In Bezug auf Fukushima und als Reaktion auf meinen Aufsatz über das "Restrisiko" schrieb mir Francis Farley (90 Jahre alt, früher am CERN) einige wichtige, persönliche Notizen über Atomkraft.

Was Sie über Atomkraft wissen sollten

Francis Farley, 16. März 2011

(Google-Übersetzung)

Die Geschichte der Atomkraft ist ein großes Fiasko von Missmanagement und falschen Entscheidungen.

Das Hauptproblem der in Fukushima verwendeten Druckwasserreaktoren (DWR) oder Siedewasserreaktoren (SWR) besteht darin, daß sie so klein sind. Sie sind nur etwa so groß wie ein Haushaltsbackofen. Aber die erzeugte Energie ist nahezu eine Million mal größer. Stell dir das vor! Sie brauchen ein sehr hochtechnologisches Kühlsystem, um die Wärme abzutransportieren und Strom zu erzeugen. Fällt die Kühlung aus, schmilzt alles in Sekundenbruchteilen.

UND wenn man den Reaktor abschaltet, kommen weiterhin etwa 2% der Wärme von den radioaktiv gewordenen Materialien.

Es ist also sehr heikel.

UND es ist auch hochradioaktiv.

Das Ganze ist verrückt, diese Geräte hätten nie gebaut werden dürfen. Aber alle amerikanischen Reaktoren und französischen Reaktoren sind von diesem Typ.

Die ersten Reaktoren verwendeten natürliches Uran. Das funktioniert nur mit Graphit oder mit schwerem Wasser als Moderatoren, in denen die Neutronen nicht eingefangen werden und einige Meter zurücklegen können. Infolgedessen sind diese Reaktoren groß, vielleicht 5m in allen Richtungen. Aber die Leistungsdichte ist entsprechend viel geringer, so daß Katastrophen, Kernschmelzen usw. viel weniger wahrscheinlich sind. Alle britischen Reaktoren sind von diesem Typ, und der CANDU-Schwerwasserreaktor ist noch sicherer.

Wenn man das Uran anreichert, kann man gewöhnliches Wasser verwenden, in dem die Neutronen nur wenige Zentimeter zurücklegen, bevor sie nutzlos vom Wasserstoff eingefangen werden. Aufgrund dieser begrenzten Reichweite müssen diese Reaktoren klein sein. Wenn man Zugang zu angereichertem Uran hat, ist dies ein einfacher Weg, um fortzufahren: zuerst wurde das in Atom-U-Booten verwendet und unter Admiral Rickover in das amerikanische Energieprogramm übernommen.

Aber das ist nur machbar, wenn es einen großen Vorrat an angereichertem Uran aus Bombenfabriken gibt. Wenn man eine Anreicherungsanlage betreiben müsste, nur um diese Leistungsreaktoren zu versorgen, würde der gesamte Betrieb mit ziemlicher Sicherheit unwirtschaftlich werden. Und das angereicherte Uran muß regelmäßig nachgefüllt werden, um die Maschinen am Laufen zu halten.

Die US-amerikanischen und französischen Kraftwerke hängen huckepack am Militär. Nun haben China und Indien Pläne, solche Kraftwerke zu bauen. Wieder einmal hängt man am Militär.

Die großen britischen und kanadischen Reaktoren hängen nicht am Militär und sind viel sicherer. Das Vereinigte Königreich unter Thatcher verlor seine Expertise und sein Know-how, weil das Entwicklungsteam auf dem Altar der Privatisierung geopfert wurde. Jetzt fordern wir die Franzosen auf, ihre Bomben in England zu bauen.

Alle Reaktoren produzieren Plutonium als Nebenprodukt. Der Hauptbestandteil von Uran ist U-238, das mit langsamen Neutronen nicht spaltbar ist und nicht zur Kettenreaktion beiträgt. Aber es fängt Neutronen ein und verwandelt sich in U-239. Dieses ist radioaktiv und zerfällt schnell zu Neptunium-239, das dann zu Plutonium-239 (Pu-239), Element 94, zerfällt. Pu-239 ist ähnlich wie U-235, nur 2 Protonen und 2 Neutronen schwerer ...... es ist leicht spaltbar und es eignet sich für Bomben oder für Reaktoren.

Das Einfangen von Neutronen durch U-239 verhindert, daß mit natürlichem Uran gebaute Reaktoren mit normalem Wasser arbeiten ... diese verlieren viele Neutronen.

Wenn das Uran nach mehreren Jahren oder Monaten aus einem Reaktor entfernt wird, ist das U-235 teilweise verbraucht. Dabei entstanden viele radioaktive Spaltprodukte (einige davon sind wertvoll) UND es entstand eine Menge wertvolles Plutonium. Das Gemisch wird wiederaufbereitet und das Plutonium wird für Bomben extrahiert. Da Plutonium und Uran unterschiedliche Elemente sind, kann Plutonium chemisch gereinigt werden, das ist viel einfacher als die Trennung von U-235 mit Zentrifugen oder in Gasdiffusionsanlagen.

Das Plutonium kann anstelle vom getrennten U-235 in DWR oder SWR verwendet werden, eine der Fukushima-Maschinen ist von diesem Typ. Diese sind als "Brüter" bekannt, ein Reaktor wird verwendet, um mehr spaltbares Material zu produzieren, in diesem Fall ausgehend vom U-239.

Ein weiterer Trick ist die Verwendung von Thorium. In einem Reaktor kann dies zu U-233 umgewandelt werden, das auch mit langsamen Neutronen und einem möglichen Reaktorbrennstoff spaltbar ist. Das Brüten von Thorium wird bevorzugt, weil viel Thorium vorhanden ist. Am besten funktioniert es, wenn der Reaktor mit schnellen Neutronen arbeitet, dem sogenannten "schnellen Brüter", der in Dooneray und Caderache erprobt wurde. Das Verfahren ist noch gefährlicher als der DWR oder SWR und wurde in beiden Ländern aufgegeben.

Kernkraft ist grün: sie verursacht keinen CO2-Ausstoß. Aber Maschinen, die Uran oder Plutonium anreichern, sollten nicht gebaut werden. Sie sind an sich gefährlich. Bis jetzt sind wir (normalerweise) damit durchgekommen, aber wenn etwas schief geht, dann geht es sehr, sehr schief.

Es ist sehr schade, daß die sichereren kanadischen und britischen Reaktortypen nicht weiterentwickelt wurden. Ob diese größeren Maschinen wirtschaftlich sind und ob es genug Uran gibt, um sie langfristig zu versorgen, sind weitere Fragen.

Wir brauchen die Energie ....... ABER so wie die Dinge jetzt laufen ........ rechne man mit dem Schlimmsten.

Am Ende ist alles in Ordnung.
Wenn es nicht in Ordnung ist,
ist es nicht das Ende.

Google translation with small corrections.
Pressurised Water Reactor (PWR) => Druckwasserreaktor (DWR)
Boiling Water Reactor (BWR) => Siedewasserreaktor (SWR)