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Die Energiefrage

 
 
 
 
 
 

Dr. Björn Peters, Ressortleiter Energiepolitik beim DAV

Die Energiefrage - #25
Kerntechnische und andere Irrtümer

Zur letzten Kolumne über die über mögliche Energiequellen der Zukunft erreichten uns etliche, teilweise sehr umfangreiche und kenntnisreiche Leserbriefe. Einige der Aspekte wollen wir sehr gerne herausgreifen und zur Diskussion stellen, insbesondere zu den Aussagen über Meteorologie und zur Kerntechnik, wo wir (fast) alle wohl noch viel dazulernen können.

Eine Meteorologin meldete sich mit der Aussage, wir würden hier den Meteorologen Unrecht tun mit der Behauptung, Meteorologen hätten sich zu sehr auf Monatsmittelwerte konzentriert, während für die Energiemeteorologie – also der Beurteilung der Einsatzfähigkeit von Wind- und Solarenergie – vor allem die Extreme in den Häufigkeitsverteilungen von Wind und Wolken relevant sind. Nun, vielleicht hat die Meteorologin recht, dass es innerhalb der Meteorologie viele weiterführende Studien geben mag. Allerdings hat der Autor in seiner energiewirtschaftlichen Beratungspraxis in zahlreichen Gesprächen mit hochrangigen Vertretern aus Energiewirtschaft, Politik und Wissenschaft die Beobachtung gemacht, dass die Wenigsten aus der Branche die Flexibilitätsanforderungen aus Solar- und Windenergie verstehen. Stattdessen werden bis heute Investitionsentscheidungen z.B. in Offshore-Windenergieanlagen auf Basis von monatsdurchschnittlichen Strompreis-Abschätzungen getroffen, d.h. ohne hinreichend zeitaufgelöste Messreihen hinzuzuziehen. Analog gibt es noch kaum belastbares Wissen bei politischen Entscheidungsträgern und Ministerialen über die meteorologischen Voraussetzungen für die Energieversorgung aus Solar- und Windenergie. Die Daten hierfür lagen bislang schlicht nicht vor. Um diese unbefriedigende Situation zu ändern, hat sich der Autor gemeinsam mit der universitären Meteorologie darum bemüht, einen zwanzigjährigen, stundenaufgelösten Datensatz über ganz Europa zu erstellen mit energiewirtschaftlich bedeutsamen Kenngrößen wie Windgeschwindigkeit in den relevanten Höhen, Temperatur und Einstrahlungsdaten. Erst auf Basis eines solchen Datensatzes können viele energiepolitische und energiewirtschaftliche Fragestellungen mit der nötigen Information überhaupt entschieden werden.

Ein Leser wies darauf hin, dass wir hier die Rückbaukosten von Windkraftwerken noch nicht thematisiert hätten.  Diese beliefen sich in ähnlichen Größenordnungen wie die Rückbaukosten von Kernkraftwerken – auf das Megawatt an installierter Leistung umgerechnet.  Nach einem ausführlichen Artikel hierzu, der in "Ruhrkultour" erschien, müssen gerade Verpächter von Grundstücken darauf achten, dass sie nicht auf den teils sehr erheblichen Kosten für den Rückbau der massiven Betonfundamente sitzenbleiben.  Grundsätzlich ist nach §35 Abs. 5 Satz 2 des Baugesetzbuches im Rahmen eines Bauvorhabens bspw. für Windkraft eine "Verpflichtungserklärung abzugeben, das Vorhaben nach dauerhafter Aufgabe der zulässigen Nutzung zurückzubauen und Bodenversiegelungen zu beseitigen".  Bei großen Windkraftanlagen bestehen die Fundamente aus tausenden Tonnen an hoch verdichtetem Stahlbeton, deren Beseitigung mit einem deutlich sechsstelligen Betrag zu Buche schlägt.  Verpächter sollten also darauf achten, dass die Verpflichtungserklärung des Pächters auch nach dessen Insolvenz greift.  Je nach Rechtsform des Betreibers und Form der Sicherheit für die Verpflichtungserklärung (wenn überhaupt vorhanden) kann hier dessen Insolvenzmasse schnell aufgezehrt sein, so dass am Ende der Pächter für die Beseitigung der Betonfundamente aufkommen muss.  Bei mehreren Windkraftanlagen kommen hier schnell Beträge in Höhe von mehreren Millionen Euro zusammen, die für den Verpächter in der Regel existenzbedrohend sein dürften.

Unsere Ausführungen zur Kernenergie wurden vom Leser Dieter Glatting kritisiert. In einer sehr ausführlichen eMail, die an einen Aufsatz heranreichte, klärte Glatting über viele kerntechnische Einzelheiten auf. Weil seine Nachricht so informativ und kompetent war, sind hier viele Auszüge, textlich leicht angepasst an das Kolumnen-Format, ansonsten wörtlich wiedergegeben, ohne dies detailliert kenntlich zu machen.

Die in Deutschland betriebenen Druck- und Siedewasserreaktoren sind sogenannte Leichtwasserreaktoren, die also mit normalem Wasser und angereichertem Uran betrieben werden. Im Gegensatz dazu gibt es (z.B. Kanada, Argentinien) Schwerwasserreaktoren, die mit Schwerem Wasser (Deuterium) und Natururan arbeiten. Leichtwasser- und Schwerwasserreaktoren unterscheiden sich nur durch konstruktive Details und können zu Wassermoderierten Reaktoren zusammengefasst werden. Daneben gibt es weitere Reaktortypen, bei den es zu einer Kernschmelze kommen kann. Zu diesen zählen die Graphitmoderierten Reaktoren mit Wasserkühlung (z.B. Tschernobyl-Reaktor). Allen diesen Reaktoren ist gemeinsam, dass sie mit langsamen "moderierten" Neutronen arbeiten. (Daneben gibt es noch weitere Reaktortypen, die mit "schnellen" Neutronen arbeiten.)

Eine Kernschmelze stellt nach Aussagen des Lesers nicht das Ende eines Kernreaktors dar, zumindest für deutsche Reaktoren.  

  • Die Kernschmelze, auch Größter anzunehmende Unfall (GAU) genannt, ist für die uns betreffenden Kernkraftwerke ein betrieblicher Störfall, der keine relevanten Auswirkungen auf die Umgebung hat.
  • Auslegungsübersteigende Unfälle (sog. "China-Syndrom") können mittlerweile vollständig ausgeschlossen werden.
  • Tschernobyl ist ein Wahrzeichen des Scheiterns des Sozialismus. Oder auch des Fehlens sämtlicher Sicherheitseinrichtungen an einer brandgefährlichen Konstruktion.
  • Eine Havarie wie in Fukushima ist bei uns vollkommen ausgeschlossen.
  • Die propagierte Gefahr durch Flugzeugabstürze ist maßlos übertrieben.
  • Selbst die Kosten eines GAUs, wie sie von Greenpeace veranschlagt werden, sind geringer als die Kosten der ‚Energiewende'.

Um die Punkte zu belegen, präsentierte Glatting zunächst den Begriff der Kernschmelze und führte dann die folgenden Erläuterungen an.

Eine Kernschmelze sollte zuerst einmal durch ausreichende Sicherheitssysteme sowie einer in allen Situationen gewährleitesteten Stromversorgung verhindert werden. Falls es trotzdem zu einer Kernschmelze kommen sollte, würden die Auswirkungen durch den Sicherheitsbehälter auf den inneren Bereich des Reaktorgebäudes beschränkt bleiben. Der Sicherheitsbehälter besteht im Wesentlichen aus einem kugelförmigen Stahlbehälter. Dieser gibt Druckwasserraktoren ihre charakteristische Form. Bei Siedewasserreaktoren ist die Kugel wesentlich kleiner, womit keine Kugel von außen zu sehen ist. Die Sicherheitsbehälter sind dafür ausgelegt, die bei der Kernschmelze entstehenden Gase sicher einzuschließen. Durch automatisch, ohne Strombedarf von außen, anspringende Wasserstoff-Rekombinatoren wird dabei die Explosionsgefahr gebannt.  Eine solche Explosion richtete die hauptsächlichen Zerstörungen in Fukushima in den Blöcken 1 und 3 an, als sich Wasser bei sehr hohen Temperaturen am Reaktorkern in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegte, also zu "Knallgas".  Durch Wasserstoff-Rekombinatoren wird das Knallgas zuverlässig zu Wasser rekombiniert und der Druck im Sicherheitsbehälter reduziert. Nachdem sich stabile Verhältnisse im Sicherheitsbehälter eingestellt haben und sich die Aerosole weitestgehend niedergeschlagen haben, kann man eine günstige Windrichtung abwarten und den Sicherheitsbehälter über die Aktivkohlefilter entlasten. Damit werden alle gefährlichen Strahler zurückgehalten. Lediglich radioaktive Edelgase, vorrangig Argon, sowie der nicht rekombinierte Wasserstoff werden dann über den Schornstein freigesetzt. Dies stellt keine Gefahr für die Umgebung dar.

Bei der Kernschmelze in Harrisburg wurde dieses Sicherheitskonzept am Bauteil erfolgreich getestet. Die Unfallanalyse ergab jedoch unter anderem, dass bei einem zusätzlichen Stromausfall die Sicherheit nicht gewährleistet gewesen wäre. Dies betraf die Klappen zu den Kaminen und Filtern, die mit Hydrauliksystemen gegen den Druck im Sicherheitsbehälter geöffnet werden mussten – dies verursachte die Explosion in Fukushima Block 2. Daher wurden in der Folgezeit alle westlichen Kraftwerke mit bei entsprechendem Überdruck automatisch öffnenden Ventilen nachgerüstet. Diese wurden in Deutschland als "Wallmann-Ventile" bekannt. Auf die vielen weiteren Verbesserungen, die aufgrund der Unfall- und Störfallanalysen im Laufe der Jahrzehnte durchgeführt wurden, kann in diesem Rahmen nicht eingegangen werden. Es bleibt festzuhalten, dass durch die Kernkraftwerke in den USA und Europa seit Harrisburg auch bei einer Kernschmelze bei Blackout keine Gefahr ausgegangen wäre.

Da die havarierten Blöcke in Fukushima von General Electric (GE) gebaut wurden, stellt sich natürlich die Frage, was denn da anders war. Die Antwort ist einfach: Keine funktionierende Notstromversorgung, keine Wasserstoff-Rekombinatoren, keine Aktivkohlefilter, keine Wallmann-Ventile.  Im Übrigen ist niemand in Fukushima an Strahlung gestorben – stattdessen gab zahlreiche Tote durch die Evakuierungsmaßnahmen. Die WHO schloss ein erhöhtes Krebsrisiko für die Bevölkerung aus. Und in Japan werden die Kernkraftwerke auf den Stand der Technik nachgerüstet und dann weiterbetrieben.

Bei Tschernobyl handelte es sich um einen Graphitmoderierten Reaktor mit Wasserkühlung. Dieser Reaktor stand in einer leichten Werkhalle. Von Einschluss mittels Sicherheitsbehälters also keine Spur. Daher gab es keine Ventile, Kamine, Aktivkohlefilter, Wasserstoff-Rekombinatoren und andere Sicherheitsmaßnahmen nach westlichem Standard.  Dazu kam, dass dieser Reaktor schlecht zu regeln war. So wurde eine Vollbremsung versucht, indem man Wasser eingespeiste.  Wasser ist jedoch auch ein Moderator (und bremst Neutronen daher ab auf Geschwindigkeiten, die die Kernreaktion erst ermöglichen), worauf das Kraftwerk voll durchgestartete. Das ist in etwa so wie wenn man das Gaspedal voll durchtritt, das Pedal hängenbleibt und dabei die Bremse ausfällt. Dies alles bei einem Auto, bei dem der Benzintank vorne auf der Stoßstange montiert ist. Denn jetzt konnten die 2.000 t Graphit ihr Brandpotential voll entfalten.

Diese Unterschiede wurden in Deutschland natürlich nie thematisiert, vielleicht aus Unkenntnis, vielleicht weil vielen Kommentatoren ein Feindbild abhandengekommen wäre. Stattdessen wurde einfach behauptet, dass es auch in Deutschland zu China-Syndrom-Störfällen kommen könnte und zu Möglichkeiten, dass doch Aktivität austreten könnte.

Beim behaupteten China-Syndrom soll sich der Kern derart erhitzen, dass er sich durch die Stahlwand des Reaktordruckbehälters durchschmilzt. Danach sei er noch heiß genug, um den Betonboden aufzuschmelzen und das im Beton gebundene Wasser freizusetzen. Dieses Wasser soll dann wieder als Moderator dienen, womit sich die Kernreaktion wieder verstärkte. Die Szenarien sehen dann wahlweise vor, dass sich der Reaktorkern bis zum Erdkern durchschmilzt oder dass die ungehinderte Wärmeproduktion das gesamte Reaktorgebäude wie eine Kugel im Gewehrlauf beschleunigte. Die zuständigen Experten hielten dies schon immer für völlig unrealistisch. Nur beweisen konnte man es nicht, da glücklicherweise ein solches Szenario noch nicht eingetreten war und sich ein Experiment verbot. Im Jahr 2008 hat man das Problem mit einem gekoppelten Simulationssystem für Reaktivität und Mechanik untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Wiederaufleben der Reaktivität des geschmolzenen Reaktorkerns auf dem Betonboden auszuschließen ist.

Seit 9/11 hat man natürlich die Diskussionen bezüglich von Flugzeugabstürzen aufgenommen. Bei älteren Kraftwerken, bei denen die Betonschutzhülle nur 0,5 m dick war, konnte die Möglichkeit eines Durchschlagens bei einem Flugzeugabsturz nicht zu 100 % ausgeschlossen werden. Bei den neueren Kraftwerken mit 2 m Stahlbetonwand kann ein Durchschlagen mit Sicherheit ausgeschlossen werden, da die zu erwartenden Erschütterungen aus einem Flugzeugabsturz schon bei der Errichtung nachgewiesen wurden und alle Komponenten darauf ausgelegt sind.

Auch Brandlasten im Zusammenhang mit einem Flugzeugabsturz können die Betriebssicherheit nicht ernsthaft gefährden. Beim Kraftwerksdesign geht man davon aus, dass bei einem durch Flugzeugabsturz ausgelösten Brandfall jeweils zwei räumlich getrennte Notstromdieselsysteme, Warten und Schaltanlagen ausreichen würden, um die Stromversorgung im Schadensfall zu übernehmen und um das Kraftwerk innerhalb von vier Stunden über Not- und Nachkühlsysteme herunterzuregeln. Da so ein Flugzeugabsturz nicht ganz unbemerkt bliebe, sollte es in den vier Stunden möglich sein, den Brand zu löschen, Ersatzpersonal heranzuführen, die Notsteuerstelle zu besetzen und das Kraftwerk in einen sicheren Zustand zu überführen. Da ein Reaktorgebäude von außen einwirkenden Flammen kaum Angriffsfläche bietet, hat man auf einen detaillierten Nachweis, dass an jeder Stelle die komplette Treibstoffladung eines Jumbos abbrennen könnte, verzichtet. Teilweise wurden weltfremde, unerfüllbare Forderungen gestellt, um eine Sicherheitslücke behaupten zu können, die es so nicht gibt.

Und wenn es tatsächlich zu einer massiven Freisetzung von Radioaktivität kommen würde, was nach den vorstehenden Ausführungen eigentlich nur bei einem Meteoriteneinschlag zu befürchten ist, dessen Wahrscheinlichkeit auch auf Zeitskalen von einer Million Jahren extrem gering ist, so veranschlagt beispielsweise Greenpeace die Kosten dafür mit ca. 430 Milliarden Euro. Dies ist aber immer noch ein kleiner Betrag im Verhältnis zu den Gesamtkosten der ‚Energiewende', die die Versorgungssicherheit nach heutigem Stand der Technik nicht gewährleisten kann.

Unsere Forderung von letzter Woche, dass nukleare Energieträger in Deutschland erst akzeptiert würden, wenn sie so klein wie ein Kühlschrank und sicher genug fürs Eigenheim wären, steht nach diesen Ausführungen in einem anderen Licht.  Wenn nukleare Energieträger die einzigen sind, die glaubwürdig noch Jahrtausende zur Verfügung stehen, sollte die Diskussion mit der deutschen Öffentlichkeit noch einmal aufgenommen werden.  In jedem Fall haben uns diese und ähnliche Leserzuschriften gezeigt, dass der allgemeine Kenntnisstand in der Gesellschaft zu diesen Fragen viel zu unterentwickelt ist für eine sachkundige Diskussion.

19. Juni 2017

Dr. Björn Peters

Peters beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Energiesektor in Zeiten der Energiewende unter wissenschaftlichen, volks- und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten. Er ist Inhaber der Unternehmens- und Politikberatung Peters Coll.