Atomenergie

Grundlagen der Atomkraft

Seit den 1960er-Jahren werden Atomkraftwerke weltweit zur Energiegewinnung genutzt. Zunächst galt die Atomkraft als sichere, saubere und unerschöpfliche Energiequelle. Doch das ungelöste Atommüll-Problem und mehrere Katastrophen belasten das Image.

Von Silke Rehren, Johanna Rüschoff und Mathias Tertilt

Energie durch Atomspaltung

Die Grundlagen der Atomkraftgewinnung liegen in der Kernspaltung. Entdeckt wurde sie 1938 in Experimenten von den deutschen Chemikern Otto Hahn und Friedrich Wilhelm Strassmann. Sie merkten schnell, dass dabei immense Energien freigesetzt werden, konnten sich dies aber theoretisch noch nicht erklären.

Erst Lise Meitner, eine nach Schweden emigrierte ehemalige Mitarbeiterin Hahns, lieferte 1939 die theoretische Erklärung für die Kernspaltung.

In Atomkraftwerken wird die Energie der Kernspaltung benutzt, um Wasserdampf zu erzeugen, also Wärmeenergie. Die Turbinen eines Generators wandeln die Wärmeenergie in nutzbare elektrische Energie um, die in das Stromnetz eingespeist wird. Das Atomkraftwerk ist also im Grunde ein Dampfkraftwerk, das mithilfe von Atomspaltung betrieben wird.

Das spaltbare Material, welches in den Kraftwerken benutzt wird, ist in der Regel Uran – ein radioaktives Schwermetall. Es befindet sich in Brennstäben, die zu Brennelementen zusammengebündelt werden.

Durch den Beschuss mit Neutronen wird das Uran in kontrollierten Kettenreaktionen gespalten. Dies geschieht im Kernreaktor. Dieser ist von einer dicken Betonkammer umhüllt, die verhindern soll, dass radioaktive Strahlung nach außen dringt.

Atomkraftwerke – theoretisch vorteilhaft

Sauber, leistungsstark und kostengünstig – das sind die wichtigsten Argumente der Atomkraftbefürworter. Mit einem Kilogramm Uran lassen sich etwa 350.000 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugen. Zum Vergleich: Ein Kilogramm Öl reicht für etwa zwölf kWh.

Spezielle Brutreaktoren erreichen eine sehr hohe Brennstoffausnutzung. Bei der Kernspaltung des Urans entstehen zuerst unspaltbare Materialien, die Brutreaktoren wieder in neues spaltbares Material umwandeln. Auf diese Weise entsteht unter anderem Plutonium, das zur weiteren Energiegewinnung eingesetzt werden kann. Solche Reaktoren wurden zumeist als Forschungsreaktoren eingesetzt und sind unter allen weltweit im Einsatz befindlichen Reaktoren die Ausnahme.

Umweltfreundliche Kernenergie

Nach Angaben der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) produzierten im Jahr 2020 weltweit 32 Länder Strom in Atomkraftwerken. Von insgesamt 442 Werken lagen 93 in den USA, 56 in Frankreich und 52 in China.

2018 lag der Anteil der Atomenergie an der weltweiten Stromproduktion bei rund elf Prozent. Der größte Teil der Energie wird mit Hilfe fossiler Brennstoffe wie Gas, Öl oder Kohle erzeugt. Sie machten 2018 fast 64 Prozent aus.

Der Anteil dieser Energieträger sinkt seit Jahren. Einen wachsenden Anteil verzeichnen erneuerbare Energien wie Windkraft, Solarenergie oder Wasserkraft. Von ihnen stammten 26 Prozent der Stromgewinnung.

Im Vergleich zur Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen erscheint die Atomkraft klimafreundlich. Während ein Braunkohlekraftwerk pro erzeugter Kilowattstunde Strom 1,040 Kilogramm des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) ausstößt, ist der Wert bei Atomkraftwerken mit 4 bis 110 Gramm vergleichsweise gering. Noch klima- und auch umweltfreundlicher ist hingegen die Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien wie Wind- oder Wasserkraft.

Das Risiko der praktischen Anwendung

Den Vorteilen der Atomenergie steht ein hohes Risiko gegenüber. Durch die Spaltung des atomaren Materials wird neben der gewünschten Energie auch radioaktive Strahlung erzeugt. Welche verheerenden Auswirkungen diese auf Mensch und Umwelt haben kann, ist seit dem Abwurf der ersten US-Atombomben auf die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki ins öffentliche Bewusstsein gelangt. Atomkraftwerke aber, so wurde jahrelang beteuert, seien absolut sicher.

Dieses Vertrauen wurde am 26. April 1986 zum ersten Mal erschüttert. Rund 600.000 Menschen wurden nach dem Reaktorunfall in Tschernobyl in der heutigen Ukraine starken radioaktiven Strahlungen ausgesetzt. Die Umwelt war verseucht, Menschen erkrankten in Folge der Bestrahlung und starben.

Die Reaktorkatastrophe im japanischen Fukushima am 11. März 2011 hat die Gefahren der Atomkraft erneut ins Bewusstsein der Menschen gerufen. Die Folge war ein weltweites Umdenken in der Energiepolitik. Immer mehr Länder stimmten einem Ende der Atomenergie zu – darunter auch Deutschland. 2022 soll hierzulande das letzte Atomkraftwerk vom Netz gehen.

Auch im Normalbetrieb sind Atomkraftwerke gesundheitlich nicht vollkommen unbedenklich. Im Jahr 2001 sorgte eine Studie vom Umweltinstitut München für Aufsehen, die erhöhte Krebsraten bei Kindern in der Umgebung von Atomkraftwerken nachwies. Das Bundesamt für Strahlenschutz bestätigte nach anfänglichen Zweifeln die Richtigkeit der Untersuchung.

Ein weiteres Problem und Gefahrenpotenzial stellt der anfallende atomare Müll dar, für den bis heute weltweit kein geeignetes Endlager gefunden wurde. Hinzu kommt die Angst vor terroristischen Anschlägen auf Atomanlagen. Atomgegner befürchten, dass atomwaffentaugliches Material zum Beispiel Terroristen in die Hände fallen könnte.

(Erstveröffentlichung 2004. Letzte Aktualisierung 13.12.2021)