Kernkraftwerk

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Kernkraftwerk Grafenrheinfeld. Der Kernreaktor befindet sich unter der Kuppel in der Mitte. Links und rechts stehen zwei Kühltürme.
Demonstration vor dem Kernkraftwerk Gösgen (Schweiz)

Ein Kernkraftwerk (KKW), auch Atomkraftwerk (AKW), ist ein Wärmekraftwerk zur Gewinnung elektrischer Energie aus Kernenergie durch kontrollierte Kernspaltung (Fission).

Physikalische Grundlage von Kernkraftwerken ist die Energiefreisetzung bei der Spaltung von schweren Atomkernen. Die Bindungsenergie pro Nukleon ist in den Spaltprodukten größer als vorher im spaltbaren Kern. Diese Energiedifferenz wird bei der Kernspaltung – hauptsächlich als Bewegungsenergie der Spaltprodukte – freigesetzt. Durch die Abbremsung der Spaltprodukte im umgebenden Material entsteht Wärme, mit der Wasserdampf erzeugt wird.

Größere Kernkraftwerke bestehen aus mehreren Blöcken, die unabhängig voneinander elektrischen Strom erzeugen. Jeder Block enthält einen Kernreaktor.

Im März 2014 waren weltweit 435 Kernreaktoren mit 372.751 MW Nettoleistung am Netz[1], der Anteil an der weltweiten Stromerzeugung liegt bei ca. 11 %.[2]

Geschichte

Wortherkunft

Für die bei Kernreaktionen und radioaktiven Umwandlungen frei werdende Energie wurde 1899 der Begriff Atomenergie von Hans Geitel geprägt; damals wusste man noch nicht, wie Atome aufgebaut sind. Umgangssprachlich wird eine Nuklearwaffe, deren Wirkung auf Kernspaltung und/oder Kernfusion beruht, meist als Atombombe bezeichnet. Die später eingeführten Begriffe der Atom- bzw. Kernwaffe konnten sich nur im gehobenen bzw. technischen Sprachgebrauch etablieren.

1955 wurde in Deutschland das Bundesministerium für Atomfragen geschaffen, das 1957 in Bundesministerium für Atomkernenergie und Wasserwirtschaft und 1962 in Bundesministerium für Wissenschaftliche Forschung umbenannt wurde. Die Leiter des Atomministeriums wurden als Atomminister bezeichnet. Das erste nuklear betriebene Forschungsschiff Deutschlands, die 1964 in Betrieb genommene Otto Hahn, wird im Volksmund bis heute meist als „Atomschiff“ bezeichnet. Auch die im Jahr 1957 gegründete Europäische Atomgemeinschaft (EAG oder heute EURATOM) erhielt ihren Namen mit dem damals überwiegend positiv besetzten Begriff Atom.

Ab Mitte der 1960er Jahre setzte sich im deutschen Sprachgebrauch zunehmend die Ablösung des Begriffsteils Atom durch Kern durch. Als Grund dafür wird häufig die sich aufgrund des verschärfenden Kalten Kriegs und der Kubakrise zunehmende Angst vor einem Nuklearkrieg angeführt, in der der Namensbestandteil Atom zunehmend negativ aufgenommen wurde. Die Begriffe Kernkraftwerk (KKW) und Atomkraftwerk (AKW) werden heute als Synonyme verwendet. 1966 wurde für die Kraftwerke Rheinsberg und Gundremmingen A sowie später für alle weiteren Anlagen in Deutschland die Bezeichnung Kernkraftwerk verwendet. Die Bezeichnung „Kernkraftwerk“ wird durch die Norm DIN ISO 921/834 geregelt.[3]

Technologiegeschichte

KRB A, Gundremmingen, im August 1966, Blick vom Wettermast
Blick in die Blockwarte des ersten Atomkraftwerks der DDR bei Rheinsberg (1966)

Das erste zivile Kernkraftwerk der Welt wurde 1954 im russischen Obninsk erfolgreich in Betrieb genommen. Es hatte eine elektrische Leistung von 5 MW. 1955 wurde in Calder Hall (England) ein Kernkraftwerk errichtet, das 1956 mit einer Leistung von 55 MW ans Netz ging und als erstes kommerzielles Kernkraftwerk der Welt bezeichnet wird. In den meisten frühen Kernkraftwerken kamen Siedewasserreaktoren zum Einsatz, da diese einfacher zu bauen und zu regeln sind. Inzwischen sind dagegen Druckwasserreaktoren üblicher, die höhere Leistungsdichten haben und bei denen der Kontrollbereich kleiner ist. Das erste Kernkraftwerk Deutschlands war das unter Lizenz von GE von der AEG gebaute Kernkraftwerk Kahl (16 MW elektrisch) mit einem Siedewasserreaktor, der zuerst am 13. November 1960 kritisch wurde. Es folgten der Mehrzweckforschungsreaktor Karlsruhe (MZFR) (29. September 1965, 57 MW elektrisch) und das Kernkraftwerk Rheinsberg, ein Wasser-Wasser-Energie-Reaktor (WWER) sowjetischer Bauart in Brandenburg (damals DDR). Es wurde am 9. Mai 1966 das erste Mal mit dem Netz synchronisiert und war bis 1990 in Betrieb. Das nächste war ein Siedewasserreaktor (KRB A) in Gundremmingen (14. August 1966, 250 MW elektrisch) und schließlich ein Kraftwerk mit einem Druckwasserreaktor 1968 in Obrigheim in Baden-Württemberg (357 MW elektrisch).

Alle noch im Betrieb befindlichen deutschen Kernkraftwerke wurden von der Siemens AG oder deren ehemaliger Tochter Kraftwerk Union (KWU) gebaut.

Die vier Kernkraftwerke mit Siedewasserreaktoren (Brunsbüttel, Isar I, Philippsburg I und Krümmel) – im August 2011 im Rahmen des Atomausstieg endgültig abgeschaltet – wurden von der AEG begonnen und von der KWU fertiggebaut, nachdem die Kernkraftsparte der AEG in der KWU aufging. Informationen dazu was nach der endgültigen Abschaltung passiert, finden sich unter Nachbetriebsphase und Stilllegung kerntechnischer Anlagen.

Generationen von Kernkraftwerken

Man kann Kernkraftwerke in verschiedene Generationen einteilen:

Generation Beschreibung Beispiele
I Erste kommerzielle Prototypen Shippingport, 1957, DWR 60 MW (elektrisch)
Dresden, 1960, SWR 180 MW (elektrisch),
Fermi 1, 1963, Brutreaktor 61 MW (elektrisch)
II Kommerzielle Leistungsreaktoren CANDU, Konvoi, EdF-Kraftwerke
III Fortschrittliche Reaktoren (evolutionäre Weiterentwicklungen aus Generation II) EPR, AP1000, ABWR, Hochtemperaturreaktor, Advanced CANDU Reactor, MKER, Russisches schwimmendes Kernkraftwerk
IV Zukünftige Reaktortypen (derzeit
vom Generation IV International Forum vorangetrieben)
Flüssigsalzreaktor, S-PRISM, Laufwellen-Reaktor

Im April 1986 ereignete sich im Kernkraftwerk Tschernobyl beim ukrainischen Prypjat ein Super-GAU: der Reaktor des Blocks 4 explodierte. Ein Brand des als Moderator enthaltenen Graphits beförderte mit den Rauchgasen große Mengen radioaktiver Nuklide in die Atmosphäre. Der radioaktive Niederschlag der entstehenden radioaktiven Wolke regnete in großen Teilen West-Europas (darunter in Bayern und in Korsika) nieder. Eine politische Folge dieser Havarie war der weitgehende Stopp des Ausbaus der Kernenergie in West-Europa. Die erste rot-grüne Regierungskoalition auf Bundesebene (Kabinett Schröder I) setzte im Jahr 2000 einen 'Atomkonsens' genannten, an Reststrommengen geknüpften Atomausstiegs in Deutschland durch. Erst im Jahr 2004 wurde mit dem EPR in Olkiluoto in Finnland erneut ein Kernkraftwerk in Auftrag gegeben.

Anzahl der Kernkraftwerke

Hauptartikel: Kernenergie nach Ländern
Weltweite Nutzung der Kernenergie zur Stromerzeugung.

Bis Ende der 1980er Jahre stieg die Zahl der Kernkraftwerke weltweit stetig an; im Jahr 1989 erreichte sie einen vorläufigen Höhepunkt mit 423 für Stromproduktion genutzte Reaktoren. Dann verlangsamte sich das Wachstum stark. Die Zahl der betriebenen Anlagen betrug im Jahr 2002 444, im Jahr 2009 436. Im Jahr 2008 wurde erstmals seit den 1960er Jahren weltweit kein neues Kernkraftwerk in Betrieb genommen. Im März 2011 kam es während der Nuklearkatastrophe von Fukushima zu drei Kernschmelzen; auch die übrigen drei Reaktoren an diesem Standort wurden aufgegeben.

Im März 2014 waren weltweit 435 Reaktorblöcke mit einer Gesamtleistung von 372 GW in Betrieb. Weitere 72 Reaktorblöcke mit einer Gesamtleistung von 68,3 GW befanden sich in Bau.[1]

Funktionsweise und Aufbau

Schema eines Kraftwerks mit Druckwasserreaktor
Schema eines Kraftwerks mit Siedewasserreaktor

Die Umwandlung in elektrische Energie geschieht indirekt wie in herkömmlichen Wärmekraftwerken: Die Wärme, die bei der Kernspaltung im Kernreaktor entsteht (er entspricht dem Kessel in einem Kohlekraftwerk), wird auf einen Wärmeträger – meist Wasser  (Standardtyp Leichtwasserreaktor) – übertragen, wodurch dieses erwärmt wird. Direkt im Reaktor oder indirekt in einem Dampferzeuger entsteht Wasserdampf. Der unter Druck stehende Wasserdampf wird einer meist mehrstufigen Dampfturbine zugeführt. Dampfturbinen in Kernkraftwerken gehören zu den größten Dampfturbinen überhaupt. Nachdem die Turbine den Dampf expandiert und teilweise kondensiert hat, wird der restliche Dampf in einem Kondensator niedergeschlagen. Der Kondensator entspricht dabei einem Wärmeaustauscher, welcher auf Sekundärseite etwa mit einem Fluss oder einem Kühlturm verbunden ist. Nach der Kondensation wird das nunmehr flüssige Wasser durch Pumpen auf den Dampfdruck im Kernreaktor oder Dampferzeuger gebracht und in mehreren Schritten nahezu auf Sättigungstemperatur regenerativ vorgewärmt. Das Wasser gelangt danach in den Kernreaktor und der Kreislauf beginnt erneut. Der Wasser-Dampfkreislauf entspricht dabei dem Clausius-Rankine-Kreisprozess.

Kernreaktor

Hauptartikel: Kernreaktor

Der Kernreaktor ist das Herz des Kraftwerks. In seinem zentralen Teil befindet sich der Reaktorkern, der aus Brennelementen besteht, in denen Kernenergie durch kontrollierte Kernspaltung und radioaktiven Zerfall freigesetzt und in Wärme umgewandelt wird. Mit dieser Wärme wird ein Kühlmittel erhitzt, das durch den Reaktor gepumpt wird und dadurch die Energie aus dem Reaktor abtransportiert.

Da die Kernspaltung mit für Lebewesen gefährlicher Radioaktivität verbunden ist, ist der Reaktorkern von einem Schutzschild umgeben. Dieser sogenannte biologische Schild absorbiert die aus dem Reaktordruckbehälter austretende Strahlung. Die äußere Hülle um den Reaktor und die radioaktiven Nebenkreisläufe, zu denen auch das Brennelementlagerbecken gehört, bildet der Sicherheitsbehälter (Containment), der bei Störfällen verhindert, dass radioaktives Material in die Umwelt gelangt. Der Sicherheitsbehälter wird bei einem Bruch des Primärkreises automatisch hermetisch abgeschlossen (sog. Durchdringungsabschluss) und ist so ausgelegt, dass er dem dabei sich aufbauenden Druck standhält. Zusätzlich sind viele Reaktorgebäude mit einer Kuppel aus Beton ausgestattet, um den Reaktor vor Einwirkungen von außen zu schützen.

In Kernkraftwerken werden unterschiedliche Reaktortypen eingesetzt, die sich im Wesentlichen durch die verwendeten Kernbrennstoffe, Kühlkreisläufe und Moderatoren unterscheiden.

Dampfturbine

Niederdruck-Turbinenläufer aus dem Kernkraftwerk Unterweser

Die Aufgabe der Dampfturbine ist es, die im Dampf enthaltene Wärme in Rotationsenergie umzuwandeln. An die Turbinenwelle ist die Welle des Generators gekuppelt. In Kernkraftwerken finden zumeist Sattdampfturbinen Anwendung. Die Turbine hat einen Hochdruckteil und - meist zwei oder drei - Niederdruckstufen. Aufgrund der hohen Dampffeuchte nach dem Hochdruckteil wird der Dampf vor Eintritt in den Niederdruckteil mittels Frischdampfüberhitzung und Hochgeschwindigkeitsabscheidung getrocknet. Am Ende der letzten Schaufelreihe des Niederdruckteils hat der Dampf etwa eine Feuchtigkeit von 15 %. Die Entspannung bis in das Nassdampfgebiet führt zu einer hohen Arbeitsausbeute, allerdings mit den Nachteilen, die mit feuchtem Wasserdampf verbunden sind.

Wenn der Generator durch eine Störung die erzeugte elektrische Energie nicht mehr abgeben kann, nimmt er entsprechend wenig mechanische Energie auf. Als Reaktion auf diesen Lastabfall würde sich die Drehzahl der Turbine bis über die zulässige Betriebsgrenze erhöhen, mit der Gefahr der Selbstzerstörung durch zu hohe Zentrifugalkräfte. Um diesen Ablauf zu vermeiden, sind kurz vor dem Turbineneintritt Ventile in der Frischdampfleitung montiert. Wenn diese Schnellschlussventile betätigt werden, leiten sie den Dampf unter Umgehung der Turbine direkt in den Kondensator. Parallel dazu wird der Reaktor heruntergefahren, da der Kondensator die volle Reaktorleistung nur begrenzte Zeit aufnehmen kann. Diese Turbinenschnellabschaltung (TUSA) ist, wie jeder unplanmäßige sicherheitsrelevante Vorfall in deutschen Kernkraftwerken, gemäß AtSMV meldepflichtig.

Das Maschinenhaus mit der Dampfturbine ist baulich meist vom eigentlichen Reaktorgebäude getrennt. Es ist so orientiert, dass bei einer Zerstörung einer Turbine im laufenden Betrieb möglichst keine Trümmerteile in Richtung des Reaktors fliegen.

Im Falle eines Druckwasserreaktors ist die Dampfturbine hermetisch vom nuklearen System getrennt. Um eine Leckage im Dampferzeuger und damit den Übertritt von radioaktivem Wasser frühzeitig zu erkennen, ist am Dampfaustritt des Dampferzeugers ein Aktivitätsmessgerät angebracht. Bei Siedewasserreaktoren ist dagegen auch die Dampfturbine mit radioaktivem Wasser beaufschlagt und deshalb Teil des Kontrollbereichs des Kernkraftwerks.

Generator

Turbosatz im Kernkraftwerk Balakowo.

Der Generator wandelt die durch die Turbine bereitgestellte kinetische Energie in elektrische Energie. Es kommen niederpolige Drehstrom-Synchrongeneratoren mit hoher Bemessungsleistung zum Einsatz. Generatoren dieses Typs werden auch Turbogenerator genannt und bilden in Einheit mit der Dampfturbine einen Turbosatz. Für das Kernkraftwerk Olkiluoto wurde der bisher größte Synchrongenerator (Stand 2010) gefertigt. Er hat eine Bemessungsscheinleistung von 1992 MVA.[4] Über den Generatorleistungsschalter ist die Generatorableitung mit den Maschinen- und Eigenbedarfstransformatoren verbunden.

Transformatoren

Zur Anpassung der Generatorausgangsspannung an die Netzspannung dienen Maschinentransformatoren. Außerdem kann dem Netz beim Anfahren mit Hilfe dieser Transformatoren Energie entnommen werden. Während des Betriebs dienen Eigenbedarfstransformatoren zur Deckung des elektrischen Eigenbedarfs. Die Eigenbedarfstransformatoren nehmen die Leistung ebenfalls direkt vom Generator ab.

Hauptkühlmittelpumpe (DWR) und Zwangsumwälzpumpe (SWR)

Die Hauptkühlmittelpumpe eines Druckwasserreaktors (DWR) hat die Aufgabe, das Kühlmittel zwischen Reaktor und Dampferzeuger umzuwälzen. Die meisten westlichen Kernkraftwerke verfügen über vier Hauptkühlmittelpumpen (entsprechend der Anzahl der Loops), die aus Sicherheitsgründen jeweils voneinander getrennt im Reaktorgebäude untergebracht sind. Die Ausführung der Pumpe entspricht dabei einer Zentrifugalpumpe mit einem einteilig geschmiedeten Gehäuse. Der Durchsatz beträgt bis zu 10.000 l/s bei einem Druck von bis zu 175 bar und einer zulässigen maximalen Temperatur von 350 °C.[5] Die Druckerhöhung durch die Hauptkühlmittelpumpe beim DWR entspricht dem Druckverlust im Loop (Reaktor, Dampferzeuger und Rohrleitungssystem). Auch nach Ausfall der Hauptkühlmittelpumpen (RESA ist die Folge) ist die Umwälzung und somit die Wärmeabfuhr durch sog. Naturumlauf gewährleistet. Beim Siedewasserreaktor sind im Reaktordruckbehälter Zwangumwälzpumpen angebracht, deren Auslegung etwa denen in einem gleich großen DWR entspricht. Sie stabilisieren den Durchfluss und sind über die Drehzahlregelung in die Leistungsregelung des Reaktors eingebunden. Bei größerem Durchsatz sinkt der Dampfblasengehalt im Kühlmittel, wodurch die Reaktivität steigt. Für die Nachwärmeabfuhr nach der Abschaltung sind die Pumpen nicht erforderlich, der Naturumlauf ist dann ausreichend.

Neben diesen Hauptkühlmittelpumpen verfügt ein Kernkraftwerk üblicherweise noch über mehrere Notfalleinspeisungen auf unterschiedlichen Druckniveaus, die bei Störungen (siehe Auslegungsstörfall) die Kühlung des Reaktorkerns aufrechterhalten.

Sicherheitsventile

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Wann genau sind „zwei voneinander unabhängige Sicherheitsventile“ vorhanden?

Um den Druck im Reaktordruckbehälter bei einem Störfall nach oben zu begrenzen, sind zwei voneinander unabhängige Sicherheitsventile vorhanden. In Kernkraftwerken sind für die Erfüllung einer Sicherheitsfunktion stets mehr Einrichtungen vorhanden als man zur Erfüllung des Schutzziels benötigt. Diese Einrichtungen werden Redundanz genannt. Sind unterschiedliche Einrichtungen zur Erfüllung derselben Aufgabe vorhanden, wie hier die Abblaseventile und Sicherheitsventile, spricht man von Diversität. Daher reicht ein Sicherheitsventil nicht aus, sondern es sind stets mehrere vorhanden. Die Sicherheitsventile und Abblaseventile sind beim Druckwasserreaktor im Primärkreis in der Nähe des Druckhalters angeordnet.[6] Die Druckbegrenzung soll ein Bersten von Rohrleitungen oder Reaktordruckbehälter verhindern. Die Ventile sind in ihrer Kapazität so ausgelegt, dass sie die zugeführten Volumenströme bei nur geringem Druckanstieg ableiten können. Im Falle des Siedewasserreaktors SWR wird der Dampf in die Kondensatkammer geleitet und dort kondensiert. Die Kammern sind über Wärmetauscher mit dem Zwischenkühlkreislauf verbunden. Werden Gas-Dampfgemische (ggf. nach Filterung) in die Umgebung außerhalb der Sicherheitsbehälter geblasen, spricht man von Venting (siehe auch Wallmann-Ventil). Die Sicherheitsventile im DWR sind nicht absperrbar, um ihre sicherheitstechnische Funktion nicht zu gefährden. Den Sicherheitsventilen im Ansprechdruck vorgelagert existieren jedoch separate Abblaseventile[7]zur Druckbegrenzung im RKL. Dieses kann im Bedarfsfall mit einem vor- oder nachgelagertem Ventil abgesperrt werden und somit einen Kühlmittelstörfall auf Grund von Nicht-Schließen des Ventils vermeiden. Das Nicht-Schließen eines solchen Abblaseventils führte 1979 (zusammen mit dem erst später erfolgtem Schließen der Absperrarmatur) zu einem folgenschweren Unfall - Kernschmelze - im Kernkraftwerk Three Mile Island.

Speisewasserpumpen

Die Speisewasserpumpen haben die Aufgabe, das Wasser aus dem Speisewasserbehälter auf den Dampfdruck im Reaktor und im Dampferzeuger zu bringen und das Wasser mit ca. 2200 kg/s zu fördern. Die benötigte Leistung beläuft sich dabei auf ca. 20 MW pro Pumpe. Über das Speisewassersystem wird der Wasserstand im Dampferzeuger und Kernreaktor geregelt.

Notstromversorgung

Die Notstromversorgung eines Kernkraftwerks ist mehrfach redundant durch Dieselaggregate und Batteriepufferungen aufgebaut. Die Batteriepufferung stellt die unterbrechungsfreie Einkoppelung der Dieselaggregate in das Netz sicher. Wenn nötig, erlaubt die Notstromversorgung das sichere Herabfahren des Kernreaktors. Weniger wichtige Hilfssysteme wie bspw. Begleitheizungen von Rohrleitungen werden dabei nicht versorgt. Der Großteil der benötigten Leistung dient der Versorgung der Speisepumpen und Notspeisepumpen, um nach dem Herunterfahren des Kernreaktors die Nachzerfallswärme auch bei einem Ausfall des Stromnetzes ("Blackout") dauerhaft abzuführen.

Betrieb

Betriebsweise

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Bei Kernkraftwerken ist die Investition in den Bau hoch; die Kosten im laufenden Betrieb sind vergleichsweise niedrig. Deshalb ist es besonders wirtschaftlich, sie möglichst durchgehend mit Maximalleistung als Grundlastkraftwerke zu betreiben. Veränderungen im Lastprofil, die unter anderem der zunehmenden Nutzung regenerativer Energieträger sowie der Liberalisierung des Strommarktes zugeschrieben werden, haben dazu geführt, dass auch Kernkraftwerke im Lastfolgebetrieb eingesetzt werden. Im Jahr 2009 betraf das beispielsweise die Kraftwerke Neckarwestheim 1, Phillipsburg 1, Phillipsburg 2, Biblis A [8] Die Eignung von Kernkraftwerken für die Lastregelung ist unter anderem dadurch begrenzt, dass ein Lastwechsel bei einem Kernkraftwerk im Normalbetrieb nur in einem Bereich von 30 % bis 100 % der Nennleistung mit Geschwindigkeiten von etwa 2 bis 5 Prozent der Nennleistung pro Minute vorgenommen werden kann.[9] Die Primärregelung der Leistung übernimmt die Frequenzregelung des Generators.

Starke Laständerungen werden jedoch möglichst vermieden, denn

  • über Dampfparameter bewirkt können sie zu lokaler Überhitzung von Brennelementen mit Materialversprödung oder Rissbildung führen,
  • durch Steuerstäbe bewirkt führen sie zum ungleichmäßigen Abbrand der Brennelemente, was verschiedene Reaktorkernparameter verändern würde.

Um damit einhergehende Risiken zu minimieren, müssten Wartungsintervalle verkürzt werden. Dies würde wiederum die Betriebskosten erhöhen.

2011 wurden 8 der bis dahin 17 deutschen Kernreaktoren stillgelegt. Die verbleibenden 9 Reaktoren sind allesamt Druckwasserreaktoren. Ob diese für den sogenannten Lastfolgebetrieb geeignet sind ist umstritten.[10]

Eine im Jahre 2009 vom Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung der Universität Stuttgart durchgeführte Untersuchung[11] ergab, dass die in Deutschland in Betrieb befindlichen Kernkraftwerke durchaus für den Lastfolgebetrieb geeignet sind und über einen Lastbereich von 9,6 Gigawatt mit einer Laständerungsgeschwindikgeit von 3,8 bis 5,2 %/min gefahren werden können. Aus der Langfassung dieser Untersuchung[12] kann man erkennen, dass die Kernkraftwerke damit in der Laständerungsgeschwindigkeit zwischen den besser geeigneten Gaskraftwerken und den weniger geeigneten Kohlekraftwerken liegen. Zum Ausgleich der stark schwankenden Stromerzeugung aus Windrädern werden inzwischen zahlreiche Kernkraftwerke im Lastfolgebetrieb gefahren, wie man aus den jährlich veröffentlichten Betriebsergebnissen[13] entnehmen kann. Damit wurde die Betriebsweise der Reaktoren in Deutschland jetzt teilweise so wie sie in Frankreich, mit ca. 70 % Strom aus Kernenergie, seit Jahrzehnten notwendig und üblich ist.

Im Jahr 2009 waren die deutschen Kernkraftwerke – Revisionsstillstände und technische Betriebsstörungen mitgerechnet – im Schnitt zu rund 73 % zeitverfügbar und zu rund 74 % arbeitsverfügbar.[13] Die tägliche Stromerzeugung schwankt, vor allem aufgrund von Revisionsstillständen (und aufgrund von Betriebsstörungen). Im Jahresverlauf 2009 wurden in Deutschland rund 53 % bis 89 % der installierten Nennleistung[14] zur Stromerzeugung genutzt.

Beispiele für reinen Grundlastbetrieb sind die KKW Biblis B, Neckarwestheim II, Grafenrheinfeld und Emsland, die 2009 außerhalb der Revisionen fast durchgehend unter Volllast betrieben wurden.[15] Beispiele für Betrieb nach Lastanforderung sind die KKW Brokdorf und Grohnde.[15]

Brennstoff

Als Kernbrennstoff wird in den meisten heute betriebenen Kernkraftwerken angereichertes Uran (Anteil des Isotops 235U ca. 3 bis 4 %) in Form seines Oxids eingesetzt. Jedes Brennelement bleibt üblicherweise drei Jahre im Reaktor; jährlich wird das älteste Drittel der Brennelemente ausgetauscht, weil der Gehalt an 235U zu weit gesunken und andererseits ein Gehalt an neutronenabsorbierenden Spaltprodukten aufgebaut ist. Durch Neutroneneinfang ist außerdem ein Teil des nicht spaltbaren Uranisotops 238U in Plutonium umgewandelt worden, und zwar hauptsächlich in 239Pu, in geringerer Menge auch 240Pu.

Dieses Plutonium eignet sich als Kernbrennstoff. Durch seine Nutzung lässt sich die Energiemenge, die sich aus einem Kilogramm Natururan gewinnen lässt, erheblich steigern. Zur Nutzung des Plutoniums müssen die Brennelemente eine Wiederaufarbeitung durchlaufen, bei der die Spaltprodukte und das noch nicht verbrauchte Uran abgetrennt werden. Es gibt weltweit, auch in Deutschland, viele Kraftwerke mit einer Nutzungslizenz für MOX-Brennelemente. Mischoxid (MOX) ist ein Gemisch aus Uranoxid und Plutoniumoxid. Die Verwendung von höheren Plutoniumanteilen im MOX ist wegen der Möglichkeiten zur Proliferation und der höheren Sicherheitsanforderungen an einen mit Plutonium betriebenen Reaktor umstritten.[16]

Ohne Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente kann ein Kernkraftwerk aus einem Kilogramm Natur-Uran je nach eingesetztem Reaktortyp und Brennstoffkreislauf etwa 36–56 MWh Strom erzeugen.

Zusammengenommen haben die rund 435 Kernreaktoren, die es weltweit in 31 Ländern gibt, die Kapazität zur Bereitstellung von etwa 370 Gigawatt elektrischer Leistung.[17] Hierbei fallen pro Jahr rund 12.000 Tonnen radioaktiver Abfall an, der auch Plutonium enthält.[17]

Am weltweiten Gesamtverbrauch von Primärenergie hatte die Kernkraft 2008 einen Anteil von 5,5 %.[18]

Wirkungsgrad

Bezogen auf den Energiegehalt des in einem Brennstab umgesetzten 235U beträgt der Wirkungsgrad eines Kernkraftwerks etwa 35 %. Bei Leicht- und Schwerwasserreaktoren wird der Wirkungsgrad durch die Begrenzung auf vergleichsweise niedrige Frischdampftemperaturen von ca. 330 °C begrenzt (zum Vergleich: Die Frischdampftemperatur eines modernen Steinkohlekraftwerks beträgt ca. 580 °C). Eine Erhöhung der Frischdampftemperatur in einem Kernkraftwerk ist nur schwer zu realisieren, da die hohen Wärmestromdichten in den relativ kompakten Reaktoren die Verwendung von unterkritischem Wasser voraussetzen.

Durch den Umstand, dass es sich bei einem Kernkraftwerk um ein Großkraftwerk handelt, ergeben sich zudem im Durchschnitt längere Leitungen zum Endverbraucher, womit die Summe der Übertragungsverluste steigt; in Deutschland gehen so durch Netzverluste rund 6 % der bereitgestellten Elektroenergie im Stromnetz verloren.[19]

Der Wirkungsgrad des gesamten Systems wird wie bei allen Energieerzeugungsanlagen reduziert durch den Energiebedarf zum Bau, Betrieb und Rückbau des Kraftwerks. Der Aufwand des Uranabbaus steigt aufgrund des knapper werdenden Rohstoffes stetig.

Siehe auch: Erntefaktor und Graue Energie

Kohlendioxidbilanz

Auch wenn es bei der Kernspaltung selber keinerlei CO2-Emissionen gibt, so lässt sich ein Kernkraftwerk bei ganzheitlicher Betrachtung nicht vollständig CO2-frei betreiben. CO2-Emissionen entstehen vor allem beim Bau des Kraftwerks, bei Abriss und Entsorgung, sowie bei der Urangewinnung und -anreicherung. Insbesondere bei der Urangewinnung und der -anreicherung gibt es große Unterschiede bei den CO2-Emissionen in Abhängigkeit von der Urankonzentration des Erzes und dem Verfahren der Anreicherung.

Nach einem ganzheitlichen Vergleich der Ruhr-Universität Bochum von 2007[20] beträgt der CO2-Ausstoß bei der Kernenergie 10–30 g/kWh. Im Vergleich dazu erzeugen Kohlekraftwerke 750–1200 g/kWh, GuD-Kraftwerke 400–550 g/kWh, Photovoltaik 50–100 g/kWh, Windenergie und Wasserkraft 10–40 g/kWh und Solarthermie in Afrika 10–14 g/kWh.

Risiken

Block 4 des Kernkraftwerks Tschernobyl (2006)

Neben den allgemeinen Unfallrisiken eines thermischen Großkraftwerkes ergeben sich spezielle Risiken aus der Nutzung der Kernenergie. Besonders die Radioaktivität der Spaltprodukte stellt eine Gefahr dar. Unfälle können von geringfügigen internen Betriebsstörungen bis zu einer Katastrophe mit internationalen Auswirkungen reichen, wie es bei der Katastrophe von Tschernobyl der Fall war. Kernkraftwerke können außerdem im Rahmen von Kernwaffenprogrammen genutzt werden.

Risiko des Austritts von radioaktivem Material

Im normalen Betrieb entweichen kleine Mengen radioaktiven Materials vom Kernkraftwerk durch den Abluftkamin in die Umwelt. Dieses Material umfasst radioaktive Edelgase (Krypton-85) sowie das instabile Wasserstoffisotop Tritium, deren Entweichen gemessen wird und Auflagen unterliegt.[21]

Durch Unfälle oder Störungen der Sicherheitsbarrieren können größere Mengen radioaktiven Materials in die Umwelt und in die Nahrungskette gelangen. Viele konstruktive Maßnahmen dienen dazu, das auch dann noch zu verhindern, wenn große Teile des Reaktors funktionsuntüchtig oder zerstört worden sind (siehe Auslegungsstörfall). Ein Beispiel dafür, dass Fehlbedienung zu einer Freisetzung von Radioaktivität führen kann, ereignete sich 1987 im KKW Biblis. Ein Ventil, das während des normalen Betriebs geschlossen sein sollte, schloss nicht. Die Betriebsmannschaft versuchte, es durch die Öffnung eines Prüfventils „frei zu blasen“, was nicht gelang. Durch die Prüfleitung entwich Kühlwasser des Primärkreislaufs. Die radioaktive Belastung der Umgebung des Kernkraftwerkes blieb unter den gültigen Grenzwerten,[22] da weitere Barrieren wie Auffangbecken und Containment funktionierten.

Risiko der Kernschmelze

Hauptartikel: Kernschmelze
Das Kernkraftwerk Three Mile Island

Durch die extrem hohe Energiedichte im Kernreaktor ist es möglich, dass beim Ausfall der Kühlung der Reaktorkern schmilzt und sich dadurch selbst zerstört. Die Konsequenzen der Kernschmelze können je nach den genauen Umständen im Wesentlichen auf das Kernkraftwerk beschränkt bleiben oder der Auslöser eines unkontrollierten Austritts von großen Mengen Radioaktivität sein.

Die Havarie im Kernkraftwerk Three Mile Island im Jahre 1979 ist ein Beispiel für eine Beschränkung auf das Kernkraftwerk. Hier gelang es das Schmelzen zu stoppen, bevor der Reaktordruckbehälter zerstört wurde. Der bei der Schmelze entstehende Wasserstoff wurde an die Atmosphäre abgelassen. Mit ihm entwich das radioaktive Isotop 85 des Gases Krypton (85-Kr, 10,75 Jahre Halbwertszeit) mit einer Aktivität von etwa 1,665 · 1015 Bq.[23] 38 Versuche im Loss-of-Fluid-Test (LOFT) Reaktor im Idaho Test Area North (gebaut 1965-1975) halfen zwar bei der Dimensionierung der Notkühlsysteme, mussten zur Kernschmelze jedoch unbefriedigend bleiben, weil dort zu keiner Zeit der Reaktorkern schmolz und die Wärme- und Strahlungsgeometrie der um den Faktor 60 größeren kommerziellen Reaktoren nicht adäquat nachgebildet werden konnte.[24] Forschungsmittel für die LOFT-Versuche waren schwer zu erhalten und wurden für die Schnelle-Brüter-Technologie umgeleitet.[25] Beim Unfall in Tschernobyl (1986) wurde der Reaktorkern prompt überkritisch, die Kernschmelze riss die Brennstäbe auf und bildete Wasserstoff. Dampf- und Wasserstoff-Explosionen zerstörten die Abdeckung des Reaktors und warfen Teile des radioaktiven Brennstoffs in die unmittelbare Nähe des Kraftwerks aus. Ein dadurch entfachter Graphitbrand führte zur massiven Freisetzung des radioaktiven Inventars und erzeugte eine radioaktive Wolke, die über weite Teile Europas zog und über einigen Regionen (zum Beispiel Polarkreis, Teile Bayerns und Korsika) abregnete ("Fallout").

Eine Kernschmelze mit unkontrollierter Freisetzung radioaktiven Materials nennt man einen Super-GAU. Ein Core-Catcher „Kernfänger“ soll in Anlagen ab der Generation 3+, wie zum Beispiel im chinesischen Kernkraftwerk Tianwan, die Folgen einer möglichen Kernschmelze verringern und den Kern vor dem Absacken in das Erdreich auffangen.

Entsorgungs- und Endlagerungsproblematik

Hauptartikel: Radioaktiver Abfall

Die im Betrieb entstandenen Spaltprodukte und erbrüteten Transurane (Plutonium, Americium, Neptunium, etc.) müssen anschließend für längere Zeit aus der Biosphäre ferngehalten werden, bis sie zum größten Teil zerfallen sind. Diese Zeit reicht je nach Isotop von einigen Monaten bis zu vielen tausend Jahren. Zu den Spaltprodukten zählt das zu 0,7 % anfallende Iod-Isotop 129I mit einer Halbwertszeit von 15,7 Mio. Jahren. Iod und seine Isotope werden als essentielles Spurenelement vom menschlichen Organismus aktiv aufgenommen, vor allem von der Schilddrüse. Das Risiko besteht vor allem in einer Freisetzung während der Zeit der Lagerung. Mithilfe von Wiederaufbereitung und Transmutation könnte versucht werden, die nötige Lagerzeit auf wenige hundert Jahre zu senken, jedoch sind die dafür nötigen Anlagen und Verfahren auch in der Kritik und bisher nicht anwendungsreif.

Vor der Endlagerung werden die abgebrannten Brennstäbe chemisch aufgelöst und in ihre Bestandteile getrennt. Bei dieser Konditionierung, die in Wiederaufbereitungsanlagen erfolgt, kann im Betrieb wie auch durch Unfälle und Irrtümer radioaktives Material in die Umwelt gelangen. Abgebrannter Kernbrennstoff aus deutschen Kernkraftwerken wird in der Wiederaufarbeitungsanlage La Hague an der französischen Kanalküste verarbeitet und zur Zwischen- und Endlagerung wieder zurück nach Deutschland gebracht. Der Transport erfolgt mit Hilfe von Castor-Behältern. Seit 2005 sind in Deutschland Transporte abgebrannter Brennelemente aus deutschen Kernkraftwerken per Atomgesetz verboten, die direkte Endlagerung ist daher die einzige Möglichkeit.

Proliferation von Kernwaffen

Beim Betrieb von Kernkraftwerken mit Uran wird Plutonium erbrütet. Dieses kann für die Herstellung von Atombomben verwendet werden. Anders als beim Uran als spaltbarem Material kann für den Bau einer Bombe taugliches Plutonium mit rein chemischen Mitteln aus dem Abbrand eines Kernkraftwerks gewonnen werden. Der Bau und Betrieb einer Anreicherungsanlage zur Gewinnung spaltbarer Isotope ist nicht nötig. Der Betrieb von Kernkraftwerken erhöht auf diese Weise das Risiko der Weiterverbreitung von Kernwaffen. Um dieses zu minimieren, wurden verschiedene internationale Verträge geschlossen. Der wichtigste dieser Verträge ist der Atomwaffensperrvertrag.

Krankheitsfälle im Zusammenhang mit Kernkraftwerken

Möglicherweise hat auch der Normalbetrieb von Kernkraftwerken Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Eine epidemiologische Studie im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz im Jahr 2007 zeigte eine signifikant erhöhte Leukämie-Rate bei Kindern in der Nähe (5 km) von Kernkraftwerken. Danach erkrankten von 1980 bis 2003 im 5-km-Umkreis um die Kernkraftwerke in Deutschland 37 Kinder neu an Leukämie – im statistischen Mittel wären es 17 Kinder gewesen. Im betrachteten Zeitraum erkrankten in Deutschland demzufolge aus obigem Grund durchschnittlich etwa 0,8 Kinder pro Jahr mehr an Leukämie, nimmt man andere Krebsarten hinzu, sind es 1,2 Kinder pro Jahr.[26]

Über die Interpretation dieses Befundes herrscht keine Einigkeit. Die Autoren der Studie sind der Auffassung, dass die von deutschen Kernkraftwerken im Normalbetrieb emittierte ionisierende Strahlung wegen der um ein vielfaches höheren natürlichen Strahlenbelastung nicht als Ursache in Betracht kommt. Das externe Expertengremium des BfS zur KiKK-Studie kommt hingegen zur Überzeugung, dass aufgrund des besonders hohen Strahlenrisikos für Kleinkinder sowie der unzureichenden Daten zu Emissionen von Leistungsreaktoren dieser Zusammenhang keinesfalls ausgeschlossen werden kann.[26][27] Andere Studien dagegen fanden nur geringen oder gar keinen Zusammenhang zwischen dem Wohnen in der Nähe eines Kernkraftwerkes und dem Auftreten von Krebsfällen.[28][29][30]

Wirtschaftlichkeit

Die Gestehungskosten für eine Megawattstunde Strom sind aufgrund der sehr hohen Anfangsinvestitionen und der geringen laufenden Kosten stark abhängig von der Laufzeit eines Reaktors. Ein Vergleich der Erzeugerpreise zu Braunkohle, Steinkohle, Wasserkraft, Erdgas, Windenergie und Photovoltaik findet sich unter Stromgestehungskosten.

Nach einer Studie von Moody’s liegen 2012 die Investitionskosten neuer Kernkraftwerke bei bis zu 4.900 €/kW, das Angebot für zwei neue Reaktoren im Kernkraftwerk Darlington zwischen 4.650 €/kW (EPR) und 6.850 €/kW (Advanced CANDU Reactor).[31][32] Die Bereitschaft zum Bau neuer Kernkraftwerke ohne staatliche Unterstützung ist daher gering.[33][34] Die CitiBank untersuchte 2009 die Finanzierbarkeit neuer Kernkraftwerke und anderer Großprojekte unter marktwirtschaftlichen Bedingungen und überschrieb die Studie: „New Nuclear – The Economics Say No“.[35] Um die zukünftige Wirtschaftlichkeit von Kernkraftwerken für die Betreiber zu sichern, werden verschiedene Subventionsmaßnahmen erwogen.[36][37][38]

Die Investitionen des seit 2003 im Bau befindlichen EPR im Kernkraftwerk Olkiluoto mit einer Leistung von 1600 MW gab Areva-Präsident Luc Oursel im Dezember 2012 mit 8,5 Milliarden Euro an.[39] Die Investitionskosten des parallel in Bau befindlichen Kernkraftwerkes Flamanville 3 betragen ebenfalls 8,5 Mrd. Euro.[40] Bei beiden Projekten kam es während des Baus zu erheblichen Kostensteigerungen.

Für den im März 2013 genehmigten Doppelblock Hinkley Point C sind 16 Mrd. Pfund (ca. 19 Mrd. Euro) veranschlagt. Um das Projekt rentabel zu machen, sagte die britische Regierung für 35 Jahre nach der für 2022 vorgesehenen Inbetriebnahme eine garantierte Einspeisevergütung in Höhe von 92,5 Pfund/MWh (ca. 11,2 Cent/kWh) plus einem jährlichen Inflationsausgleich auf Preisbasis 2012 zu. Dies ist etwa das Doppelte des derzeitigen englischen Börsenstrompreises und liegt unterhalb der Einspeisevergütung für große Photovoltaik- und Offshore-Windkraftanlagen und oberhalb von Onshore-Windkraftanlagen.[41][42][43] Bei allen 4 Reaktorblöcken handelt es sich um Reaktoren des Typs Areva EPR, der den aktuellen Stand der Kerntechnik in Europa repräsentiert.

Die Baukosten des zwischen 1994 und 1995 betriebenen Brutreaktors Monju in Japan beliefen sich auf etwa 4 Milliarden Euro.[44]

Eine 2003 veröffentlichte Studie vom Massachusetts Institute of Technology hat für neue Kernkraftwerke Kosten von etwa 4,6 Cent für eine Kilowattstunde ermittelt.[45] 2009 aktualisierten die Autoren die Studie und kamen zu dem Schluss, dass die Kosten auf 5,8 Cent/kWh gestiegen waren. Damit ergebe sich für Kernkraftwerke im Vergleich zu Kohlekraft- und Gaskraftwerken unter den heutigen Randbedingungen auch weiterhin kein Kostenvorteil.[46] Seitdem kam es zu einer enormen Verteuerung der Investitionskosten. Ging man 2003 bei neu zu bauenden Kernkraftwerken noch von etwa 700 Euro pro kW Leistung aus, liegen die Kosten aktuell (2013) bei ca. 5.000 Euro pro kW.[47]

Die Kosten für den Rückbau von Kernkraftwerken sind wegen der kontaminierten und aktivierten Anlagenteile hoch, dafür haben die Energieversorgungsunternehmen entsprechende Rückstellungen gebildet. Die prognostizierten Kosten bei derzeit im Rückbau befindlichen Kernkraftwerke betragen für das Kernkraftwerk Mülheim-Kärlich 750 Millionen Euro (1302 MW),[48] Stade 500 Millionen (672 MW),[49] Obrigheim 500 Millionen Euro (357 MW)[50] und Greifswald 3,2 Milliarden Euro (1760 MW).[51]

Für den Rückbau der Schweizer Kernkraftwerke wird ein Fonds geöffnet; nach Laufzeiten der Schweizer Kraftwerke von 27, 31, 38 und 41 Jahren ist der Fonds erst mit 1,3 Milliarden von den 2,2 Milliarden Franken dotiert, welche für die Stilllegung einst berechnet wurden.[52] Gemäß Handelszeitung zerstreut die Atombranche Bedenken über eine Finanzierungslücke wegen zu tiefer angenommener Kosten und trotz des absehbaren Fehlens der nötigen Fachkräfte.[53] Die Möglichkeit einer Abschaltung vor der theoretisch maximal möglichen Betriebszeit der Werke wurde bei der Berechnung des Fonds nicht in Betracht gezogen.[54]

Im Mai 2014 wurde Pläne der drei deutschen Kernkraftwerksbetreiber E.on, EnBW und RWE publik, ihre Kernkraftwerke in eine neu zu gründenen und in Staatsbesitz befindliche Stiftung abgeben zu wollen. Diese soll die Kernkraftwerke bis zu ihrem Laufzeitende betreiben und anschließend als sog. Bad Bank fungieren und für den Rückbau, die Endlagerung und alle sonstigen Risiken aufkommen. Hierfür wollen die Betreiber Rücklagen in Höhe von ca. 30 Mrd. Euro einbringen, zudem steht im Raum eventuell Schadensersatzklagen wegen des Atomausstieges in Milliardenhöhe fallen zu lassen.[55][56]

Rechtliche Aspekte

Genehmigungsrecht

Die Errichtung und der Betrieb eines Kernkraftwerkes sowie alle wesentlichen Änderungen bis hin zu Stilllegung und Abbau müssen in Deutschland nach Atomrecht genehmigt werden. Wesentlich ist hier § 7 „Genehmigung von Anlagen“ des Atomgesetzes.

Da derzeit in Deutschland keine neuen Kernkraftwerke errichtet werden dürfen (siehe Atomausstieg), bezieht sich daher § 7 Atomgesetz nicht mehr auf Errichtung.

Es besteht in atomrechtlichen Genehmigungsverfahren für Kernkraftwerke eine Pflicht zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) als Teil des atomrechtlichen Genehmigungsverfahrens.[57]

Zusätzlich gelten hier die Regelungen des Euratom-Vertrags. Art. 37 des Euratom-Vertrags verpflichtet jeden Mitgliedstaat, bestimmte Angaben zur Freisetzung radioaktiver Stoffe, auch beim Neubau oder Abbau von Kernkraftwerken, der EU-Kommission zu übermitteln. Erst nach Veröffentlichung einer Stellungnahme der EU-Kommission darf mit dem Vorhaben begonnen werden.[58]

Die Eintrittswahrscheinlichkeit und die Schwere der Auswirkungen von Unfällen in Kernkraftwerken ist nicht unmittelbar einsichtig. Um der Regierung und Ministerien die für Entscheidungen nötigen sachlichen Informationen zur Verfügung zu stellen, wurde Mitte der 70er Jahre die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gegründet. Ein Ergebnis dieses in staatlichem Eigentum befindlichen Forschungsinstituts ist die Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke, in der versucht wurde, das Risiko von Unfällen realistisch abzuschätzen. Sie gibt als Größenordnung der Eintrittswahrscheinlichkeit für das Kernkraftwerk Biblis B[59] folgende Werte an: Kernschmelze einmal pro 10.000 bis 100.000 Jahre, bei Berücksichtigung anlageninterner Notfallmaßnahmen einmal pro 100.000 bis 1.000.000 Jahre, Kernschmelze mit bedeutender Belastung des Sicherheitsbehälters einmal pro 1.000.000 bis 100.000.000 Jahre.[60] Dem gegenüber steht die 1992 vom Bundeswirtschaftsministerium in Auftrag gegeben Prognos-Studie „Abschätzung der Schäden durch einen sogenannten Super-Gau“,[61] die die Eintrittswahrscheinlichkeit eines Super-GAU bei 33.333 Betriebsjahren pro Reaktor bzw. bei 1.666 Betriebsjahren für 20 Reaktoren in Deutschland sieht.

Angesichts der Schwere der möglichen Folgen von Unfällen ist die Genehmigung zum Betrieb von Kernkraftwerken generell an strenge technische und organisatorische Auflagen gebunden, die staatlich überwacht werden. In Deutschland verpflichtet das Atomgesetz die Betreiber eines Kernkraftwerks, die erforderliche Vorsorge vor Schäden stets auf dem „Stand von Wissenschaft und Technik“ zu halten.[62] Für die Erteilung von Genehmigungen sind Ministerien zuständig. In Deutschland ist das zunächst ein Landesministerium und übergeordnet auf Bundesebene das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU). In seinem Auftrag überwacht das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) den Betrieb kerntechnischer Anlagen.

Haftung der Betreiber von Kernkraftwerken

Die Schäden im Fall eines nuklearen Super-GAUs in Deutschland werden höchst unterschiedlich beziffert. Eine Studie, die das Prognos-Institut 1992 im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft erstellt hat, nannte eine Schadenssumme von umgerechnet etwa 5 Billionen Euro.[63] In der Praxis kann die Haftungssumme nicht höher ausfallen als das Vermögen der Betreibergesellschaften. Das Atomgesetz in Deutschland (§13) legt eine Deckungsvorsorge von 2,5 Mrd. Euro fest, wobei die Haftung der Betreiber durch §26 des gleichen Gesetzes bei schweren Naturkatastrophen außergewöhnlicher Art, bewaffneten Konflikten und ähnlichen Vorkommnissen auf eben nur diese Summe begrenzt ist. Für einen Teilbereich der Deckungsvorsorge kann der Betreiber des Kernkraftwerkes beim Atompool eine Haftpflichtversicherung abschließen, die für max. 256 Mio. EUR einsteht.

Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung sieht in der begrenzten Deckungsvorsorge eine implizite Subvention. Da die möglichen Schadenssummen um ein Vielfaches höher sind, muss der Staat für darüber hinausgehende Schäden aufkommen (wenn er das nicht tut, erhalten die Geschädigten nur einen Bruchteil dessen, was ihnen zustünde). Müssten die Kraftwerksbetreiber allerdings mögliche Schäden vollständig versichern, wären deren Versicherungsbeiträge erhöht, was sich direkt auf die Wirtschaftlichkeit auswirken würde.[63] Laut einer Greenpeace-Studie (2010) wäre Atomstrom um bis zu 2,70 Euro pro kWh teurer, falls bei Kernkraftwerken die gleichen Haftungsregeln gelten würden wie in allen anderen Wirtschaftsbereichen.[64] Nach Berechnungen von Finanzmathematikern würde eine Haftpflichtpolice für ein Atomkraftwerk 72 Mrd. Euro jährlich kosten. Der Strompreis eines Atomkraftwerks könnte damit auf mehr als das Vierzigfache steigen.[65]

In Österreich sieht das Atomhaftungsgesetz 1999 (AtomHG) eine verschuldensunabhängige Haftung des Betreibers einer Kernanlage für Schäden durch ionisierende Strahlung ohne Beschränkung der Haftungssumme vor.[66] (Anm.: in Österreich gibt es keine kommerziellen AKWs, siehe Kernenergie nach Ländern#Österreich)

In anderen EU-Staaten ist die Haftung jeweils in unterschiedlicher Höhe begrenzt. Die folgenden Haftungssummen nannte im Juli 2008 eine Antwort der Bundesregierung auf eine Anfrage: Spanien 700 Millionen Euro, in Belgien, Lettland, Rumänien und Schweden auf etwa 330 Millionen Euro, Niederlande 313 Millionen Euro. In Tschechien rund 250 Millionen Euro, in Finnland rund 194 Millionen Euro, in Großbritannien, Polen und Slowenien etwa 165 Millionen Euro und in Ungarn etwa 100 Millionen Euro. Die Haftungssumme für Frankreich gibt die deutsche Bundesregierung mit etwa 84 Millionen Euro, für die Slowakei mit etwa 82,5 Millionen Euro, für Dänemark mit rund 66 Millionen Euro und für Bulgarien mit 16,5 Millionen Euro an. Die Haftungssumme Italiens beläuft sich den Angaben zufolge auf 5,5 Millionen Euro, die Litauens auf 3,3 Millionen Euro.[67]

In den übrigen EU-Staaten gab es Mitte 2008 es keine gesetzlichen Regelungen, zum Teil, weil es dort keine Kernkraftwerke gibt.[67]

Die EU-Kommission startete am 30. Juli 2013 die öffentliche Konsultation zur Haftungsfrage von Atomkraftwerken.[68][69] EU-Energiekommissar Günther Oettinger forderte im Oktober 2013 in einem Interview eine generelle Haftpflichtversicherung für Kernkraftwerke in Europa und kündigte an, Anfang 2014 dazu einen Vorschlag machen zu wollen. Die Versucherungssumme müsse "so hoch wie möglich" ausfallen und werde "sicher bei einer Milliarde Euro oder höher" liegen. Ihm sei "ein realistischer Beitrag lieber als gar keiner." Die Versicherungspflicht für Atomkraftwerke werde "automatisch zu höheren Kosten führen."[70]

Emissionsüberwachung

Deutschlandlastige Artikel Dieser Artikel oder Absatz stellt die Situation in Deutschland dar. Hilf mit, die Situation in anderen Staaten zu schildern.

Das Atomgesetz schreibt den Betreibern sowohl die Emissionsüberwachung wie auch die Mitteilung an die zuständigen Landesbehörden vor. Das Atomgesetz verpflichtet die Aufsichtsbehörden, neben Umgang und Verkehr mit radioaktiven Stoffen allgemein auch die Errichtung, den Betrieb und den Besitz von kerntechnischen Anlagen in einer Weise zu überwachen, dass sie von der Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften und ihrer auf diesen Vorschriften beruhenden Anordnungen und Verfügungen sowie der Bestimmungen des Bescheids über die Genehmigung und nachträglicher Auflagen durch die Betreiber dieser Anlagen überzeugt sein können. Die Länder haben zu diesem Zweck dazu teilweise Behörden befugt. Alle Messungen müssen öffentlich zugänglich sein.

Bundesland zuständiges Ministerium beauftragte Behörde KKW in Betrieb (Block)
Land Baden-Württemberg[71] Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr -- KKP Philippsburg (2) GKN Neckarwestheim (2) --
Freistaat Bayern[72] Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit -- KKG Grafenrheinfeld KGG Gundremmingen (B+C) KKI Isar (2)
Land Niedersachsen[73] Ministerium für Umwelt und Klimaschutz Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) KKE Emsland KWG Grohnde
Land Schleswig-Holstein[74] Ministerium für Justiz, Gleichstellung und Integration Kernkraftwerksfernüberwachung Schleswig-Holstein (KFÜ-SH) KBR Brokdorf

Hersteller

In Deutschland war die Kraftwerk Union AG Hersteller von Atomkraftwerken. Die KWU entstand 1968/69 als Tochterunternehmen von Siemens und AEG. 1977 übernahm Siemens die Anteile der AEG. Zunächst errichtete die KWU fünf nahezu baugleiche Kernkraftwerke mit Siedewasserreaktoren („Baulinie 69“), nämlich Isar I, Brunsbüttel (bei Hamburg), Philippsburg Block 1 und Kernkraftwerk Krümmel sowie das österreichische Kernkraftwerk Zwentendorf, das nach einer Volksabstimmung nie in Betrieb ging.[75] Weitere von der KWU gebaute Siedewasserreaktoren sind Würgassen, Gundremmingen B und Gundremmingen C.

In den 1980er Jahren entstand die sogenannte Konvoi-Reaktorlinie der KWU: Die Druckwasserreaktor-Kraftwerke Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2.[76] Im Ausland war die KWU unter anderem engagiert beim Bau des Kernkraftwerks Gösgen in der Schweiz und beim Bau des Kernkraftwerk Zwentendorf in Österreich (siehe auch Leistungsreaktoren der KWU). Seit der Jahrtausendwende hat sich Siemens nach und nach vollständig aus dem Kernenenergiegeschäft zurückgezogen. Die KWU ist inzwischen Teil der französischen Areva NP.

International bedeutende Hersteller von Kernkraftwerken sind beispielsweise General Electric und Toshiba.

Sonstiges

Das aktuell (2012) leistungsstärkste Kernkraftwerk der Welt ist seit 2003 mit einer in sieben Reaktorblöcken installierten Gesamtleistung von 8.212 MW das Kernkraftwerk Kashiwazaki-Kariwa in Japan.

Nach der Abschaltung der Kernkraftanlage Oldbury in England ist das Kernkraftwerk Beznau (CH) nahe der schweizerisch-deutschen Grenze am Hochrhein mit bisher (2012) 42 Betriebsjahren das dienstälteste der Welt.[77]

Siehe auch

Literatur

  • J. Hala, J. D. Navratil: Radioactivity, Ionizing Radiation and Nuclear Energy. Konvoj, Brno 2003, ISBN 80-7302-053-X.
  • Leonhard Müller: Handbuch der Energietechnik. 2. Auflage. Springer, Berlin 2000, ISBN 3-540-67637-6.
  • Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme – Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-29664-6.

Weblinks

 Commons: Kernkraftwerk – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Kernkraftwerk – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. a b PRIS – Power Reactor Information System. iaea.org. Abgerufen am 18. März 2014.
  2. Atomenergie verliert weltweit an Bedeutung. In: Der Spiegel, 6. Juli 2012. Abgerufen am 22. Oktober 2012.
  3. IEV 393-18-44 (Source: ISO 921/834)
  4. Siemens liefert größten Generator der Welt aus: Abschied von 900 Tonnen
  5. Reaktorspeisepumpe des Herstellers KSB TYP RER
  6. Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke. Hauptband, 2. Auflage. Verlag TÜV-Rheinland, 1980, ISBN 3-921059-67-4, S. 50, Bild 3-11: Prinzipschaltbild des Reaktorkühlkreislaufs und des Speisewasser-Dampf-Kreislaufs
  7. Zur friedlichen Nutzung der Kernenergie; Eine Dokumentation der Bundesregierung. Der Bundesminister für Forschung und Technologie. Bonn 1977, ISBN 3-88135-000-4, S. 97.
  8. Betriebsergebnisse 2009. Beispiel Seite 31 In: International Journal for Nuclear Power 2010.
  9.  Ludwig u. a.: Lastwechselfähigkeiten deutscher KKW. In: Internationale Zeitschrift für Kernenergie. 55, Nr. 8/9, INFORUM, Berlin 2010, ISSN 1431-5254 (online).
  10. greenpeace.de: 'Grenzen und Sicherheitsrisiken des Lastfolgebetriebs von Kernkraftwerken' (Studie, Januar 2011, erstellt von Wolfgang Renneberg; PDF-Datei; 527 kB)
  11. http://www.ier.uni-stuttgart.de/publikationen/pb_pdf/Hundt_EEKE_Kurzfassung.pdf
  12. http://www.ier.uni-stuttgart.de/publikationen/pb_pdf/Hundt_EEKE_Langfassung.pdf
  13. a b http://www.kernenergie.de/kernenergie/documentpool/Kernkraftwerke/2009betriebsergebnisse.pdf
  14. Verfügbare Kernkraftkapazität in Deutschland (Version vom 19. Juni 2009 im Internet Archive)
  15. a b http://www.kernenergie.de/kernenergie/documentpool/Kernkraftwerke/601atw-betriebsergebnisse-kkw2008.pdf
  16. MOX-Wirtschaft und Proliferationsgefahren, Christian Küppers und Michael Seiler, Uni Münster (Version vom 28. November 2009 im Internet Archive)
  17. a b Gerstner, E.: Nuclear energy: The hybrid returns. In: Nature. 460, 2009, S. 25. doi:10.1038/460025a
  18. BP Statistical Review of World Energy June 2009
  19. Monatsbericht über die Elektrizitätsversorgung Statistischen Bundesamts, Wiesbaden, Stand 4. Quartal 2008
  20. CO2-Emissionen der Stromerzeugung – Ein ganzheitlicher Vergleich verschiedener Techniken. (PDF-Datei; 1,57 MB) Fachzeitschrift BWK Bd. 59 (2007) Nr. 10, abgerufen am 16. Mai 2012.
  21. Bundesamt für Strahlenschutz: Emissionsüberwachung bei Kernkraftwerken (PDF-Datei)
  22. Pressemitteilung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Störfallbericht für das Jahr 1987 (PDF-Datei; 967 kB)
  23. Frans Berkhout: Radioactive waste: politics and technology, S. 188, Routledge 1991, ISBN 0-415-05492-3.
  24. Herbert J.C. Kouts: „The Future of Reactor Safety Research“, in: Bulletin of the Atomic Scientists, September 1975 S 32 ff
  25. Robert Martin: The History of Nuclear Power Plant Safety – Teil The Seventies
  26. a b Epidemiologische Studie zu Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz 2007 – pdf 7 MB
  27. Seite des Bundesamtes für Strahlenschutz zu Kinderkrebs und Kernkraftwerke
  28. http://ije.oxfordjournals.org/content/early/2011/07/11/ije.dyr115.full
  29. J. Michaelis: Krebserkrankungen im Kindesalter in der Umgebung westdeutscher kerntechnischer Anlagen. In: Deutsches Ärzteblatt. 89/1992, S. C 1386-1390.
  30. L. J. Kinlen u. a.: Childhood leukaemia and non-Hodgkin’s lymphoma near large rural construction sites, with a comparison with Sellafield nuclear site. In: BMJ. 310/1995, S. 763–767.
  31. New Nuclear Generating Capacity: Potential Credit Implications for U.S. Investor Owned Utilities
  32. $26B cost killed nuclear bid
  33. http://www.zeit.de/online/2008/03/interview-mez
  34. Renaissance mit Hindernissen (Welt am Sonntag, 12. Juli 2009, Florian Hasse)
  35. City-Bank, 9. November 2009: New Nuclear – The Economics Say No, aufgerufen 9. Dezember 2013.
  36. SPON, 19. Oktober 2009: Energie-Geheimplan: London setzt auf strahlende Stromzukunft., aufgerufen 19. Juni 2012.
  37. SZ, 13. April 2012: Konkurrenz zu erneuerbaren Energien. EU-Staaten fordern Subventionen für Atomkraft, Süddeutsche Zeitung,abgerufen am 19. April 2012.
  38. Frankfurter Rundschau, 13. April 2012: EU soll Atomkraft fördern, abgerufen am 19. April 2012.
  39. Kosten für AKW in Finnland verdreifacht. Das Milliardengrab. In: Taz, 19. Dezember 2012. Abgerufen am 20. März 2013.
  40. Atomreaktor wird Milliardengrab. EDF legt Hollande strahlendes Kuckucksei ins Nest. In: Handelsblatt, 5. Dezember 2012. Abgerufen am 20. März 2013.
  41. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatElectricity Market Reform – Delivery Plan. Department of Energy and Climate Change, Dezember 2013, abgerufen am 4. Mai 2014 (PDF-Datei, 1,5 MB, englisch).
  42. Britain, EDF strike deal on nuclear project. In: Global Post, 17. Oktober 2013. Abgerufen am 3. November 2013.
  43. Carsten Volkery: Kooperation mit China: Großbritannien baut erstes Atomkraftwerk seit Jahrzehnten, Spiegel Online vom 21. Oktober 2013.
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  48. RWE Power Anlage Mülheim-Kärlich
  49. Reaktor Stade stillgelegt, Abriss des 660-Megawatt-Reaktors soll etwa 500 Millionen Euro kosten
  50. ENBW: Abbau von Atomkraftwerk Obrigheim kostet 500 Mio. Euro
  51. VDI Nachrichten: Kernreaktoren in Portionshäppchen zerlegt
  52. Dossier Stilllegungsfonds BFE Schweiz
  53. „Ausstieg in Handarbeit“ in der Handelszeitung am 31. März 2011
  54. Schweizer Stilllegungsfonds rechnet mit langen Betriebszeiten
  55. Plan der Energie-Konzerne: Bund soll Abriss von Atom-Meilern finanzieren . In: Spiegel-Online, 11. Mai 2014. Abgerufen am 11. Mai 2014.
  56. Energiekonzerne sollen Bad Bank für Atomkraftwerke planen . In: Süddeutsche Zeitung, 11. Mai 2014. Abgerufen am 11. Mai 2014.
  57. B. Heuel-Fabianek, R. Lennartz: Die Prüfung der Umweltverträglichkeit von Vorhaben im Atomrecht. In: StrahlenschutzPRAXIS. 3/2009.
  58. B. Heuel-Fabianek, E. Kümmerle, M. Möllmann-Coers, R. Lennartz: The relevance of Article 37 of the Euratom Treaty for the dismantling of nuclear reactors. In: atw. Heft 6/2008, Einleitung in deutsch. Vollständiger Artikel in englisch beim Forschungszentrum Jülich (PDF)
  59. Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke, Phase B. Verlag TÜV Rheinland, 1990, ISBN 3-88585-809-6, S. 7.
  60. Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke, Phase B. Verlag TÜV Rheinland, 1990, ISBN 3-88585-809-6, S. 83–84.
  61. http://www.zukunftslobby.de/Tacheles/prognstu.html
  62. Atomgesetz § 7 Absatz 2 Nummer 3
  63. a b Katastrophe mit beschränkter Haftung auf sueddeutsche.de, 18. März 2011.
  64. Greenpeace: Atomstrom – mit 304 Milliarden Euro subventioniert
  65. Manager-Magazin Zitat: "Finanzmathematiker haben erstmals errechnet, wie teuer eine Haftpflichtpolice für ein Atomkraftwerk wäre - 72 Milliarden Euro jährlich. (...) Eine komplette Versicherung der Risiken der Atomkraft ließe die Strompreise einer Studie zufolge explodieren. Nach Berechnungen von Versicherungsmathematikern könnten die zu zahlenden Prämien den Strompreis auf mehr als das Vierzigfache steigen lassen."
  66. Seminar Nuklearhaftung bei umweltbundesamt.at
  67. a b Bundestag: Antwort der Bundesregierung vom 15. Juli 2008 (PDF-Datei; 164 kB)
  68. Homepage von MdB Sylvia Kotting-Uhl
  69. Fragebogen (PDF; 36 kB)
  70. sueddeutsche.de 31. Oktober 2013: [1] (vollständiges Interview nur in der gedruckten Ausgabe vom 31. Oktober 2013)
  71. Radioaktivität bei lubw.baden-wuerttemberg.de
  72. Strahlenhygienischer Wochenbericht bei stmug.bayern.de
  73. Überwachung kerntechnischer Anlagen bei umwelt.niedersachsen.de
  74. Kernkraftwerksfernüberwachung Schleswig-Holstein - Messwerte bei kfue-sh.de
  75. Atomkraft – Laufzeitverlängerung trotz Sicherheitsdefiziten im ARD-Magazin „kontraste“, 15. Juli 2010.
  76. Nuclear Energy Agency
  77. badische-zeitung.de, Lokales, Aargau, 23. Februar 2012, bz: Bald läuft das älteste AKW der Welt in der Schweiz (26. Februar 2012)