Die Nutzung der Atomkraft in Atomkraftwerken ist ein technisches Zeichen der Neuzeit
Dies brachte und bringt durch Katastrophen – wie zuletzt im japanischen Fukushima – der gesamten Menschheit, der Tierwelt, der Pflanzenwelt und Mutter Erde viel Tod und Leid.
Becquerel (Bq):
Die Maßeinheit Becquerel bezeichnet die sogenannte „Aktivität“ eines radioaktiven Stoffes, also die Anzahl der Atomkerne, die pro Sekunde zerfallen. Je höher diese Zahl ist, desto größer sind die Radioaktivität einer Substanz und damit die von ihr ausgesandte Strahlung.
Die Becquerelzahl nimmt dabei kontinuierlich ab, da die Menge der spaltbaren Atomkerne immer geringer wird. In Deutschland beträgt der maximale gesetzlich erlaubte Wert 1.250 Bq pro Kilogramm eines Lebensmittels und 1.000 Bq pro Kilogramm für Milchprodukte.
Dabei ist zu beachten, dass diese Werte aufgrund der aktuellen Situation in Japan angehoben wurden. Vor dem Super-GAU in Fukushima galt eine Grenze von 600 Bq pro Kilogramm.
Brennstäbe:
Damit die zur Kernspaltung benutzten Uran- und Plutoniumtabletten bei ihrem Zerfall keine entstandenen Nebenprodukte in das von ihnen erhitzte Wasser abgeben können, werden sie in Metallhüllen gefüllt. Diese Röhren sind die sogenannten Brennstäbe. In ihnen findet die Kettenreaktion statt, die schließlich zur Wärmeentwicklung führt.
Cäsium:
Das Element mit dem Kürzel „Cs“ und der Ordnungszahl 55 ist in der Natur nur in geringen Mengen vorhanden. Es entsteht jedoch als radioaktives Cäsium 137 bei der Kernspaltung.
Große Mengen dieses Stoffes treten bei Atomunfällen aus Kraftwerken aus und vergiften biologische Organismen. Beim Menschen werden durch radioaktives Cäsium vor allem Muskeln und Nieren beschädigt.
Halbwertszeit:
Als radioaktive Halbwertszeit bezeichnet man in der Physik die Zeitspanne, die benötigt wird, bis die Menge eines strahlenden Stoffes durch Zerfall halbiert wurde.
Die höchste Halbwertszeit wird den Elementen Tellur, Selen und Bismut zugeschrieben, die jeweils mehrere Trillionen bzw. Quadrillionen Jahre brauchen, um zur Hälfte zu zerfallen. Das Gegenteil ist beim Element Beryllium der Fall. Dieser Stoff benötigt nur einige Trillionstelsekunden für diesen Prozess.
INES (International Nuclear Event Scale):
Die internationale Skala für nukleare Ereignisse zum internationalen Vergleich von Störfällen und Unfällen in Atomanlagen.
| Stufe | Folgen außerhalb der Anlage | Folgen innerhalb der Anlage | Bedeutung für die Sicherheit | Fallbeispiele |
|---|---|---|---|---|
| 7: Katastrophaler Unfall | Schwerste Freisetzung von Radioaktivität, Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt in einem weiten Umfeld | Katastrophen von Tschernobyl 1986 (UdSSR, heute Ukraine) und Fukushima 2011 (Japan) | ||
| 6: Schwerer Unfall | Erhebliche Freisetzung von Radioaktivität, voller Einsatz der Katastrophenschutz- Maßnahmen | Katastrophe von Kyschtym 1957 (UdSSR, heute Russland) | ||
| 5: Ernster Unfall | Begrenzte Freisetzung von Radioaktivität, teilweiser Einsatz der Katastrophenschutz- Maßnahmen | Reaktorkern / radiologische Barrieren schwer beschädigt | Atomunfälle von Windscale/Sellafield 1957 (Großbritannien), Three Mile Island/ Harrisburg 1979 (USA) und Tokaimura 1999 (Japan) | |
| 4: Unfall | Geringe Freisetzung von Radioaktivität, Strahlenbelastung der Bevölkerung etwa in Höhe natürlicher Quellen | Reaktorkern / radiologische Barrieren erheblich beschädigt, Strahlenbelastung von Mitarbeitern mit Todesfolge | Atomunfälle von Windscale/Sellafield 1973 (Großbritannien), Saint-Laurent 1980 (Frankreich) | |
| 3: Ernster Störfall | Sehr geringe Freisetzung von Radioaktivität, Strahlenbelastung der Bevölkerung in Höhe eines Bruchteils natürlicher Quellen | Schwere radioaktive Kontaminierung, Mitarbeiter erleiden akute Gesundheitsschäden | Beinahe-Unfall: keine weiteren Sicherheitsvorkehrungen, die einen Unfall verhindert hätten | Störfall von Vandellòs 1989 (Spanien) |
| 2: Störfall | Erhebliche radioaktive Kontaminierung, unzulässige Strahlenbelastung von Mitarbeitern | Störfall mit erheblichen Ausfällen von Sicherheitsvorkehrungen | Störfälle von Philippsburg 2001 (Deutschland) und Forsmark 2006 (Schweden) | |
| 1: Störung | Abweichung von den zulässigen Bereichen für den sicheren Anlagenbetrieb | Störung durch Ventilschaden im südhessischen Atomkraftwerk Biblis, Block A im Dezember 1987 | ||
| 0 | Keine oder sehr geringe sicherheitstechnische Bedeutung |
Jod-Tabletten:
Bei einer nuklearen Katstrophe werden anfangs große Mengen an radioaktiven Jod-Stoffen freigesetzt und gelangen in die Natur.
Da dieses strahlende Iod von der menschlichen Schilddrüse aufgenommen wird und so ein immenses Krebsrisiko birgt, sollten im Katastrophenfall Jod-Tabletten eingenommen werden.
Das darin enthaltene Kaliumiodid sättigt den Jod-Bedarf der Schilddrüse und verhindert so die Aufnahme der gefährlichen Variante.
Kernkraftwerk:
In einem Kern- oder Atomkraftwerk wird elektrischer Strom durch Kernspaltung gewonnen. Vereinfacht gesagt wird durch die Teilung schwerer Atome, vor allem Uran und Plutonium, eine immense Menge an Wärme erzeugt.
Mit dieser Wärme wird Wasser erhitzt. Der entstehende Wasserdampf treibt eine Turbine an, deren Bewegungsenergie schließlich von einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.
Kernschmelze:
Die Flutwelle, die im März 2011 die japanische Ostküste traf, zerstörte die mehrfach gesicherte Stromversorgung der Kühlpumpen im Kernkraftwerk Fukushima. Ein solcher Ausfall kann dazu führen, dass einer der Wasserkreisläufe stillsteht. Die Hitze der Brennstäbe ist dann nicht mehr kontrollierbar. Schließlich verdampft das Wasser um die Stäbe komplett, so dass diese freiliegen.
Die Röhren beginnen dann, im wahrsten Sinn des Wortes zu schmelzen. Die hochradioaktive flüssige Masse tritt aus und kann die Reaktorummantelung aus Beton durchdringen. Von einer partiellen Kernschmelze wird gesprochen, wenn nur einige Brennstäbe zerstört sind. Eine vollständige Kernschmelze hingegen heißt, dass alle Brennstäbe geschmolzen sind.
Kernspaltung:
Eigentlich ist der Begriff „Brennstab“ nicht korrekt. Denn in diesen Röhren findet keine Verbrennung statt. Vielmehr spielt sich in ihnen eine Kettenreaktion ab. Sie beginnt damit, dass ein Uran- oder Plutoniumatom mit einem Neutron „beschossen“ wird. Dabei verliert das getroffene Atom an Masse, unter anderem wiederum an Neutronen. Diese prallen auf weitere Atome und spalten diese.
In Kraftwerken wird durch verschiedene Methoden üblicherweise sichergestellt, dass nur von einem freien Neutron eine neuerliche Spaltung produziert wird. Eine ungehinderte und damit exponentiell wachsende Kettenreaktion findet dagegen bei Kernwaffen statt, um möglichst schnell eine möglichst große Energiemenge freisetzen zu können.
Kühlung:
Um die enorme Hitzeentwicklung der Brennstäbe eindämmen zu können, ist ein effektives Kühlsystem nötig. Normalerweise wird dabei Wasser genutzt, weswegen Kernkraftwerke häufig an Flüssen, Seen oder der Meeresküste gebaut werden.
Da stillstehendes Wasser um die Brennstäbe aber schnell nicht mehr genügend Kühlleistung bieten kann, wird das Wasser durch einen Kreislauf gepumpt.
Dieser Reaktorwasserkreislauf wird selbst durch den Wasserdampfkreislauf gekühlt, der wiederum durch einen zweiten Wasserkreislauf gekühlt wird. Die markanten Kühltürme, die zumeist neben Kernkraftwerken zu finden sind, sind dabei das äußerlich sichtbare Zeichen des zweiten Kühlwasserkreislaufs. Bei der aus den Türmen austretenden Rauchsäule handelt es sich um Wasserdampf.
Plutonium:
In einem Reaktor kann aus Uran Plutonium gewonnen werden. Nach einem komplizierten Prozess aus Neutronenaufnahme und der Abgabe anderer Bestandteile entsteht Plutonium. Es trägt das Symbol „Pu“ und die Ordnungszahl 94. Auch dieses Schwermetall ist hochgiftig, radioaktiv und gut spaltbar.
Daher wird es häufig in Kernkraftwerken zusätzlich zu Uran als Brennstoff benutzt. Plutonium hat eine Halbwertszeit von bis zu 80 Millionen Jahren, je nach Isotop. Wenig bekannt ist, dass Plutonium auch in der Natur vorkommt. Allerdings sind die bislang gefundenen Mengen des Metalls verschwindend gering.
Radioaktivität:
Der Begriff „radioaktiv“ wurde 1898 von der späteren Nobelpreisträgerin Marie Curie erstmals verwendet.
Er bedeutet, dass instabile Atome die Eigenschaft haben zu zerfallen und dabei Energie in Form von Strahlung abzugeben. Mit „instabil“ sind solche Elemente gemeint, die entweder zu viele oder zu wenige Neutronen besitzen.
Sievert (Sv):
In der Einheit Sievert wird die Strahlenbelastung von Menschen, Tieren und Pflanzen gemessen. Da ein Sievert eine extrem hohe Belastung signalisiert, stößt man in der Praxis meist auf Millisievert (mSv), also 1/1000 Sievert. Wichtig ist bei der Bemessung von Strahlenbelastungen, über welchen Zeitraum ein Organismus einer bestimmten Menge an Strahlung ausgesetzt ist.
So gelten beispielweise in Deutschland folgende Grenzwerte: Menschen, die beruflich Strahlung ausgesetzt sind, dürfen pro Jahr eine maximale Dosis von 20 mSv erleiden. Dabei darf über die gesamte Karriere aber eine Summe von 400 mSv nicht überschritten werden. Die maximale Jahresdosis für Normalpersonen beträgt ein mSv zusätzlich zur natürlichen durchschnittlichen Strahlenbelastung von etwa 2,4 mSv.
Strahlenkrankheit:
Wird ein Mensch großer Mengen radioaktiver Strahlung ausgesetzt, leidet er bald an der Strahlenkrankheit. Diese Krankheit umfasst eine Vielzahl von Symptomen, je nach Menge der Strahlung und der Dauer, die man im Gefährdungsbereich verbringt.
Die Skala geht dabei von Übelkeit, Durchfall oder Kopfschmerzen über Haarausfall, Hautschäden und Unfruchtbarkeit bis zu Krebserkrankungen, Koma und Tod. Eine Behandlung der Krankheit ist extrem schwierig. Bei schweren Schäden wird durch Bluttransfusionen und Stammzelltransplantationen versucht, eine Heilung herbeizuführen.
Super-GAU:
Wörtlich bezeichnet die Abkürzung GAU den „größten anzunehmenden Unfall“. Die Sicherungssysteme eines Kraftwerks sind so dimensioniert, einen GAU als maximale Störung überstehen zu können. Ein Super-GAU hingegen überschreitet diese Grenze, ist also nicht mehr zu kontrollieren.
Exakter ausgedrückt wird der Ausdruck „Super-GAU“ dann bemüht, wenn die gesetzlichen Strahlungsgrenzwerte außerhalb des Kraftwerks überschritten werden, zum Beispiel durch eine Kernschmelze.
Uran:
Das radioaktive Schwermetall Uran trägt das Kürzel „U“ und die Ordnungszahl 92. Um natürlich vorkommendes Uranerz für die Kernenergie nutzbar zu machen, wird es in einem komplizierten Prozess verändert, bis es zu etwa drei Prozent aus dem sogenannten Uran 235 besteht. Diese Verbindung wird dann zu Tabletten verarbeitet und in die Brennstäbe eingefüllt.
Quellen: Bundesamt für Strahlenschutz, International Atomic Energy Agency, Strom-online.ch, Wikipedia.
