Ohne Atom keine Simpsons, kein Bond, kein King Kong!
In fast jedem zweiten Hollywoodstreifen spielt die Kernenergie eine tragende Haupt- oder Nebenrolle. Die Macht der Atome beschleunigt die Fantasie der Drehbuchschreiber und Regisseure seit Jahrzehnten. Verständlich: Die Kräfte, die bei den Atomspaltungen in unsichtbaren Welten freigesetzt werden, sind unvorstellbar.
In Deutschland sind 17 Kernkraftwerke in Betrieb. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgungssicherheit. 2007 lieferten sie 140,5 Mrd. kWh Strom. Das entspricht 22 % der Gesamtstromerzeugung und sogar 45 % der Grundlast - also der Rund-um-die-Uhr-Stromversorgung.
Ein kritischer Blick ist bei aller Faszination dabei durchaus erlaubt.
400 v. Chr. - auf der Spur der Winzlinge
Atome sind klein, winzig klein. Um die Größe eines 1 mm langen Reiskorns zu erreichen, müsste man 10 Mio. Atome aneinanderreihen.
Obwohl Atome für das bloße menschliche Auge nicht sichtbar sind, ist die Idee von kleinsten Teilchen schon uralt: Bereits 400 Jahre vor Christi Geburt behaupteten griechische Philosophen wie Demokrit, dass die Materie aus kleinsten, nicht trennbaren Bausteinen besteht.
Wie klein Atome wirklich sind und welche Eigenschaften sie tatsächlich haben, das konnte erst die Physik des 20. Jahrhunderts klären. Mit Hilfe von Mikroskopen wurden vor rund 20 Jahren erste Aufnahmen von Atomen gemacht - ein Meilenstein in der Atomforschung.
Doch obwohl die Naturforscher schon seit der Antike die winzige Welt der Atome untersuchen, hat bisher noch nie jemand ein Atom wirklich "gesehen". Mit Experimenten ist es jedoch zumindest gelungen, eine immer genauere Vorstellung vom Aufbau und Aussehen der Atome zu entwickeln.
Der Kern eines Uranatoms besteht aus 92 Protonen. Eigentlich müsste der Atomkern auseinander fliegen: gleichartig geladene Teilchen stoßen sich ab. Es muss also eine Kraft geben, die die Protonen und Neutronen im Atomkern zusammenhält. Diese Kraft wird Kernenergie genannt.
Die Kernenergie hat nur eine sehr geringe Reichweite. Bei größerer Entfernung zwischen zwei Protonen wirken daher nur die abstoßenden elektrischen Kräfte. Bei geringer Entfernung werden die Kernkräfte wirksam. Sie sind stärker als die elektrischen Kräfte. Ihre Wirkung können sie aber nur zwischen zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Protonen entfalten. Je mehr Protonen ein Atomkern enthält, desto schwieriger wird es, die Kernteilchen zusammenzuhalten, da die Anzahl der restlichen abstoßenden Protonen steigt.
Und wie kommt der Strom aus dem Atom?
Kernkraftwerke werden oft auch Atombrenner, Kernreaktor oder Atomofen genannt. Alle Bezeichnungen spielen auf den wesentlichen Teil der Energiegewinnung an: die Kernspaltung. Im Kraftwerk - genauer gesagt im Kernreaktor - wird der Zerfall der Atome durch Neutronen künstlich herbeigeführt. Dadurch wird Wärmeenergie freigesetzt. Die Wärme wird an Wasser abgegeben. Es entsteht Dampf. Der Wasserdampf hat einen hohen Druck und treibt eine Turbine an. Diese wiederum setzt einen Stromgenerator in Gang - et voilà: Fertig ist der Strom.
Lawinengefahr!
Beim Zerfall eines Atoms werden Neutronen freigesetzt. Diese können weitere Kerne in der Nähe zur Spaltung anregen. Dabei werden erneut Neutronen freigesetzt. Dieser Vorgang kann sich beständig wiederholen. Wie bei einer Lawine genügt ein kleiner Anstoß, um einen großen Effekt zu erzielen. Man spricht auch von einer ungebremsten Kettenreaktion.
Doch Vorsicht: In einem Kernkraftwerk wäre es viel zu gefährlich, Reaktionen ungebremst ablaufen zu lassen. Die Kettenreaktionen werden deshalb technisch überwacht. Es werden immer nur so viele Kerne gespalten wie nötig.
Sicherheit: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser
In Kernkraftwerken gehört der Umgang mit Radioaktivität zum Alltag. Bei der Stromerzeugung durch Kernenergie entsteht Strahlung, die für Mensch und Umwelt sehr gefährlich werden kann. Die radioaktiven Spaltprodukte, die bei der Kernspaltung entstehen, werden deshalb sicher im Kernkraftwerk eingeschlossen. Die deutschen Kernkraftwerke zählen zu den sichersten auf der Welt: Jedes Kraftwerk wird jährlich durchschnittlich 3.500 Sicherheitsprüfungen unterzogen.
Ich war ein Atom - Recycling-Kreislauf
Uran wird - im Gegensatz zu Kohle und Erdöl, die nur einmal verbrannt werden können - aus gebrauchten Brennstäben herausgelöst und dann weiterverwendet. Man spricht dabei von einem Brennstoffkreislauf. In der Praxis jedoch gibt es keinen vollständigen Kreislauf, da nur ein Teil des Materials weiterverwendet werden kann.
Störfälle und Meldepflicht
Trotz aller Sicherheitsvorkehrungen: Einen 100%igen Schutz gibt es nicht. Trotz aller Bemühungen kann es zu Fehlfunktionen kommen. Experten sprechen in diesem Zusammenhang von einem "Störfall". Es gibt zwei Arten von Störfällen:
"Betriebsstörungen" sind kleine Abweichungen vom Normalbetrieb, die sofort behoben werden können.
"Auslegungsstörfälle" hingegen sind schwerwiegendere Störungen. Letztere müssen der Öffentlichkeit gemeldet werden - das bestimmt in Deutschland die Meldeverordnung.
Das Unglück von Tschernobyl: Super-GAU mit fatalen Folgen
Am 26. April 1986 ereignete sich der bisher schwerste Unfall in der Geschichte der Atomenergienutzung. In dem ukrainischen Kernkraftwerk Tschernobyl wurde ein Experiment mit fatalen Folgen gestartet: Um herauszufinden, wie lange die Turbine mit der Restwärme des abgeschalteten Reaktors weiterlaufen kann, wurden die Turbinen des Werks ausgeschaltet. Dadurch entstand ein Hitzestau, der zur Folge hatte, dass Block 4 des Atomkraftwerks Tschernobyl explodierte. Damit ereignete sich der "größte anzunehmende Unfall", kurz GAU. Zahlreiche Helfer starben an der Strahlenkrankheit.
Ausstieg ...
Trotz der vielen Vorteile - Atomenergie birgt erhebliche Gefahren und Risiken für Mensch und Umwelt. Dies haben Reaktorunfälle und Missbrauch zu militärischen Zwecken in der Vergangenheit gezeigt. Deshalb hat die Bundesregierung im Jahr 2000 den Ausstieg aus der Atomenergie beschlossen. Künftig soll vor allem die "saubere" Stromerzeugung durch erneuerbare Energien gefördert werden.
... oder doch Laufzeitverlängerung?
Der Ausstieg aus der Atomenergie ist beschlossene Sache. Trotzdem mehren sich Stimmen, die eine Laufzeitverlängerung deutscher Kernkraftwerke fordern. Manche machen sich sogar für den Bau neuer Atomkraftwerke stark. Die Gründe: Rohstoffknappheit und steigende Energiepreise. Die Befürworter der Kernenergie glauben, dass die Strompreise nach dem Ausstieg weiter kräftig in die Höhe schnellen könnten. Schon heute ist Energie ein teures Gut. Die Stromproduktion durch erneuerbare Energien und fossile Brennstoffe ist sehr kostenaufwändig. Atomstrom dagegen kann günstiger und in großen Mengen hergestellt werden.
Wohin mit dem Müll?
Wird in Deutschland über Kernenergie diskutiert, stehen schnell Fragen nach der Endlagerung im Raum: Wohin mit den radioaktiven Abfällen? Und wie lassen diese sich auf Dauer sicher lagern, ohne die Umwelt zu gefährden?
Für 90 % der in Deutschland anfallenden radioaktiven Abfallmenge ist diese Frage bereits gelöst. Es handelt sich dabei um schwach- bis mittelaktive Abfälle. Sie werden künftig im Schacht Konrad eingelagert. Doch wohin mit den restlichen hochradioaktiven 10 %? Weltweit gibt es bisher kein genehmigtes Endlager. Auch in Deutschland ist noch keine Lösung in Sicht. Bisher wird der Atommüll in Gorleben und Ahaus zwischengelagert.
