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Kernkraftwerk

Wärmekraftwerk zur Gewinnung elektrischer Energie aus Kernspaltung
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Ein Kernkraftwerk (KKW) – auch Atomkraftwerk (AKW) genannt – ist ein Kraftwerk zur Gewinnung elektrischer Energie durch induzierte Kernspaltung in Kernreaktoren.

Kernkraftwerk Grafenrheinfeld. Unter der Kuppel befindet sich der Kernreaktor. Im Hintergrund erkennt man zwei Kühltürme.

Kernkraftwerke sind Dampfkraftwerke, wie auch die meisten anderen auf Wärmeumwandlung basierenden Kraftwerksarten (z. B. Öl, Kohle). In ihnen wird jedoch die zum Verdampfen des Wassers benötigte Wärme nicht durch Verbrennungsvorgänge, sondern durch Freisetzen von Kernenergie in Kernreaktoren gewonnen. Die im Spaltstoffvolumen entstehende Wärme wird durch Gas, Wasser oder flüssiges Metall abgeführt und zur Erzeugung von Dampf genutzt. Diese Medien werden auch als Primärkühlmittel bezeichnet.

Die Umwandlung in elektrische Energie geschieht indirekt. Die Wärme, die bei der Kernspaltung entsteht, wird auf ein Kühlmedium übertragen, wodurch dieses erhitzt wird. Im Normalfall besteht das Kühlmittel aus Wasser; bei einigen Reaktortypen wird aus reaktorphysikalischen Gründen als Reaktorkühlmittel ein anderes Medium (Gas (z. B. Helium oder CO2), flüssiges Metall (z. B. Natrium oder eine Bleilegierung)) verwendet, das seinerseits die Wärme an einen zweiten Kühlkreislauf mit Wasser abgibt. Aus dem erhitzten Wasser wird Wasserdampf, welcher dann eine Dampfturbine antreibt. In den meisten Fällen besteht ein Kernkraftwerk aus mehreren Blöcken, die für sich völlig unabhängig voneinander elektrischen Strom erzeugen. Zurzeit sind weltweit 210 Kernkraftwerke mit 439 Reaktorblöcken am Netz, laut Internationaler Atomenergiebehörde IAEA werden weltweit im Moment 34 Kernkraftwerke gebaut.

Auch eine Anlage mit Fusionsreaktor wäre ein Kernkraftwerk. Jedoch ist die Energiegewinnung aus Kernfusion im technischen Maßstab bislang erst Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten und von der industriellen Nutzung noch weit entfernt (Stand: 2007).

== Einleitung und Wortherkunft ==ulululululululululuuuuuuuuuu

Kernkraftwerk bei Brunsbüttel

Physikalische Grundlage einelllllllllls Kernkraftwerkes ist der Energiegewinn bei der Spaltung von Atomkernen. Er beruht darauf, dass die Bindungsenergie pro Nukleon in den Spaltprodukten größer ist als vorher im spaltbaren Kern. Die Berechnung wird hier gezeigt. Die gewonnene Energie tritt als kinetische Energie der Spaltprodukte (zum kleineren Teil auch der Spaltneutronen und Produkte des weiteren Zerfalls der Spaltprodukte) auf. Sie wird durch die Abbremsung im umgebenden Material in Wärme umgewandekkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkklt.

Für die bei Kernreaktionen und radioaktiven Umwandlungen frei werdende Energie wurde 1899 der Begriff Atomenergie von Hans Geitel geprägt; damals fehlten allerdings die Kenntnisse über den Aufbau von Atomen. Aufgrund dieser Erkenntnisse, insbesondere über den Atomkern, ist der heutige korrekte naturwissenschaftliche Fachbegriff Kernenergie. Daraus abgeleitet entstanden die synonymen Begriffe Kernkraftwerk (KKW) und Atomkraftwerk (AKW). 1966 wurde für die Kraftwerke Rheinsberg und Gundremmingen A sowie alle nachfolgenden Anlagen in Deutschland die Bezeichnung Kernkraftwerk verwendet.

Laut California Energy Commission im Jahre 1995, verdampft ein Kernkraftwerk - genauso wie ein Kohlekraftwerk - durchschnittlich 2,3 Liter Kühlwasser pro erzeugter Kilowattstunde, wenn nicht die wirkungsvollere Methode der (Fluss-)Wasserkühlung verwendet wird. [1] :P

Kernreaktortypen

Siehe Hauptartikel Kernreaktor

Die Erzeugung elektrischer Energie geschieht indirekt: Die Wärme, die bei der Kernspaltung entsteht, wird auf ein Kühlmedium – etwa Wasser – übertragen, wodurch dieses erwärmt wird. Direkt im Reaktor oder indirekt in einem Dampferzeuger entsteht Wasserdampf, der dann eine Dampfturbine antreibt.

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

 
Schema eines Kernkraftwerks mit Druckwasserreaktor
 
Schema eines Siedewasserreaktors
  • Im Leichtwasserreaktor (LWR) wird „leichtes“ Wasser ( ) als Reaktorkühlmittel und Moderator verwendet. Als Brennstoff wird angereichertes Uran mit einem 235U-Massenanteil zwischen etwa 1,5 und 6 Prozent verwendet. Der Leichtwasserreaktor existiert in den Varianten Druckwasserreaktor (DWR) und Siedewasserreaktor (SWR). Während beim Druckwasserreaktor das Reaktorkühlmittel in einem geschlossenen Primärkreislauf zirkuliert und mit einem Dampferzeuger Wasserdampf in einem Sekundärkreislauf erzeugt, der die Turbinen antreibt, wird beim Siedewasserreaktor das Kühlmittel im Reaktordruckbehälter verdampft und treibt die Turbinen direkt an.
  • Da das im Schwerwasserreaktor (HWR) als Reaktorkühlmittel und Moderator verwendete schwere Wasser ( ) Neutronen schlechter absorbiert als normales Wasser, kann als Brennstoff Natur-Uran mit einem Massenanteil an 235U von etwa 0,7 Prozent verwendet werden.
  • Der RBMK ist ein Reaktor sowjetischer Bauart, der brennbares Graphit als Moderator und Wasser als Kühlmittel verwendet, daher kann zum Betrieb Uran mit der natürlichen Isotopenverteilung verwendet werden. Reaktoren dieser Bauart stellen ein Sicherheitsrisiko dar und werden seit der Katastrophe von Tschernobyl nicht mehr gebaut. Allerdings sind auf dem Gebiet der ehemaligen Sowjetunion einige Reaktoren dieser Bauart mit einigen technischen Verbesserungen weiterhin in Betrieb. Der RBMK kann für die Herstellung von Waffenplutonium verwendet werden.
  • Der Brutreaktor (Schneller Brüter) erzeugt während des Betriebs spaltbares Plutonium aus Natur-Uran und ermöglicht dadurch eine höhere Brennstoffausnutzung. Als Kühlmittel wird statt Wasser flüssiges Natrium eingesetzt, da für diesen Reaktortyp schnelle Neutronen benötigt werden.
  • Der Hochtemperaturreaktor (HTR) ist eine deutsche Erfindung, bei dem der Brennstoff (235U oder 232Th) in tennisballgroßen Graphitkugeln eingeschlossen ist. Das Graphit dient als Moderator. Zur Kühlung wird Helium eingesetzt.

Der wichtigste Bestandteil eines Kernkraftwerks ist der Kernreaktor. In ihm finden die Spaltungsprozesse statt. Viele Kernkraftwerke werden mit mehreren Kernreaktoren gebaut, die je ihre eigenen Dampferzeuger, Turbine und Generator treiben. In einem solchen Fall spricht man von mehreren Reaktorblöcken.

 
Niederdruck-Turbinenläufer aus dem Kernkraftwerk Unterweser

Brennstoff

Als Kernbrennstoff wird in den meisten heute betriebenen Kernkraftwerken angereichertes Uran (U-235-Anteil ca. 3 bis 4 %) eingesetzt. Es gibt weltweit viele Kraftwerke mit einer Nutzungslizenz für MOX-Brennelemente, so auch in Deutschland. Mischoxid (MOX) ist ein Gemisch aus Uranoxid und Plutoniumoxid. Plutonium hat als Brennstoff eine höhere Energieausbeute, ist also effizienter als Uran. Die Verwendung von höheren Plutoniumanteilen (Pu-239) im MOX ist allerdings sowohl aufgrund der Waffenfähigkeit des Plutoniums als auch wegen der höheren Sicherheitsanforderungen eines mit Plutonium betriebenen Reaktors, z. B. Brutreaktor, umstritten.

Reaktorregelung

(siehe auch Kritikalität)

 
Kopfbereich eines Brennelementes. Ausschnitt links: Uran-Tabletten (Pellets) in den Brennstäben

Je nach Reaktortyp gibt es verschiedene Verfahren, die thermische Leistung zu regulieren. Hierzu zählen zum Beispiel das schrittweise Einfahren der Steuerstäbe und die Regulierung der Borkonzentration im Primärkreislauf. Der Reaktor kann über seinen Neutronenfluss geregelt, angefahren und abgeschaltet werden, indem man Neutronen-absorbierende Stoffe wie etwa Cadmium, Gadolinium oder Bor in den Reaktorkern gibt, bzw. neutronenverlangsamende Stoffe (sogenannte Moderatoren) wie Graphit, Wasser, oder Schwerwasser zugibt oder entfernt. Dies geschieht z. B. kurzfristig mit Hilfe der Steuerstäbe und bei Druckwasserreaktoren längerfristig durch Zugabe bzw. Entzug von Borsäure im Reaktorkühlkreislauf. In der Praxis wird die vom Generator zu erzeugende elektrische Leistung am Turbinenregler vorgegeben und die thermische Leistung des Reaktors automatisch nachgeführt.

Investitionen und Ertrag

In der Spalte Kernkraftwerk werden typische Daten dieser Kraftwerksart zusammengefasst. Da Zahlen erst durch Vergleich mit anderen Werten aussagekräftig sind, werden in den anderen Spalten der folgenden Tabelle Vergleichswerte aus anderen Artikeln ergänzt. Die Daten der zweiten Zeile sind ausschlaggebend für die Amortisationszeit der Anlagen, da die Einnahmen auf die mittlere Leistung und nicht auf die projektierte Spitzenleistung wie in der ersten Zeile bezogen werden müssen.

Photovoltaik Steinkohle Kernkraftwerk Wind (onshore)
spez. Investitionen (in €/kWpeak) 5000 800 2400 1000 [2]
spez. Investitionen (in €/kWmittel) 45000 1200 2400 6200
jährliche Volllaststunden (in h/a) 1000 [3] 4000 8000 1500
Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit (in %)

(jährliche Volllaststunden / 8760 h pro Jahr)

11 % 46 % 91 % 17 %
jährliche Betriebskosten (fix) (bez. Inv.) 0,5 % 4 % 2 % 2 %
Brennstoffkosten + dyn. Betriebskosten (in ct/kWh) - 3 2 -

Anmerkungen:

  • Für die Investitionen bei Kernkraftwerken gibt es keine aktuellen Zahlen, weil alle in Deutschland betriebenen Anlagen vor etwa 30 Jahren gebaut wurden. Zu Grunde gelegt werden die Investitionen des im Bau befindlichen EPR in Olkiluoto. Dieser Reaktortyp repräsentiert den aktuellen Stand der Kerntechnik in Europa. Für genauere Daten muss man weitere Neubauten abwarten.
  • Kernkraftwerke werden stets als Grundlastkraftwerke betrieben, deshalb ist die Spitzenleistung (kWpeak) immer genauso groß wie die mittlere Leistung (kWmittel)
  • Kohlekraftwerke werden meist - je nach Anforderung der Leitstelle - mit variabler Leistung betrieben oder ganz abgeschaltet(Mittellast). Tatsächliche Einschaltzeit und mittlere Leistung sind also schwer abzuschätzen, deshalb wird hier angesetzt: kWmittel = 0,7 * kWpeak.
  • Photovoltaikanlagen haben, wie langjährige Beobachtung zeigt, eine recht geringe Leistungsausbeute. Ursache ist u.a. wechselnde Bewölkung. Hier gilt: kWmittel = 0,11 * kWpeak.
  • Auch Windkraftanlagen im Binnenland arbeiten wegen schwankender Windverhältnisse nur selten mit Nennleistung und den Rest der Betriebszeit im Statistik. Sie erreichen im Jahresmittel nur 16%. Deshalb gilt: kWmittel = 0,16 * kWpeak.

Risiken

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 z.B. bei der Katastrophe von Tschernobyl der Fall war.

Austritt von radioaktivem Material

Im normalen Betrieb entweichen kleine Mengen radioaktiven Materials vom Kernkraftwerk in die Umwelt. Dieses Material umfasst radioaktive Edelgase (z.B. Krypton-85) sowie das instabile Wasserstoffisotop Tritium, deren Entweichen gemessen wird und strengen Auflagen unterliegt.[4]

Durch Unfälle oder Störungen der Sicherheitsbarrieren können größere Mengen radioaktiven Materials in die Umwelt und in die Nahrungskette gelangen. Viele konstruktive Maßnahmen dienen dazu, dies auch dann noch zu verhindern, wenn große Teile des Reaktors funktionsuntüchtig oder zerstört worden sind (siehe Auslegungsstörfall). Ein Beispiel dafür, dass auch 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 Prüf-Ventils "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[5] da weitere Barrieren wie z.B. Auffangbecken und Containment funktionierten. Jede, auch geringfügige Kontamination der Umwelt außerhalb des Kernkraftwerks ist in Deutschland gesetzlich meldepflichtig.

Kernschmelze

Durch die extrem hohe Energiedichte im Kernreaktor ist es möglich, dass beim Ausfall der Notkühlung der Reaktorkern schmilzt und sich dadurch selbst zerstört. Dies muss allerdings nicht notwendiger Weise zu einem unkontrollierten Austritt von großen Mengen Radioaktivität aus dem Reaktor führen, wie ein entsprechender Unfall im Kernkraftwerk Three Mile Island im Jahre 1979 gezeigt hat. Gefährlich wird die Kernschmelze vor allem bei Reaktorbauweisen, die als Moderator brennbares Material verwenden. Dies ist bei den sowjetischen RBMK-Reaktoren der Fall, die mit Graphit als Moderator arbeiten. Das im Jahre 1986 verunfallte Kernkraftwerk Tschernobyl gehört zu diesem Typ. Bei einer Kernschmelze mit unkontrollierter Freisetzung radioaktiven Materials spricht man auch von einem Super-GAU (GAU = Größter Anzunehmender Unfall).

Beseitigung der erzeugten Spaltprodukte und Transurane

Die im Betrieb entstandenen Spaltprodukte und erbrüteten Transurane (Plutonium, Americium, Neptunium, etc.) müssen anschließend für längere Zeit aus der Biosphäre fern gehalten werden bis sie zum größten Teil zerfallen sind. Diese Zeit reicht je nach Isotop von einigen Monaten bis zu vielen tausend Jahren. Das Risiko besteht hier in einer Freisetzung während der Zeit der Lagerung. Vor der Endlagerung werden die abgebrannten Brennstäbe chemisch aufgelöst und in ihre Bestandteile getrennt. Bei dieser Konditionierung, die in Wiederaufbereitungsanlagen erfolgt, können im Betrieb wie auch durch Unfälle und Irrtümer radioaktives Material in die Umwelt gelangen. Die englische Anlage bei Windscale/Sellafield und die französische in La Hague waren mehrfach von solchen Unfällen betroffen. Umweltaktivisten vertreten die Meinung, dass bei diesen Wiederaufbereitungsanlagen die gesetzlichen Grenzwerte für radioaktive Emission bereits im normalen Betrieb zu hoch seien.

Proliferation von Kernwaffen

Beim Betrieb von Kernkraftwerken mit Uran werden immer gewisse Mengen an Plutonium erbrütet, das für die Herstellung von Atomwaffen verwendet werden kann. Der Vorteil liegt hier in der Möglichkeit mit rein chemischen Mitteln und ohne Anreicherung spaltbarer Isotope auskommen zu können. Daraus ergibt sich das Risiko einer Weiterverbreitung von Kernwaffen. Einige Nationen, die den Besitz von Kernwaffen anstreben, versuchen im Vorfeld Kernreaktoren zu erbauen. Zur Eingrenzung des Risikos der Weiterverbreitung der militärischen Nutzung durch friedliche Nutzung von Kernreaktoren wurden verschiedene internationale Verträge geschlossen, deren wichtigster der Atomwaffensperrvertrag ist. Die Einhaltung der Verträge wird von der Internationalen Atomenergieorganisation (IAEO) überwacht.

Staatliche Reglementierung und Überwachung

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. Die Eintrittswahrscheinlichkeit für einen schwersten Unfall mit im Mittel 500.000 Toten wird in der Studie mit einmal pro 250.000 Betriebsjahren angegeben[6].

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 ein eigenes Bundesgesetz die Betreiber eines Kernkraftwerks, dieses stets auf dem aktuellen Stand der Technik zu halten[7]. Für die Erteilung von Genehmigungen sind Ministerien zuständig. In Deutschland ist dies 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.

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.[8][9][10][11][12][13] Danach erkrankten von 1980-2003 im 5km-Umkreis um die Kernkraftwerke in Deutschland 37 Kinder neu an Leukämie - im statistischen Mittel wären es 17 Kinder gewesen. Über die Interpretation dieses Befundes herrscht keine Einigkeit. Während die Autoren der Studie der Auffassung sind, dass die von deutschen Kernkraftwerken im Normalbetrieb emittierte ionisierende Strahlung wegen der um ein vielfaches höheren natürlichen Strahlenbelastung nicht als Ursache in Betracht kommt[9], gelangt das externe Expertengremium des BfS zur KiKK-Studie zur Überzeugung, dass aufgrund des besonders hohen Strahlenrisikos für Kleinkinder sowie der unzureichenden Daten zur Emissionen von Leistungsreaktoren dieser Zusammenhang keinesfalls ausgeschlossen werden kann, und dass es nun Aufgabe der Wissenschaft sei, einen Erklärungsansatz für die Differenz zwischen epidemiologischer und strahlenbiologischer Evidenz zu finden. [14]

Geschichte

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

Alle noch im Betrieb befindlichen deutschen Kernkraftwerke wurden von der Siemens AG oder deren ehemaliger Tochter, der Kraftwerk Union (KWU), gebaut. Ausnahmen bilden die Kraftwerke mit Siedewasserreaktoren (Brunsbüttel, Isar I, Philippsburg I und Krümmel). Sie wurden von der AEG begonnen und von der KWU fertiggebaut, nachdem die Kernkraftsparte der AEG in der KWU aufging.

Entsprechend ihrer historischen Entwicklung teilt man Kernkraftwerke in verschiedene Generationen ein:

Generation Beschreibung Beispiele
I Erste kommerzielle Prototypen Shippingport, 1957, DWR 60 MWe
Dresden, 1960, SWR 180 MWe,
Fermi I, 1963, Brutreaktor 61 MWe
II Kommerzielle Leistungsreaktoren CANDU, Konvoi, EdF-Kraftwerke
III bzw. III+ Fortschrittliche Reaktoren (evolutionäre Weiterentwicklungen aus Generation II)
 EPR, SWR1000, AP1000, PBMR
IV Zukünftige Reaktortypen (innovative Entwicklungen, derzeit
vom Generation IV international Forum vorangetrieben)

Im April 1986 ereignete sich der bislang schwerste Störfall in einem Kernkraftwerk im ukrainischen Prypjat im Reaktor Tschernobyl, bei dem der Block 4 explodierte. Das in riesigen Mengen enthaltene Graphit (etwa 1700 t) brannte und beförderte mit den Rauchgasen erhebliche Mengen radioaktiver Nuklide in die Atmosphäre. Die Explosion des Reaktors ist auf menschliches Versagen sowie bauartbedingte Mängel (vor allem Graphit als Moderator und auf das Fehlen technischer Einrichtungen, die die leichtfertige Fehlbedienung verhindert hätten) zurückzuführen. Der Störfall wurde zunächst tagelang vertuscht, bis man auch in Skandinavien stark erhöhte Radioaktivitätswerte messen konnte und die sowjetische Regierung durch den enormen öffentlichen Druck gezwungen war, die Havarie einzugestehen.

Der erste Auftrag (2004) für einen EPR Druckwasserreaktor von 1,6 GW Leistung wurde vom finnischen Energieversorgungsunternehmen Teollisuuden Voima Oy (TVO) für den Standort Olkiluoto an Framatome ANP erteilt. Der privat finanzierte Reaktor (3 Milliarden Euro) soll Anfang des Jahres 2011 an das Netz gehen.

Den Bau des ersten schwimmenden Kernkraftwerks planen Russland und die Volksrepublik China. Der Reaktorblock mit einem KLT-Reaktor soll von Russland, die Außenhülle von China gebaut werden. Die Kosten für das Projekt betragen über 86 Millionen US-Dollar. Das Kernkraftwerk, das zum Vergleich mit einem Haus neun Stockwerke hoch sein wird, befindet sich dann auf einem 140 Meter langen und 30 Meter breiten schwimmenden Block mit einer Wasserverdrängung von 21.000 Tonnen. Der Bau des Kernkraftwerks soll 2011 abgeschlossen sein und zunächst für das russische Rüstungsunternehmen Sewmasch in Sewerodwinsk in der Region Archangelsk Energie liefern. Geplant ist eine Leistung von 70 Megawatt.

Geographische Verteilung

Kernkraftwerke in Europa

In Europa nutzen 18 Länder Kernkraftwerke zur Energiegewinnung. Zwei Länder der EU-27 - Finnland und Rumänien - bauen derzeit je ein neues Kernkraftwerk. Die EU-25-Staaten erzeugten 2003 insgesamt 935.809 GWh Atomstrom. Das ist eine Zunahme von 14.450 GWh im Vergleich zum Jahr 2000. 1992 betrug die Atomstromproduktion dieser Staaten 817.428 GWh. Mit Österreich und Italien sind vor 30 Jahren zwei Länder aus der Atomstromerzeugung ausgestiegen. Italien hat 4 Kernkraftwerke stillgelegt, Österreich nahm das Kernkraftwerk Zwentendorf gemäß dem Ergebnis einer Volksabstimmung nicht in Betrieb. Polen plant bis 2020 die Inbetriebnahme seines ersten Kernkraftwerks. In Großbritannien wurde aktuell (Januar 2008) ein massiver Ausbau der Atomenergie beschlossen.

Atomstromerzeugung in Europa nach Anzahl der Kernkraftwerke
Zahlen per 2004
Rang Land in Betr. stillg. Erzeugte Energie
in GWh 		Anteil an
Stromprod.
1. Frankreich 59 11 426.800 78 %
2. Russland 31 12 133.017 16 %
3. Großbritannien 23 22 73.680 19 %
4. Deutschland 17 19 158.390 26 %
5. Ukraine 15 4 81.813 51 %
6. Schweden 10 3 75.039 52 %
7. Spanien 9 1 60.888 23 %
8. Belgien 7 1 44.857 55 %
9. Tschechien 6 0 24.817 32 %
10. Slowakei 6 1 15.624 55 %
11. Schweiz 5 0 25.432 40 %
12. Finnland 4 + 1 0 21.779 27 %
13. Bulgarien 4 + 1 2 15.598 42 %
14. Ungarn 1 0 11.209 34 %
15. Litauen 1 1 13.917 72 %
16. Rumänien 1 0 5.144 10 %
17. Slowenien 1 0 5.204 39 %
18. Niederlande 1 1 3.605 4 %

Siehe auch: Störfälle in europäischen Atomanlagen

Kernkraftwerke in Deutschland

 
Kernkraftwerke in Deutschland

2006 waren in Deutschland 17 Kernkraftwerke in Betrieb und produzierten 163 Terawattstunden Strom. Das entspricht etwa 26,3 Prozent der gesamten Bruttoerzeugung[15]. Diese sollen nach Erreichen zugeteilter Reststrommengen ebenfalls abgeschaltet werden. Damit ginge nach derzeitigem Stand im Jahre 2022 der Block 2 des AKW Neckarwestheim als letzter vom Netz - siehe dazu Atomausstieg.

In den Koalitionsverhandlungen im Herbst 2005, die dann zur Bildung der Großen Koalition führten, konnte keine Einigung über die Forderung der CDU/CSU zur Laufzeitverlängerung erzielt werden. Allerdings hält der Koalitionsvertrag fest, dass der Konsensvertrag und die entsprechenden Regelungen des Atomgesetzes nicht geändert werden sollen. Beide Parteien haben angekündigt, über das Thema während der Legislaturperiode weiter zu verhandeln.

Nach einem Störfall im schwedischen Kernkraftwerk Forsmark im Juli 2006 hat die Bundesregierung die Länder am 7. August 2006 aufgefordert, Kernkraftwerke abzuschalten, falls Sicherheitsfragen im Einzelfall nicht vollständig geklärt werden können. Dabei bedürfe es einer behördlichen Überprüfung der deutschen Kernkraftwerke. Eine Darstellung der Betreiber reiche nicht aus, teilte das Bundesumweltministerium in Berlin mit. Die Länder sollen bis zum 8. August 2006 ihre Kraftwerke auf bestimmte Sicherheitsaspekte hin überprüfen und dies dokumentieren, wie es weiter hieß[16]. Die Bundesländer halten einen Störfall wie im schwedischen Kernkraftwerk Forsmark in den deutschen Meilern für ausgeschlossen. Die deutschen Kernkraftwerke seien sicher, teilten mehrere Umweltminister nach internen Untersuchungen mit. Bundesumweltminister Gabriel hatte von den Ländern Berichte über die Sicherheit ihrer Kraftwerke gefordert. Siehe auch: Störfälle in deutschen Atomanlagen, Liste der Kernreaktoren in Deutschland

Technische Daten ausgewählter Kernkraftwerke

Kernkraftwerk Land Inbetrieb- setzung Typ Nenn-
leistung 		Betriebs-
arbeit 1) 		Zeit-
verfüg-
barkeit 		Zeit-
ausnut-
zung 		Arbeits-
verfüg-
barkeit 2) 		Arbeits-
Nichtverfügbarkeit 2) 		Arbeits-
ausnut-
zung 2)
(brutto) (brutto) geplant 3) ungeplant 4)
disponi-
bel 		nicht disponi-
bel
in MW in GWh in % in % in % in % in % in % in %
KWB-A Biblis A D 26.02.1975 DWR 1225 10217,1 95,6 95,6 95,2 0,3 4,5 0 94,1
KWB-B Biblis B D 31.01.1977 DWR 1300 9283 83,2 83,2 82,5 16,7 0,3 0,5 80,5
GKN-I Neckar D 01.12.1976 DWR 840 6405,1 94,2 94,2 89,7 6 0 4,3 86
GKN-II Neckar D 15.04.1989 DWR 1365 11200,1 93 93 92,9 6,1 0 1 93,9
KBR Brokdorf D 22.12.1986 DWR 1440 11615,4 94,8 94,8 94,7 4,7 0 0,7 91,8
KKB Brunsbüttel D 09.02.1977 SWR 806 5073,1 74,5 74 73,3 5,7 0,4 20,5 72
KKE Emsland D 20.06.1988 DWR 1400 11762,8 96,3 96,3 96,1 3,2 0 0,7 95,5
KKG Grafenrheinfeld D 17.06.1982 DWR 1345 10673,4 91,8 91,8 91,6 6,7 0 1,7 90,4
KKI-1 Isar D 21.03.1979 SWR 912 7047,5 90,9 90,9 89,1 7,6 0,6 2,7 87,8
KKI-2 Isar D 09.04.1988 DWR 1475 12239,5 95,6 95,6 95,4 4,1 0 0,6 94,3
KKK Krümmel D 28.03.1984 SWR 1316 10052,7 89,1 89,1 87,7 6,1 0,4 5,8 87
KKP-1 Philippsburg D 26.03.1980 SWR 926 6631,9 84,5 84,5 83,5 13,1 0,5 2,8 81
KKP-2 Philippsburg D 18.04.1985 DWR 1458 10863,8 87 87 86,9 8,2 0 5 84,2
KKU Unterweser D 06.09.1979 DWR 1410 10220 87,8 87,8 87,4 10,4 2 0,2 82,3
KRB-B Gundremmingen D 19.07.1984 SWR 1344 10810,6 93,4 93,4 91,3 8,3 0,2 0,1 91,2
KRB-C Gundremmingen D 18.01.1985 SWR 1344 8892,3 76,8 76,8 74,9 5,5 0,3 19,3 74,9
KWG Grohnde D 01.02.1985 DWR 1430 11331,1 93,9 93,9 93,6 5,5 0,1 0,9 89,5
KWO Obrigheim D 01.03.1969 DWR 357 2739,9 94 94 93,8 5,8 0 0,4 86,8
OL1 Olkiluoto FIN SWR 870 7270,9 95 95 94,8 4,5 0,1 0,7 95
OL2 Olkiluoto FIN SWR 870 7340,9 96,8 96,8 96,2 2,7 1,1 0,1 96
KCB Borssele NL DWR 478 3822 91,9 91,9 91,6 6,1 0 2,3 91,4
KKB 1 Beznau CH DWR 380 2920,5 88,3 88,3 87,5 11,3 0 1,2 87,5
KKB 2 Beznau CH DWR 380 3226,6 97,3 97,3 97 3 0 0 96,7
KKG Gösgen CH DWR 1020 8458,4 94,5 94,5 94,3 5,5 0,2 0 94,4
KKL Leibstadt CH SWR 1220 9135,1 86,9 86,9 85,6 13,3 0,6 0,5 85,2
KKM Mühleberg CH SWR 372 3028,8 94,3 94,3 92,8 6,6 0,6 0,1 92,7
CNT-I Trillo E DWR 1066 8536 92,4 92,4 91,5 5,7 0 2,8 90,9

1) Betriebsarbeit in GWh bezeichnet in diesem Fall die Arbeit, die ein Kraftwerk in einem Jahr leistet. Als Basis für diesen Wert dienen 365 Tage mit zusammen 8760 Stunden.
2) Auf Nettobasis ermittelte Werte (KKB 1 Beznau, KKB 2 Beznau, KKG Gösgen, KKL Leibstadt und KKM Mühleberg auf Bruttobasis)
3) geplant: Beginn und Dauer der Nichtverfügbarkeit müssen mehr als 4 Wochen vor Eintritt festgelegt sein
4) ungeplant: Beginn der Nichtverfügbarkeit ist nicht oder bis 4 Wochen verschiebbar

  • disponibel: Der Beginn der Nichtverfügbarkeit ist mehr als 12 Stunden bis 4 Wochen verschiebbar
  • nicht disponibel: Der Beginn der Nichtverfügbarkeit ist nicht oder bis 12 Stunden verschiebbar

Stand: 2004, Quelle: VGB PowerTech

Wirtschaft

Der weltweit größte Hersteller von Kernkraftwerksanlagen ist seit 2006 der japanische Konzern Toshiba. Am 6. Februar 2006 unterzeichnete Toshiba mit dem staatseigenen britischen Konzern British Nuclear Fuels plc. einen Vertrag, nachdem Toshiba für 5,4 Mrd. US$ die BNFL USA Group Inc. und die Westinghouse Electric UK Limited und damit die Nuklear-Sparte von BNFL (von der BNFL 1998 zumindest in Teilen erworben von der Westinghouse Electric Corporation) zu 100 Prozent erwarb.[17] [18]

Zukunft der Stromerzeugung durch Kernkraftwerke weltweit

Laufzeitverlängerungen: In den USA ist geplant, bei den 104 Kernkraftwerken die Betriebserlaubnis von 40 auf 60 Jahre zu verlängern, dies wurde teilweise schon umgesetzt. In der Schweiz laufen ähnliche Anträge. In der Niederlande wurde die Betriebszeit des KKWs Borssele, das seit 1973 in Betrieb ist, bis 2034 verlängert.

Bau und Planung neuer Kernkraftwerke: Sogar Australien, bisher ein Land ohne Kernkraftwerke, prüft, ob das Land in die Kernenergienutzung einsteigt. Auch Indonesien plant Kernkraftwerke (Press Release KHNP MEI). Die Türkei hat im November den Bau von drei Kernkraftwerken mit insgesamt 5.000 MWe Leistung beschlossen und wird im Februar 2008 mit den Planungen beginnen (World Nuclear). In Bulgarien wird das Kernkraftwerk Belene mit zwei Reaktorblöcken gebaut. In Bulgarien wird das Kernkraftwerk Belene mit zwei Reaktorblöcken gebaut. Im Iran soll noch 2008 das Kernkraftwerk Bushehr 1 mit 1000 MW Leistung in Betrieb genommen werden. Es wird schon mit Brennelementen beliefert (siehe Russia delivers 7th fuel shipment to Iran nuclear plant).

Wiedereinstieg in die Kernenergienutzung/Ausstieg aus dem Atomausstieg: In Italien wird ein Wiedereinstieg in die Kernenergienutzung derzeit debattiert. Schweden ist von seinen Atomausstiegsplänen bis 2010 weit abgerückt. In Mexiko wurde 2005 die Abschaltung des Kernkraftwerks Laguna Verde beschlossen, die bis heute nicht erfolgt ist. In Spanien wurde der Atomausstieg beschlossen, aber bisher nicht in die Tat umgesetzt. In Kanada werden aus wirtschaftlichen Gründen abgeschaltete Anlagen wieder in Betrieb genommen (vgl. Bruce 2+3; Pickering 1+2). In Deutschland wird politisch über einen solchen "Ausstieg aus dem Atomausstieg" derzeit debattiert.

Länder mit politisch unumstrittener Kernenergienutzung: Zudem haben Großbritannien, Finnland, Frankreich, USA und die Schweiz neue Reaktorblöcke in Planung. Genauso verhält es sich mit Belgien. In China sind schon 15 Anlagen in Bau, angeblich sollen es bis 2050 sogar 100 Reaktorblöcke werden. In Frankreich, Russland, China und der Ukraine ist die zukünftige Nutzung der Kernenergie politisch fast unumstritten, Russland und China entwerfen sogar zwei zukünftige Reaktortypen (China: CPR [Chinese Pressurized Reactor] (Chinesisches Nachfolgemodell des Druckwasserreaktors); Russland: MKER [Multiloop Pressure Tube Power Reactor] (Nachfolgemodell des RBMK). Großbritannien legte mit einem Vertrag zum Bau von Kernkraftwerken mit Frankreich den geplanten Atomausstieg zu den Akten. Japan zieht das wohl konsequenteste Kernenergie-Programm durch. In der Politik wird überhaupt nicht über einen Atomausstieg diskutiert, es sind 55 Reaktorblöcke mit einer Gesamtleistung von 47.593 MWe in Betrieb, einer ist in Bau, viele sind geplant.

Länder mit nie in Betrieb gegangenen Anlagen: Auf Kuba, Österreich und den Philippinen wurde je ein Kernkraftwerk mit je einem Reaktorblock gebaut, keines dieser Kraftwerke ging jemals ans Netz.

Über die Zukunft der Kernenergie wird kontrovers diskutiert. Die Internationale Atomenergiebehörde IAEA führt eine Datenbank, in der alle aktuellen Kernkraftwerksbauten auf der gesamten Welt verzeichnet sind.[19]

Im Jahre 1989 gab es weltweit 423 Reaktoren, die höchste Anzahl wurde im Jahre 2002 mit 444 Reaktoren erreicht, heute sind es 439.

In Europa sind zurzeit 10 neue Anlagen in Bau, einige weitere sind in Planung.

Siehe auch: Kernkraftwerke in Planung

Siehe auch

Literatur

  • Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme - Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie, Springer Verlag 2006, ISBN 3-540-29664-6

Quellen

  1. ↑ [1] PDF, - abgerufen am 18. Januar 2008
  2. ↑ Preisentwicklung Windkraft pro kWp
  3. ↑ http://www.umweltfondsvergleich.de/fondsportraits/print/solarenergieprojekt_miegersbach.phpspezifischen Ertrag von 1026,2 kWh/kWp einer Beispielanlage
  4. ↑ Bundesamt für Strahlenschutz: Emissionsüberwachung bei Atomkraftwerken (pdf)
  5. ↑ Pressemitteilung des Bundesamtes für Strahlenschutz aus dem Jahr 1987
  6. ↑ Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke, Phase B, Verlag TÜV Rheinland, 1990. ISBN 3-88585-809-6
  7. ↑ http://www.gesetze-im-internet.de/atg/__7.html
  8. ↑ Deutsches Kinderkrebsregister
  9. ↑ a b Epidemiologische Studie zu Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken - im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz 2007 - pdf 7 MB
  10. ↑ taz.de: Höhere Krebsgefahr im AKW-Umkreis (10.12.2007)
  11. ↑ taz.de: Experten uneins über AKW-Gefahr (11.12.2007)
  12. ↑ Welt Online: Bundesamt für Strahlenschutz im Zwielicht
  13. ↑ Stellungnahme vom Verein Bürger für Technik e.V. [2]
  14. ↑ bfs.de: Stellungnahme des externen Expertengremiums des BfS zur KiKK-Studie (10.12.2007)
  15. ↑ http://www.bdi-online.de/download/Anlage.pdf
  16. ↑ Südwestrundfunk:Bund fordert Sicherheitsnachweise für AKW 7. August 2006
  17. ↑ Pressemitteilung auf toshiba.co.jp, 6. Februar 2006, englisch
  18. ↑ Artikel auf netzeitung.de: Toshiba gewinnt Bieterstreit um Westinghouse, 6. Februar 2006
  19. ↑ Datenbank der IAEA, http://www.iaea.or.at/programmes/a2/
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