Renaissance der Kernenergie, Teil I

In Deutschland schickt sich das Bündnis90/Die Grünen an, die bisherigen Volksparteien ein- und vielleicht sogar zu überholen. Das Grundcredo und der Gründungsauftrag dieser Partei ist die rückwärtsgewandte Verneinung als konsequente und mit demagogischen Mitteln betriebenen Verteufelung der sichersten, wirtschaftlichsten und nachhaltigsten Energiequelle, die der Menschheit jemals zur Verfügung stand. Sollte sich diese Entwicklung hierzulande fortsetzen, begibt sich Deutschland erneut in eine Außenseiterrolle der Weltgemeinschaft. Anstatt das große intellektuelle und ingenieurtechnische Potential Deutschlands nutzbringend für die echten Zukunftsherausforderungen einzusetzen, wird es bei zwar technologisch anspruchsvollen, aber wirtschaftlich nutzlosen Anwendungen mittelalterlicher Methoden zur Energiegewinnung verschwendet (Windräder) und zur Durchsetzung einer Green-Economy- Vision missbraucht, die jedem Naturschutz (s. Landschafts- und Tierschädigung durch Windräder) widerspricht, die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie nachhaltig mindert und die Zukunftschancen unserer Kinder schädigt.

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Eine Studie des weltbekannten US-amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT) blickt dagegen zuversichtlich in die Zukunft, analysiert wichtige Problempunkte, die zu einer weiteren Ausweitung der Kernkraftnutzung noch zu lösen sind und gibt hierzu konkrete Handlungsdirektiven an. Die Studie ist als pdf-Dokument beigefügt.

An erster Stelle ist der zwar immer wieder kolportierte, aber unzutreffende Engpass der Versorgung mit Kerbrennstoff zu nennen. Die Studie stellt fest, dass auch bei einer Zunahme der Kernenergienutzung kein Engpass zu erwarten ist und widerlegt damit unmissverständlich alle anderslautenden Publikationen. Dem auf diesem Fachgebiet besser Informierten ist dies allerdings nichts Neues. Die gezielte Suche und Exploration von Uran-Lagerstätten hat noch lange nicht einen vergleichbaren Stand wie beispielsweise beim Erdöl oder Erdgas erreicht. Zählt man das Thorium als Kerbrennstoff hinzu (s. Thorium-Kugelhaufen-Reaktor) kommt man leicht auf mehrere 1000 Jahre Versorgungssicherheit. Schlussendlich darf nicht vergessen werden, dass auch Meerwasser „abbaubares“ Uran enthält, wobei die Kosten der Gewinnung aus Meerwasser zur Zeit noch um das 5- bis 10-fache über dem von Uran aus dem Minenabbau liegen.

In den USA führte die unzutreffende Vorstellung von einer Beschränkung der Kernbrennstoffe zur Planung von sog. schnellen Brutreaktoren, die Plutonium erzeugen, was wiederum als Kernbrennstoff geeignet ist. Es dauert aber etwa 30 Jahre, bis ein konventioneller Leichtwasser-Reaktor genug Plutonium hergestellt hat, um damit einen schnellen Brüter anzufahren. Daher hat sich der Weg des schellen Brütens als unwirtschaftlich erwiesen. Die MIT-Studie schlägt dagegen alternative und wirtschaftlich günstigere Wege vor. Der Grundtenor der Studie ist allerdings ohne Zweifel, dass noch nicht genug Forschung betrieben wurde, um über den weiteren Weg völlig abgesicherte Entscheidungen treffen zu können. 

Bemerkenswerterweise bestätigt die MIT-Studie die auch hierzulande die allen Fachleuten wohlbekannte Einsicht, dass es wenig sinnvoll ist, den radioaktiven Müll endgültig zu vergraben. Er sollte besser in zugänglichen Zwischenlagern aufbewahrt werden, damit er wieder aufbereitet werden kann. Der sog. Kernmüll ist nämlich wertvoller Rohstoff und kein Abfall.

Allein in den USA liegen zur Zeit 27 neue Genehmigungsanträge für neue Kernkraftwerke vor. Die MIT-Studie empfiehlt infolgedessen folgerichtig, die Forschungsbemühungen vermehrt wieder neuen Kraftwerkstechnologien und vor allem dem Brennstoffzyklus zuzuwenden. Das MIT nennt zu diesem Zweck eine Milliarde US$ pro Jahr. Insbesondere das Department of Energy (DOD) wird einen seiner drei neuen Energy Innovation Hubs der Simulation von Vorgängen in Kernreaktoren widmen.

Die MIT-Studie ist nur ein erster Anfang. Die Blue RibbonCommission on America’s Nuclear Future erstellt im Auftrag der US-Regierung eine weitere noch umfassendere Studie als Nachfolge und Ergänzung zur MIT-Arbeit. Der unbedingte Wille und die fast lückenlosen Bemühungen der US-Administration sind auch daraus ersichtlich, dass Kommissionsmitgleider der MIT-Studie auch in die neue Untersuchung eingebunden wurden.

Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke

EIKE-Pressesprecher

Im Teil II der „Renaissance der Kernenergie“ wird es detailliert um Aufbereitungsverfahren (Transmutation) und neue Reaktorkonzepte gehen und natürlich darum, wie weit der heutige Stand von einem realisierbaren Gesamtkonzept noch entfernt ist.

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8 Kommentare

  1. Hallo Herr Demmig,

    gleichwohl Kernkraftwerke nicht im entferntesten das Gefahrenpotential bergen das ihnen von Deutschen Medien attestiert wird, gibt es ein Gefahrenpotential.

    Ein Kleinkraftwerk im Keller birgt zahlreiche Gefahren und ist schwer kontrollierbar, bzw. die Kosten für Abschirmung und Überwachung dürften ein derartiges Kleinkraftwerk unrentabel machen. Ich denke nicht, dass man so etwas in den kommenden 50 Jahren machen wird.

    Ansätze könnten die Nutzung hochradioaktiver Spaltprodukte (Heute Gefährlicher Atommüll) sein. Eine Glaskokille Atommüll aus der Wiederaufbereitung setzt anfangs 2 KW Wärme frei. Ich könnte mir so etwas für Polarstationen, oder nukleare Einrichtungen die ohnehin einer Überwachung unterliegen, vorstellen.

    Kernreaktoren kann ich mir in den kommenden 50 Jahren kaum unter 50 MWth vorstellen.
    ..
    Dies soll allerdings kein Nachteil sein als es ein dichtes Stromnetz in allen industrialisierten Ländern gibt. Großkraftwerke erzeugen Strom, der als mechanische Enegie, Licht, Wärme bedarfsgerecht genutzt werden kann.

    Vandale

  2. #2 Danke an Herrn Trummler für die Info.

    Damit schließe ich mich #6 Herrn Sträter an.

    Wenn wir annehmen, das Uran das 10-fache kosten darf, dann lohnt es sich auch schlechte Vorkommen auszubeuten, dann reicht das locker für die nächsten 1000 Jahre.

    Vielleicht gibt es dann die kleinen AKW für den Keller. Irgendwo habe ich mal gelesen, das die Japaner auf der Basis der Energiequellen für U-Boote daran forschen?

  3. Die Gewinnung des im Meerwasser enthaltenen Urans ist tatsächlich etwa 5 mal so teuer wie der Erzabbau. Was heißt aber die Zahl fünf in dieser Rechnung? Die Uranabbaukosten machen nach mir vorliegenden Zahlen etwa 4% der Betriebskosten von Kraftwerken aus. Die Gewinnung aus Mehrwasser würde also den Erzeugungs- (nicht Endkunden- denn Transportkosten gibt es ja auch noch) -preis um satte 16% ansteigen lassen, unter einrechnung der Transportkosten landet man etwa bei einer 10%igen Kostensteigerung, die angesichts der Kosten durch Ökostrom eher lächerlich ist.

  4. Ich hätt’s fast überlesen aber auch in diesem Artikel hat man die Legende vom Thorium – Kugelhaufen – Reaktor gepflegt.

    Dieser Reaktortyp wurde Ende der 50er Jahre in Deutschland entwickelt und war den damaligen Konzepten wie dem Magnox Reaktor weit überlegen.

    Allerdings schreiben wir mittlerweile das Jahr 2010. Die Entwicklungslinie wurde mittlerweile überall (Südafrika/China) eingestellt weil die Leistungsdichte gasgekühlter Reaktoren zu niedrig ist. Dies bedingt hohe Baukosten und ermöglicht keine Wirtschaftlichkeit. Wenn man bei diesem Konzept die Leistungsdichte steigert, gehen die excellenten Sicherheitseigenschaften verloren. Es bedarf dann Notkühlungssysteme die wiederum Geld kosten.

    Ideale Reaktortypen zur Nutzung von Thorium sind die Candu Reaktoren. In Indien wird seit Jahren experimentiert mit Brennstoffmischungen aus angereichertem Uran/Thorium. Auch die oben angesprochenen Flüssigkernbrennstoffreaktoren können mit Thorium betrieben werden.

    Vandale

  5. Im Artikel und in Kommentaren wird verkündet, dass Schnelle Brüter nicht wirtschaftlich seien.

    Ich vermute, dass Schnelle Brüter nicht wegen irgend eines ökoreligiösen Uranmangels ein erhebliches Zukunftspotential haben. Auch der Atommüll der in D eine religiöse Bedeutung gewonnen hat die in keinem Verhältnis zum realen Risiko steht, wird die Entwicklung der Kerntechnik nicht beeinflussen, weil diese in Ländern stattfindet in denen die Ökoreligion keine Bedeutung hat. Entscheidende Kriterien sind Baukosten und Betriebskosten im Wettbewerb zu Kohle und Erdgas. Dies sind die Themen die in den jungen Industriestaaten Asiens entscheidend sind.

    Technisch gesehen steht die Kernenergie am Anfang. Man hat die Entwicklung neuer Reaktorkonzepte in den müden Altindustriestaaten in den 70/80er Jahren abgebrochen. Die Leichtwasserreaktortechnologie hat lediglich ein begrenztes Potential. Es wird noch ein paar Jahre dauern bis junge Industriestaaten wie Indien und China auf dem Stand sind diese Entwicklung weiterzuführen. Am Aussichtsreichsten erscheinen mir Reaktoren mit Flüssigkernbrennstoff. Bei diesen Konzepten, ob als moderierte Reaktoren mit Thoriumflourid und FLIBE, oder als Schnelle Reaktoren mit Plutonium/Uransalzen und FLINAK betrieben, ergeben sich signifikante technische Vorteile.

    -Einfache Reaktorbehälter (drucklos)ohne komplexe Einbauten (Baukosten!)

    -Keine Brennelementtechnik (Bau- und Betriebskosten!)

    -Einfache Leistungsregelung durch Änderung des Brennstoffdurchflusses

    -Keine Stillstände durch Brennelementwechsel (3 – 4 Wochen/a)

    – Hohe Betriebstemperaturen ergeben höhere Wirkungsgrade und damit kleinere, preiswertere Anlagen und Kühltürme (Baukosten!)

    – Keine Anreicherung des Kernbrennstoffs erforderlich (Kostenersparnis)

    Die Nachteile/Risiken von Reaktoren die mit Flüssigkernbrennstoff betrieben werden sind:

    -Die Wiederaufbereitung des flüssigen Kernbrennstoffs entweder in der Anlage, oder in zentralen Anlagen ist kostenaufwendig und

    -die Entwicklung von korrosionsbeständigen Werkstoffen die bei Temperaturen von 600°C aggressiven Spaltprodukten und Salzen jahrzehntelang widerstehen können ist nicht abgeschlossen. Es wurden in den USA geeignete Stähle entwickelt, jedoch nicht in längeren Versuchen bei hohen Temperaturen, Bestrahlungen, hohen Spaltproduktekonzentrationen getestet.

    – Bei Betriebsstillständen besteht die Gefahr des Einfrieren des Kernbrennstoffs. Es bedarf einer Notbeheizung, oder der Kernbrennstoff muss soviele Spaltprodukte enthalten, dass dieser aufgrund der Zerfallswärme bei Betriebsstillständen flüssig bleibt.

    Ich habe hierzu einen Artikel auf meiner Homepage, „Zukunftstechniken der Kernenergie“ unter http://www.oekoreligion.npage.de eingestellt.

    Vandale

  6. In der atw stand für 2009 geschrieben als Mittelwerte laut BAFA:
    Rohöl 3,2ct/kWh (gemeint sind hier kWh Wärme, nicht Strom!!!)
    Erdgas 1,83ct/kWh
    Steinkohle 0,1ct/kWh
    Für Strom aus KKWs sagt man, dass der Preis des Urans weniger als 5% vom Preis des erzeugten Strom ausmacht. Biblis erzeugt heute seinen Strom für 2,2ct/kWh (Strom), daran hat dann der Rohstoff Uran einen Anteil von weniger als 0,1ct/kWh.

    Und wichtig zum Vergleich ist noch folgendes:
    Energieverbrauch in Uranminen nach Prof. HORST-MICHAEL PRASSER, ZÜRICH
    Ranger in Australien: 0,28 – 0,35% U im Erz 50 kWh Energie/kg Unat
    Olympic Dam in Australien: 0,064 – 0,114% U im Erz 80 kWh Energie / kg Unat
    Rössing in Namibia: 0,034 – 0,041 % U im Erz 100 kWh Energie / kg Unat
    In Kernkraftwerken werden aus 1kg Unat etwa 50 000 kWh Elektrizität erzeugt (das gilt ohne WAA. Mit WAA und Brüter kann alle Energie genutzt werden und das sind rund 20 Millionen kWh / kg Unat ). Heute sind WAA und Brüter nicht wirtschaftlich, dennoch wird die Welt das eines Tages nutzen, wenn die Uranerze teurer werden.
    In der Mine werden also etwa 0,1 Prozent des Kraftwerksoutputs benötigt.

  7. Hallo Herr Demmig,

    auf meiner Homepage im Artikel „Stromerzeugung“ finden Sie Kostenkalkulationen für verschiedene Stromerzeugungsarten. Einfach gesagt, Kernbrennstoff kostet etwa 0,5c/KWh, Braunkohle 1c/KWh, Steinkohle 2c/KWh, Erdgas ca. 4c/KWh. Übliche Wirkungsgrade sind inkludiert.

    Beim letzten Castortransport wurden etwa 22to Atommüll aus der Wiederaufbereitung transportiert. Dies entspricht etwa 800.000to giftiger, leicht radioaktiver Aschen und Filterstäube eines Kohlekraftwerks. Bei der umweltschädlichen Solarenergie wird bei gleicher Energieerzeugung gleichfalls ein Viel-1000endfaches an Giftmüll erzeugt.

    http://www.oekoreligion.npage.de
    ..
    Vandale

    Vandale

  8. Weis jemand, in welcher Größenordnung die Kosten für den „Brennstoff“ bei Wärmekraftwerken liegen?

    Auch vermiedener Transport ist Umweltschutz:
    Für Uran ergibt sich z.B. ein (1) Castorbehälter pro Jahr im Gegensatz zu etwa 500 bis 1000 Güterwaggons mit Steinkohle bzw. Braunkohle

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