Kurs: Grundlagen und Perspektiven der Energiewende | OnCourse UB

  • Lektion 3

    • Umweltauswirkungen und Havarien


      Abbau von Uran
      Der Rohstoff für die Brennelemente ist Uran, welches je nach technischer Ausführung des Kraftwerks unterschiedlich aufbereitet werden muss. Der Abbau von Uran verursacht, wie auch die Förderung anderer Erze, Umweltfolgen, die in Kapitel 2 besprochen wurden. Das abgebaute Uran ist allerdings nicht sonderlich gefährlich, da es in Erzen nur schwach radioaktiv ist. Bis 1990 wurden in Thüringen und Sachsen Uran abgebaut, welches in die Sowjetunion exportiert wurde. Seitdem gibt es in Deutschland keinen Uranabbau mehr. Die Welturanproduktion entfällt auf wenige Länder.




      Störfälle und Unfälle

      Wenn es bei Atomkraftwerken zu technischen Störungen kommt, besteht die Gefahr, dass radioaktive Strahlung austritt, was drastische Folgen für Menschen hat, die mit ihr in Kontakt kommen. Solche Unfälle sind insgesamt selten. Wenn Sie allerdings auftreten, sind die Folgen für die Menschen, die der Strahlung ausgesetzt sind, verheerend, wie folgender Grafik zu entnehmen ist:


      Störfälle und Unfälle an Atomkraftwerken werden in Stufen klassifiziert und in der INES (International Nuclear and Radiological Event Scale) Bewertungsskala abgebildet:


      Störfälle gab es im Lauf der Geschichte viele, auch in Deutschland (siehe Abbildung). Schwere Unfälle, sogenannte GAUs (größte anzunehmende Unfälle), mit schweren Folgen gab es in den letzten 50 Jahren zwei: Die Katastrophen von Fukushima 2011 und Tschernobyl 1986.


      (Quelle: von Hirschhausen et. a. (2021): Zehn Jahre nach Fukushima - Kernkraft bleibt gefährlich und unzuverlässig, in DIW Wochenbericht 8/2021, S.107-115)

    • Tschernobyl und Fukushima

      In Tschernobyl, auf dem Gebiet der heutigen Ukraine, damals Sowjetunion, wurden Sicherheitseinrichtungen des Kraftwerks außer Kraft gesetzt, um einen Versuch durchzuführen. In der Folge kam es zu einer Explosion, bei der viel Radioaktivität freigesetzt wurde. Das Verhalten wird allgemein als menschliches Versagen zusammengefasst. Erhöhte Radioaktivität konnte damals auch in entfernten Teilen Europas gemessen werden, weil Cäsium-Isotope in die Atmosphäre gelangten und an anderen Stellen mit dem Regen niedergingen. Unmittelbar starben bei der Katastrophe 40 - 50 Menschen, die sich in den Tagen nach der Katastrophe in der Nähe des Reaktors aufhielten, um die Schäden einzudämmen. Wie viele Menschen darüber hinaus an den Folgen der Katastrophe starben ist umstritten. 4.000 Tote in der Folge gelten als relativ gesichert. Es gibt aber auch Quellen, die von bis zu 100.000 Toten in Folge der freigesetzten Strahlung ausgehen. Allein 4.000 Fälle von Schilddrüsenkrebs werden auf die freigesetzte Strahlung zurückgeführt. Der Bereich um das Kraftwerk ist bis heute Sperrgebiet. Ca. 135.000 km2 in der Ukraine, Belarus und Russland gelten bis heute als kontaminiert und werden radiologisch kontrolliert (vgl. WHO und BMUV).

      Die Katastrophe von Fukushima in Japan wurde durch einen Tsunami ausgelöst. Eine große Welle beschädigte das an der Küste gelegene Kraftwerk, wodurch es zu Kernschmelzen an drei Reaktorblöcken kam. Es wird geschätzt, dass zwischen 730 und 1.260 Menschen durch unmittelbare Strahlenbelastung, aber vor allem durch die Folgen der Evakuierung, die zum Schutz der Bevölkerung durchgeführt wurden, gestorben sind. Weiterhin sind Wasser und Boden der Umgebung radioaktiv belastet. Es wird angenommen, dass der Unfall verhältnismäßig glimpflich ablief. Die Verteilung der Strahlung hätte zu anderen Jahreszeiten und Witterungsverhältnissen viel schlimmer ausfallen können. (Evangeliou et al., 2014)


      Lagerung von Abfällen
      Die Brennelemente sind nach ihrer Benutzung im Atomreaktor weiterhin radioaktiv und müssen auf gesicherte Art und Weise transportiert und gelagert werden. Auch beim Rückbau von Atomkraftwerken fällt radioaktiv belastetes Material an, welches gesondert behandelt und gelagert werden muss. Zum Teil kann das Material auch wieder aufbereitet werden und radioaktives Material für die Herstellung neuer Brennelemente genutzt werden. An sich zerfallen radioaktive Isotope irgendwann komplett und geben dann keine Strahlung mehr ab. Die Halbwertszeit gibt an wie lange es dauert, bis nur noch die Hälfte des Materials vorhanden ist. In der untenstehenden Tabelle sind die Halbwertszeiten verschiedener Isotope angegeben, die in den Brennstäben zurückbleiben.

      Diese Lagerung muss also auf sehr lange Zeiträume angelegt sein, weil in den Brennelementen Isotope vorhanden sind, die sehr langsam zerfallen und für diese Zeit radioaktive Strahlung freisetzen.

      Es wird zusätzlich zwischen schwach, mittel- und starkradioaktiven Abfällen unterschieden. Besonders für die starkradioaktiven Abfälle, sogenannte HAW (engl. High active waste), ist die Identifizierung eines geeigneten Endlagers komplex.

      Um die Strahlung des Atommülls abzuschirmen, ist es notwendig, den Atommüll unterirdisch zu lagern. Da die Lagerung über sehr lange Zeit erfolgen muss, ist klar, dass die Umgebung in dieser Zeit stabil bleiben muss und sich möglichst nicht verändern darf. Dafür muss auch gewährleistet sein, dass die Umgebung durch die von den Abfällen freigesetzte Wärme nicht verändert. Prinzipiell sind drei Gesteine als Umgebung, sogenannte Wirtsgesteine, für Atommüll geeignet: Steinsalz, Tongestein und Kristallingestein (z.B. Granit).


      Zusätzlich gibt es zahlreiche Ausschlusskriterien für die Umgebung eines Endlagers. Diese sind u.a. seismische Aktivität (also Erdbeben), Vulkanismus und geologisch aktive Störungszonen (z.B. Senkung und Hebung von Bergen) (vgl. Rettich & Rentrop (2022)).

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