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17.06.2017:

Die bösen Atome

Ich fand die Grünen eigentlich immer gut. Viele der Dinge, für die sich sich einsetzen, konnte ich guten Gewissens unterschreiben: Raus aus der Kohle, mehr Windenergie, und natürlich: Weg mit der Atomkraft!

Finde ich im Prinzip gut - keiner will noch ein Tschernobyl/Fukushima. Die Grünen aber scheinen, das zeigte ein Antrag auf dem Parteitag der Grünen soeben, ein grundsätzliches Problem mit dem Begriff der "Atomkraft" zu haben: Alles, was irgendwie damit zusammenhängt, muss verteufelt werden!

Atomkraft aber gibt es in zwei Ausprägungen: Kernspaltung und Kernfusion. Das erstere ist das, was in Tschernobyl/Fukushima genutzt wird - das letztere gibt es noch nicht (nutzbar auf der Erde zumindest). Zwischen beiden gibt es Gemeinsamkeiten und Unterschiede; und meiner Meinung nach sorgen die Unterschiede dafür, dass man nicht den Fehler begehen sollte, die beiden in gleicher Weise automatisiert abzulehnen. Es gibt gute Gründe dafür, die Kernfusion aus der Sicht der Grünen zu unterstützen!

Schauen wir uns beides näher an.

Gemeinsamkeiten

Beide Technologien erzeugen Energie aus kernphysikalischen Prozessen: Bei der Kernspaltung zerfallen große Atomkerne zu kleineren, wobei Energie frei wird; bei der Kernfusion verschmelzen kleine Atomkerne zu größeren, wobei ebenfalls Energie frei wird. Alle (!) anderen Energieerzeugungsarten, die wir Menschen benutzen, fußen auf chemischen Prozessen (v.a. Verbrennung von fossilen Brennstoffen), Mechanik (Windkraft, Wasserkraft) oder dem photoelektrischen Effekt (Solarenergie). Die beiden "Atomtechnologien" sind also die einzigen, bei denen chemische Elemente in andere chemische Elemente umgewandelt werden. (Also beispielsweise Uran in Plutonium oder Wasserstoff in Helium.)

Außerdem kommen beide Effekte in der Natur vor: Kernspaltung findet ständig im Inneren der Erde statt, hält sie so warm und sorgt damit für Plattentektonik (und schafft so eine wesentliche Grundvoraussetzung für das Vorhandensein von Leben auf der Erde). Kernfusion lässt die Sonne und alle anderen Sterne leuchten (und schafft so eine wesentliche Grundvoraussetzung für das Vorhandensein von Leben auf der Erde).

Letztlich bleibt noch das Argument, dass beide Technologien auch kein Treibhausgas produzieren. Das wird zwar oft von Vertretern von eon, Vattenfall und Co. vorgetragen, aber rein sachlich stimmt es.

Und das waren auch schon die Gemeinsamkeiten: Beide Technologien basieren auf Kernphysik, kommen in der Natur vor und produzieren kein CO2.

Unterschiede

Hier gibt es viel mehr, und es lohnt, sie näher zu betrachten. Zunächst: Wie funktioniert die Kernspaltung?

Man nehme sehr große Atomkerne (hier bietet sich z.B. Uran an) und packe möglichst viele von ihnen dicht nebeneinander (z.B. in einen Brennstab). Und dann wartet man. Irgendwann wird einer der Atomkerne zunächst ganz von allein zerfallen - es entstehen zwei kleinere Hälften (z.B. Plutonium, Thorium usw.), es wird Energie frei, und es fliegen ein paar Neutronen weg. Diese Neutronen stoßen mit benachbarten Urankernen zusammen, lassen sie instabil werden - und diese Urankerne zerfallen. Es wird Energie frei, und es fliegen je ein paar Neutronen weg, die wiederum auf Uranatome stoßen... Und so weiter.

Man sieht sofort das Problem: Wenn man das System in Ruhe lässt, wird hier sehr schnell eine Entwicklung in Gang gesetzt, die außer Kontrolle gerät - immer mehr Neutronen stoßen an immer mehr Uranatome, und die Energie, die herauskommt, wird immer höher, d.h. es wird immer heißer. Dies nennt man eine unkontrollierte Kettenreaktion. Um dem zu begegnen, hat man in Kernspaltungsreaktoren eine Reihe von Techniken installiert: Bremsstäbe bremsen z.B. Neutronen - wird also der Neutronenfluss zu hoch, dann schiebt man diese Stäbe dazwischen. Die Reaktion findet in Wasser statt (dem sogenannten Moderator), denn auch das soll die Neutronen bremsen und gleichzeitig die Hitze abtransportieren.

Das Problem an der Steuerung von Kernspaltungsreaktoren ist aber: Die radioaktive Strahlung innerhalb des Reaktorbehälters ist im Allgemeinen zu hoch, um dort Messgeräte zu installieren, die sinnvolle Daten liefern können. Es gibt in so einem Reaktor beispielsweise keine Kamera, die Bilder liefert! Will man wissen, wie hoch der Wasserspiegel innnerhalb des Beckens mit den Brennstäben ist, muss man sich auf mechanische Systeme verlassen, die im Zweifel auch falsche Daten liefern können (wie in Fukushima geschehen - dort wusste man im Kontrollraum letztlich erst Stunden später, dass überhaupt eine Kernschmelze eingesetzt hatte). Darüber hinaus sind die allermeisten Neutronen, die die Urankerne verlassen, sowieso viel zu schnell, um von den Brennstäben eingefangen zu werden; nur wenige Prozent von ihnen können überhaupt zur Regulierung des ganzen Systems genutzt werden. Letztlich geht die Reaktion auch unglaublich schnell: Von dem Zeitpunkt, an dem die Reaktion noch unter Kontrolle war, bis zu dem, an dem sie nicht mehr aufzuhalten war, vergingen in Tschernobyl etwa anderthalb Sekunden; aus diesem Grund wird sie ja auch so gern zum Bau von Bomben eingesetzt. Fazit: Kernspaltung ist schwer beherrschbar. (Ich nehme an: Hier stimme ich mit den Grünen überein.)

Darüber hinaus hat man am Ende des Prozesses ja auch Müll - Reste von Uran, das entstandene Plutonium, Thorium usw., und das muss ja auch irgendwo hin. Das verbleibende Uran in so einem Brennstab kann man versuchen zu extrahieren und erneut zu verwenden (in einer Wiederaufbereitungsanlage), aber übrig bleibt trotzdem genug. Und das Zeug strahlt natürlich weiter. Da diese Strahlung wirklich gefährlich ist, versucht man es irgendwohin zu bringen, wo keiner damit in Berührung kommt, z.B. alte unterirdische Salzstöcke. Wie lange strahlt das Zeug denn so? Nun, bei Uran beispielsweise stellt sich heraus: Nach 4,5 Milliarden Jahren (!) hat sich die Strahlung halbiert. Wo um alles in der Welt kann man etwas für so lange Zeit wirklich sicher verstecken? Auf solchen Zeiträumen spielen nicht nur Erdbeben, Kontinentalplattenbewegungen oder einfach Korrosion des Versteckes eine Rolle, sondern auch die Frage, wie man zu-zu-zu-zukünftigen Generationen klarmachen soll, dass sie hier besser nicht spielen...

Ganz zu schweigen davon, wenn das ganze schiefgeht: Wenn das Material im laufenden Betrieb in die Umgebung gelangt, wie in Tschernobyl oder auch Fukushima geschehen, dann werden schnell mindestens Tausende von Quadratkilometern unbewohnbar - für lange, lange Zeit. Bei einer Kernschmelze erhitzt sich das Material im Inneren unkontrolliert immer weiter, das die Brennstäbe umgebende Wasser verdampft, wodurch sich der Prozess noch mehr beschleunigt, schließlich schmilzt erst der Brennstoffmantel und schließlich die Hülle des Reaktors, und ein heißes, flüssiges Gemisch aus Uran und allem, was darum war, "sickert" heraus und verstrahlt alles, was in die Nähe kommt. (Im Falle von Fukushima waren es in Block 1 um die 96 Tonnen, die dort vor sich hin strahlen. Was sage ich: Waren? Sind! Denn das ganze strahlt ja immer noch...)

Fazit: Kernspaltung hinterlässt Material, das man nicht guten Gewissens irgendwo lagern kann und daher gar nicht erst produzieren sollte. Und ich nehme an, dass ich auch hier mit den Grünen übereinstimme.

Letztlich: Woher nimmt man eigentlich das Uran, das man benötigt? Man schürft es. In richtig klassischem Bergbaubetrieb werden Uranerze abgebaut, und das Uran wird unter Aufbringung großer Mengen an Wasser, ekligen Chemikalien und Energie extrahiert, wonach man dann noch bestimmte Unterarten (sogenannte Isotope, also Atome mit einer bestimmten Anzahl von Neutronen) in großen und sehr sensiblen Maschinen heraustrennt. Speziell der Bergbau ist nun nicht überall möglich, sondern nur da, wo das Uran eben liegt. Diese Landstriche werden, wie im Bergbau üblich, im Wesentlichen zerstört, von den Arbeitsbedingungen in südafrikanischen Uranminen mal ganz zu schweigen. Und letztlich werden die Uranvorkommen langsam auch knapper, was vermuten lässt, dass der Ton rauer und das Konfliktpotenzial zur Beschaffung größer wird, wie bei Öl oder Seltenen Erden auch. Fazit: Die Förderung von Uran ist definitiv nicht umweltschonend und auch nicht sozialverträglich (und natürlich gesundheitsschädlich). Und die Verfügbarkeit des Brennstoffes ist begrenzt, wie auch bei fossilen Brennstoffen. Auch hier stimme ich wohl mit den Grünen überein.

Nun aber zum interessanteren Teil: Wie funktioniert Kernfusion?

Man nehme sehr kleine Atomkerne. Die Sonne nimmt Wasserstoff, und jeder, der das hier probiert, auch - es ist einfach genug davon da, denn Wasserstoff ist Teil von Wasser, und man braucht nicht viel davon. Wasserstoffkerne bestehen nur aus einem Proton. Dieses ist (man erinnert sich vielleicht aus der Schule) elektrisch positiv geladen, der Nachbarkern auch; die beiden stoßen sich also ab. Bringt man sie aber nahe genug zusammen, dann kommt eine Kraft zum Tragen, die nur auf sehr sehr kleinen Distanzen wirkt, dann aber größer ist als die Abstoßung - und die beiden Kerne aneinander haften lässt. Und bei diesem Vorgang des Verschmelzens wird Energie frei.

Wie aber bringt man die Kerne näher zusammen? Die Sonne macht das, indem sie einfach schwer ist. In ihrem Inneren herrscht unvorstellbar hoher Druck, wodurch die Kerne aneinandergepresst werden. Zusätzlich werden sie auch noch erhitzt (denn wenn man Gas zusammenpresst, wird es wärmer - halten Sie mal die Fahrradpumpe vorne zu und drücken Sie dann: Die Pumpe wird warm...), und wärmer heißt: schneller. Die Kerne jagen also mit hoher Geschwindigkeit durch die Sonne, zusätzlich sind aber aufgrund des hohen Druckes sehr viele Kerne da, und ständig stoßen daher welche zusammen. Und bei manchen dieser Zusammenstöße klappt es, und die Kerne bleiben aneinander haften, bilden nun einen Heliumkern, wobei Energie frei wird.

Nun ist es auf der Erde sehr schwer, solch hohe Drücke zu erzeugen, wie sie auf der Sonne herrschen. Temparatur zu erzeugen ist heutzutage hingegen nicht mehr ganz so schwer! In der Sonne herrschen 10 Millionen °C, mit Lasertechnologie kann man auf der Erde aber durchaus auch 150 Millionen °C erzeugen - und damit den fehlenden Druck kompensieren. Man macht die Wasserstoffatome einfach noch viel heißer, also schneller - und vielleicht schafft es ja dann ab und zu ein Wasserstoff-Pärchen, aneinander hängen zu bleiben.

Auch bei der Kernfusion gibt es durchaus Neutronenfluss, und es entstehen auch radioaktive Elemente, vor allem an der Reaktorwand, wo Neutronen draufprallen. Die Elemente, die dort entstehen, sind allerdings nur recht schwach radioaktiv - und die Halbwertszeiten liegen nicht im Bereich von Milliarden, sondern von Dutzenden Jahren.

Die Energie, die bei Fusionsprozessen entsteht, ist enorm: Aus wenigen Kilogramm Wasserstoff könnte man theoretisch ein Gigawatt an Energie erzeugen. Man benötigt also nicht nur einen ohnehin reichlich verfügbaren Brennstoff, sondern darüber hinaus auch nur wenig davon.

Und das Helium, das am Ende übrigbleibt? Helium ist ein Edelgas, d.h. es reagiert so gut wie überhaupt nicht mit irgendwelchen anderen Stoffen, sondern würde im schlimmsten Falle einfach in die Luft entlassen. Aber selbst wenn: Es entstünde so wenig Helium, dass dies kein Problem darstellen würde. Alternativ könnte man es auch einsammeln und lagern und später z.B. für Tiefst-Kühlanlagen benutzen. Wir reden hier wie gesagt vom Kilogramm-Bereich, nicht von Hunderten Tonnen pro Anlage.

Bisher forscht man noch an den Grundlagen. Fusionsreaktionen hat man durchaus schon erzeugt, aber: Man muss ja ständig Energie hineinstecken, um die Atomkerne zu beschleunigen - und dann hoffen, dass mehr Energie herauskommt, als man hineingesteckt hat, denn erst dann ist das ganze wirtschaftlich sinnvoll. Und soweit ist man noch nicht, daran forscht man gerade. - Und diese Forschung wollen die Grünen abschaffen; ich glaube, sie begehen damit einen schweren Fehler. Warum?

Betrachten wir die Fazits von oben: Kernspaltung ist schwer beherrschbar. - Wie sieht es bei der Fusion aus? Was passiert, wenn man das System, das gerade fusioniert, in Ruhe lässt? Nun, die Atomkerne werden langsamer, und die Fusion hört einfach auf. Im schlimmsten Fall brennen Leitungen oder Sicherungen durch, aber es bleiben eben keine 96 Tonnen stark strahlendes Material übrig. Die Gefahr eines Super-GAUs ist nicht gegeben, da keine sich selbst verstärkende Kettenreaktion stattfindet; fällt die Energieversorgung aus oder wird kein Brennstoff (also Wasserstoff) nachgeführt, geht sozusagen der Ofen einfach aus. Kernfusion ist also beherrschbar - im Gegensatz zur Kernspaltung.

Kernspaltung hinterlässt Material, das man nicht guten Gewissens irgendwo lagern kann und daher gar nicht erst produzieren sollte. - Wie sieht es bei der Kernfusion aus? Das Fusions-Endprodukt Helium ist ungefährlich und reaktionsträge, und es würde auch nicht viel davon entstehen - eine Menge, mit der man problemlos umgehen könnte. Und die entstehende Radioaktivität ist nur schwach und hat Halbwertszeiten von einigen Dutzend Jahren. Solange kann man das Material auch sichern; und vor allem: Das Material strahlt zwar ein wenig, setzt aber von sich aus keine Kettenreaktion in Gang, strahlt also immer mehr. Die Radioaktivität ist zwar vorhanden, aber sehr gering und beherrschbar.

Bleibt die Brennstofffrage: Die Förderung von Uran ist definitiv nicht umweltschonend und auch nicht sozialverträglich (und natürlich gesundheitsschädlich). Und die Verfügbarkeit des Brennstoffes ist begrenzt, wie auch bei fossilen Brennstoffen. Bei der Kernfusion benutzt man Wasserstoff, den gewinnt man einfach aus Wasser. Man braucht nicht viel davon (im Kilogramm-Bereich), und zerlegt das Wasser z.B. durch Anlegen von Strom (Elektrolyse). Das gleiche tut man ja auch z.B. für Wasserstoff-Autos. Der Brennstoff Wasserstoff ist im Überfluss verfügbar, die Gewinnung ist nicht gesundheitsschädlich und hat keine sozialen Implikationen.

Vor allem aber gibt es einen Aspekt der Kernfusion, der sie vor allen anderen Arten der Energiegewinnung auf der Erde auszeichnet: Die Kernfusion hat durch ihren enormen Wirkungsgrad, verbunden mit all den genannten Vorteilen, das Potenzial, die Energieversorgung des gesamten Planeten zu revolutionieren. Selbst wenn man nicht nur Großstädte, sondern die gesamte Industrie zusatzlich damit versorgen wollte... Die Ausbeute ist riesig, die Risiken sehr gering, der Rohstoff vorhanden, die Endprodukte überschaubar.

Zurück zu den Grünen.

Ich kann den Reflex der Partei verstehen, bei allem, was nach "Atom" klingt, eine Abwehrhaltung einzunehmen - schließlich war Atomkraft im Wesentlichen der Anlass für die Parteigründung. Trotzdem würde es ihnen wesentlich besser stehen, die Sachen nicht in einen Topf zu werfen: Kernspaltung und -fusion sind zu unterschiedlich, um sie reflexartig abzulehnen.

Auf dem Parteitag wurde die Kernfusion sogar als "Wiedereinstiegstechnologie" bezeichnet, was über Reflexhaftigkeit sogar schon hinausgeht: Das ist ausgesprochen kurzsichtig. Der Begriff klingt ähnlich sympathisch wie "Einstiegsdroge" und erinnert an den "Atomausstieg", also die Abschaffung der Kernspaltung. Wie oben gezeigt, würde ein (in weiter Ferne liegender) Einstieg in die Kernfusion aber genau das Gegenteil dessen bewirken, was die Partei mit "Atomkraft" verbindet! Keine Risiken, verfügbarer Brennstoff, usw. - siehe oben. All dies müsste den Grünen eigentlich gefallen!

Vielleicht ist es die schwache Radioaktivität an der Reaktorhülle, die mit der Zeit entsteht, die den Grünen missfällt? Nun, wie erwähnt, ist die sehr schwach und in von Menschen beherrschbarer Zeit abgeklungen. Aber die Grünen scheinen Energiequellen zu suchen, die komplett ohne negative Aspekte auskommen! Und an der Stelle habe ich eine schlechte Nachricht: Die wird es nicht geben. Windräder stören Vögel oder machen unangenehme Geräusche, Talsperren überfluten Landstriche, Solarzellen benötigen Seltene Erden - womit ich nur demonstrieren möchte, dass jede Technologie auch Nachteile hat. Wenn aber alle nur noch Elektroautos fahren - dann bin ich arg im Zweifel, ob dann die Windräder, Talsperren und Solarzellen allein ausreichen, um unsere Städte zu beleuchten, die Fabriken zu betreiben und alle Autos zu bewegen. Wir werden trotz allem mehr Strom benötigen, dann aber ohne fossile Brennstoffe und Kernspaltung.

Und dafür gibt es meiner Meinung nach aus Sicht der Grünen keine Alternative als die Kernfusion. Der Fusionsforschung das Geld zu kürzen ist nicht grün, sondern arg kurzsichtig - solange die Partei keinen besseren Vorschlag zur Energiegewinnung im wirklich industriellen Maßstab macht. Sie könnte aber einfach auch Physiker fragen oder sich anderweitig ernsthaft mit dem Thema auseinandersetzen.

Grüne, legt eure Reflexe ab: Atome sind nicht per se böse! Ihr besteht auch aus welchen - und die sind übrigens in einem Stern durch Kernfusion entstanden...

27.05.2016:

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04.03.2016:

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21.02.2016:

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19.02.2016:

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