Mit Kernkraft in die Zukunft?

Das ist Teil 1 unserer Reihe zu Atomenergie. Der zweite Teil wird in Kürze veröffentlicht.

Radium hält die Zähne kerngesund und strahlend weiß, die Augen funkeln im Licht der Glühbirnen, betrieben mit sauberem Strom aus dem neuen Kernkraftwerk, und fahren bereits morgen die Autos mittels Reaktoren, erreichen wir übermorgen dank Kernspaltung die Sterne. So oder so ähnlich flogen dem Atomzeitalter in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts die Herzen zu. Radioaktivität und Kernkraft waren die Zukunft, war Fortschritt und Glamour – der Optimismus kannte keine Grenzen.

Auf diesen Traum folgte ein böses Erwachen: Kernwaffentests und später die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl – die sich heuer zum vierzigsten Mal jährt – ließen die Schattenseiten der Kernkraft überdeutlich werden. Auf den Rausch folgte der Absturz, die dauerhafte Verstrahlung ganzer Landstriche, unsichtbare Gefahr, und plötzlich war „Atomkraft? Nein, danke!“ allgegenwärtig. In Europa war ein gradueller Ausstieg aus der Kernenergie eingeläutet.

Heute stellt sich die Frage, wie wir es mit der Kernkraft halten, aber neu: Einerseits haben Kernkraftwerke den Ruf, klimafreundlich zu sein, und zumindest als Brückentechnologie hin zu einer grünen Energieversorgung dienen zu können. Andererseits haben die geopolitischen Krisen und Kriege der Gegenwart ein neues Bewusstsein dafür geweckt, dass fossile Energiequellen Abhängigkeiten von Autokraten bedeuten, die im Zweifelsfall als Waffe eingesetzt werden können.

Auf Initiative Frankreichs – das gute zwei Drittel seiner Stromversorgung mit Kernkraft deckt – kündigte daher Ursula von der Leyen, die Präsidentin der Europäischen Kommission, an, dass Kernkraft in der EU vor einer Renaissance stehe. Aus strategischen und ökologischen Gründen sei der Atomausstieg ein Fehler gewesen, der jetzt auszubügeln sei, vor allem durch kleine, moderne Reaktortypen. Doch ist Kernkraft in Bezug auf Klima und Krieg tatsächlich eine Zukunftstechnologie? alexandria widmet dieser Frage eine zweiteilige Artikelserie: Während dieser erste Teil einen Überblick über die technischen Hintergründe darstellt, behandelt der zweite Artikel die geopolitischen Umstände.

Kerne spalten

Grundlage der Kernkraft ist die Kernspaltung, die im Reaktor stattfindet: In den dort aufgereihten Brennstäben treffen Neutronen – die ungeladenen Bausteine des Atomkerns – auf spaltbare Kerne, häufig Uran-Isotope, die daraufhin in etwas stabilere Tochterkerne zerfallen. Stabiler bedeutet, dass mehr Energie nötig ist, diese Atomkerne zu zerteilen. Diese Energiedifferenz wird bei der Kernspaltung in Form schneller Neutronen frei, die einerseits das die Brennstäbe umgebende Kühlwasser erhitzen und andererseits weitere Kerne spalten. Dabei entsteht Dampf, der schließlich Turbinen antreibt, die Strom erzeugen. Selbst unter Berücksichtigung der Lieferkette entstehen dabei vergleichsweise wenig Treibhausgase, was Kernkraft so attraktiv erscheinen lässt.

Kernspaltung kontrolliert ablaufen zu lassen ist allerdings eine gewaltige technische Herausforderung. Dabei geht es vor allem um das Management der Kettenreaktion. Zwar sollen die Neutronen eben gespaltener Kerne wieder neue Kerne spalten, doch im richtigen Ausmaß, denn gerät die Produktion von Neutronen außer Kontrolle, steigt die Energiefreisetzung exponentiell an. Während dieser Effekt bei Kernwaffen makabre Absicht ist, führt er bei Kraftwerken zur Kernschmelze und im schlimmsten Fall zur Freisetzung der hoch radioaktiven Spaltprodukte.

Doch selbst wenn die Kettenreaktion in den ihr vorgesetzten Bahnen verläuft, hinterlässt sie nukleare Asche, also Kerne, die teilweise über Jahrmillionen sukzessive in stabile Isotope zerfallen und dabei radioaktive Strahlung freisetzen. In der Konzentration, wie sie in gebrauchten Brennstäben vorliegen, sind diese Stoffe hochgefährlich und erfordern eine langfristige Endlagerung als Atommüll. Doch auch beim Uran-Abbau entstehender Aushub, also mit Uranerz kontaminiertes Geröll und Schutt, oder jegliche anderen Bauteile, die entlang der nuklearen Lieferkette mit Radioaktivität in Berührung kommen, sind Atommüll.

Müll vergraben

Auf die Frage, wie wir nuklearen Abfall für mehrere Millionen Jahre von allen ökologischen Kreisläufen isolieren können, scheint Vergraben eine natürliche Antwort. Alte Minen oder tiefe Tunnelschächte wurden und werden bis heute als Endlager diskutiert. Die Liste der Probleme ist aber lang: Welches Gestein eignet sich am besten, welche Gebiete sind langfristig geologisch inaktiv, sodass Erdbeben oder Gebirgsauffaltung den Müll nicht wieder zutage bringen, wie beeinflusst die Hitzeentwicklung der abklingenden Brennstäbe das Gestein? Trotz langjähriger Forschung gibt es bei diesen Fragen keinen wissenschaftlichen Konsens. Dennoch halten wir es beim Atommüll bisher wie die Katzen und verscharren unseren Mist.

Mögliche Alternativen sind neue Reaktormodelle, die effizienter mit Kernbrennstoff umgehen, und Methoden, den Atommüll mittels Teilchenbeschleuniger zu entschärfen. Erstere spielen auch in von der Leyens Vision eine zentrale Rolle, verständlicherweise, sind doch bestehende Kernreaktoren zum Großteil zwischen dreißig und vierzig Jahre alt – nicht gerade zukunftsfit. Neue Reaktortypen, die etwa mit Thorium als Brennstoff arbeiten oder ein härteres Neutronenspektrum aufweisen und Uran-Spaltprodukte wieder in spaltbare Isotope umwandeln, sind gegenüber den althergebrachten Reaktoren tatsächlich ein Fortschritt.

Der Haken liegt in der Marktreife, und im Wettrennen, das diese Technologien gegen Speichertechnologien führen. Schon jetzt sind erneuerbare Energiequellen wie Windkraft oder Photovoltaik bedeutend schneller und günstiger zu installieren als Kernkraftwerke. Deren Vorteil dagegen ist die konstante Energieversorgung, auch bei Dunkelheit und Flaute. Doch forschen weltweit Wissenschafter:innen an Technologien, den grün produzierten Strom effizient und dezentral zu speichern. Gelingt dies, sind neue Reaktortypen wohl obsolet.

Kerne bestrahlen

Treffen hochenergetische Teilchen auf Atomkerne, kann es diese regelrecht zerreißen. Diesen Effekt wollen Beschleuniger-basierte Methoden nutzen, um Atommüll zu behandeln. Solche Anlagen würden mit der übelsten Sorte Atommüll beladen werden, also hoch-radioaktiv oder langlebig, woraufhin ein Teilchenbeschleuniger schnelle Protonen erzeugen würde, die die hoch radioaktiven Kerne zerstören. Dabei entsteht Wärme, die in Strom umgewandelt etwa den Beschleuniger antreiben könnte.

So elegant dieses Verfahren klingt, verschiebt es bloß Probleme: Direkt nach der Bestrahlung strahlt der Atommüll zunächst deutlich stärker und ist damit schwieriger zu handhaben, und muss womöglich über einen langen Zeitraum mehrfach bestrahlt werden. Dafür muss der Atommüll dann aber bloß hunderte Jahre endgelagert werden. Ein Gewinn? Vielleicht, müsste Atommüll nicht für die Bestrahlung erst chemisch aufbereitet werden, da nicht alle Kerne wie gewünscht auf den Protonenbeschuss reagieren. Damit würde eine weitere Ausbreitung der bereits ausufernden nuklearen Infrastruktur drohen.

Uran-Minen, Anreicherungsanlagen, Frachtschiffe, Kernkraftwerke, Kühlanlagen und oberirdische Zwischenlager, Sonderzüge für Castoren und unterirdische Endlager – es ist diese globale Infrastruktur, die zum Betrieb von Kernkraftwerken unerlässlich ist, die uns zum zweiten Aspekt der Zukunftsfähigkeit der Kernenergie führt: ihrem strategischen Wert.

Risiken eingehen

Europa und die Welt erlebt unruhige Zeiten: Mit der russischen Annexion der ukrainischen Halbinsel Krim 2014, der Wahl Donald Trump 2016 und dem Ende des letzten Nachhalls der Pax Americana, der Vollinvasion Russlands in der Ukraine 2022 und zuletzt mit dem Krieg Israels und der USA gegen den Iran gerieten auch im Westen alte Gewissheiten ins Wanken.

Plötzlich ist Militär und Sicherheit wieder in aller Munde, wobei letztere bei Kernkraft seit Tschernobyl immer Thema war. Doch statistisch ist Kernkraft sicher, rangiert bei den Toten pro Terawattstunde – unter Berücksichtigung bisheriger Reaktorunfälle – im Bereich der Erneuerbaren und ist damit deutlich weniger tödlich als etwa Kohlekraftwerke, die ihre Umgebung schleichend mit Feinstaub und Radioaktivität vergiften.

Ist Kernkraft also ein strategischer Gewinn, der verhindert, dass Autokraten Energie als Faustpfand einsetzen können? Während wir dieser Frage en détail im zweiten Teil dieser Artikelserie nachgehen, sei hier an die Furcht erinnert, mit der wir im Frühjahr 2022 nach Saporischschja blickten. Die von der Weltöffentlichkeit bis dahin mit völliger Ignoranz gestrafte südukrainische Stadt am Dnepr beherbergt das leistungsstärkste Kernkraftwerk Europas – das damals plötzlich an der Kriegsfront lag.

Was, wenn ein Geschütz in einen der sechs Reaktorblöcke eingeschlagen wäre? Dieses jähe Risiko verdeutlichte, dass der strategische Wert von Kernkraft neu bewertet werden muss. Zwar sollte der Stahlbeton eines Kernkraftwerks dem Druck einer Kernschmelze widerstehen, und mit Glück auch einem Raketentreffer standhalten – doch was, wenn morgen Drohnenschläge ein Zwischenlager in die Luft jagen, oder Hacker einen Zug entgleisen lassen, der Atommüll zu einem Endlager transportiert. In Zeiten von hybrider Kriegsführung ist die nukleare Infrastruktur eine Achillesferse.

Aus technischer Sicht ist die Zukunft der Kernenergie eine Frage der intergenerationalen Risikoverteilung: heute klimafreundliche Energie zum Preis von Atommüll für unsere Nachkommen. Heute strategische Abnabelung von Öl- und Gaslieferanten zum Preis einer Sollbruchstelle in künftigen Konflikten. Doch angesichts von Klimakollaps und Multikrise vielleicht auch: Heute noch Kernkraft als Preis für die Existenz zukünftiger Generationen? Um die Antworten muss politisch gerungen werden.