Kernenergie im Uran

Nürnberg - Nach Erdöl und Fernwärme geht es im heutigen Teil unserer Energie-Serie um das Thema Kernenergie und das Material, das als Brennstoff eingesetzt wird: Uran ist ein schweres, silber-weißes Metall.

Es wurde 1789 im Mineral „Pechblende“ entdeckt. Es wird in Gruben an der Erdoberfläche oder über Stollen im Untergrund abgebaut. Uranhaltige Mineralien sind radioaktiv, das entdeckte Henri Becquerel vor über 100 Jahren.

Seine heutige Bedeutung erhielt Uran aber erst nach der Entdeckung der Kernspaltung im Jahr 1938. Das Uran-Isotop 235U wird in Kernkraftwerken zur Energiegewinnung genutzt.

235U hat einen Anteil von etwa 0,7 Prozent in den natürlichem Uranerzvorkommen. Um es als Brennstoff in Kernkraftwerken einsetzen zu können, wird es über einen komplizierten Zentrifugenprozess auf drei bis vier Prozent angereichert zu Urandioxid UO2.

Für eine Tonne Uranbrennstoff müssen – je nach Urangehalt im Erz – 3000 Tonnen Erz oder mehr eingesetzt werden.

Problem Endlager

Hochangereichertes Uran (über 80 Prozent 235U) dient einerseits zur Produktion freier Neutronen für nützliche Anwendungen in der Medizin und Materialforschung. Es ist aber auch der Grundstoff zur Herstellung von Atomwaffen.

Ein weiteres Problem ist die Endlagerung: Bei Nutzung der Kernenergie fallen hochradioaktive Abfälle an, die über Millionen Jahre sicher gelagert werden müssen. Über die besten geologischen Standorte herrscht unter Experten aber noch keine Einigkeit. Zudem protestiert die Bevölkerung in der Nähe geplanter Endlager.

Wärme in Strom umwandeln

Auch das Thema GAU spielt eine nicht zu unterschätzende Rolle. Beispiele sind Tschernobyl oder Fukushima: Lassen sich Kernkraftwerke jemals ausreichend sicher betreiben?

So funktioniert ein Kernkraftwerk: Es wandelt Wärmeenergie in elektrischen Strom um. Der Unterschied zu gewöhnlichen Kraftwerken liegt im Brennstoff: dort Kohle, Gas oder Öl, hier Uran.

In einem Kernkraftwerk wird die im Uran gespeicherte Energie mittels der Kernspaltung gewonnen. Diese geschieht im Reaktordruckgefäß, dem dickwandigen Stahlbehälter, der oft von der typischen Stahlbetonkuppel umschlossen ist.

Dabei wird Wasser erhitzt und verdampft. Der Dampf versetzt eine Turbine in Drehung. Ein Generator wandelt diese Drehbewegung in elektrischen Strom um.

Bei der Kernspaltung wird 100000-mal mehr Energie frei als bei der Verbrennung einer gleichen Menge Kohle.