Kernenergie: Urananreicherung, Spaltung und die Herausforderung des Atommülls

Uran und die Notwendigkeit der Anreicherung

Natururan besteht aus drei Isotopen: U-238, U-235 und U-234. Das Isotop U-238 ist in thermischen Reaktoren nicht spaltbar, weshalb Natururan nicht direkt als Kernbrennstoff verwendet werden kann. Es ist notwendig, Uran anzureichern, um eine Konzentration des spaltbaren Isotops U-235 von mehr als 3 % zu erreichen. Für die Gewinnung eines Kilogramms angereicherten Urans müssen acht Kilogramm Natururan gereinigt und veredelt werden.

Kernkraftwerke und die kontrollierte Spaltung

Kernkraftwerke nutzen Uran als primäre Energiequelle für die Erzeugung thermischer Kernenergie. Uran gilt als endliche Energiequelle: Es wird vermutet, dass bei der derzeitigen Verbrauchsrate die aktuellen Uranreserven in einigen hundert Jahren erschöpft sein werden.

Die kontrollierte Kernspaltung

Die kontrollierte Kernspaltung von Urankernen erfolgt im Kernreaktor. Die Brennstäbe aus spaltbarem Material sind mit Steuerstäben durchsetzt, die Neutronen absorbieren. Durch das Einführen oder Herausziehen dieser Steuerstäbe werden Neutronen aus dem Prozess der Kettenreaktion entfernt. Auf diese Weise kann die Spaltung kontrolliert und die erforderliche Freisetzung von Kernenergie gesteuert werden.

Radioaktive Abfälle und ihre Lagerung

Radioaktive Abfälle sind Nebenprodukte, die bei der Nutzung radioaktiver Stoffe entstehen und nicht mehr für den vorgesehenen Zweck bestimmt sind. Sie werden in Kernkraftwerken und anderen Einrichtungen, die mit radioaktiven Stoffen arbeiten, erzeugt. Diese Abfälle müssen an Orten gelagert werden, an denen ihre Radioaktivität für den Menschen nicht schädlich ist.

• Abfälle geringer und mittlerer Aktivität: Werden in unterirdischen Anlagen in geringer Tiefe gespeichert.
• Hochradioaktive Abfälle: Diese Rückstände behalten ihr Gefährdungspotenzial für Tausende von Jahren. Sie werden in stabilen geologischen Formationen, mehrere hundert Meter unter der Oberfläche, gelagert.

Die Debatte um die Kernenergie

Argumente gegen die Nutzung der Kernenergie

Viele Länder lehnen die Nutzung der Kernenergie aus folgenden Gründen ab:

1. Unfallgefahr: Die Gefahr von Unfällen in kerntechnischen Anlagen. Die dabei freigesetzte Strahlung kann alle Lebewesen über längere Zeit, auch in weit entfernten Gebieten, ernsthaft beeinträchtigen.
2. Langzeitlagerung: Die in Kernkraftwerken erzeugten Abfälle. Sie werden langfristig in speziellen Endlagern gespeichert, behalten aber über lange Zeit eine hohe Radioaktivität.
3. Waffenentwicklung: Die Gefahr der Nutzung von Nukleartechnologie zur Waffenentwicklung.

Argumente für die Nutzung der Kernenergie

Gründe für die Nutzung der Kernenergie sind:

1. Emissionsarmut: Kernkraftwerke sind emissionsarm. Sie emittieren keine Stickoxide oder Schwefeldioxid und tragen somit nicht zur globalen Erwärmung und Luftverschmutzung bei.
2. Konstante Leistung: Sie erzeugen eine konstante Leistung und haben niedrigere Betriebskosten als andere Arten von Kraftwerken.
3. Unabhängigkeit: Sie ermöglichen es, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen (Öl) zu verringern.
4. Sicherheit: Durch strenge Sicherheitsmaßnahmen ist die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls gering.

Der Prozess der Kernspaltung

Wenn ein Kern von Uran-235 mit Neutronen beschossen wird, spaltet sich der Kern in zwei kleinere Kerne und setzt zwei oder drei neue Neutronen frei. Diese Neutronen spalten wiederum andere Urankerne, wodurch eine Kettenreaktion ausgelöst wird. Die Spaltung eines Urankerns setzt eine große Menge an Energie frei. Auch andere Elemente wie Plutonium und Thorium sind spaltbar.