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Das Jahrhundert des Atoms

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Franz Wagner

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Lise Meitner und Otto Hahn spalten das Atom
Am 6. August 1945 explodiert eine Uranbombe mit der Sprengkraft von 12,5 Kilotonnen TNT über Hiroshima. Mehr als 100.000 Menschen sterben unmittelbar an den Folgen der Detonation, weitere hunderttausend in den darauf folgenden Jahren und Jahrzehnten. Schon einen Tag nach Bekanntwerden der schrecklichen Ereignisse, die das japanische Kaiserreich kurze Zeit später zur Kapitulation zwingen sollten, fielen Reporter und Fotografen in den kleinen schwedischen Ferienort Leksand ein und belagerten dort das Hotel von Lise Meitner, einer 67jährigen Physikerin aus Österreich, die schon 1938 vor den Nazis nach Schweden geflüchtet war und seitdem in der physikalischen Abteilung des neu gegründeten Nobel-Instituts in Stockholm arbeitete.
(01. 10. 2003)

 

Cathryn Carson

Nuklearpolitik im Zeichen des Kalten Kriegs
Schon einige Jahre nach dem Zweiten Weltkrieg beschloß die Regierung Adenauer, ein bundesdeutsches Atomprogramm in die Wege zu leiten. Als einer der verantwortlichen Physiker setzte sich Werner Heisenberg von Anfang an für eine unabhängige Kontrolle dieses Projektes ein und verlangte von der Regierung das Versprechen, darüber hinaus keine militärischen Absichten zu verfolgen. Unter dem Eindruck einer neuen NATO-Strategie schwenkte Adenauer jedoch bald auf den Gedanken um, daß es für Deutschland notwendig werden könnte, eigene Nuklearwaffen zu produzieren. Die Furcht vor einer solchen Entwicklung führte schließlich zum geschlossenen politischen Protest einer Gruppe von deutschen Atomphysikern, die sich in ihrer berühmt gewordenen "Göttinger Erklärung" vehement gegen die militärische Nutzung der Atomkraft in Deutschland aussprachen.
(01. 10. 2003)

 

Helmuth Böck und Helmut Rauch

Gegenwart und Zukunft der Kernenergie
Die Diskussionen über Kernenergie in Österreich hat Eigengesetzlichkeiten angenommen, die weder der internationalen Entwicklung noch dem nationalen Interesse entsprechen. Mit Fakten zur Kernenergie versuchen die Autoren zu zeigen, daß Kernkraftwerke auch weiterhin einen beachtlichen Beitrag zur Energieversorgung liefern werden. Weitere Fortschritte im Bereich der Sicherheitstechnik werden ebenso angesprochen wie positive Effekte für die Umwelt, so etwa die Möglichkeit der ständigen Kontrolle des Abfalls und die Reduktion der CO2-Emissionen.
(01. 10. 2003)

 

Antonia Wenisch

Trügerische Sicherheit
Um den ständig steigenden Energiebedarf der USA zu befriedigen, wird von seiten der US-Regierung erstmals nach 30 Jahren wieder an den Neubau von zusätzlichen Kernkraftwerken gedacht. Auch in Europa macht sich die Atomlobby – 17 Jahre nach Tschernobyl – daran, die Kernenergie zu rehabilitieren. Zugute kommen ihr dabei neue technische Entwicklungen wie der angeblich "absolut sichere" Rubbia-Reaktor oder das sog. "Transmutationsverfahren", mit dem eine endgültige Lösung des Atommüllproblems in Aussicht gestellt wird. Berücksichtigt man jedoch den gesamten Prozeß der nuklearen Energieverwertung, kann letztlich niemand die Gefahr eines Atomunfalls und der Umweltverseuchung ausschließen.  
(01. 10. 2003)

 

Erwin Häckel

Deutscher Ausstieg aus der Kernenergie?
Es ist schwer vorhersehbar, wie sich der deutsche Ausstieg auf die Energiepolitik anderer Länder auswirken wird, aber kaum vorstellbar erscheint, daß der Vortritt des mächtigsten Industriestaats in Europa andere Länder oder auch internationale Institutionen wie IAEO oder EURATOM in ihren Planungen unbeeinflußt lassen kann. Es kommt aber nicht zuallererst darauf an, den Ausstieg unbedingt zu verhindern, sondern ihn, wenn er denn sein soll, verantwortungsvoll zu gestalten.

 

Aurora-Interview mit Helmuth Böck

"Es gibt keine weltweiten Sicherheitsstandards"
Helmuth Böck, der Reaktorbetriebsleiter des österreichischen TRIGA-Forschungsreaktors, im Aurora-Gespräch über atomare Sicherheit, die Energieversorgung der Zukunft, Temelin und die Gefahr durch den Terrorismus.
(01. 10. 2003)

 

Chaim Braun, Friedrich Steinhäusler, Lyudmila Zaitseva

Gefährdung nuklearer Einrichtungen durch den internationalen Terrorismus
Bloß einige Beispiele: Im Rahmen eines Sicherheitstests konnte eine militärische Spezialeinheit aus einer Nuklearanlage in den USA genug waffenfähiges Uran für den Bau mehrerer Atombomben stehlen. Oder: Die italienische Mafia hätte es fast geschafft, einen im Kongo gestohlenen Nuklearbrennstab in den Mittleren Osten zu verkaufen. Und: Aus der Electrostal-Maschinenbau-Fabrik, Rußlands größtem Hersteller von nuklearen Brennstoffen, wurde schon mindestens dreimal atomwaffenfähiges Uran entwendet. Außerdem: Russische Kommandotruppen waren im Zuge eines Übungsszenarios in der Lage, sämtliche Sicherheitsbarrieren der gesperrten Atomstadt Sarov zu überwinden und den dortigen Reaktor zu besetzen.  
(01. 10. 2003)

 

Wendell Berry

Der Reaktor und der Garten
"Irgend jemand", schreibt der Autor, "wird bestimmt die Frage stellen, wie ich auf die Idee komme, ein Garten, 'nicht mächtiger als einer Blume Kraft', wie Shakespeare sagt, könne sich mit einem Atomreaktor messen. Nun, ich denke, dass man die Kraft eines Gartens möglicherweise zu leicht unterschätzt. Ein Kernreaktor wird als 'Lösung' des 'Energieproblems' ausgegeben. Aber wie alle großtechnologischen 'Lösungen', so 'löst' auch diese ein einziges Problem, indem sie viele schafft."
(01. 10. 2003)

 

Daten & Fakten: URAN

   Uran, das schwerste in der Natur vorkommende Element (Ordnungszahl 92) ist ein Metall, das zwar relativ weit verbreitet ist, aber nur selten in hoher Konzentration vorkommt. Das Uranerz enthält deshalb meist nur 0,1 - 0,5% des Metalls. Gefördert wird Uran in mehr als einem Dutzend Ländern, darunter zum Beispiel Australien, Kanada, Südafrika, Namibia, Niger, USA usw. Auch Deutschland verfügt über – allerdings sehr geringe – Erzvorkommen im Schwarzwald, im Bayrischen Wald und im Fichtelgebirge. Die Bergwerke werden, je nach Lagerstättentyp, entweder im Tagebau oder auch im Untertagebau betrieben, wobei die benutzten Techniken anderen Förderarten ähnlich sind: Sprengen, Einsammeln des Materials und anschließende Zerkleinerung. Das gebrochene Erz wird fein gemahlen, vom Gestein mittels Säure getrennt, gereinigt und gefiltert. Das dabei entstehende Pulver (mit der chem. Formel U3O8 – Uranoxid) hat eine leuchtend gelbe Farbe und wird deshalb auch als "Gelbkuchen" (engl. yellowcake) bezeichnet. Wegen dieser hervorstechenden Eigenschaft wurde das 1789 vom deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth entdeckte Element im gesamten 19. Jahrhundert fast ausschließlich zum Färben von Glas und Keramik benutzt.

Um Uranoxid als "Kernbrennstoff" in heutigen Atomkraftwerken einsetzen zu können, sind weitere umfangreiche Umwandlungsschritte notwendig. Zunächst muß der Gelbkuchen von allen noch immer vorhandenen Verunreinigungen befreit und in einen "nuklearreinen" Zustand gebracht werden. Das ist deshalb notwendig, weil das verschmutzte Uran als "Neutronenfänger" wirkt: Neutronen sollten eigentlich die Urankerne spalten anstatt bloß eingefangen zu werden. In sog. Konversionsanlagen wird das Uranoxid deshalb zunächst in Salpetersäure aufgelöst und anschließend mit einem organischen Lösungsmittel von den Verunreinigungen getrennt. Das vorläufige Endprodukt des Reinigungsprozesses ist eine Lösung aus Uranylnitrat, welche durch einen weiteren Verfahrensschritt in Uranhexaflourid (UF6) umgewandelt wird.

    Natururan ist eine Mischung aus zwei Uranisotopen – U 238 und U 235. Beide Isotope unterscheiden sich lediglich durch ihr unterschiedliches Gewicht, wobei Natururan nur zu 0,7% aus U 235 besteht. Damit bei solchen Reaktoren, die angereichertes Uran verwenden, eine dauernde Kettenreaktion aufrecht erhalten werden kann, muß der Anteil an U 235 auf 2 bis 5% erhöht werden. Dieser Prozeß wird als "Anreicherung" bezeichnet. Alle heutigen Isotopanreicherungsverfahren benötigen als Ausgangssubstanz das vorher angesprochene Uranhexaflourid. Das Besondere an dieser Uranverbindung ist, daß diese bereits bei 56° C in den gasförmigen Zustand übergeht. Wichtig ist dies insofern, als nur gasförmiges Uran industrietechnisch in seine beiden Isotope zerlegt werden kann. Für diese Trennung stehen gegenwärtig zwei Methoden zur Verfügung: Die Diffusionsanreicherung oder die Anreicherung mittels Zentrifugen. Im Prinzip passiert etwa bei der Zentrifugenmethode nichts anderes als bei der Trennung von Milch und Rahm: durch die Beschleunigung der zu trennenden Substanz in der Schleudertrommel lagert sich das schwerere Material (U 238) bevorzugt an den Außenwänden der Zentrifuge ab, während das leichtere Isotop (U 235) mehr nach innen wandert. Das Problem bei Uran ist jedoch, daß der Gewichtsunterschied zwischen beiden Isotopen äußerst gering ist, weshalb die Drehgeschwindigkeit der Zentrifuge extrem hoch sein muß (etwa 500 m/s) und die Ausbeute pro einzelnem Schleudervorgang außerordentlich gering ist (weshalb heute immer eine große Anzahl an Zentrifugen in Serie geschaltet, d.h. hintereinander angeordnet sind). Schon im Zweiten Weltkrieg war einer der Haupthindernisse zum Bau einer Uranbombe (insbesondere für Hitler-Deutschland) eben dieser Anreicherungsprozeß, da zur Herstellung einer solchen Bombe besonders hoch angereichertes Uran notwendig ist.

Nach der Isotopentrennung wird das angereicherte Uranhexaflourid noch im gasförmigen Zustand in spezielle Behälter gefüllt, verfestigt und zur Brennelementefabrik transportiert. Dort wird das UF6 in Uranoxid-Pulver (UO2) umgewandelt. Das Pulver wird danach zu kleinen Brennstofftabletten von 2-3 cm Länge und etwa 1 cm Durchmesser gepreßt und schließlich bei einer Temperatur von 1700° C zu keramischem Material gesintert. Die Pellets werden nach diesem Prozeß an ihren Enden verschweißt und in 4 bis 5 Meter lange Hüllrohre aus Edelstahl oder Zirkonmetall eingefüllt. Die Hüllrohre halten das Uran an Ort und Stelle und verhindern dessen Korrosion. Anschließend wird eine größere Zahl dieser Einzelstäbe (bis zu 250) zu einem Brennstabbündel mit einer Kantenlänge von etwa 20 cm zusammengebaut ("assembliert"). Die meisten Reaktortypen arbeiten heute mit einer größeren Menge solcher Brennstabbündel. Nachdem der Kern des Reaktors mit den Bündeln beladen wurde, beginnt dessen Betrieb, wenn die Steuerstäbe (deren Aufgabe es ist, Spaltneutronen zu absorbieren und so eine Kettenreaktion zu unterbinden) aus dem Kern herausgezogen werden. Dadurch setzt die Kettenreaktion ein und es entsteht Wärme, die mit einem Kühlmittel (z.B. Wasser) an einen Dampferzeuger abgeführt wird. Der Dampf treibt schließlich eine Turbine an, die elektrischen Strom produziert.
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