[fessenheim-fr] Info-Serie Atomenergie - Folge 1: Grundlagenwissen

[klausjschramm at t-online.de]

Info-Serie Atomenergie
Folge 1

Grundlagenwissen

Die Funktionsweise eines Atomkraftwerks

Im Core, dem "Herz" eines Atomkraftwerkes, wird die in Atomkernen 
gespeicherte Energie durch Kernspaltung in Wärme-Energie umgewandelt. 
Da sich die relativ großen Uran-Atomkerne besonders gut zur 
Kernspaltung eignen, und hierbei besonders Uran-235, wird dieses zu 
Brennstäben verarbeitet, die zu Brennelementen zusammengefaßt sind. 
Um den Prozeß der Kernspaltung in Gang zu setzen, werden die 
Atomkerne des Uran mit Neutronen, elektrisch nicht geladenen 
Bestandteilen von Atomkernen, beschossen. Die so gespaltenen 
Atomkerne des Uran-235 setzen drei zusätzliche Neutronen frei. Diese 
abgetrennten Neutronen spalten weitere Atomkerne. Eine so verursachte 
Kettenreaktion kann explosionsartig große Mengen Wärme und 
energiereiche radioaktive Strahlung freisetzen. Bei einer Atombombe 
verläuft dieser Prozeß unkontrolliert, die Zahl der Spaltungen wächst 
lawinenartig an.

Um diese Kettenreaktion für die Stromerzeugung "kontrolliert" zu 
nutzen, wird sie durch einen sogenannten Moderator abgebremst. In den 
bundesdeutschen Leichtwasserreaktoren geschieht dies durch normales, 
"leichtes" Wasser[1], das die Brennstäbe umspült. Gleichzeitig 
transportiert das Wasser die Wärme aus dem umgebenden 
Reaktordruckbehälter ab. Ohne diese Kühlung würden die Brennstäbe 
schmelzen und es käme zur Kernschmelz-Katastrophe. Das Wasser muß 
daher ständig in einem Kreislauf umgewälzt werden. Durch die 
mitgeführte Wärme verdampft es und treibt Turbinen an. Dieser Teil 
eines Atomkraftwerks ist also technisch nichts anderes als die 
antiquierte Dampfmaschine, die auf Grund physikalischer 
Gesetzmäßigkeiten Wärme-Energie nur zu einem Drittel in mechanische 
Energie umwandeln kann. Zwei Drittel der Energie muß als Abwärme über 
Kühltürme an die Umgebung abgeleitet werden. Über die Turbinen wird 
die Energie an Generatoren weitergereicht, wo sie - nach derselben 
Funktionsweise wie beim Fahrrad-Dynamo - in elektrische Energie 
umgewandelt wird. Eine direkte Umwandlung der atomaren 
Bindungsenergie in elektrische Energie ist bis heute großtechnisch 
nicht möglich.

Sogenannte Steuerstäbe, die zwischen den Brennelementen ein- und 
ausgefahren werden, regulieren die Menge der zur Spaltung benutzten 
Neutronen. Sie enthalten ein Neutronen-absorbierendes (aufnehmendes) 
Material, durch das die Aktivität des Reaktors erhöht oder verringert 
werden kann. Um einen Reaktor in Gang zu setzen, werden die Stäbe 
zurückgezogen, um ihn abzuschalten werden sie ganz eingefahren.

Abgabe von Radioaktivität an die Umwelt auch im "Normal"-Betrieb

Durch die Kernspaltung entstehen radioaktive Stoffe, die in 
unterschiedlichem Maße strahlen. Diffusionsfähige radioaktive 
Spaltgase gelangen nach und nach in den Kühlwasserkreislauf. Durch 
nicht zu vermeidende Defekte an den Brennstäben treten andere 
radioaktive Spaltprodukte ebenfalls aus und gelangen bei der 
regelmäßig notwendigen Reinigung des Kühlwassers und anderen 
Instandhaltungsarbeiten in die Umwelt. Auch im Kühlmittel selbst 
entstehen radioaktive Stoffe, die nicht vollständig zurückgehalten 
werden können.

Es ist den Kraftwerksbetreiber-Unternehmen gesetzlich erlaubt, 
radioaktive Strahlung an die Umwelt abzugeben. Die genehmigte Menge 
ist durch feststehende Höchstwerte geregelt. Aber auch eine sehr 
geringe Strahlendosis, sogenannte Niedrigstrahlung[2], ist für den 
Menschen schädlich, darüber sind sich die NuklearmedizinerInnen 
einig. Gestritten wird lediglich darüber, in welchem Umfang die 
radioaktive Strahlung eines Atomkraftwerkes zu Schädigungen von 
Gewebezellen und Erbgut führt. Es läßt sich nur schwer nachweisen, 
inwieweit die Strahlendosis, die Atomkraftwerke freisetzen, Krebs und 
Mutationen der Erbinformationen verursachen, da die auftretenden 
Krankheiten auch anders verursacht werden können und die Zeit 
zwischen Bestrahlung und Erkennbarkeit der Krankheit sehr lang ist. 
Die Wissenschaft bewertet das Krebsrisiko durch radioaktive Strahlung 
jedoch mit steigendem Erkenntniszuwachs immer höher.

Der angeblich höhere Sicherheitsstandard deutscher Atomkraftwerke

Nach der Reaktor-Katastrophe in Tschernobyl versicherten 
bundesdeutsche PolitikerInnen und die Kraftwerksbetreiber- 
Unternehmen, daß ein solcher Unfall in deutschen Atomkraftwerken 
undenkbar sei. Ein großer Unterschied besteht allerdings: In 
deutschen Atomkraftwerken befindet sich in der Regel das Hundertfache 
an Radioaktivität im Vergleich zum Tschernobyl-Reaktor und die 
Bevölkerungsdichte hierzulande ist um ein Vielfaches höher als in der 
Ukraine. Und hinzu kommt, daß es von der Bauweise keine "deutschen 
Atomkraftwerke" gibt: Außer dem Schnellen Brüter in Kleve und dem 
Hochtemperaturreaktor in Hamm, die beide aus sicherheitstechnischen 
Gründen stillgelegt werden mußten, wurden sämtliche im Betrieb 
befindlichen Atomkraftwerke in Deutschland nach Lizenzen US-
amerikanischer Firmen gebaut.

39 der knapp hundert in den USA betriebenen Atomkraftwerke haben 
mangelhafte Betonumhüllungen, die der des Unglücksreaktors von 
Tschernobyl verblüffend ähneln. Die von 'General Electric' erbauten 
39 Reaktoren haben zudem Mängel am Notkühlsystem, und es besteht die 
Gefahr von Wasserstoffexplosionen. Sowohl beim Tschernobyl-Reaktor 
als auch bei den Reaktoren von 'General Electric' wurden die gleichen 
Sicherheitssysteme eingebaut.

Der internationale Reaktorsicherheitsexperte und US-
Sicherheitsberater Richard E. Webb, der das erste Atomkraftwerk der 
USA mit entwarf und Atomanlagen in der ganzen Welt inspizierte, 
antwortete auf die Frage, ob deutsche Reaktoren sicherer seien; "Das 
ist falsch. Jedes Reaktordruckgefäß kann bersten. (...) Das Bersten 
ist ohne Warnung möglich, denn kleine Risse können sich plötzlich 
verhängnisvoll vergrößern. (...) Kein noch so massives Reaktorgebäude 
kann dann diesen Druck aushalten. Ich habe berechnet, daß beim 
Bersten des Druckbehälters sein 100 Tonnen schwerer Deckel 500 Meter 
hoch geschleudert werden kann und dabei das Reaktorgebäude 
vollständig zerstören wird. Ich habe auch viele Gutachten über 
Reaktoren in der Bundesrepublik erstellt. (...) In vieler Hinsicht 
sind die Reaktoren der BRD unsicherer als die vom Tschernobyl-Typ."

Ein Blick auf die "Pannen"-Geschichte deutscher Atomkraftwerke zeigt, 
daß ein schwerer Atomunfall bereits mehrere Male nur knapp vermieden 
wurde. Das AKW Krümmel war in der Zeit vom 14. August 1993 bis zum 7. 
Oktober 1994 vom Netz, weil bei Sonderprüfungen 67 Risse in 
ferritischen und 5 Risse in austenitischen Rohrleitungen entdeckt 
worden waren. Das AKW Brunsbüttel stand zwischen dem 25. August 1992 
und dem 16. Juni 1995 still, nachdem 33 Risse analysiert worden 
waren. Am 17. Juli 1998 hieß es: "Im Rahmen der Revision des AKW 
Krümmel wurde ein Defekt im Bereich eines Steuerstabantriebes im 
Reaktordruckbehälter festgestellt. >Dabei handelt es sich um einen 
sicherheitstechnisch höchst bedeutsamen Defekt<, führte 
Energiestaatssekretär Wilfried Voigt am Freitag aus. (...) Bei einem 
der Steuerstäbe hatte sich nach Bruch eines Sicherungsstiftes die 
zentrale, 22 Zentimeter große Sicherungsmutter des Gehäuserohres 
vollständig gelöst. (...) Ersten Überlegungen der HEW, die 
deformierte Mutter in Zukunft ersatzlos wegfallen zu lassen, werde 
das Energieministerium keinesfalls zustimmen können. >Wir werden 
nicht hinnehmen, wenn eine der beiden Sicherheitseinrichtungen im 
Bereich des AGR unter dem Hinweis wegfällt, es gäbe ja noch eine 
zweite Sicherung<, betonte Voigt." (Ministerium für Finanzen und 
Energie, Energiestaatssekretär Wilfried Voigt: Deformierte Mutter im 
Reaktordruckbehälter des AKW Krümmel ist sicherheitstechnisch 
bedeutsam, Kiel, S. 1,2, 17.07.98) Doch die HEW demonstrierten 
schnell, was sie von der vielgepriesenen deutschen Reaktorsicherheit 
halten. Sie kündigten an, sie werden den Betrieb ohne die 
vorgeschriebene Sicherungsmutter fortführen, und wenn das 
Energieministerium dem nicht zustimme, werde sie vor das 
Oberverwaltungsgericht Schleswig ziehen. Voigt erklärte daraufhin, 
das Energieministerium werde >keine Abstriche im Bereich der 
Anlagensicherheit dulden. (...) Bei einem Schaden im Herzstück des 
Kraftwerks sei die Devise >Dividende statt Sicherheit< keine 
Entscheidungsgrundlage.< (Ministerium für Finanzen und Energie, 
Energiestaatssekretär Wilfried Voigt zur Revision im AKW Krümmel: 
Keine Abstriche bei der Sicherheit, Kiel, S. 1-3, 21.07.98) Die 
zweite Betriebsgenehmigung für das AKW Krümmel von 1988 fordert eine 
umfassende Sicherheitsanalyse alle zehn Jahre. Speziell auch vor dem 
Hintergrund des Unfalls im AKW Tschernobyl ist dies zwingend 
notwendig. Doch die HEW wollten dies mit allen Mitteln verhindern. Da 
half ihr guter Draht zur damaligen Bundesumweltministerin, die 
immerzu die deutsche Reaktorsicherheit als beste der Welt pries. 
Angela Merkel erließ kurzerhand eine Weisung und wischte die 
Sicherheitsanalyse einfach zur Seite, zum Ärger des Kieler 
Ministeriums: >Frau Merkel trägt mit ihrer Weisung die volle 
politische Verantwortung dafür, (...) Die Weisung von Frau Merkel ist 
ein Beweis dafür, daß ihr die Interessen der Stromkonzerne wichtiger 
sind als das Interesse der Bevölkerung (...)< (Ministerium für 
Finanzen und Energie, Energieministerium zur atomrechtlichen Weisung 
des Bundesumweltministeriums zum AKW Krümmel, Kiel, S. 1-3, 2.07.98)

Ein schwerer Störfall im AKW Biblis A vor Weihnachten 1987 war nicht 
nur sehr bedenklich, er wurde zudem vom Betreiber, der RWE, ein Jahr 
lang geheimgehalten. Der damalige Umweltminister Karlheinz Weimar 
gestand in einer Regierungserklärung, der Störfall hätte mit >höherer 
Wahrscheinlichkeit< zur Katastrophe führen können. Doch die Aufseher 
in Bonn und Wiesbaden benötigten ganze neun Monate, >bis sie 
wenigstens intern zugaben, daß die dichtbesiedelte Rhein-Main-Region 
gerade nochmal davongekommen war. (...)< (Der Spiegel, Hamburg, Nr. 
51, S. 27,28, 19.12.1988)

Im britischen AKW Wylfa konnte 1993 der Unfallverlauf, der 1979 im US-
amerikanischen AKW Harrisburg zu einer teilweisen Kernschmelze 
geführt hatte, nur durch glückliche Umstände knapp verhindert werden. 
Das größte Risiko jedoch birgt in jedem Fall der Mensch. So kam es am 
30. September 1999 wegen eines Bedienungsfehlers im japanischen 
Brennelementewerk Tokaimura zu einer unkontrollierten 
Kettenreaktion.[3]

Risikoberechnungen

Das ungeheure Gefahrenpotential der Atomenergie hat schon früh dazu 
herausgefordert, das Risiko mittels statistischer Methoden 
abzuschätzen oder herunter zu rechnen. Die erste dieser Studien war 
der 1957 veröffentlichte 'Brookhaven-Report' oder 'WASH-740'. Als 
Folge eines schweren Reaktorunfalls wurden 3.400 Tote, 43.000 
Verletzte und ein Sachschaden von 7 Milliarden Dollar veranschlagt. 
Eine Neubearbeitung des Reports kam 1965 zu höheren Zahlen. Eine 
Berechnung der Wahrscheinlichkeit eines Unfalls enthielt er jedoch 
nicht.

Die erste Studie, die detaillierte Aussagen über die 
Wahrscheinlichkeit von Reaktorunfällen machte, war der 1975 
erschienene 'WASH-1400', der unter der Bezeichnung "Rasmussen-Report" 
bekannt wurde. Danach würde der schlimmste Unfall eines 1000-MW-
Reaktors zu 3.300 Soforttoten und 45.000 Fällen von Früherkrankungen, 
sowie zu einem Sachschaden von 14 Milliarden Dollar führen. 
Gesundheitliche Spätschäden eines solchen Unfalles werden mit 45.000 
Krebstoten, 240.000 Fällen von Schilddrüsenkrebs und etwa 5.000 
genetischen Schäden angegeben. Die Wahrscheinlichkeit für diesen 
Unfall sei eins zu einer Milliarde Jahre pro Reaktor. Bei hundert 
Reaktoren würde dies bedeuten, daß ein solcher schwerer Unfall nur 
einmal in 10 Millionen Jahren vorkommt.

Das schien kein sonderlich großes Risiko zu sein. Doch kaum war die 
Studie erschienen, setzte massive Kritik ein. Eine Überprüfung 
interner Regierungsdokumente ergab:

    *      Laut Arbeitsplan sollte WASH 1400 ein Report von 
"bedeutendem Nutzen für die Atomindustrie" sein.
    *      Diese Arbeitsplan war von einem Direktor des US-
Atomindustrie- forums und einem Berater der Atomindustrie erstellt 
worden.
    *      Regierungsbeamte unterdrückten die Ergebnisse einer 
internen Überprüfung des Reports, weil sonst schwere methodische 
Fehler und falsche Annahmen beim Datenmaterial ans Tageslicht 
gekommen wären.
    *      Der Report unterließ die Überprüfung bestimmter 
Reaktortypen, da der Leiter der Studie fürchtete, daß "diese 
Tatsachen vielleicht nicht die gewünschten Ergebnisse stützen 
würden".

Obwohl in den darauffolgenden Jahren von Fachleuten Kritik an der 
Fehleranalyse dieser Studien geübt wurde, obwohl diese Ereignisablauf-
 und Fehlerbaum-Analysen, die ursprünglich im Rahmen des US-
amerikanischen Raumfahrtprogramms entwickelt worden waren, von der 
Raumfahrt-Industrie zwischenzeitlich wegen der Unzuverlässigkeit der 
darauf beruhenden Sicherheitsanalysen fallengelassen wurde, hat die 
1979 veröffentlichte 'Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke (DRS)', 
die Vorgehensweise der Rasmussen-Studie weitgehend übernommen. Sie 
kommt zum Ergebnis, daß bei dem größten anzunehmenden Unfall (GAU), 
einer Kernschmelze mit Dampfexplosion, mit 14.500 Soforttoten und 
104.000 Spätgeschädigten zu rechnen sei. Die Häufigkeit eines 
Kernschmelzunfalls wurde mit eins zu 10.000 Betriebsjahren ermittelt.

Bei 17 deutschen Reaktoren würde dies bedeuten, daß durchschnittlich 
mit einem Unfall in 588 Jahren zu rechnen wäre. Diese Zahl sagt 
jedoch nichts darüber aus, wann der Unfall eintreten wird, ob in 588 
Jahren oder schon morgen. In neueren Risikostudien wurden bestimmte 
Unfallabläufe anders bewertet, wodurch sich die erwartete 
Kernschmelzhäufigkeit um den Faktor drei verringerte. Gleichzeitig 
wird jedoch von einer erhöhten Freisetzung von Radioaktivität 
ausgegangen, was den scheinbaren Sicherheitsgewinn wieder 
relativiert.

Vergleichen wir die Angaben der Studien mit dem traurigen Resultat 
der Tschernobyl-Katastrophe: 70.000 Tote. 800.000 Menschen hatten 
sich freiwillig oder gezwungen an den Aufräumarbeiten nach dem Unfall 
beteiligt. Schätzungsweise 50.000 von ihnen starben in den ersten 
siebzehn Jahren danach an Strahlenschäden oder Suizid. Allein in der 
besonders verseuchten weißrussischen Region Gomel muß mit mehr als 
100.000 Fällen von Schilddrüsenkrebs gerechnet werden. Laut Auskunft 
von Michail Gorbatschow belief sich der volkswirtschaftliche Schaden 
auf rund 250 Milliarden Euro.

Bei einem Unfall im AKW Krümmel an der Elbe müßten je nach 
Windverhältnissen rund 1,2 Millionen Menschen evakuiert werden. 
40.000 bis 110.000 Menschen würden an Krebs erkranken und nach 50 
Jahren wären rund zwei Drittel der Stadt Hamburg noch unbewohnbar. 
Vor diesem Hintergrund ist nur logisch, daß alle privaten 
Haftpflichtversicherungen in Deutschland Schäden durch Nuklearunfälle 
ausdrücklich ausschließen. Laut der vom Bundeswirtschaftsministerium 
in Auftrag gegebenen Prognos-Studie muß bei einem Atomunfall mit 
Schäden von über 5000 Milliarden Euro gerechnet werden.

 

NETZWERK REGENBOGEN

 

Anmerkungen

1 Erklärung der Begriffe leichtes Wasser / schweres Wasser
Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem 
Sauerstoffatom. Dies wird mit der chemischen Formel H2O ausgedrückt. 
Neben Wasserstoff existiert ein schwereres Isotop, Deuterium, dessen 
Atomkern neben dem Proton - wie beim Wasserstoffatom - zusätzlich ein 
Neutron enthält. In der Natur findet sich auf 6.500 "Leichtwasser"-
Moleküle eines, worin die Wasserstoffatome durch Deuteriumatome 
ersetzt sind: D2O. Als "schweres" Wasser wird nun in der Technik mit 
D2O hoch angereichertes Wasser bezeichnet. Es besitzt eine bessere 
Moderator-Eigenschaft, da es weniger Neutronen als "leichtes" Wasser 
verschluckt und eine Kettenreaktion auch beim Einsatz von Natururan 
ermöglicht.

Beim Druckwasser-Reaktor, dem neben dem Leichtwasser-Reaktor am 
häufigsten gebauten Reaktor-Typ, wird zwar ebenfalls leichtes Wasser 
als Moderator eingesetzt. Das Wasser steht dabei unter rund 300 bar 
Druck und siedet daher nicht. Die Steuerstäbe können - anders als 
beim Leichtwasser-Reaktor - von oben unter Nutzung der Gravitation 
eingeschoben werden. Allerdings sind zwei Kühlkreisläufe 
erforderlich.

2 Siehe Folge 8 - Die stille Katastrophe, in der
    es unter anderem um die Gefahren von Niedrigstrahlung geht.

3 Siehe Folge 7 - Die Geschichte der Atom-Unfälle

 

Weitere Folgen:

  2 Der deutsche "Atom-Ausstieg"

  3 Die Subventionierung der Atomenergie

  4 Der siamesische Zwilling: Atombombe

  5 Umweltverbrechen Uran-Abbau

  6 Uran-Ressourcen und die Zukunft der Atomenergie

  7 Die Geschichte der Atom-Unfälle

  8 Die stille Katastrophe

  9 Der italienische Atom-Ausstieg

10 Schwedens "Atom-Ausstieg"

11 Atomenergie in Frankreich

12 Das Problem der Endlagerung