So, nachdem ich erfahren habe, dass unsere Schülerzeitungsseite erst im September online gehen darf, kann ich schon mal Werbung für das am 1. August startende CO2-Portal von mir machen. Die Skripte sind dieselben und auch hier steht die Interaktivität ganz vorne. Hier nun eine Kostprobe eines Artikels
Wie funktioniert Atomkraft?Die Frage um die Nutzung der Atomkraftwerke ist wieder neu entflammt. Während Politiker der SPD und CDU um die Laufzeitverlängerung streiten, so schwankt die Stimmung in der Bevölkerung zunehmend: Waren laut einer Umfrage von Infratest dimap für die ARD im Dezember 2007 noch 58 % für den Atomausstieg, so sind es jetzt nur noch 51 %. Die Sorge um den Klimawandel hat die Sorge vor dem atomaren GAU abgelöst. Doch ist Atomkraft wirklich die Lösung aller Probleme? Die Idee klingt einfach und vielversprechend: Durch Kernspaltung schnell und billig Energie zu gewinnen. Doch die Wirklichkeit sieht anders aus: Vor allem in letzter Zeit konnte man überall in den Medien von Atomumfällen hören. Um zu verstehen, wie diese entstehen können, muss man in das innere eines Kraftwerks schauen und das Prinzip der Radioaktivität verstehen.
Jedes Atom besitzt einen Atomkern, der aus Protonen und Neutronen besteht, und eine Atomhülle, in der sich die Elektronen befinden. Die Protonen sind positiv geladen und die Neutronen neutral. Da sich normalerweise gleichgeladene Teilchen abstoßen werden und daher der Atomkern zerfallen müsste, muss es ein Teilchen geben, das diese Kraft neutralisiert. Dafür gibt es die Neutronen. Stehen nun die Neutronen und Protonen in einem ungünstigem Verhältnis zueinander, so wird der Kern instabil und zerfällt spontan und ohne äußeren Einfluss unter Energieabgabe. Dann spricht man von einem radioaktiven Atom. Der Kern kann in drei Arten zerfallen: Entweder er zerfällt unter Aussendung von Nukleonen (also Protonen und Neutronen) oder in Beteiligung von Elektronen (Betazerfall) oder der Kern bleibt bestehen und sondert nur Energie ab (Gammazerfall).
Das wohl bekannteste Beispiel für einen Zerfall unter Aussendung von Nukleonen ist der Alphazerfall: Der Kern zerfällt zu einem Heliumatom und zu einem Restatom. Auch die Kernspaltung ist ein Beispiel für den Zerfall unter Aussendung von Nukleonen, genauer von Neutronen.
Beim Betazerfall differenziert man zwischen dem Beta-- und dem Beta+-Zerfall. Dabei wandelt sich entweder ein Proton in ein Neutron um (Beta+) oder umgekehrt (Beta-). Dies geschieht unter Aussendung von negativ geladenen Elektronen. Das Atom selbst bleibt erhalten, denn es wird nur seine Ordnungszahl verändert.
Der Gammazerfall ist ein Zerfall bei dem keine Teilchen freiwerden, sondern Energie, sogenannte Photonen. Das ist auch der Grund, warum Gammastrahlung nur schwer abgeschirmt werden kann. Der Begriff Zerfall trifft eigentlich nicht zu: Das energetische Atom wird nur zu einem energiearmen, stabilen Atom. Folglich bleibt auch die Ordnungs- und Nuklidzahl erhalten.
Aus Dampf wird Strom.Zur Erzeugung von Strom werden die Atomkerne gespalten. Da das verwendete Uran-235 aber sehr stabil ist, muss es mit Neutronen befeuert werden. Dann entsteht ein instabiles Uran-236, welches in zwei Atome, beispielsweise dem Barium-144 und dem Krypton-89, und zwei bis drei Neutronen zerfällt. Um die Reaktion aufrecht zu erhalten, findet diese Reaktion im Wasser statt, damit die Neutronen abgebremst werden können. Das Wasser wird durch die Spaltung stark erhitzt und diese Energie wird nun weiter zu elektrischer Energie umgewandelt. Dazu gibt es Turbinen, die aus dem Dampf des siedenden Wassers mechanische Energie gewinnen. Mit Hilfe eines Generators wird diese Energie dann zu Strom umgewandelt. Es gibt dazu prinzipbedingt zwei Möglichkeiten: Entweder wird der Dampf direkt im Reaktor, in sogenannten Siedereaktoren, abgefangen und weiterverarbeitet oder er wird in einem Druckreaktor dazu genutzt, einen zweiten Kreislauf zu erhitzen. Durch den hohen Druck im Reaktor, bis zu 150 bar, kann nämlich das Wasser im Primärkreislauf nicht verdampfen. Der Vorteil dieser Methode liegt dabei auf der Hand: Da der Dampf nicht im Reaktor eingefangen wird, ist er auch nicht radioaktiv, wie bei den Siedereaktoren, bei den eine besondere Vorsicht beim Abbau geboten ist. Im Gegensatz zu anderen Kraftwerken ist die erzeugte Energie konstant verfügbar und dient damit zur Sicherung der Grundlast.
Und wohin mit dem Abfall?Irgendwann müssen die Brennstäbe, die die Reaktion steuern (siehe auch: „Katastrophe von Tschernobyl“), ausgetauscht werden. Doch auch die beiden gespaltenen Stoffe müssen entsorgt werden. Doch wie? Die Frage nach dem Endlager in Deutschland wurde bislang nicht gelöst. Doch welche Risiken gehen von Atommüll aus? Viele verbinden mit Atommüll Leukämie oder andere Krebsarten. Doch eigentlich passiert viel mehr mit unseren Zellen: Sie werden ionisiert, das heißt entweder sie sterben ab und das Organ ist in seiner Leistungsfähigkeit eingeschränkt oder ihr Erbgut wird manipuliert.
Die Alphastrahlung, also ganze Teilchen, schädigen uns besonders stark, allerdings nur, wenn sie im Körper sind. Außerhalb des Körpers passiert nichts, weil die Teilchen die meist tote oberste Hautschicht nicht durchdringen können. Sind sie aber, beispielsweise durch Einatmung, erst einmal innerhalb des Körpers, wird es richtig gefährlich: Die Teilchen schädigen die Organzellen und können sogar ihr Erbgut verändern. Dadurch sterben sehr viele Zellen ab. Dies ist jedoch abhängig von der Strahlungsdosis und der Strahlungsdauer. Die Folge von Erbgutschäden kann unter anderem Krebs sein. Daher wird die Schädlichkeit von Alphastrahlung auf das zwanzigfache von Beta- oder Gammastrahlung festgelegt.
Doch auch Betastrahlung ist gefährlich. Auch hier gilt, dass der Körper erst bei Aufnahme des Stoffes stark geschädigt wird. Hier steht allerdings die Veränderung des Erbguts im Vordergrund: Die Zellen sterben nur selten. Aber auch die Haut ist gefährdet: Durch die Aufnahme der Betastrahlung sind Verbrennungen und Hautkrebs möglich. Die Gammastrahlung wirkt sich ähnlich schlecht auf den Körper aus. Wenn Gammastrahlen den Körper durchdringen, entsteht sehr oft Betastrahlung. Der wichtigste Unterschied ist aber, dass Gammastrahlung in der Lage ist, den Körper zu durchdringen.
Um die Menschen und Umwelt vor dieser Gefahr zu schützen, wird seit mehreren Jahrzehnten nach einem geeigneten Endlager gesucht. Dieses muss in der Lage sein, die Radioaktivität für viele 1.000 Jahre zu absorbieren und es darf nicht durch Natureinflüsse zerstört werden. Die idealen Plätze sind laut Wissenschaftler stillgelegte Bergwerke unter Tage, sofern sie vor Wasser geschützt sind. Die Gefahr bei einlaufendem Wasser ist die Verunreinigung des Grundwassers, was katastrophale Folgen hätte. Die Radioaktivität nimmt aber im Gegensatz zur chemischen Giftigkeit ab: Nach einer gewissen Zeit sind fast alle Atome zerfallen. Diese Zeit kann man mit Hilfe der Halbwertszeit berechnen. Sie gibt an, wie lange es dauert, bis die Hälfte der Atome zerfallen ist. Bei Uran-235 beträgt die Halbwertszeit beispielsweise 700 Millionen Jahren.
Bergwerke sind aber nur dafür geeignet, Alpha- und Betastrahlung zu absorbieren, weil diese bereits mit Papier bzw. Blech abgeschirmt werden können. Dies liegt daran, dass die abgesonderten Teilchen nicht die Erde durchdringen können. Anders ist das bei Gammastrahlung: Sie besteht nur aus Energie und kann daher nur sehr schwer abgeschirmt werden.
Risiken und Nutzen.Die Atomkraft hat unbestreitbar Nutzen aber auch Risiken. So ist Atomkraft sehr viel billiger als Energie aus Kohle, da sie bis zu 80-mal effizienter ist, doch die Endlagerung ist ein ungelöstes Schlüsselproblem zur sicheren Nutzung von Atomkraft. In Deutschland wurde vor 40 Jahren ein „Endlager“ gefunden (Asse II), doch heute zeigt sich, dass der darin enthaltene Müll droht, freizuwerden. Was halten Sie von Atomkraft? Wie immer sind Sie herzlich eingeladen, in unserem Forum mitzudiskutieren.
Weiterführende Links:
(Bericht zum Atomendlager Asse II in Deutschland)
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