{"id":1533,"date":"2015-04-10T11:03:35","date_gmt":"2015-04-10T11:03:35","guid":{"rendered":"http:\/\/umweltlexikon.katalyse.de\/?p=1533"},"modified":"2015-09-22T08:07:09","modified_gmt":"2015-09-22T08:07:09","slug":"kernkraftwerk","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/umweltlexikon.katalyse.de\/?p=1533","title":{"rendered":"Kernkraftwerk"},"content":{"rendered":"
<\/div>

Kernkraftwerke gewinnen die zur Stromerzeugung notwendige Prozessw\u00e4rme nicht durch die <\/span>Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch <\/span>Sonnenenergie, sondern durch <\/span>Kernspaltung. <\/b><\/p>\n

Allgemeine Funktionsweise<\/b><\/p>\n

Die beim Zerfall radioaktiver Stoffe entstehende Hitze wird dazu genutzt, um \u00fcberhitzten Dampf (also gasf\u00f6rmiges <\/span>Wasser) zu erzeugen, der dazu genutzt wird eine oder mehrere Turbinen anzutreiben. An die Turbine gekoppelt ist ein Generator, der den <\/span>Strom erzeugt. <\/p>\n

Reaktortechnik<\/b><\/p>\n

Weltweit vorherrschend ist der Leichtwasserreaktor (LWR, als Druckwasser- oder Siedewasser-Reaktor realisiert), weitere Reaktortypen sind der Schnelle Br\u00fcter, der Hochtemperatur- und der Druckr\u00f6hrenreaktor (Reaktortyp in<\/span>Tschernobyl). Die <\/span>Kernspaltung l\u00e4uft im<\/span>Kernreaktor ab, der aus Sicherheitsgr\u00fcnden i.d.R. von einem Sicherheitsbeh\u00e4lter (Containment) und einer Stahlbetonkuppel umgeben ist. Der LWR verwendet als K\u00fchlmittel und Moderator (Neutronenbremse) normales <\/span>Wasser, das beim <\/span>Druckwasserreaktor unter so hohem Druck steht, dass es trotz Aufheizung auf ca. 325 Grad C im Prim\u00e4rk\u00fchlkreis nicht verdampft. Die bei der <\/span>Kernspaltungfreigesetzte W\u00e4rme wird von einem Prim\u00e4rk\u00fchlsystem aufgenommen und \u00fcber W\u00e4rmetauscher an einen Sekund\u00e4rkreislauf abgegeben, in dem Wasserdampf Turbinen zur Stromerzeugung antreibt.<\/p>\n

Umweltbelastungen w\u00e4hrend des Betriebs<\/b><\/p>\n

Nichtradioaktive Umweltbelastung: Kernkraftwerke mit ihrer hohen elektrischen Leistung (Standard 1.200 MWe, elektrisch abgegebene Leistung) und ihrem schlechten thermischen <\/span>Wirkungsgrad von 35 Prozent belasten <\/span>Umwelt und insbesondere Fl\u00fcsse durch gro\u00dfe Mengen an Abw\u00e4rme. Ein <\/span>Wirkungsgrad von 35 Prozent bedeutet, dass zur Erzeugung von 1200 MWe ca. 3500MW thermische Leistung innerhalb des Reaktors zur Verf\u00fcgung gestellt werden m\u00fcssen und die Differenz als W\u00e4rme abgef\u00fchrt werden muss. Dies geschieht meist in einem Nassk\u00fchlturm. Eine ortsnahe Kraft-W\u00e4rme-Kopplung (KWK) ist wegen der hohen Gefahren im Falle eines St\u00f6rfalls (Radioaktivit\u00e4t k\u00f6nnte z.B. \u00fcber die KWK schneller in Wohngebiete \u00fcbertragen werden) und der damit verbundenen hohen Anforderungen an die Sicherheitstechnik nicht sinnvoll.<\/p>\n

Radioaktive Umweltbelastung: Auch im st\u00f6rungsfreien Normalbetrieb gibt ein Kernkraftwerk st\u00e4ndig radioaktive Substanzen an <\/span>Luft und <\/span>Wasser ab, die sich in der<\/span>Umwelt anreichern und \u00fcber mehr als 100.000 Jahre weiter strahlen und zu schwer absch\u00e4tzbaren Sch\u00e4den f\u00fchren kann. Innerhalb des Kraftwerks werden gro\u00dfe Mengen radioaktiver Substanzen erzeugt. Durch die <\/span>Kernspaltung entstehen etwa 200 radioaktive Substanzen (k\u00fcnstliche Radionuklide), die in der Natur nicht vorkommen. Durch kleinste Risse in den Brennstabh\u00fcllen (Brennelement) gelangen so vor allem die radioaktiven Edelgase Xenon und Krypton, die leicht fl\u00fcchtigen Stoffe <\/span>Iod und C\u00e4sium sowie <\/span>Strontium in den Prim\u00e4rkreislauf. <\/p>\n

Die h\u00f6chsten radioaktiven Emissionen entstehen im st\u00f6rungsfreien Betrieb nicht beim Kernkraftwerksbetrieb, sondern bei der Brennstoffver- und <\/span>Entsorgung(Brennstoffkreislauf). Die abgebrannten Brennelemente enthalten radioaktive Substanzen: 1% <\/span>Plutonium und \u00fcber 3% Spaltprodukte (<\/span>Kernspaltung,<\/span>Wiederaufarbeitung, Atomm\u00fcll). Zus\u00e4tzlich fallen j\u00e4hrlich ca. 1.300 F\u00e4sser schwach- und 100 F\u00e4sser mittelaktiver Atomm\u00fcll an. Nach einer Betriebszeit von 15-30 Jahren stehen zudem Abriss und <\/span>Entsorgung des Kernkraftwerkes an (s.u.).<\/p>\n

Durch vom <\/span>Kernreaktor ausgehende <\/span>Neutronenstrahlung werden weitere radioaktive Substanzen erzeugt (<\/span>Tritium, Argon-41), die sich im K\u00fchlmittel, in den Verunreinigungen des K\u00fchlmittels (<\/span>Korrosion) und in anderen Anlagenteilen finden. Entweichende Substanzen werden durch aufwendige Filter zum gro\u00dfen Teil zur\u00fcckgehalten, der Rest gelangt \u00fcber Abwasser und Abluft (<\/span>Schornstein oder unkontrolliert) in die <\/span>Umwelt.<\/p>\n

Von Kernkraftwerken gehen im st\u00f6rungsfreien Normalbetrieb allerdings erheblich geringere radioaktive Emissionen aus als von Wiederaufarbeitungsanlagen. Die H\u00f6he der radioaktiven Emissionen in <\/span>Becquerel sagt wenig \u00fcber
<\/span>Strahlenbelastungund Strahlensch\u00e4den von Mensch und <\/span>Umwelt aus. Diese h\u00e4ngen ab von: Halbwertszeiten der radioaktiven Stoffe, Art und <\/span>Energie der von ihnen ausgehenden ionisierenden <\/span>Strahlung (Radioaktivit\u00e4t und <\/span>Strahlung, Ma\u00dfeinheiten), ihrer <\/span>Ausbreitung in der <\/span>Umwelt und ihrer <\/span>Anreicherung in <\/span>Boden, Pflanzen, Tieren und Menschen. Infolge dessen gelangen die radioaktiven Stoffe in die Nahrungsmittelkette.<\/p>\n

Risiken<\/b><\/p>\n

Kernkraftwerke zeichnen sich durch ein mit konventionellen Energieversorgungsarten und \u2013technologien unvergleichlich h\u00f6heres Gef\u00e4hrdungs- \/ Risikopotenzial aus. Unf\u00e4lle oder St\u00f6rf\u00e4lle infolge von technischen Pannen, menschlichem Versagen, Erdbeben, Flugzeugabst\u00fcrzen, Sabotage oder Kriegseinwirkung gehen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit dem Austreten radioaktiver<\/span>Strahlung einher, die mit dramatischen Schadwirkungen f\u00fcr den Menschen und die<\/span>Umwelt verbunden ist.<\/p>\n

Strahlenbelastung<\/b><\/p>\n

Angaben \u00fcber die
<\/span>Strahlenbelastung durch Kernkraftwerke beruhen auf Computersimulationen, die mit gro\u00dfen Fehlerquellen (z.B. hinsichtlich der<\/span>Ausbreitung radioaktiver Substanzen) behaftet sind. Die direkte Messung der
<\/span>Strahlenbelastung ist nur f\u00fcr die \u00e4u\u00dfere Gamma- und <\/span>Betastrahlung (nat\u00fcrliche<\/span>Strahlung aus dem All und der <\/span>Umwelt) m\u00f6glich. Die besonders gef\u00e4hrliche<\/span>Alphastrahlung ist nur mit extremem Aufwand nachweisbar, sobald sie von Organismen aufgenommen wurde.
Die gesetzlich festgelegten <\/span>Grenzwerte finden Sie auf der Webseite des Bundesministeriums f\u00fcr <\/span>Umwelt, <\/span>Naturschutz und Reaktorsicherheit in derStrahlenschutzverordnung . Der zul\u00e4ssige H\u00f6chstwert im St\u00f6rfall betr\u00e4gt 50mSv. \u00dcber das Jahr verteilt ist eine maximale
<\/span>Strahlenbelastung von weniger als 0,3 mSv\/Jahr (Milli-<\/span>Sievert) effektive (tats\u00e4chliche) <\/span>Strahlendosis in der Umgebung von Kernkraftwerken zul\u00e4ssig (vgl. Strahlenschutzverordnung \u00a7 47, Begrenzung der Ableitung radioaktiver Stoffe<\/i>). <\/p>\n

Arbeiter in Kernkraftwerken sind Strahlenbelastungen von etlichen mSv j\u00e4hrlich ausgesetzt. Damit Fachkr\u00e4fte die zul\u00e4ssigen <\/span>Grenzwerte von 50 mSv\/Jahr nicht \u00fcberschreiten, werden in stark strahlenden (hei\u00dfen) Zonen nukleare \u201aTagel\u00f6hner\u2018 eingesetzt (<\/span>Dosimeter). Bei US-Atomarbeitern wurde wiederholt eine Erh\u00f6hung des Risikos f\u00fcr Krebserkrankungen durch somatische Strahlensch\u00e4den festgestellt; in Ausnahmef\u00e4llen kann es sogar zu akuten Strahlensch\u00e4den kommen (<\/span>Strahlenkrankheit, <\/span>Kontamination). Eine 1992 ver\u00f6ffentlichte Studie des britischen Amtes f\u00fcr <\/span>Strahlenschutz zeigt auf, dass das Risiko f\u00fcr Besch\u00e4ftigte in Atomanlagen, an Leuk\u00e4mie zu sterben, wesentlich gr\u00f6\u00dfer ist, als bis dahin angenommen. Die Studie stellt bei einem Untersuchungszeitraum von 16 Jahren und einem Probenumfang von 95.000 Besch\u00e4ftigten einen klaren Zusammenhang zwischen Leuk\u00e4mief\u00e4llen und der <\/span>Strahlendosis her, die die Betroffenen im Laufe ihres Arbeitslebens erhalten haben.<\/p>\n

In Deutschland wurden in den letzten Jahren in verschiedenen Studien auch Sch\u00e4den an der Bev\u00f6lkerung sichtbar. F\u00fcr Kinder unter 5 Jahren im engeren Umkreis westdeutscher Kernkraftwerke besteht nach den Ergebnissen einer 1992 ver\u00f6ffentlichten Studie der Universit\u00e4t Mainz ein erh\u00f6htes Risiko, an Leuk\u00e4mie zu erkranken. Am st\u00e4rksten betroffen ist die Umgebung des Kernkraftwerkes Kr\u00fcmmel bzw. des Atomforschungszentrums Geesthacht; hier wurde eine um das 10-15fach erh\u00f6hte Leuk\u00e4mierate gefunden. <\/p>\n

Unf\u00e4lle und damit verbundene Folgen<\/b><\/p>\n

Bei Kernkraftwerk-Unf\u00e4llen k\u00f6nnen sich die Belastungen f\u00fcr die Umgebung erheblich erh\u00f6hen. St\u00f6runf\u00e4lle werden international mit der von der IAEA (International Atomic Energy Agency) von eins bis sieben reichenden festgelegten INES-Skala beurteilt. Tritt bei einem Unfall eine gro\u00dfe Menge Radioaktivit\u00e4t aus, so hat dies langandauernde und weit reichende Folgen f\u00fcr die <\/span>Umwelt.<\/p>\n

Einige bekannt gewordene prominente Unf\u00e4lle<\/b><\/p>\n

    \n
  • 2011: Fukushima, Japan.
    <\/b>INES Gef\u00e4hrdungsstufe 6 (aktueller Status M\u00e4rz 2011 noch unklar, nach Ansicht von Greenpeace-Experten INES 7).<\/li>\n
  • 1986 -<\/span>Tschernobyl, UdSSR<\/b>
    INES Gef\u00e4hrdungsstufe 7
    Weitreichende Gesundheits- und Umweltbelastung. Kernschmelze mit nachfolgender Freisetzung einer hohen Strahlungsmenge durch die Explosion des Reaktorkerns. <\/li>\n
  • 1979 <\/span>Harrisburg, Three Mile Island<\/b>
    INES Gef\u00e4hrdungsstufe 5
    Kernschmelze, deren Austritt gerade noch verhindert werden konnte.<\/li>\n
  • 1957 Kyshtym, UdSSR<\/b>
    INES Gef\u00e4hrdungsstufe 6
    Freisetzung von signifikanten Mengen radioaktiven Materials in die <\/span>Umwelt, verursacht durch eine Explosion eines hochaktiven Abklingbeh\u00e4lters.<\/li>\n
  • 1957 Windscale Pile, Gro\u00dfbritannien<\/b>
    INES Gef\u00e4hrdungsstufe 5
    Freisetzung radioaktiven Materials in die <\/span>Umwelt, verursacht durch einen Brand im Reaktorkern.<\/li>\n<\/ul>\n

    Die Kernkrafttechnologie wird von R\u00fcckversicherern als unversicherbares Risiko eingestuft, da die Kosten nach einem Unfall nicht absch\u00e4tzbar sind. Der <\/span>Super-GAUin <\/span>Tschernobyl (hervorgerufen durch einen Reaktor) verursachte Sch\u00e4den in H\u00f6he von ca. 200 Milliarden Euro. Als Vergleich: Die R\u00fcckversicherung der deutschen Kernkraftwerksbetreiber haftet bei einem Unfall bis zu einer Summe bis zu 2,5 Milliarden Euro.<\/p>\n

    Stichworte: St\u00f6rfallabl\u00e4ufe und Auswirkung: <\/span>Kernschmelzen, <\/span>GAU, <\/span>Super-Gau,Schneller Br\u00fcter. <\/p>\n

    Entsorgung<\/b><\/p>\n

    Die <\/span>Entsorgung von Atomm\u00fcll stellt den Menschen vor unl\u00f6sbare Probleme, da dieser bis zu 100.000 Jahre weiter strahlt. Nicht nur die <\/span>Entsorgung ausgebrannter Brennelemente bereitet Schwierigkeiten, sondern auch die Demontage eines au\u00dfer Betrieb genommenen Kraftwerks, da die Bauteile nach Betriebsende weiter strahlen und nur unter hohen Sicherheitsma\u00dfnahmen zerlegt werden k\u00f6nnen. Die Demontage eines Kraftwerks dauert oft mehrere Jahre und bedeutet eine erh\u00f6hte Belastung f\u00fcr die Umgebung.
    Siehe auch Atomm\u00fcll<\/p>\n

    Entwicklung<\/b><\/p>\n

    Anzahl der Kernkraftwerke weltweit<\/b><\/p>\n

    Im M\u00e4rz 2011 sind weltweit 443 Kernkraftwerke mit einer Leistung von 377.750 MW in Betrieb und 158 Neubauten geplant. Deutschlandweit sind 17 Kraftwerke in Betrieb und vorerst keine Neubauten geplant. (Zahlen vgl.: World Nuclear Association)<\/p>\n

    Infolge der Reaktorunf\u00e4lle in <\/span>Harrisburg (1979) und <\/span>Tschernobyl (1986) war die Expansion der nuklearen <\/span>Energie deutlich zur\u00fcckgegangen. 1992 waren weltweit 414 Reaktoren mit insgesamt 323 GW in Betrieb; 1989 waren es noch 421. <\/p>\n

    Ausblick<\/b><\/p>\n

    Mit Realisierung der Pl\u00e4ne der DESERTEC Foundation f\u00fcr die EU-MENA-Staaten (Eu<\/span>rope M<\/span>iddle E<\/span>ast N<\/span>orth A<\/span>frica) wird innerhalb des n\u00e4chsten Jahrzehnts Ersatz f\u00fcr die \u00fcberholte und unverh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig risikobehaftete Kernkrafttechnologie geschaffen. Die Sonne ist als preiswerter und permanent vorhandener Energietr\u00e4ger ein guter Ersatz. Die Kombination aus Wasserspeicherkraftwerken, Windenergieanlagen und solarthermischen Gro\u00dfanlagen im 250MW-Bereich aufw\u00e4rts und ein intelligentes <\/span>Energiemanagement (\u201eSmart Grid\u201c) bilden eine solide und sichere Grundlage der zuk\u00fcnftigen Energieversorgung und stellen die bisher von Kernkraftwerken gebildete Grundlast dauerhaft bereit (vgl.: Artikel aus den DLR-Nachrichten und FAQ der DESERTEC Foundation zu diesem Thema). Weitere Vorteile der Technologien sind die vergleichsweise einfachere <\/span>Entsorgung und die M\u00f6glichkeit, Hybridkraftwerke zu bauen, die als Unterst\u00fctzung zur Dampferzeugung noch eine konventionelle <\/span>Gasturbine erhalten.<\/p>\n

    Stand 03 2011, \u00fcberarbeitet von Jan Niemeyer<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

    Autor: KATALYSE Institut<\/em><\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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