Kernenergie (eBook)

Dr. Christoph Pistner, u.a. Mitglied im Facharbeitskreis Probabilistische Sicherheitsanalysen (PSA); Vorstandsmitglied im Forschungsverbund Naturwissenschaft, Abrüstung und internationale Sicherheit (FONAS); Mitglied im Ausschuss Anlagen- und Systemtechnik (AST) der Reaktor-Sicherheitskommission (RSK)

Einleitung 6
Liste der Autoren 9
Inhaltsverzeichnis 10
1 Rückblick - Von den Anfängen bis heute 15
1.1 Kurze Geschichte der Kernenergie 16
1.2 Kernenergie in Deutschland - Entwicklung und Ausstieg 19
1.3 Der gesellschaftliche Diskurs um die Kernenergie 23
1.4 Bestand und Alter der heutigen Kernkraftwerke 30
Weiterführende Literatur 33
2 Energie der Kerne - Physikalische Grundlagen der Kernenergienutzung 34
2.1 Physikalische Kräfte 35
2.2 Aufbau des Atoms 35
2.3 Kernmassen und Bindungsenergie 38
2.4 Kernspaltung 42
2.5 Kettenreaktion 44
2.6 Moderation von Neutronen 47
2.7 Energiefreisetzung bei der Kernspaltung 49
2.8 Spaltprodukte, Plutonium und Transurane 50
Weiterführende Literatur 52
3 Radioaktivität - Strahlung und ihre Folgen für den Menschen 53
3.1 Arten der Strahlung und ihre Entstehung 54
3.1.1 Alpha-Strahlung 56
3.1.2 Beta-Strahlung 59
3.1.3 Gamma-Strahlung 60
3.1.4 Neutronen-Strahlung 61
3.1.5 Weitere Strahlungsarten 62
3.2 Strahlendosis und biologische Wirkung 63
3.2.1 Dosisgrößen 63
3.2.2 Wirkungspfade 65
3.2.3 Strahlenwirkung 67
3.2.4 Strahlenrisiko 70
Weiterführende Literatur 73
4 Funktionsweise - Von Kernreaktoren und Reaktorkonzepten 75
4.1 Charakterisierung von Reaktorkonzepten 76
4.2 Leichtwasserreaktoren 77
4.2.1 Druckwasserreaktoren 77
4.2.2 Siedewasserreaktoren 83
4.3 Weitere Reaktortypen 85
4.3.1 Schwerwassermoderierte Reaktoren 85
4.3.2 Gasgekühlte, graphitmoderierte Reaktoren 86
4.3.3 Leichtwassergekühlte, graphitmoderierte Reaktoren 87
4.3.4 Schnelle Brüter 88
4.4 Radioaktivität im Kernkraftwerk 90
4.5 Fortgeschrittene Reaktorkonzepte 93
4.6 Zukünftige Reaktortypen 94
4.6.1 Hochtemperaturreaktoren 95
4.6.2 Generation IV 97
Weiterführende Literatur 101
5 Reaktorsicherheit - Sicherheitskonzepte und Unfallrisiko 102
5.1 Nachzerfallswärme und Kernschmelzproblematik 103
5.2 Drei Schutzziele 105
5.3 Barrieren 106
5.4 Sicherheitsebenen 107
5.5 Das Sicherheitssystem 112
5.6 Grundprinzipien der Konstruktion 119
5.7 Besondere Aspekte der Reaktorsicherheit 122
5.7.1 Alterung 122
5.7.2 Mensch - Technik - Organisation 123
5.7.3 Terrorismus und Kriegsfolgen 125
5.8 Maßnahmen bei Unfällen 126
Weiterführende Literatur 131
6 Tschernobyl und Fukushima - Unfallablauf und Konsequenzen 132
6.1 Der Reaktorunfall in Tschernobyl 133
6.1.1 RBMK-Reaktoren und ihre Besonderheiten 133
6.1.2 Unfallablauf und Ursachen 134
6.2 Die Folgen von Tschernobyl 136
6.3 Der Reaktorunfall in Fukushima 137
6.3.1 Aufbau der Anlage 137
6.3.2 Unfallablauf und Ursachen 140
6.3.3 Zustand nach einem Jahr 143
6.4 Radiologische Auswirkungen von Fukushima 145
6.4.1 Die ersten Tage nach dem Unfall 145
6.4.2 Eintrag radioaktiver Stoffe in den Pazifik 148
6.4.3 Kontaminationen von Trinkwasser und Lebensmitteln 149
6.4.4 Die Zukunft der Region Fukushima 150
6.5 Fazit 152
Weiterführende Literatur 153
7 Urangewinnung - Von der Mine bis ins Kraftwerk 154
7.1 Herkunft und Bedarf an Natururan 155
7.2 Verfahren der Urangewinnung 159
7.3 Weiterverarbeitung und Anreicherung 160
7.4 Umwelteffekte 163
7.4.1 Tailings 164
7.4.2 Abraumhalden und Gruben 166
7.4.3 Prozessanlagen 167
7.4.4 Umwelteffekte der In-situ-Laugung 168
7.5 „Die Wismut“ in Deutschland 169
Literatur 170
8 Radioaktive Abfälle - Vom Kraftwerk bis zur Endlagerung 171
8.1 Abfallklassifizierungen 172
8.2 Radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken 174
8.3 Radioaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung 177
8.4 Behandlung und Zwischenlagerung 179
8.5 Endlagerung 182
8.5.1 Ziele, Prinzipien und Funk-tionsweise 182
8.5.2 Endlagerprojekte in Deutschland 184
8.5.3 Endlager Konrad - Annahmebedingungen 187
8.5.4 Der Standort Gorleben 189
8.5.5 Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle in Deutschland 190
8.5.6 Interna-tionaler Stand 191
8.5.7 Alternativen zur Endlagerung 194
Weiterführende Literatur 197
9 Kernwaffen - Das Zusammenspiel von Kernenergienutzung und Atombombe 198
9.1 Kernenergie und Kernwaffen 199
9.1.1 Nukleare Nichtverbreitung 199
9.1.2 Überwachung ziviler Nuklearenergienutzung 201
9.1.3 Dual-Use 203
9.2 Kernwaffenrelevante Materialien 205
9.2.1 Hochangereichertes Uran 205
9.2.2 Plutonium 206
9.3 Die Funk-tionsweise von Kernwaffen 207
9.4 Pfade zur Bombe 210
9.4.1 Urananreicherung und Bestände 211
9.4.2 Plutoniumproduk-tion und Bestände 213
9.5 Perspektiven der nuklearen Nichtverbreitung 215
Literatur 217
10 Die Zukunft der Kernenergie - Kosten, Klimaschutz und internationale Entwicklungen 218
10.1 Die Kosten der Kernenergie 219
10.1.1 Investi-tionskosten 220
10.1.2 Weitere Kostenfaktoren 222
10.2 Das Argument des Klimaschutzes 225
10.3 Konsequenzen aus Fukushima 229
Weiterführende Literatur 232
Stichwortverzeichnis 234