eines Kugelhaufenreaktors wurde sechs Jahre später nach mehreren technischen Störungen, langen Stillstandsphasen und nur 14 Monaten Volllastbetrieb stillgelegt. Die Stilllegung war notwendig geworden, da die Anlage 1989 am Rande der Insolvenz stand und keine Einigung über die Übernahme der auch weiterhin zu erwartenden hohen Betriebsverluste erzielt werden konnte. Der THTR wurde in den Sicheren Einschluss überführt.

Am 26. April 1986 ereignete sich die Katastrophe von Tschernobyl, bei der nach einer Kernschmelze auch in Westeuropa große Mengen von Radioaktivität niedergingen. In der Folge nahm insbesondere in Europa die Kritik an der Nutzung der Kernenergie deutlich zu. Im Jahr 2000 wurde in Deutschland auf Druck der Bundesregierung der Ausstieg aus der kommerziellen Nutzung der Kernenergie bis etwa 2020 beschlossen. In diesem Rahmen wurden bis 2005 zwei Kernkraftwerke vom Netz genommen. 2010 beschloss die schwarz-gelbe Koalition Kabinett Merkel II eine Laufzeitverlängerung deutscher Kernkraftwerke um 8 bzw. 14 Jahre. Dieser Beschluss war politisch und gesellschaftlich stark umstritten (erst recht seit der Nuklearkatastrophe von Fukushima in Japan seit März 2011). Der schwere Unfall in Fukushima hat gezeigt, dass der weltweit üblich gewordene Leichtwasserreaktor den Ansprüchen an Sicherheit nicht abschließend genügt, zumal die Gründe für den Unfall in Fehlentscheidungen des Betreibers (Wirtschaftlichkeit vor Sicherheit) und Nachlässigkeit der Behörden lagen. Als Reaktion darauf verkündete die Bundesregierung im März 2011 zunächst ein dreimonatiges Atom-Moratorium, schließlich wurde im Atomkonsens der Ausstieg bis zum Jahr 2022 beschlossen, die acht ältesten Kernkraftwerke wurden sofort stillgelegt.

Internationale Perspektive

Zeitliche Entwicklung der Nutzung der Kernenergie zur Stromerzeugung.
(Leistung aller neu installierten Kernkraftwerke [durchgezogener Rahmen] bzw. aller zerstörten oder permanent stillgelegten Kernkraftwerke [gepunkteter Rahmen] – aufgeschlüsselt nach Jahren und Ländern. Die Legende gibt die ISO-3166-1-Kodes der Länder an. Quelle:)

Weltweit ging die Zahl der Kernkraftwerke von 2002 bis 2011 zurück. Laut Statistik der IAEA waren im April 2011 weltweit 437 AKWs in Betrieb, sieben weniger als 2002. In der EU waren 143 Reaktoren in Betrieb, 34 weniger als 1989. Die in Deutschland nach dem Moratorium stillgelegten acht älteren AKWs sind in diesen Zahlen noch nicht berücksichtigt. Im Jahr 2011 waren laut IAEA 64 Reaktoren weltweit im Bau. Nach dem Unfall von Fukushima wurden jedoch zahlreiche Neubaupläne revidiert. Beispielsweise stoppte China sämtliche Neubaupläne.

In den USA kündigte Präsident Barack Obama den Bau einer „neuen Generation sicherer, sauberer Atomkraftwerke“ an und bietet dafür staatliche Kreditgarantien in der Höhe von 38,6 Mrd. Euro. Das einzige in Bau befindliche Projekt ist jedoch der Reaktor Watts Bar-2, der seit 1972 als „im Bau“ gilt.

Die französische Regierung bekräftigte unlängst, dass die Kernenergie der Grundpfeiler der seit 40 Jahren andauernden Politik der Energieunabhängigkeit bleiben werde. Der im Mai 2012 neugewählte Präsident Hollande hat im Wahlkampf mit den Grünen vereinbart, 24 der 58 französischen Reaktoren abschalten zu wollen.

In Indien werden derzeit fünf Kernkraftwerke gebaut. Es ist vorgesehen, bis 2050 25 % der Elektrizitätsbedarfs durch Kernenergie zu decken.

China setzte im März 2011 die Genehmigung neuer Kernkraftwerke vorübergehend aus, es befinden sich noch 27 Kernkraftwerke im Bau. Bis 2020 ist eine Verachtfachung der installierten Leistung auf insgesamt 80 GW vorgesehen. Im Juli 2011 wurde berichtet, dass China wieder auf einen rasanten Ausbau der Kernenergie setzen würde. Die Atomkatastrophe von Fukushima habe daran nicht viel geändert.

Russland betreibt derzeit 32 Reaktoren und baut 11.

Südkorea treibt die Kernenergie ebenfalls voran, derzeit sind 5 Reaktoren im Bau und weitere geplant.

Italien hat nach einem Volksentscheid, in dem sich 95 % der Bürger gegen den Wiedereinstieg entschieden, den von der Regierung Berlusconi geplanten Wiedereinstieg ad acta gelegt.

Deutschland entschied sich bereits unter der Regierung Schröder für einen Atomausstieg bis ca. 2020/21. Die Regierung Merkel verlängerte zunächst die Laufzeiten, leitete jedoch nach dem Reaktorunfall von Fukushima einen beschleunigten Atomausstieg bis 2021 ein.

In Japan gingen bis zum 5. Mai sukzessive alle Reaktoren aus Wartungsgründen vom Netz. Für die Wiederanfahr-Erlaubnis sind die lokalen Parlamente zuständig, die bisher alle Anträge abschlägig beschieden haben. Mitte September 2012, eineinhalb Jahre nach der Nuklearkatastrophe von Fukushima, beschloss die japanische Regierung den schrittweisen Ausstieg aus der Atomenergie bis spätestens 2040, schränkte diesen aber wenige Tage später nach Protesten der Industrie wieder ein.

Technologie

Physikalischer Hintergrund

→ Hauptartikel: Kernspaltung

Kernkraftwerke wandeln die Energie aus Induzierter Kernspaltung in Wärmeenergie und diese in elektrische Energie um. Stromerzeugung aus der bei der Kernfusion freiwerdenden Energie ist auch das Ziel der Fusionsforschung. Andere Kernreaktionen setzen ebenfalls Kernenergie frei, haben aber keine technische Bedeutung.

Bei der induzierten Kernspaltung zerfallen die Atomkerne von schweren Uran-, Thorium- oder Plutonium-Isotopen in mehrere leichtere Kerne, sobald sie eine geringe Aktivierungsenergie – durch Eindringen eines Neutrons in den Kern – erhalten. Die Differenz zwischen der Masse des Ursprungkerns und der Summe der Massen der Spaltprodukte, auch als Massendefekt bekannt, wird dabei nach der Äquivalenz von Masse und Energie in kinetische Energie umgesetzt. Pro Spaltung sind dies etwa 200 MeV. Zu den Spaltprodukten zählen auch 2–3 prompte Neutronen, die bei jeder Spaltung freigesetzt werden. Diese können weitere Kernspaltungen bewirken und führen so zu einer Kettenreaktion. Die durch radioaktiven Zerfall der Spaltprodukte entstehenden verzögerten Neutronen ermöglichen eine gesteuerte Kettenreaktion in einem Kernreaktor.

Bei der Kernfusion verschmelzen mehrere leichte Atomkerne, wie die Wasserstoff-Isotope Deuterium und Tritium, zu einem schwereren Kern, etwa einem Helium-Isotop. Da Atomkerne positiv geladen sind, muss dafür die Coulomb-Kraft, die eine Abstoßung der Kerne bewirkt, überwunden werden. Dazu sind ein hoher Druck und sehr hohe Temperatur – etwa 100 Millionen Kelvin – erforderlich. Wie bei der Kernspaltung wird durch den Massendefekt ein Teil der Kernbindungsenergie, je nach Reaktion in der Größenordnung von etwa 3–18 MeV pro Fusion, freigesetzt. Das benötigte Tritium, das nicht in der Natur vorkommt, soll zunächst mit Kernspaltung aus Schwerwasserreaktoren (Bauart CANDU) gewonnen werden. Später soll Tritium durch weitere kernchemische Reaktionen im Blanket von Fusionskraftwerken erbrütet werden. Ein Kernfusionsreaktor hätte voraussichtlich deutliche Vorteile bei Sicherheit und entstehendem Abfall, seine Machbarkeit ist aber bisher noch nicht erwiesen.

→ Hauptartikel: Kernfusionsreaktor

Kernkraftwerk

→ Hauptartikel: Kernkraftwerk

Kernkraftwerke führen gesteuerte Kettenreaktionen von Kernspaltungen in Kernreaktoren durch, um Hitze zu erzeugen, die mittels Dampf in Turbinen elektrischen Strom erzeugt. Kernfusionsreaktoren befinden sich seit Langem im Forschungsstadium; diese Forschungen stagnieren. Weiterhin sind im militärischen Bereich einige Flugzeugträger, Atom-U-Boote und wenige Atomkreuzer mit Kernenergieantrieb ausgestattet; im zivilen Bereich hat sich dieser Antrieb lediglich für Atomeisbrecher durchgesetzt (siehe auch: Liste ziviler Schiffe mit Nuklearantrieb).

Brennstoffkreislauf

Brennstoffkreislauf mit Versorgung, Entsorgung und Wiederaufarbeitung

Für die Gesamtheit der Arbeitsschritte, die zur Versorgung von Kernreaktoren mit Brennelementen dienen und den notwendigen Maßnahmen zur Entsorgung des radioaktiven Abfalls, ist der Oberbegriff Brennstoffkreislauf üblich. Dieser Begriff wurde in der Diskussion zur Errichtung einer Wiederaufbereitung bei Wackersdorf bekannt. Der Wortteil „Kreislauf“ bezieht sich dabei nicht auf einen echten, verlustfreien Kreislauf. Vielmehr meint er die Tatsache, dass geplant war, den Abbrand nach dem Einsatz im Reaktor in ihre chemischen Bestandteile zu zerlegen und nach Abtrennung der nicht spaltbaren Anteile als Rohmaterial für neue Brennelemente zu verwenden.

Anreicherung

→ Hauptartikel: Urananreicherung

In den Brennelementen der Kernreaktoren werden derzeit hauptsächlich Uran und in Mischoxid-Brennstäben zusätzlich Plutonium als Kernbrennstoff verwendet. Seltener wird Thorium verwendet.

Plutonium und Thorium entstehen beim Betrieb von Kernreaktoren durch die Bestrahlung von Uran mit Neutronen. Es wird als Teil der Wiederaufbereitung aus dem Abbrand gewonnen. Uran wird aus Uranerz gewonnen, das meist im Tagebau abgebaut wird. Das Erz wird gemahlen und das Uran chemisch – üblicherweise als Triuranoctoxid (U₃O₈) – extrahiert. Anschließend wird das U₃O₈ in Uranhexafluorid (UF₆) umgewandelt. Während in Schwerwasserreaktoren und in Brutreaktoren Uran mit der natürlichen Isotopenverteilung von 99,3 % ²³⁸U zu 0,7 % ²³⁵U verwendet werden kann, benötigen die weitverbreiteten Leichtwasserreaktoren angereichertes Uran mit einem Anteil von bis zu etwa 6 % ²³⁵U. Die Anreicherung von ²³⁵U erfolgt üblicherweise mittels Gasdiffusion oder Ultrazentrifugen. Das Uran wird dann als Urandioxid, eventuell zusammen mit Plutoniumdioxid als Mischoxid, zu Brennstäben verarbeitet. Mehrere Brennstäbe werden dann zu Brennelementen zusammengefasst.

Zwischenlagerung

→ Hauptartikel: Zwischenlager (Kerntechnik)

Bei der Kernspaltung entstehen radioaktive Isotope. Daher sind verbrauchte Brennelemente stark strahlend und ihr Material darf nicht in die Umwelt gelangen. Direkt nach dem Einsatz ist die Strahlung so stark, dass eine weitere Verarbeitung nicht möglich ist. Die Brennelemente werden aus diesem Grund für einige Monate oder Jahre im Zwischenlager des Kernkraftwerks in einem Abklingbecken gelagert. Nach dieser Zeit sind kurzlebige Isotope weitgehend zerfallen. Es verbleiben jedoch langlebige Isotope, die die Brennelemente weiterhin hoch radioaktiv machen. Ein Teil dieser Isotope ist spaltbar und lässt sich nach chemischer Abtrennung im Prinzip als Kernbrennstoff verwenden. Der Rest muss gelagert werden, bis er durch radioaktiven Zerfall unschädlich geworden ist.

Für den Abtransport und die Lagerung der Brennelemente außerhalb des Abklingbeckens verwendet man spezielle Behälter, beispielsweise Castor-Behälter. Abgebrannte, nicht wiederaufgearbeitete Brennelemente und radioaktiver Abfall aus Wiederaufarbeitungsanlagen werden in Lagerungsbehältern in Zwischenlagern so lange gelagert, bis die Radioaktivität so weit abgeklungen ist, dass eine Endlagerung möglich ist. Dies dauert einige Jahrzehnte.

Endlagerung

→ Hauptartikel: Endlagerung

Der radioaktive Abfall eines Kernkraftwerks strahlt auch nach Jahrzehnten noch stark. Erst nach einigen Tausend bis einige Hunderttausend Jahren (je nachdem, was man als ungefährlich einstuft) ist diese weitgehend abgeklungen. Zudem sind einige im Atommüll enthaltene Elemente auch sehr giftig. Deshalb muss der radioaktive Abfall dauerhaft so gelagert werden, dass er von der Biosphäre ferngehalten wird. Für diesen Zweck anzulegende Lager nennt man Endlager. Hochradioaktiver Abfall (High Active Waste) erzeugt viel Zerfallswärme; deshalb werden die stählernen Aufbewahrungsbehälter – zum Beispiel Castoren – stehend gelagert und haben Kühlrippen.

Bislang (2012) gibt es weltweit kein einziges Endlager für hoch radioaktiven Abfall.

Transmutation

Eine Möglichkeit zur Umwandlung langlebiger radioaktiver Abfälle besteht in der Transmutation dieser Abfälle in Isotope, die entweder stabil sind oder deren Radioaktivität in wenigen hundert Jahren auf ein unschädliches Maß abgeklungen ist. Diese Anlagen sind zurzeit in der Forschung und Entwicklung und werden auf europäischer Ebene durch das Eurotrans-Projekt gefördert. Technisch bestehen diese Anlagen aus einem Protonenbeschleunigersystem und einem Target, in dem schnelle Neutronen erzeugt werden. Einige der problematischen Isotope können durch den Beschuss mit schnellen Neutronen in unproblematischere Isotope umgewandelt werden. Allerdings erfordert die Transmutation mehrfache, komplexe Wiederaufarbeitung. Die erste Versuchsanlage soll 2020 im Rahmen des Myrrha-Projekts in Belgien entstehen.

Wiederaufarbeitung

→ Hauptartikel: Wiederaufarbeitung

In Wiederaufarbeitungsanlagen – wie etwa die Wiederaufarbeitungsanlage La Hague in Frankreich – können die in abgebrannten Brennelementen enthaltenen 95 % Uran und 1 % Plutonium von den 4 % Spaltprodukten und höheren Aktiniden getrennt werden. Vom abgetrennten Uran können nach erneuter Anreicherung (z. B. in Sewersk, Russland) ca. 10 % wiederverwendet werden. Das bedeutet, in der Summe sind bei einer Wiederaufbereitung insgesamt 1 % bis 10 % des Materials wieder zu verwenden, 90 % bis 99 % sind zum Teil hoch radioaktiver Abfall. Des Weiteren werden in La Hague jährlich ca. 0,5 Mrd. Liter radioaktiv kontaminiertes Abwasser in den Ärmelkanal geleitet sowie radioaktiv kontaminierte Abluft über Europa freigesetzt. Besonders signifikant ist der Anteil von radioaktivem Krypton (⁸⁵Kr) in der Abluft (ca. 90000 Bq pro Kubikmeter Luft).

In Deutschland war eine Wiederaufarbeitungsanlage in Wackersdorf in Bau, wurde aber aus finanziellen Gründen und aufgrund des starken Widerstands aus der Bevölkerung nicht fertiggestellt.

Rechtsgrundlagen

Flagge der IAEO

Die Internationale Atomenergieorganisation (IAEO) soll die internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet der friedlichen Nutzung der Kernenergie und der Anwendung radioaktiver Stoffe fördern und gleichzeitig den Missbrauch dieser Technologie (insbesondere die Proliferation von Kernwaffen) durch Überwachungsmaßnahmen verhindern. Diverse internationale Verträge wie der Atomwaffensperrvertrag und das Atomhaftungsübereinkommen geben entsprechende Richtlinien vor.

In Deutschland ist die Rechtsgrundlage der zivilen Verwendung der Kernenergie das deutsche Atomgesetz (Gesetz über die friedliche Verwendung der Kernenergie und den Schutz gegen ihre Gefahren).

In der Schweiz war bis 2005 das schweizerische Atomgesetz (Bundesgesetz über die friedliche Verwendung der Atomenergie) Rechtsgrundlage, seither ist es das Kernenergiegesetz.

In Österreich dagegen gibt das Bundesverfassungsgesetz für ein atomfreies Österreich dem Verbot der kommerziellen Nutzung von Kernreaktoren nach einem nationalen Referendum seit 1999 Verfassungsrang.

Weitere Verordnungen, wie die Atomrechtliche Deckungsvorsorge-Verordnung (AtDeckV), setzen internationale Richtlinien in Deutschland um. Die Deckungsvorsorge für ein Kernkraftwerk beträgt 2,5 Milliarden Euro, die zu einem Teil als Haftpflichtversicherung und zum anderen Teil als Solidarvereinbarung unter den Kernkraftwerksbetreibern abgesichert sind.

Die Haftungshöchstgrenze bei Schäden, die unmittelbar auf Handlungen eines bewaffneten Konfliktes, von Feindseligkeiten, eines Bürgerkrieges, eines Aufstandes oder auf eine schwere Naturkatastrophe außergewöhnlicher Art zurückzuführen sind, liegt bei ebendiesen 2,5 Milliarden Euro. Für Schäden aus anderen Ursachen haften die Betreiber theoretisch unbegrenzt, de facto ist die Haftung durch das Eigenkapital der Betreiber begrenzt. Andere Versicherungen, wie z. B. Kasko-Autoversicherungen, schließen die Abdeckung von Schäden, die durch Kernenergieunfälle verursacht werden könnten, in aller Regel ausdrücklich aus.

Für den Rückbau von Kernkraftwerken müssen die Betreiber in Deutschland und der Schweiz eine Rückstellung von etwa 500 Millionen Euro je Kraftwerk bilden. Diese Rückstellungen bleiben in Deutschland über den gesamten Zeitraum steuerfrei und dürfen auch dafür eingesetzt werden, Unternehmensbeteiligungen zu erwerben. Kritiker sehen in den Rückstellungen, die mittlerweile insgesamt mehrere zehn Milliarden Euro betragen, „die Bank der Stromkonzerne“.

Subventionen und andere Förderungen

Europa

Seit der Gründung der Europäischen Atomgemeinschaft 1957 wird die Kernenergie politisch und wirtschaftlich gefördert. Für die Durchführung des siebten Rahmenprogramms im Zeitraum 2007–2011 standen nach Angaben der EU-Kommission Mittel in Höhe von insgesamt 3 Milliarden Euro zur Verfügung.

Im EU-Haushalt 2012 sind ca 1,3 Mrd. Euro Forschungsgelder für die Kernenergie vorgesehen, vor allem für die Kernfusion. Auf alle anderen Energieformen zusammen entfallen 355 Mio. Euro, wobei insbesondere die fossilen Energien gefördert werden. Die Windenergie wird mit lediglich 24 Mio. Euro gefördert.

Da derzeit (2012) kaum Unternehmen bereit sind, die sehr hohen Investitionskosten beim Bau von Kernkraftwerken zu tragen, fordern laut Süddeutscher Zeitung Großbritannien, Frankreich, Polen und Tschechien Subventionen für die Stromerzeugung mittels Kernenergie. Demnach sollen unter anderem Einspeisevergütungen analog der Förderung von Erneuerbaren Energien für Atomstrom eingeführt werden und Kernkraftwerke als „emissionsarme Technologien“ den Erneuerbaren Energien gleichgestellt werden. Auch der Bau der Kraftwerke selbst soll subventioniert werden. Der Energiekommissar der EU, Günther Oettinger, kündigte bereits seine Bereitschaft an, „verschiedene Optionen zu diskutieren“. Zuvor waren mehrere geplante Projekte für Kernkraftwerke aus finanziellen Gründen abgesagt worden, der Bau der beiden Kernkraftwerke Flamanville 3 in Frankreich und Olkiluoto 3 hatte sich stark verteuert.

Deutschland

Ende der 1950er Jahre plante RWE seinen ersten Kernreaktor „um den Anschluss an die Technologie nicht zu verlieren“. Am 21. Oktober 1955 war Franz Josef Strauß Atomminister geworden; er propagierte die Kernenergie energisch (und bis zu seinem Tod 1988). Am 13. November 1960 ging das Kernkraftwerk Kahl als Versuchreaktor mit 15 MW in Betrieb, mit US-amerikanischer Reaktortechnik von General Electric. In den Anfangsjahren glaubte man: „Kein AKW in Deutschland könne jemals mit einem Kohlekraftwerk konkurrenzfähig sein“. Deshalb wurde sowohl der Bau der ersten Kernreaktoren als auch der eingespeiste Strom staatlich subventioniert.

Forschungsausgaben auf Bundesebene im Bereich Energie

Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) kam in einer Studie aus dem Jahr 2007 zu dem Ergebnis, dass sich allein die deutschen Ausgaben des Bundes und der Länder für nukleare Energieforschung und -technologie von 1956 bis zum Jahr 2006 auf mindestens 50 Mrd. Euro belaufen. Nicht enthalten sind darin unter anderem öffentliche Ausgaben für Castortransporte (drei Milliarden Euro), innerdeutsche Uranerzbergbausanierung (6,6 Mrd. €), Stilllegung/Rückbau kerntechnischer Anlagen (2,5 Mrd. €) oder der Verlust von Steuereinnahmen aufgrund nicht versteuerter Rückstellungen (20 Mrd. €).

Addiert man diese Kosten und bezieht sie auf die bis Ende 2006 mittels Kernenergie erzeugte Strommenge von rund 4100 TWh ergibt sich eine durchschnittliche Unterstützung von 2,0 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh).

Betrachtet man nur die im Jahr 2006 wirksame Summe aller quantifizierten Effekte (soweit Angaben vorliegen, einschließlich vereinigungsbedingter Lasten und internationaler Projekte) zur Förderung der Kernenergie, beträgt die Geldmenge 3,7 Mrd. Euro (Währungswert von 2006). Dies entspricht einer Unterstützung (167,4 TWh Strom aus Kernenergie im Jahr 2006 in Deutschland) von 2,2 ct/kWh (Währungswert von 2006). Die Werte sind dabei als untere Grenze zu verstehen, da sich viele Kosten der Kernenergie schwer oder gar nicht konkret beziffern lassen und die Zahlen „längst noch nicht alle öffentlichen Ausgaben zugunsten der Atomenergie (z. B. für die Atomverwaltung oder den aufwändigen Rückbau kerntechnischer Anlagen)“ enthalten. Beispielsweise sind Schäden durch Kernenergie in keiner privaten Hausratversicherung abgedeckt.

2010 erstellte das Forum Ökologisch-Soziale Marktwirtschaft im Auftrag von Greenpeace eine umfangreiche Studie: „Staatliche Förderungen der Atomenenergie“ (2010). Diese ermittelte eine Gesamtsumme der realen Fördermittel von 203,7 Milliarden Euro für den Zeitraum von 1950 bis 2010, was 4,3 ct/kWh entspricht.

Frankreich

In Frankreich gab der Premierminister François Fillon im Mai 2011, neun Wochen nach dem Beginn der Nuklearkatastrophe von Fukushima, dem Obersten Rechnungshofes in Frankreich den Auftrag, die Kosten der Kernenergie und des erzeugten Stroms zu ermitteln. Der Rechnungshof legte den Bericht am 31. Januar 2012 vor. Damit wurde erstmalig versucht, alle französischen Forschungsaufwendungen auf dem Gebiet der Stromerzeugung aus Kernenergie seit 1957 zu ermitteln. Demnach kosteten die Erforschung, Entwicklung sowie der Bau der 58 französischen Kernkraftwerke insgesamt etwa 188 Mrd. Euro (in Kaufkraft von 2010). Diese Kosten konnten durch den Verkauf der Elektrizität bislang zu etwa 75 % amortisiert werden (Zusammenfassung, Seite 12 unten).

Allerdings wurden bislang für Rückbau und Atommüllzwischen- und Endlagerung bei weitem nicht die erforderlichen Summen zurückgestellt.

Vereinigte Staaten

Der 2005 verabschiedete Energy Policy Act beinhaltete Subventionen und staatliche Garantien, um die Kernenergie auszubauen. Aufgrund dieses Gesetzes wurden 32 Anträge für den Neubau von Reaktoren bei der Nuclear Regulatory Commission bis Januar 2008 eingereicht.

Ökobilanz

Die Ökobilanz der Kernenergie wird im Vergleich mit fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl als gut angesehen, weil sie im Betrieb kein klimaschädliches Kohlendioxid emittiert und kaum klassische Luftschadstoffe ausstößt.

Auf der Datenbasis von 2001 lag das Treibhauspotenzial bei 15 Kilotonnen pro Terawattstunde und damit deutlich günstiger als etwa Kohle (rund 1.000 kt/TWh) oder Öl (778 kt/TWh). Windenergie lag bei 9 kt/TWh und Photovoltaik bei 13 kt/TWh. Fluss-Wasserkraft hat mit 2 kt/TWh das niedrigste Potenzial. Nach einer Studie des Paul-Scherrer-Instituts aus dem Jahr 2005 produzierten Kernkraftwerke während ihres gesamten Lebenszyklus (Herstellung, Betrieb, Rückbau) ähnlich viel CO₂ wie Windenergie und weniger als Photovoltaik (Solarstrom). „Speziell die Werte für Nuklearkraftwerke könnten in ähnliche Höhen klettern wie für die Photovoltaik, wenn die Urananreicherung nicht effizient betrieben wird.“, räumen die PSI-Fachleute ein. „Auch das Ausweichen auf weniger ergiebige Uranquellen könne die CO₂-Bilanz der Kernkraft in Zukunft verschlechtern.“ Da seit der Studie Windkraftanlagen große technische Fortschritte hatten (die Enercon E-126 erzeugt bis zu 7,5 MW), wird heute angenommen (2011), dass die Windenergie eine günstigere CO₂-Bilanz als Kernenergie hat.

Trotz des Atomausstiegs verbessert Deutschland derzeit jedoch seine Klimabilanz. Obwohl 2011 acht Atommeiler vom Netz gingen, hat sich der Treibhausgasausstoß in Deutschland im Vergleich zum Vorjahr um zwei Prozent reduziert. Im Vergleich zum Referenzjahr 1990 ging der Ausstoß um 26,5 Prozent zurück. Der wachsende Anteil von erneuerbarem Strom sowie der milde Winter wurden als Gründe genannt.

Die Schwefeldioxid-Emissionen liegen bei 3 Tonnen pro Terawattstunde und wiederum deutlich günstiger als bei Öl (8013 t/TWh) und Kohle (5274 t/TWh). Windkraft lag 2001 bei 69 t/TWh, Photovoltaik bei 24 t/TWh. Die niedrigsten Emissionen hat die Fluss-Wasserkraft mit 1 t/TWh.

Die direkten Flächenansprüche der Kernenergie liegen bei 0,5 Quadratkilometern pro Terawattstunde. Windkraft lag 2001 bei 72 km²/TWh, Photovoltaik bei 45 km²/TWh (ohne Berücksichtigung, dass in der Realität hauptsächlich schon bebaute Flächen/Dächer genutzt werden). Die Kernenergie hat bei dieser Betrachtung von allen Energieformen die geringsten Flächenansprüche.

Der Erntefaktor der Kernenergie, also das Verhältnis von gewonnener zu aufgewendeter Energie liegt bei 16. Da als Basis der Betrachtung Nord-Amerika herangezogen wurde und die angegebene Schwankungsbreite bei Kernenergie die größte in der Übersicht ist, kann der reale Faktor aber auch über der Windkraft liegen. Der Faktor für Windkraft lag 2001 bei 80 und 9 für Photovoltaik. Den mit Abstand höchsten Faktor von 267 hat die Wasserkraft.

Kohlenstoffdioxid-Emissionen

Kernkraftwerke erzeugen im laufenden Betrieb kein CO₂. Jedoch ist der Energieeinsatz bei der Herstellung der Kraftwerke, bei ihrem Betrieb (bei Kernkraftwerken einschließlich Brennstoffbeschaffung und Abfallentsorgung) und bei ihrem Abriss grundsätzlich mit CO₂-Freisetzungen verbunden. Der Wissenschaftliche Dienst des Deutschen Bundestages kommt durch Vergleich unterschiedlicher Quellen zum Schluss, dass zwischen 16 und 23 Gramm CO₂ pro erzeugter kWh Atomstrom freigesetzt werden. Das ist außerordentlich wenig im Vergleich zu Kohlekraftwerken: Gegenwärtig beträgt der CO₂-Ausstoß bei Steinkohle ca. 950 g/kWh und bei Braunkohle ca. 1150 g/kWh. Ein Kohlekraftwerk erzeugt etwa 50-mal mehr Kohlendioxid pro erzeugter Energieeinheit als ein Kernkraftwerk.

Die insgesamt über den gesamten Lebenszyklus freigesetzte CO₂-Menge ist bei Kernkraftwerken deutlich geringer als bei Erzeugung der gleichen Strommenge mittels konventioneller (fossil gefeuerter) Kraftwerke. Annähernd gleich hohe CO₂-Reduktionsfaktoren können mit Windkraft- und Wasserkraftwerken erreicht werden, während andere Erneuerbare Energien, insbesondere die Fotovoltaik, nur kleinere CO₂-Reduktionsfaktoren erreichen.

Die CO₂-Emissionen bei Kernenergie hängen vom Urangehalt des Erzes – pro Tonne Uranoxid fallen derzeit zwischen 1000 und 40.000 Tonnen Abraum an – und dem gewählten Verfahren der Urananreicherung ab. Die Begrenztheit des Urans bedingt, dass zunehmend Erze mit immer geringerem Urangehalt als Brennstoffe aufbereitet werden. Damit steigen bei Verwendung nicht CO₂-neutraler Energiequellen für Uranabbau und -anreicherung die CO₂-Emissionen pro kWh Strom. Zu bedenken ist, dass keine der Studien vollständig die CO₂-Emissionen vor und während der Stromerzeugung sowie danach, bei Entsorgung und Lagerung bilanziert. Weiter ist anzumerken, dass keine der zitierten Studien die Verbesserung der Abbrandparameter neu konzipierter Kernkraftwerke, wie z. B. des EPR, berücksichtigt, die zu einer Senkung des Uraneinsatzes bei gleichbleibender Leistung führt.

Nicht alle Kraftwerke erzeugen im Betrieb CO₂, jedoch entsteht bei der Herstellung, beim Betrieb und bei ihrem Abriss grundsätzlich auch klimaschädliches CO₂. Die insgesamt (über den gesamten Lebenszyklus) freigesetzte Menge ist sehr unterschiedlich, wie die folgende Tabelle zeigt. Die rot unterlegten Felder zeigen, dass in Deutschland die Kohlekraftwerke nur 47 % der gesamten elektrischen Energie erzeugen, aber 80 % des dabei erzeugten Kohlendioxids CO₂ verursachen. Der Anteil, den Kernkraftwerke bei etwa gleicher Gesamtleistung indirekt beitragen, ist mit 0,7 % sehr gering. In den beiden rechten Spalten ist die aktuelle Verteilung im Nachbarland Frankreich gegenübergestellt.

Vergleich Deutschland und Frankreich (Quellen: Süddeutsche Zeitung 2007, Bundesministerium BMWI, World Nuclear Association)

Kraftwerksart	CO2-Emissionen pro kWh in Gramm	Anteil an der gesamten Bruttostromerzeugung (2009) in Deutschland	Anteil an der CO2-Erzeugung aller Kraftwerke in Deutschland	Anteil der gesamten elektr. Energie (2007) in Frankreich	Anteil an der CO2-Erzeugung aller Kraftwerke in Frankreich
Wasserkraft	10-40	3,2 %	0,06 %	8,8 %	1,2 %
Windenergie	10-40	6,4 %	0,12 %	0 %	—
Kernkraftwerk	10-30	22,6 %	0,7 %	86,6 %	27,8 %
Photovoltaik	50-100	1,0 %	0,1 %	0 %	—
Erdgas	(400–550)	12,9 %	8,1 %	—	—
Erdöl	890	2,1 %	1,9 %	—	—
Steinkohle	790–1080	18,3 %	35,3 %	4,6 %	71 %
Braunkohle	980–1230	24,6 %	44,9 %	—	—
andere (Müll, Biomasse, …)		8,7 %	8,9 %	—	—
Strom-Mix in Deutschland (2007)	604	—	—	—	—

Welche Einsparungen durch politische Vorgaben möglich sind, zeigt der Vergleich der Kraftwerkparks der Nachbarländer Frankreich und Deutschland: Obwohl auch in Frankreich CO₂ durch die 15 Kohlekraftwerke freigesetzt wird, ist die Gesamtmenge erheblich geringer, wie die folgende Tabelle zeigt. Nach Angaben der EDF werden 95 % der elektrischen Energie in Frankreich CO₂-frei erzeugt. Bei fast gleicher elektrischer Gesamtenergie produziert man in Frankreich nicht einmal 10 % des in Deutschland freigesetzten Klimagases CO₂.

Staat	Gesamterzeugung aller Kraftwerke in TWh	Strom-Mix g pro kWh	Gesamt-CO2 in 109 kg	Anzahl der großen thermischen Kraftwerksblöcke	Anzahl der Kernkraftwerksblöcke
Deutschland	636,5	604	384	≈ 70	17
Frankreich	610,6	61	37	15	58

Kritik

→ Hauptartikel: Anti-Atomkraft-Bewegung

Transparent des deutschen Umweltministeriums zum Atomausstieg 2004

Die Nutzung der Kernenergie zur Erzeugung von elektrischem Strom wurde in Deutschland zunächst von der Anti-Atomkraft-Bewegung abgelehnt. Unter den politischen Parteien lehnten zunächst die Grünen, später auch die SPD die Fortsetzung der friedlichen Nutzung ab. Je nach Umfrageergebnissen und ihrer Interpretation war in den Jahren 2006–2008 etwa die Hälfte der deutschen Bevölkerung gegen Kernenergie. Die Kritiker sind der Auffassung, dass der Betrieb von Kernkraftwerken sowie die Endlagerung des abgebrannten Kernbrennstoffs unverantwortliche Sicherheitsrisiken (siehe auch Restrisiko) bergen.

Unfallgefahr (Risiko einer Kernschmelze)

→ Hauptartikel: Kernschmelze

In der ersten „Deutschen Risikostudie“ aus dem Jahr 1979, erstellt durch die Gesellschaft für Reaktorsicherheit, werden mögliche Unfallfolgen von bis zu 14.500 Soforttoten und 104.000 späteren Todesfällen angegeben. Auch könnte laut der Gesellschaft für Reaktorsicherheit eine Fläche bis zu 5600 Quadratkilometern so stark kontaminiert werden, dass 2,9 Millionen Menschen evakuiert und umgesiedelt werden müssten.

Bei der Katastrophe von Tschernobyl, dem bis dahin größten Nuklearunfall der Geschichte, wurden 1986 große Landflächen – auch in Deutschland – mit radioaktiven Nukliden kontaminiert. Die WHO kommt zu den Schluss, dass 31 Menschen direkt an den Folgen der hohen Strahlung gestorben sind und weitere ca. 9000 Todesfälle infolge von durch die Strahlung induzierten Krebs bis 2006 aufgetreten sind. Andere Organisationen schätzen eine weit höhere Anzahl Opfer: Greenpeace nennt 200.000 zusätzliche Tote als Folge des Unfalls, die IPPNW ermittelte eine Anzahl von 50.000 bis 100.000 Toten und 540.000 bis 900.000 Invaliden bis zum Jahr 2006 und der TORCH-Report nennt 30.000 bis 60.000.

Die Schäden eines Unfalls mit erheblicher Freisetzung von Radioaktivität bezifferte eine Studie der Prognos AG 1992 mit 5 bis 12 Billionen DM (2,6 bis 6,1 Billionen €), entsprechend dem drei- bis vierfachen des damaligen jährlichen deutschen Bruttosozialproduktes.

Im Mai 2012 erschien eine Studie des Max-Planck-Instituts für Chemie, nach der das Risiko katastrophaler Kernschmelzen wie in Tschernobyl und Fukuschima wesentlich höher ist, als bisher abgeschätzt. Und zwar einmal in 10 bis 20 Jahren, bzw. 200-mal häufiger als bisher angenommen.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken

Belastungen durch den Uranbergbau

Der Uranabbau verursacht massive Umweltzerstörungen. Diese Flächenanspruchnahme wird bei Vergleichsstudien und in den Ökobilanzen der Kernenergie meist nicht berücksichtigt. Bergarbeiter in Uranminen erkranken oft an Lungenkrebs. In Gebieten, wo Uran abgebaut wird, bestehe zudem ein erhöhtes Gesundheitsrisiko durch entweichende Radioaktivität. Beispielsweise seien erhöhte Radium- und Arsenwerte im Hausstaub in der Umgebung des Bergbauunternehmens Wismut festgestellt worden, was zu einem erhöhten Gesundheitsrisiko in der jeweiligen Region geführt habe. Hinzu kämen riesige Mengen von radioaktivem Abraum, und Schadstoffe würden sich ihren Weg in Grundwasser und Nahrungsmittel bahnen. Ein weiteres Problem sei ein enormer Wasserbedarf. In trockenen Regionen wie in Australien oder Niger seien dadurch Wasserressourcen dauerhaft erschöpft. Greenpeace geht außerdem davon aus, dass Menschen in den Gebieten indigener Völker unter den Folgen des Uranabbaus leiden.

In Australien sind Aborigines in der Nähe von Uran-Abbaustätten auffällig häufig von Krebs betroffen. Auch der Uranabbau in Deutschland (in der ehemaligen DDR, zur Wiedervereinigung 1990 eingestellt; siehe Wismut) führte zu Erkrankungen von Minenarbeitern und ehemaligen Minenarbeitern. Durch Berichte, medizinische Dossiers und Prozessakten (nach dem Fall der Mauer klagten zahlreiche Erkrankte vor Gerichten gegen die WISMUT) gilt dieser Uranbergbau als der weltweit am besten dokumentierte.

Belastungen aus dem Normalbetrieb

Eine Studie des Bundesamtes für Strahlenschutz aus dem Jahr 2007 belegt eine statistisch signifikant erhöhte Leukämiehäufigkeit bei Kindern, die weniger als fünf Kilometer von einem Kernkraftwerk entfernt aufgewachsen sind. Danach erkrankten von 1980–2003 im Fünf-Kilometer-Umkreis um die Kernkraftwerke in Deutschland 37 Kinder neu an Leukämie – im statistischen Mittel wären es 17 Kinder gewesen. Die Ursachen für diese Korrelation sind bis heute nicht geklärt, nach derzeitigem Kenntnisstand ist der Zusammenhang nicht strahlenbiologisch erklärbar.

Über die Interpretation dieses Befundes herrscht keine Einigkeit. Während die Autoren der Studie der Auffassung sind, dass die von deutschen Kernkraftwerken im Normalbetrieb emittierte ionisierende Strahlung wegen der um ein vielfaches höheren natürlichen Strahlenbelastung nicht als Ursache in Betracht kommt, gelangt das externe Expertengremium des BfS zur KiKK-Studie zur Überzeugung, dass aufgrund des besonders hohen Strahlenrisikos für Kleinkinder sowie der unzureichenden Daten zu Emissionen von Leistungsreaktoren dieser Zusammenhang keinesfalls ausgeschlossen werden kann. Andere Studien sind dagegen kontrovers. Sie zeigen keinen bis hin zu einem deutlichen Zusammenhang zwischen dem Wohnen in der Nähe eines Kernkraftwerkes und dem Auftreten von Krebsfällen. Es wird auch darauf verwiesen, dass 'viele eventuell miteinander kombinierte Faktoren … als Krankheitsursache denkbar (sind) und … möglicherweise in der Umgebung deutscher Kernkraftwerke gehäuft auf(-treten)', es sich also nicht um noch unbekannte Emissionen von Leistungsreaktoren handelt.

Plutonium und noch nicht verbrauchtes Uran sowie weitere radioaktive Wertstoffe (zum Beispiel Americium), die in abgebrannten Brennstäben enthalten sind, werden in der französischen Wiederaufarbeitungsanlage La Hague und im britischen Sellafield gewonnen; die verbleibenden Reststoffe werden für die Endlagerung konditioniert. Bei diesem Verfahren entsteht in La Hague täglich 400 Kubikmeter radioaktives Abwasser; dieses wird in den Ärmelkanal geleitet. Dies („direkte Einleitung“) ist legal; das Versenken von Fässern mit Atommüll im Meer ist seit 1993 verboten.

Ungelöste Entsorgung

Darüber hinaus wird die direkte Entsorgung der hoch radioaktiven Brennelemente bzw. der Rückstände aus der Wiederaufarbeitung als ungesichert angesehen, da einige der anfallenden Nuklide sehr große Halbwertszeiten haben (²³⁹Pu beispielsweise 24.000 Jahre). Daher gehen Atomkraftgegner davon aus, dass der Zeitraum, in dem radioaktiver Abfall in einem Endlager aufbewahrt werden müsse, unüberschaubar sei und es deswegen kein sicheres Endlager geben könne. Zwar kann die Halbwertszeit durch Wiederaufarbeitung und Transmutation auf wenige hundert Jahre gesenkt werden; dies erhöht jedoch gleichzeitig die gegenwärtige Strahlenbelastung, die mit solchen Verfahren verbunden ist.

Der Transport sei wegen möglicher Unfälle ebenfalls nicht sicher. Bei der Wiederaufarbeitung extrahiertes Plutonium könne zur Herstellung von Kernwaffen verwendet werden. Außerdem gäbe es insbesondere zur Wiederaufarbeitungsanlage Sellafield Medienberichte, dass dort unkontrolliert Radioaktivität ausgetreten sei und die benachbart wohnenden Familien mit einigen Fällen von darauf zurückzuführenden Leukämie-Erkrankungen ihrer Kinder und Senioren konfrontiert seien.

Vergleich mit anderen Gefahrenquellen

Wissenschaftlichen Schätzungen zufolge liegt die Zahl der Todesfälle durch Unfälle in der Öffentlichkeit in Europa bei 0,003 und bei Beschäftigten im Kernenergiesektor bei 0,019 (jeweils pro erzeugter Terawattstunde). Todesfälle durch Luftverschmutzung liegen bei 0,052, schwere Erkrankungen durch Luftverschmutzung bei 0,22. Im Vergleich dazu liegt die Zahl der Todesfälle durch Elektrizitätsgewinnung mit Braunkohle bei 0,02 (Unfälle in der Öffentlichkeit), 0,1 (Unfälle bei Beschäftigten), 32,6 (Luftverschmutzung) bzw. 298 (schwere Erkrankungen).

Gefahren für Frieden und Sicherheit

Proliferation von Kernwaffen

Gegner der Kernkraft argumentieren, dass es nicht möglich sei, zivile und militärische Nutzung faktisch zu trennen. Die Kernenergie trage zur Verbreitung von Technologie und Material zur Herstellung von Atomwaffen bei, insbesondere die Anreicherungs- und Wiederaufbereitungsanlagen, bei denen waffenfähiges Plutonium produziert wird. Indien, Nordkorea und Südafrika begannen zivile Atomprogramme mit speziellen Forschungsreaktoren. Ob waffentaugliches Plutonium in diesen hergestellt wurde oder in speziellen Anlagen, ist umstritten. Südafrika gab seine Kernwaffen zwischenzeitlich auf; der Iran strebt offenbar das Ziel an, waffentaugliches Uran herzustellen. Der Iran sowie Israel besitzen in jüngster Zeit keine Kernkraftwerke zur kommerziellen Energiegewinnung. Südafrika nahm sein bisher einziges kommerzielles Kernkraftwerk in Betrieb, lange nachdem es Kernwaffen erworben hatte. John Large, ein führender Atomenergie-Experte Großbritanniens meint: Jedes zivile Nuklearprogramm eignet sich per se dazu, ein Waffenprogramm zu verbergen […] In vielen Bereichen ist die militärische von der zivilen Nutzung kaum zu unterscheiden.

Anlagen zur ²³⁵Uran-Anreicherung, wie die deutsche Urananreicherungsanlage Gronau, könnten auch zur Herstellung von kernwaffenfähigem Material, mit einem Anteil von 80 % ²³⁵U, verwendet werden.

Während der Herstellung nuklearer Brennstäbe muss der Anteil des spaltbaren Uran-Isotops 235 zur Verwendung in den meisten Reaktortypen (nicht aber in Schwerwasserreaktoren und einigen graphitmoderierten Reaktorbauarten) vom natürlichen Anteil von 0,7 % auf etwa 4 % erhöht werden („Uran-Anreicherung“), damit es in der Lage ist, eine Kettenreaktion hervorzurufen. Kernkraftgegner befürchten, dass Anlagen zur Uran-Anreicherung jederzeit so umgebaut werden könnten, dass man dort waffenfähiges Uran mit etwa 80 % Uran-235-Gehalt produzieren könnte. Die in Wiederaufarbeitungsanlagen eingesetzten Techniken eignen sich prinzipiell auch zur Gewinnung von Plutonium aus abgebrannten Brennstäben, das ebenfalls zur Energiegewinnung in MOX-Brennelementen verwendet werden kann. Die Waffentauglichkeit des gewonnenen Plutoniums sinkt mit zunehmendem Abbrand der Brennelemente.

Gefahr von Terroranschlägen

Ein Terroranschlag auf ein Kernkraftwerk, wie z. B. ein gezielter Flugzeugabsturz, könnte katastrophale Folgen haben. Kerntechnische Anlagen sind generell gegen Flugzeugabstürze ausgelegt, jedoch wird von den Kritikern angezweifelt, ob sie auch dem Aufprall eines großen Passagierflugzeugs standhalten würden. Auch die Bundesregierung hat bestätigt, dass das Kernkraftwerk Biblis A nicht gegen den Absturz eines Militärflugzeuges gesichert sei. Verschiedene Sicherheitsexperten befürchten zudem den Bau „schmutziger Bomben“ durch Terroristen, für die beliebige radioaktive Abfälle oder das für Kernkraftwerke angereicherte Uran ausreichen würden.

Abdul Qadir Khan betrieb einen Schwarzhandel mit Atomtechnologie.

Wirtschaftliche Erwägungen

Wirtschaftlichkeit

Kritiker halten die Kernenergie für unwirtschaftlich, weil die hohen Kapitalkosten durch die niedrigen Brennstoffkosten nicht aufgewogen werden können. Oft wurden in der Vergangenheit Entsorgungsaufwände nicht den verursachenden Stromkonzernen in Rechnung gestellt, sondern vom Steuerzahler bezahlt. Jeffrey Paine hat festgestellt: „Selbst unter den günstigsten Bedingungen (bei denen die Kosten auf ein Minimum reduziert werden und die Einnahmen erheblich zunehmen), dürfte das jetzige Potenzial, das in der Kernenergie steckt, während seines gesamten Bestehens im besten Fall wirtschaftlich gering sein.“ Kosten für die Kernenergie in Deutschland werden in Milliardenhöhe durch den Staat übernommen z. B. für die Stilllegung von Forschungsreaktoren oder die Sanierung von Forschungsendlagern wie die Asse. In einer Studie der Citibank wurde der Neubau von Kernkraftwerken ohne staatliche Subventionierung als zu risikoreich und wirtschaftlich nicht darstellbar festgestellt: „New Nuclear – The Economics Say No“.

Beim Bau des neuen Europäischen Druckwasserreaktors kommt es sowohl beim Reaktor Olkiluoto 3 in Finnland (statt ursprünglich 3,0 Mrd. € nun 6,6 Mrd.€), als auch beim französischen Kernkraftwerk Flamanville (statt 3,3 Mrd. nun 8,5 Mrd. €) zu massiven Überschreitungen der zunächst geplanten Baukosten (siehe Druckwasserreaktor) und Verzögerungen im Bauablauf um Jahre. Die betriebswirtschaftliche Rentabilität wird daher infrage gestellt.

Unzureichende Haftpflichtversicherung

Im Falle eines nuklearen Unfalls sind in Deutschland die Folgekosten bis zu einer Höhe von 2,5 Milliarden Euro im Rahmen der Haftpflicht versichert. Die Summe ist im Atomgesetz festgelegt. Darüber hinaus haften die Betreiber mit ihrem ganzen Vermögen für weitere Kosten. Dieses Vermögen beziffert sich auf 5 bis 40 Mrd. Euro. Reicht dies nicht aus, müsste der Staat für zusätzliche Kosten aufkommen. Kritiker bemängeln, dass der Staat den deutlich größeren Anteil an der Risikoabsicherung übernimmt, da das Schadensvolumen eines Super-GAUs in Deutschland nach Studien die 5000 Mrd. überschreiten und somit weit über dem von der Privatwirtschaft abgesicherten Betrag liegt. Auch bei privaten Versicherungen der Bürger (Hausratversicherung, Gebäudeversicherung) werden Risiken aus Kernenergie generell ausgeschlossen.

In dieser weitgehenden Befreiung von einer Haftpflichtversicherung sehen die beiden Volkswirtschaftler Peter Hennicke und Paul J. J. Welfens eine versteckte Subvention der Atomstromwirtschaft, die „absurde Investitionsanreize schafft, den Wettbewerb in der Strom- bzw. Energiewirtschaft grotesk verzerrt und völlig unnötige Risiken für Milliarden Menschen befördert“. So übertreffe die „Schattensubvention“ bei Atomstrom prozentual alle anderen Sektoren der Wirtschaft.

Strompreis

Der Einsatz von Kernenergie zur Stromerzeugung senkt laut Verbraucherschützern den Strompreis für den Privatverbraucher praktisch nicht, da für einen Durchschnittshaushalt die monatlichen Belastungen durch Strom aus Kernenergie im Schnitt nur um 50 Cent sinken. Die vom Steuerzahler getragenen Subventionen in Bereichen wie Forschung, Betrieb, sowie Zwischen- und Endlagerung sind hier nicht enthalten.

Laut einer von Greenpeace in Auftrag gegebene Studie aus dem Jahr 2010 wurde die Kernkraft seit 1950 in Deutschland mit ungefähr 204 Milliarden Euro subventioniert. Dies beinhaltet Steuervergünstigungen, die Stilllegungen von Meilern, Forschung inklusive Kernfusionsforschung, Mitgliedschaft in internationalen Organisationen wie Euratom sowie die Sanierung der Uranbergbauanlagen in der ehemaligen DDR. Dadurch würde jede Kilowattstunde aus Kernenergie durch staatliche Regelungen mit 4,3 Cent subventioniert werden. Zudem wäre sie um bis zu 2,70 Euro pro kWh teurer, falls bei Kernkraftwerken die gleichen Haftungsregeln gelten würden wie in allen anderen Wirtschaftsbereichen.

Unvollständiger Wettbewerb

Auf den europäischen Strommärkten herrscht trotz aller Bemühungen um Liberalisierung und Regulierung unvollständiger Wettbewerb, der zu überhöhten Preisen führt. Dies gilt vor allem auch für die Verhältnisse in Deutschland. Im Kraftwerksbereich dominieren hier die vier großen Unternehmen RWE, E.ON, EnBW und Vattenfall, auf die rund 85 % der gesamten Kapazitäten entfallen.

Durch überhöhte Preise aufgrund von unvollständigem Wettbewerb steigen die Energieausgaben der Verbraucher zu Gunsten der Erzeuger.

Kapitalintensive Kraftwerkstypen wie Kernkraftwerke, die auch große Energiemengen produzieren, sichern ihren Betreibern dabei eine starke Position auf dem Markt. Für den deutschen Strommarkt liegen mehrere aktuelle Studien vor, die den Einfluss unvollständigen Wettbewerbs empirisch belegen. Der Einfluss durch die marktbeherrschende Stellung der großen Energiekonzerne auf den Börsenpreis von Strom wird dabei mit etwa 0,69 ct/kWh angegeben.

Die Mehreinnahmen durch die Kernenergie aufgrund des unvollständigen Wettbewerbs werden im Jahr 2003 mit 1,8 Mrd. Euro angegeben.

Gewinne der Energiekonzerne

Weitere Gewinne erzielen die Energiekonzerne durch die Beteiligung an der Deutschen Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe (DBE). Die Entsorgung ihres eigenen Mülls beschert den vier großen Energiekonzernen durch die Beteiligung an dieser Gesellschaft aufgrund einer einseitigen Vertragslage eine hohe Rendite zu Lasten der Steuerzahler.

Begrenzte Verfügbarkeit von Kernbrennstoff

Ähnlich wie fossile Brennstoffe, sind die Vorräte an Kernbrennstoffen auf der Erde begrenzt. Laut einem Info-Brief der 'Wissenschaftliche Dienste des Deutschen Bundestages' beträgt die statische Reichweite der weltweiten Uran-Reserven 25 Jahre (bei Preisen von 40 US-$/kg) bzw. 47 Jahre (bei Preisen bis 130 US-$/kg); schließt man „geschätzte zusätzliche Vorräte“ mit ein, erhöht sich der Wert auf bis zu 67 Jahre. (Zurzeit (4/2012) liegt der Uranpreis bei ca. 120 $/kg.) Weitere gesicherte Vorkommen wären nur mit deutlich höherem Aufwand zu fördern. Die Versorgung mit Kernbrennstoff unterliegt politischen und wirtschaftlichen Risiken, da er in der BRD nach offizieller Verlautbarung nicht in nennenswerten Mengen vorhanden ist. Allerdings ist die Rohstoffbasis der Bundesrepublik Deutschland in Hinblick auf Uran in den letzten Jahren nicht weiter erforscht worden.

Verweise

Siehe auch

 Portal:Kernenergie – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Kernenergie

• Atomausstieg
• Kernenergie nach Ländern
• Uranwirtschaft

Literatur

• Ian Hore-Lacy: Nuclear Energy in the 21st Century: World Nuclear University Press. Academic Press, 2006. ISBN 0-12-373622-6.
• Raymond L. Murray: Nuclear Energy, Sixth Edition: An Introduction to the Concepts, Systems, and Applications of Nuclear Processes. Butterworth-Heinemann, 2008. ISBN 0-12-370547-9.
• Joachim Radkau, Aufstieg und Krise der deutschen Atomwirtschaft 1945–1975. Verdrängte Alternativen in der Kerntechnik und der Ursprung der nuklearen Kontroverse. Hamburg 1983. ISBN 3-499-17756-0

Weblinks

 Wikinews: Kategorie: Kernenergie – in den Nachrichten

 Commons: Kernenergie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Studien-Datenbank über Atomkraft und Atomausstieg
• Website der Internationalen Atomenergie-Organisation mit einer umfangreichen, frei zugänglichen Sammlung an Literatur zum Thema Kernenergie (englisch)
• Website des Deutschen Atomforums, Lobbyverbund der Betreiber von Kernkraftwerken und der Nuklearindustrie.
• Website des Bundesverbandes Bürgerinitiativen Umweltschutz, einer Organisation von Atomkraftgegnern.
• Website mit Artikel von Greenpeace zum Thema „Leukämie und AKW's“