2. Hauptteil: Die Atomenergiegewinnung

2.1. Wie funktioniert die Atomgewinnung aus Atomen?

Atomenergie zu gewinnen, werden Atomkerne gespalten. Effizient sind sehr schwere Atome wie beispielsweise Uran-Isotop 235 (92 Protonen, 143 Neutronen) oder Plutonium-239. Uran befindet sich als Uranerz in vielen Böden und wird unter anderem in den USA, Niger und der Ukraine abgebaut.

Atomkerne bestehen aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen. Gleiche Ladungen stoßen sich eigentlich ab, sodass die Protonen auseinanderstreben müssten. Das wird durch eine Elektronenhülle mit negativ geladenen Elektronen verhindert. Die Energie aus diesen Kraftwirkungen kann durch Kernspaltung freigesetzt und zur Stromerzeugung genutzt werden.

Um den Kern zu spalten, muss ein Neutron mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf das Atom treffen. Ein Teil der Bewegungsenergie wird auf den Kern übertragen, woraufhin sich dieser bewegt. Da sich nun ein weiteres Neutron im Kern befindet, verändern sich auch die Abstände zwischen den Protonen. Es entsteht ein Ungleichgewicht. Dadurch bricht der Atomkern auseinander. Aus den Bruchstücken entstehen zwei neue Atome. Gleichzeitig werden noch einige Neutronen frei, die andere große Uranatome in unmittelbarer Nähe anstoßen können, wenn sie nah genug sind. Es kommt zu einer Kettenreaktion.[4]

Um dies zu bewerkstelligen, muss das natürliche Uran angereichert werden. Im Anreicherungsprozess werden die im natürlichen Uran enthaltenen Isotopentypen getrennt, denn nur das Uran-Isotop 235 ist zu einer nuklearen Kettenreaktion fähig.

2.2. Das Atomkraftwerk

In Kernkraftwerken kann man diese Kettenreaktion genau steuern. Das Uran wird zu kleinen Tabletten (Pellets) verarbeitet und befindet sich in langen Brennstäben. Diese sind zu Brennelementen zusammengefasst und werden von Wasser umspült. Durch die freiwerdende Spaltungsenergie wird das Wasser so stark erhitzt, dass es verdampft. Der Wasserdampf wird in eine Turbine geleitet, die ähnlich wie ein Fahrraddynamo funktioniert: Der Dampf treibt die Schaufeln der Turbine an, wodurch in einem angeschlossenen Generator Strom erzeugt wird. Anschließend wird der Wasserdampf in einem Kühlturm oder durch Flusswasser abgekühlt und dort zu Wasser kondensiert. Dieses Prinzip wird auch zur Gewinnung von Antriebsenergie in U-Booten oder Flugzeugträgern genutzt.[5]

Da beim Bau eines Kernkraftwerkes viele Dinge beachtet werden müssen, sind die Investitionskosten enorm hoch. Seit Ende der 80er Jahre sind zudem die staatlichen Zuschüsse zurückgegangen. Die Betreiber der Werke sind demnach bestrebt, so lange wie möglich so viel Strom wie möglich zu produzieren. Neben den reinen Baukosten kommen noch hohe Kosten für die Materialien (Uran, Wasser…), Transport, Endlagerung und Sicherheitsüberprüfungen hinzu.[6]

Tab. 1 zeigt eine Übersicht über die Kernkraftwerke in Deutschland, ihr Baujahr, der geplante Betriebsschluss und die bisherigen Vorfälle. Aktuell laufen in weiteren sechs Kraftwerken Wartungsarbeiten, weswegen nur 4 Werke am Netz sind. Nach Abschluss der Arbeiten nehmen diese den Betrieb wieder auf.[7]

Tab.1. Atomkraftwerke in Deutschland – Baujahr, Betrieb und...