Atomkraft ohne Plutonium
April 15th, 2011In der Ausgabe des New Scientist vom 26. März wird die Frage aufgeworfen, wie Nuklearenergiegewinnung eigentlich aussehen würde, wenn die Reaktoren nicht wesentlich den Bomben nachempfunden worden wären und möglichst viel waffentaugliches Plutonium liefern müßten.
Der tauglichste Entwurf ist für die Wissenschaftsjournalisten der Thorium-Flüssigsalzreaktor (englisch: liquid fluoride thorium reactor, kurz: LFTR, ausgesprochen: “lifter”). Von den heute verwendeten Reaktortypen unterscheidet sich dieser vor allem dadurch, daß es prinzipiell keine festen Brennelemente gibt:
>>By contrast, the fuel in a liquid reactor is unaffected by radiation and so can continue to be used until virtually all its radioactive components have undergone further reactions, or decayed into non-radioactive waste products.<< In der Folge erzeugen diese Reaktoren nur etwa ein Tausendstel des Atommülls einer heutigen Anlage (der zudem schneller ungefährlich werden soll) und enthalten keine brennbaren Teile oder explosiven Gase. Das bisher größte technische Problem scheint die extreme Korrosivität des Flüssigsalzes zu sein, derentwegen noch nach geeigneten Behältern gesucht wird. Laut New Scientist ist das Interesse an der Technik besonders groß in Indien (wo es erheblich mehr Thorium als Uran gibt) und in China (wo ohnehin für neue Reaktoren hohe Investitionskosten anfallen). In Europa und den USA hingegen werden die Kosten für Forschung und Neubau bisher gescheut – vermutlich spielt aber wie bislang die Frage der Plutoniumerzeugung ebenfalls eine mindestens ebenso erhebliche Rolle: fast sämtliches große Mengen des gegenwärtig auf der Welt vorhandenen waffenfähigen Plutoniums stammen schließlich aus “zivilen” Anlagen und bei den LFTRs fällt keins ab…
Zusammenschnitt von Vorträgen über LFTRs
Und das schreibt der Fan: “Mit Thorium in die nukleare Zukunft”
(Weiterhin das Beste bleibt aber…)
April 15th, 2011 at 21:45
“fast sämtliches gegenwärtig auf der Welt vorhandenes waffenfähiges Plutonium stammt schließlich aus “zivilen” Anlagen”
ich glaube, das ist falsch.
http://en.wikipedia.org/wiki/Hanford_Site#Cold_War_expansion
“Hanford was at its peak production from 1956 to 1965. Over the entire 40 years of operations, the site produced about 63 short tons (57 t) of plutonium, supplying the majority of the 60,000 weapons in the U.S. arsenal.”
April 15th, 2011 at 21:58
Oh, muß ich noch mal nachschauen – möglicherweise bezog sich das auf außerhalb der USA oder außerhalb der “Supermächte”…
April 16th, 2011 at 00:36
Ein paar lose Gedanken dazu:
Ich denke Kernspaltung allgemein als bessere Dampfmaschine zu nutzen ist problematisch, weil die technischen Prozessketten komplex und lang sind, und somit anfällig für Störung. Was auf dem Papier als eine sicherere Alternative aussieht, kann in Praxis ganz andere Probleme bereiten, siehe z.B. “Kugelhaufen-Reaktoren” (pebble bed reactors), welche als wesentlich sicherer als z.B. Siedewasserreaktoren gelten. Trotzdem sind in der Praxis unerwartete Dinge passiert (ich empfehle dazu ne flüchtige Recherche zu AVR Jülich), was halt schwierig ist, wenn die potenziellen Auswirkungen so gross sind.
Selbst wenn es einen theoretisch “echt” sicheren Prozess gäbe, müsste der von vorn bis hinten überwacht und reguliert werden. Wir reden hier von kapitalistischen Rahmenbedingungen. Da fallen sowohl Staat als auch Betreiberfirmen letztendlich aus als Vertrauensgrundlage, dass das auch wirklich klappt. (Weil: wesentliches Geschäft im Kapitalismus ist Risikominimierung, d.h. Externalisierung von (finanziellem) Risiko, d.h. Vergesellschaftung von (finanziellem) Risiko, d.h. wegrechnen von (technischem) Risiko zu Lasten der Allgemeinheit. Energie-Industrie mit langen Prozessketten bedingt/erzeugt grosse Quasimonopole, Staat und grosse Firmen: dazu ist nix weiter zu sagen)
Unter Bedingungen, die deutlich näher an (meiner Interpretation von) Kommunismus heranreichen als das, was wir jetzt haben, ist für mich die Nutzung von Kernspaltung als Dampfmaschine gar nicht vorstellbar, einfach weil zu viele Leute zu viel davon machen müssten worauf sie keinen Bock haben, und der Vorteil vergleichsweise gering ist. (Ist nach meiner Einschätz übrigens ähnlich mit der Raumfahrt, leider)
Die Plutonium-/Uran-basierte Nutzung von Kernspaltung ist die derzeit am besten ausprobierte und vor allem: eine vorhandene Prozesskette. Ich glaube nicht, dass in einem nicht-kaltkriegs-Szenario genügend Kohle locker gemacht würde, um Abbau von Rohstoffen, Aufbereitung dieser, technologische Entwicklung, Probebetrieb usw. aus dem Boden zu stampfen. Aber vielleicht täusch’ ich mich grad, und genau das passiert in China… Kapitalistisch effizient ist das jedenfalls m.E. nicht hinzukriegen.
April 16th, 2011 at 09:51
@ Xen’s Pasta
Es ist ja auch der New Scientist, das lese ich in puncto Wissenschafts-Bias und Demokratieidealismus ja schon so. Aber der Gedanke, die militärische Bestimmung rauszurechnen und die Ergebnisse zu vergleichen, geht schon in die richtige Richtung – daß sie das Gleiche mit der kapitalistischen Zweckbestimmung anstellen, erwarte ich nicht wirklich und außerdem wäre das im Unterschied zum LFTR auch erheblich mehr Spekulation.
April 16th, 2011 at 10:04
laut diversen quellen ist das plutonium, das in typischen westlichen reaktoren erzeugt wird, auch eher mässig waffentauglich, weil die brennstäbe im normalbetrieb solange drinbleiben, bis zuviel des schwereren isotops erzeugt wird. im gegensatz zu uran kann man plutonium nicht zentrifugal in isotope scheiden (zu geringer massenunterschied), und die chemische trennung ist aufwendig. deswegen hatte die udssr extra ein design entwickelt, wo einfacher an die brennstäbe dranzukommen war, und die nach wenigen monaten rausgenommen werden konnten – das tschernobyl-design.
also, die konventionelle westliche kraftwerkstechnik scheint für wenig des hier und heute tatsächlich in sprengköpfen verbauten plutoniums ursächlich zu sein. in spezialreaktoren kriegt man das einfach viel flotter und einfacher hin. was natürlich nicht garantiert, dass der iran nicht doch evt mal probieren wird, sein AKW im nicht-normalbetrieb zu fahren
eher ist es so, dass plutonioum ein nerviges abfallprodukt ist, weswegen auf so kram wie MOX gesetzt wird.
ich denke, wir haben es eifnach damit zu tun, dass es eine ältere, vorhandene, billigere technik gibt, und nicht so sehr mit militärischen überlegungen
April 16th, 2011 at 11:32
@ bigmouth
So wie ich das verstanden habe, war das immer ein Problem, daß zum Zwecke der Stromerzeugung die Brennstäbe länger hätten drinbleiben können/sollen, für die militärische Verwendung, also das Plutonium, aber eben schon nach etwa der Hälfte der Zeit rauskamen. Das hat die Leistung der Kraftwerke zusätzlich beeinträchtigt.
Möglicherweise gibt es da aber auch Unterschiede in den jeweiligen geschichtlichen Phasen – bis in die 70er sehen aber unzählige Beteiligte und Kommentatoren die Energiegewinnung maximal als Anhängsel der Waffenproduktion oder als gigantische Werbemaßnahme für die segensreiche Kernspaltung insgesamt.
Die Weiterverbreitung waffenfähigen Plutoniums über den Kreis der Erstbesitzer (USA, UdSSR, Frankreich, Großbritannien) erfolgte meines Wissens im Anschluß an “Atoms for peace” wirklich über den geförderten Bau von zivilen Reaktoren in zahlreichen Staaten (und über den sowjetischen AKW-Bau in China).
Vermutlich ist es schwer abzuschätzen, was für eine Rolle das immer noch spielt.
April 16th, 2011 at 12:19
die israelis zb haben nie ein akw betrieben, lediglich einen forschungsreaktor, pakistan hat die bombe in den 90ern über urananreicherung gekriegt, obwohl die seit 72 ein akw hatten, weil sie es mit plutonium nicht hingekriegt haben, wofür sie sich aber auch einen extra forschungsreaktor hingestellt hatten, indien hatte sein plutonium für den ersten test ebenfalls aus einem forschungsreaktor…
wenn man sich http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Kernkraftwerke anschaut, und dagegen hält, welches dieser länder atomwaffen hat, ist die diskrepanz verdammt groß
April 16th, 2011 at 13:22
@ bigmouth
Es gibt aber auch noch einen Unterschied zwischen dem Vorhandensein von waffentauglichem Plutonium und der tatsächlichen Entwicklung von Kernwaffen…
April 16th, 2011 at 14:17
Ich denke auch dass eine wesentliche Motivation für Nationalstaaten AKWs zu bauen darin besteht, dass man im Fall der Fälle relativ schnell an die Bombe kommen kann. Man also mit der existierenden Technik schnell waffenfähiges Material herstellen kann. Wenn man das mal hat, kann so eine Bombe ja bekanntlich jeder bessere Physikstudent bauen.
Das gilt nun leider aber wohl auch zumindest bedingt für die Thorium-Reaktoren, weil die auch Uran ausbrüten, nur in einem anderen Isotop, aber wohl auch waffenfähig. Der Vorteil liegt nur darin, dass das besser zu kontrollieren ist (wg. der Gammastrahlung wenn ich das richtig verstanden hab). Im Falle eines Konflikts ist dem jeweiligen Nationalstaat die Kontrolle dann aber vielleicht auch schon egal?
Also wenn es Vorteile gegenüber den jetzigen Reaktortypen gibt, dann wohl vor allem im Sicherheitsbereich. Wenn es da wirklich keine Kernschmelze geben kann, wäre das natürlich ein riesiger Sicherheitsgewinn. Aber wenn man eine Bombe oder ein Flugzeug drauf wirft, wird das Zeugs trotzdem verteilt. Und auch weniger Müll ist natürlich ein Vorteil auch wenn man den Müll natürlich trotzdem genauso endlagern müsste.
Wenn das mit der Korrosion das Hauptproblem ist, dann bedeutet das aber auch, dass es keine schnelle Lösung geben wird, weil dafür ja dann erst ganz neue Materialien entwickelt werden müssen.
Wer sollte all diese Investitionen tätigen um einen komplett neuen Kreislauf zu entwickeln, wenn man doch auch einfach mit existierender Technik regenerative Energien nehmen kann? Gerade wenn das militärisch nicht sooo der Bringer ist? Gerade China steckt gerade massiv in Sonnenenergie und die haben riesige Wüstenflächen, was sollen die mit so was überhaupt noch?
Aber auf jeden Fall eine interessante Ausgrabung, die Du da getätigt hast! Vielleicht braucht man das mal bei der Kolonisierung der Uranusmonde, da is nich mehr so viel Sonne.
April 16th, 2011 at 16:20
In der Atomdebatte taucht immer früher oder später auf, dass es irgendeine “revolutionäre, neue Technologie” gäbe, mit der man die Probleme der bisherigen AKWs ausmerzen könnte. Abwechselnd sind das Transmutationsreaktoren, Thoriumreaktoren, Kernfusion, Schnelle Brüter oder auch, ganz unbestimmt, Reaktoren der “4.” oder “5.” Generation (was auch immer das im einzelnen heißen soll). Zur Zeit scheinen verschiedene Varianten von Thoriumreaktoren ziemlich hipp zu sein. Nun kann man ja über Sciencefiction diskutieren, aber man sollte sich bewusst sein, dass es Sciencefiction ist, und keine Option für die Energieversorgung der nächsten Jahrzehnte.
Was diese alle gemeinsam haben ist, dass sie entweder gar nicht existieren oder nur in kleinen Versuchsanlagen. Die Geschichte der Atomkraft ist durchzogen von solchen Versprechungen “neuer” Reaktoren, die meist als milliardenschwere Bauruinen endeten.
Bzgl. der oben angesprochenen Throium-Flüssigsalzreaktoren – die Variante kannte ich bislang gar nicht – sieht es wohl laut Wikipedia so aus, dass davon momentan kein einziger existiert. Bei der Komplexität einer Nuklearanlage gehe ich erstmal davon aus, dass die Entwicklung mindestens einige Jahrzehnte in Anspruch nimmt und niemand weiss, ob dabei am Ende irgendetwas funktionierendes herauskommt. Und man kann auch davon ausgehen, dass keine seriöse Abschätzung über die dabei auftretenden Probleme möglich ist, bevor man nicht versucht hat, so ein Ding real zu bauen.
April 16th, 2011 at 16:48
@ Hanno
Ich blogge das ja auch, um mal zu schauen, was ihr dazu schreibt… 😉
Aber: Das Prinzip scheint nicht so neu zu sein, sondern wird laut New Scientist schon seit den 60ern erforscht. Am Ende bekommt es aber hinsichtlich Kontrollierbarkeit und Nebenwirkungsfreiheit vermutlich keiner Technologie dieser Sensibilität besonders gut, wenn sie unter den Bedingungen von Rüstungswettlauf und Staatenkonkurrenz entwickelt wird – sie wird halt meist nur eine ziemlich effektive Waffe für diese Zwecke…
April 16th, 2011 at 20:06
@Benni “Man also mit der existierenden Technik schnell waffenfähiges Material herstellen kann. Wenn man das mal hat, kann so eine Bombe ja bekanntlich jeder bessere Physikstudent bauen.”
das stimmt ganz offensichtlich nicht. wenn man sich anschaut, wie lange pakistan an der bombe gebastelt hat, und wie viele russische experten sie anfang der 90er anwarben, ist das ganz offensichtlich verkehrt. auch wie lange der iran da schon dransitzt. die südafrikanischen bombe zb war wohl so unausgereift, dass die die freiwillig wieder auseinander gebaut haben
außerdem braucht man raketenträgersysteme, um die bomben auch einsetzen zu können. das wird gerne vergessen, aber ohne gibt es doch recht wenig drohpotential
@classless: ich finde halt die argumentation über waffenpotentiale schwierig, wenn man sich anschaut, wie wenig das überhaupt genutzt wird. ich denke, rentabilität ist das viel eher das stichwort.
April 16th, 2011 at 22:23
http://www.ccnr.org/plute.html
April 17th, 2011 at 02:11
ist es nicht billiger und schneller, sich gleich eine atombombe zu kaufen, statt dafür JAHRELANG EIN AKW ZU BAUEN?
ist es nicht noch billiger, zu warten, bis der staat, der angegriffen werden soll, akws gebaut hat, und dann wird da einfach ne konventionelle bombe reingeschmissen?
April 17th, 2011 at 09:24
@derivat:
Es gibt keinen Markt für Atombomben und selbst der Schwarzmarkt ist zum Glück sehr unterentwickelt.
Und Bomben in AKWs reinschmeissen hat den taktischen Nachteil, dass man sich dann zum einen nicht aussuchen kann, wo man verseucht und zum anderen die unmittelbare Zerstörungskraft einer Atombombe nicht vorhanden ist. Tatsächlich wird das Thema, was eigentlich mit AKWs und Atommüll im Kriegsfall passiert viel zu selten thematisiert. Es dürfte einer der wahrscheinlicheren Pfade der Eskalation zum Atomkrieg sein, dass eine Seite die AKWs der anderen konventionell bombardiert und diese dann mit echten A-Bomben antwortet.
April 17th, 2011 at 09:35
es ist bisher wohl kein fall bekannt, wo tatsächlich eine a-bombe verkauft wurde
April 17th, 2011 at 09:37
und nehmen wir mal an, man bombardiert krümmel: je nach windrichtung kann Hamburg auch GAR NIX passieren. wenn der feind akws nicht netterweise in die nähe jeder strategisch wichtigen stelle packt, bringt einem die bombardierung wenig
April 17th, 2011 at 12:47
Der Zusammenhang zwischen militärischer und nichtmilitärischer Nutzung ist bei der Atomenergie ähnlich wie beim Flugverkehr: In erster Linie sind es nicht Zuliefererbeziehungen die die wechselseitige Abhängigkeit herstellen, wenngleich es die auch gibt, sondern Forschungs- und Entwicklungsbudgets. Siehe etwa im Wiki zum “Lifter” – dort wird der militärische Zweck benannt warum in Richtung dieser Idee beträchtliche Ressourcen ausgeschüttet wurden, ohne die jeder Gedanke an eine nichtmilitärische Nutzung heute offenkundig wirtschaftlich unattraktiv wäre.
Ob diese mehr ist als rückwärtsgerichtete Spekulation und eine selbsttragende Dezentralisierung des Risikos erbringen kann ist zumindest fraglich – wenn die Technologie präsentiert wird um zu suggerieren eine Änderung im Verbrauchsverhalten sei nicht erforderlich, aber genau das nicht leisten kann, dann ist möglicherweise noch mehr daran unrealistisch. Außerdem, selbst wenn die gesamte Klimabilanz der technischen Energieverbräuche neutralisiert ist, bleibt noch zu beachten dass ohnehin die Massentierhaltung gegenwärtig einen größeren Anteil an den klimarelevanten Emissionen einnimmt – auch wenn es gelingt sicherzustellen dass diese nicht radioaktiv kontaminiert werden, sind die planetaren Nahrungsketten mit ihren pharmakokratischen Monokulturen äußerst anfällig für Seuchenrisiken, und Änderungen im Verbrauchsverhalten können sich nicht auf die technischen Energieverbräuche beschränken.