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04.10.2022 – Den Klimawandel zu bremsen ist eine Herausforderung, denn um den steigenden Energiebedarf zu decken, wird weiterhin stark auf fossile Energieträger gesetzt. Eine neue Generation von Kernkraftwerken könnte hier Abhilfe schaffen. Sie wäre sicherer und könnte sogar den bisher entstandenen radioaktiven Abfall beseitigen.
Der Beitrag gibt die persönliche Meinung des Autors wieder und muss nicht mit der Haltung der SCNAT übereinstimmen.
Der Krieg in der Ukraine führt Europa vor Augen, wie sehr es von fossilen Brennstoffen abhängig ist, die für den Klimawandel verantwortlich sind und dessen Auswirkungen uns jedes Jahr stärker treffen. In einer Zeit, in der über einen verstärkten Einsatz von Kohle zur Stromerzeugung diskutiert wird, um den Mangel an Gas und Öl aus Russland auszugleichen, ist es angebracht, die Kernenergie als wichtige Alternative zu fossilen Brennstoffen neu zu betrachten. Dies natürlich in Ergänzung zu einem raschen Ausbau der erneuerbaren Energien und Bemühungen, unseren Energieverbrauch zu senken.
Was spricht für die Kernenergie? Trotz ihres schlechten Rufs hat die Kernenergie, bei der ein Teil der in den Atomkernen enthaltenen Energie gewonnen wird, viele Vorteile. Zunächst einmal erzeugt sie Wärme ohne echte Verbrennung und stösst daher weder Treibhausgase noch andere Schadstoffe in Form von Rauch aus. Zweitens sind die Kosten für den Bau eines neuen Kraftwerks zwar hoch, die Kosten für den Betrieb jedoch in der Regel tief, da der Brennstoff relativ günstig ist. Und schliesslich erzeugt die Kernenergie mehr Energie als erneuerbare Energiequellen wie Photovoltaik, Wind- oder Wasserkraft bezogen auf die Fläche, die sie beansprucht.
Aber gehört die Kernenergie nicht der Vergangenheit an? Überholt ist nicht die Kernenergie an sich, sondern die Art und Weise, wie sie heute genutzt wird. Die Kernenergie kann in zwei Formen genutzt werden: Durch die Spaltung von schweren Atomkernen wie Uran und durch die Fusion von leichten Atomkernen wie Wasserstoff. Alle heutigen Kernkraftwerke erzeugen Energie durch die Spaltung von Uran. Dies ist problematisch aufgrund der begrenzten Uranressourcen, des Risikos eines Reaktivitätsstörfalls, des Risikos der Verbreitung von Atomwaffen und des Risikos der Entsorgung abgebrannter Brennelemente, die über Jahrhunderte oder sogar Jahrtausende radioaktiv bleiben. Die Alternative, die Kernfusion, würde diese Probleme lösen, aber die Technologie ist noch nicht ausgereift, um damit Energie zu gewinnen.
Saubere Kernenergie dank revolutionärer Technologie
Glücklicherweise könnten die mit der Kernspaltung verbundenen Probleme gelöst werden, wenn man in eine wirklich revolutionäre Technologie, die Transmutation, investieren würde. Der wissenschaftliche Nachweis wurde von einem Team um den Nobelpreisträger Carlo Rubbia, dem ehemaligen Generaldirektor des CERN, erbracht. Das Kraftwerk würde als Brennstoff Thorium verwenden, ein Metall, das auf der Erdoberfläche weitaus häufiger vorkommt als Uran, aber noch unerschlossen ist. Die Kernreaktionen des Thoriums würden nicht spontan ablaufen, sondern von einem Teilchenbeschleuniger gesteuert werden: Dadurch kann eine Kettenreaktion nicht von sich aus aufrechterhalten werden, was einen Unfall wie in Tschernobyl oder Fukushima unmöglich macht. Der Beschleuniger ermöglicht die sofortige Unterbrechung der Reaktion, wenn die Kernspaltung ausser Kontrolle gerät, bei einem Erdbeben oder einem Tsunami. Thorium erzeugt im Gegensatz zum Uran keine langlebigen radioaktiven Elemente. Ein weiterer Vorteil der Technik ist, dass langlebige radioaktive Abfälle, die bislang in Kernkraftwerken anfallen, mit Thorium als Brennstoff «verbrannt» werden können: Auf diese Weise würde der Bedarf an sehr langfristiger Lagerung radioaktiver Abfälle verringert werden, was ein Hauptproblem der heutigen Kernenergie darstellt – währendem man gleichzeitig Energie produzieren könnte. Mehrere Teams in China, Südkorea, Europa, der Schweiz und weiteren Ländern arbeiten daran, diese Technologie praxistauglich zu machen.
Das Genfer Start-up-Unternehmen Transmutex möchte ein Thorium-Pilotkraftwerk mit einer Leistung von 100 Megawatt bauen, das innerhalb des nächsten Jahrzehnts in Betrieb gehen soll. Damit soll aufgezeigt werden, dass man sichere und CO2-freie Energie erzeugen kann und damit gleichzeitig radioaktiven Abfall mit sehr langer Lebensdauer abbauen kann. Der Beschleuniger soll nach dem Vorbild des Zyklotrons des Paul-Scherrer-Instituts der Eidgenössischen Technischen Hochschulen gebaut werden, das seit 1974 erfolgreich arbeitet. Die Kernspaltung kann nicht ausser Kontrolle geraten und Energie wird durch die Transmutation von Thorium in das spaltbare Uran-233 durch schnelle Neutronen erzeugt. Gekühlt wird der Beschleuniger durch ein Flüssigmetall bei Atmosphärendruck statt durch Druckwasser, was das Unfallrisiko noch weiter senkt. Für seine Realisierung gibt es Kooperationen mit spezialisierten Laboren und Industrien in Europa und den USA. Obwohl das geistige Eigentum in der Schweiz beheimatet wäre, würde die Pilotanlage aufgrund des Verbots, neue Kernkraftwerke zu bauen, nicht in der Schweiz gebaut. Sollte sich diese Situation aufgrund der neuen Technologie ändern, könnte man vielleicht auch in der Schweiz irgendwann von der neuen Technologie profitieren. Dank Thorium ist die Verwirklichung des Traums, unsere Erde von der Last der abgebrannten Kernbrennstoffe zu befreien und eine ruhigere Klimazukunft zu haben, vielleicht gar nicht mehr so unrealistisch.
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Maurice Bourquin ist emeritierter Professor für Physik und ehemaliger Rektor der Universität Genf. Er hat die Anwendung beschleunigerbasierter Methoden zur Reduzierung von radioaktiven Abfällen aus Kernkraftwerken initiiert. Bourquin ist Gründungsmitglied des wissenschaftlichen Beirats von Transmutex.