Der Spatz im Gebälk

„Die Angstmache mit dem Atom“ überschrieb Der Spiegel 2007 (H. 47, 2007) einen längeren Artikel, in dem er die „Legenden vom bösen Atom“ in der (auch eigenen) Berichterstattung beschrieb. Atomgegnern, die noch selbst zu denken wagen und solche Hinweise wahrnehmen, bleibt oft nur das letzte Argument: Atommüll birgt ein hohes Strahlenrisiko, das über Jahrtausende sicher eingeschlossen wer-den müsste; eine sichere Verwahrung über solange Zeiträume könne niemand gewährleisten. Kurz: „Das Abfallproblem ist ungelöst.“ Aber ist es das wirklich?

Nuklearabfälle strahlen radioaktiv, dass macht sie für viele „unheimlich“. Atome sind radioaktiv, wenn in ihrem Kern das Verhältnis zwischen Neutronen und Protonen nicht stimmt. Das galt am Anfang der Schöpfung unseres Universums für alle Kerne. Über die Jahrmilliarden haben sich die meisten stabilisiert und ihr Protonen/Neutronenverhältnis unter Abgabe radioaktive Strahlung ausgewogen. Es gibt vier typische Umgruppierungsprozesse im Kern.Beim alpha-Zerfall stabilisiert sich der Kern, indem er ein alpha-Teilchen (aus zwei Protonen und zwei Neutronen) ausstößt. Beim beta-Zerfall stößt er ein Elektron oder Positron (positives Elektron) ab, weil sich ein Neutron in ein Proton umwandelt oder um-gekehrt. Solche Umwandlungsprozesse regen in der Regel den Kern an, der die Anregungsenergie in Form von gamma-Strahlung abführt. Außerdem können beim Kernzerfall einzelne Neutronen oder Protonen weggeschossen werden.

Bei jeder Kernumwandlung wird eine typische Menge Energie frei. Die Stärke der Radioaktivität ergibt sich aus der Anzahl der Kernumwandlungen pro Zeit. Ein Kernzerfall pro Sekunde entspricht einem Becquerel (Bq). Die dabei freigesetzte Energie misst man in Gray (Gy). 1 Gy entspricht der Strahlung von 1 Joule pro Kilogramm bestrahlter Substanz. Belebte Substanzen reagieren unterschiedlich auf die Strahlungsenergie der verschiedenen Strahlungsarten. Deshalb wird der Energie-Betrag mit einem gewissenhaft ermittelten Faktor (der „relativen biologischen Wirksamkeit“) multipliziert und man erhält die Intensität der Strahlungsbelastung pro Zeit in Sievert Sv oder 1/1000 Sievert pro Jahr (mSv/a).

Da sich ein Atom eines Stoffes nur einmal stabilisieren kann, führt hohe Radioaktivität zu kürzerer Halbwertszeit und umgekehrt. Die Halbwertszeit ist die Zeit, in der die ursprüngliche Strahlungsintensität einer radioaktiven Substanz auf die Hälfte abgeklungen ist, weil bereits die Hälfte ihrer Kerne umgewandelt ist. Die extrem kurze Halbwertszeit einiger stark strahlender Stoffe führt dazu, dass die Ra-dioaktivität des Reaktorinventars schon in den ersten Sekunden nach Abschaltung auf 4% der ursprünglichen Strahlung absinkt und nach 5 Stunden nur noch mit 1% der ursprünglichen Radioaktivität strahlt. Stoffe mit langer Halbwertszeit, strahlen dagegen sehr schwach. Den Alfa-Strahler Plutonium (U 239) mit der Halbwertszeit von 24.000 Jahren kann man in Zeitungspapier eingewickelt unbedenklich in der Hosentasche tragen. Seine dämonisierte Giftigkeit rührt nicht von seiner Radioaktivität, sondern daher, dass es sich um ein Schwermetall wie Blei handelt.

Leute mit übertriebener Angst vor Radioaktivität machen sich nicht klar, dass wir überall auf unserer Erde einer radioaktiven Strahlung ausgesetzt sind. Sie strahlt uns unbemerkt aus Luft, Wasser, Boden, Pflanzen, Tiere, Menschen, aus unsere Nahrung, den Gebäude und Werkzeugen entgegen – fast alles ist „von Natur aus“ radioaktiv. Die durchschnittliche Strahlenbelastung aus Boden und Gestein liegt bei 0,45 mSv/a. Aus dem Weltall prasseln ständig sehr schnelle, Teilchen auf unsere Atmosphäre. Sie zerschlagen Atome der Gasmoleküle, auf die sie treffen, so dass sich bis zur Erdoberfläche ganze Kaskaden radioaktiver Isotope wie z.B. Kohlenstoff 14 oder Tritium bilden. Die Intensität der Höhen-strahlung nimmt mit zunehmender Höhe zu, sie verdoppelt sich alle 2000 m über Normalhöhe. Piloten, Vielflieger und Bergsteiger erhalten dadurch eine beträchtlich höhere Strahlendosis als die Bewohner des Tieflands. Schließlich enthält auch unser Körper radioaktive Stoffe wie C14 und Kalium40 und strahlt mit 0,25 mSv/a pro kg Körpergewicht. Radioaktivitäts-Geängstigte sollten auf jeden Fall Sex mit einer anderen Person vermeiden.

Als sich das Leben auf der Erde vor etwa 500 Mio. oder mehr Jahren ausbreitete, herrschte eine 10 Mal stärkere „natürliche“ Strahlenbelastung als heute. Lebende Zellen sind sie gewohnt, scheinen sie sogar wie Sonnenlicht zu benötigen. Die Strahlenbelastung ist auf der Erde nicht gleichmäßig verteilt. Bei uns wird sie mit 0,4 bis maximal 5 mSv/a angegeben, in Indien mit 4 und maximal 50 mSv/a, in Brasilien (Espirito Santo) mit 800 und im Iran (Ramsar) erreicht sie sogar 850 mSv/a. Das Leben in stark strahlenden Gebieten wurde intensiv untersucht. Es stellte sich heraus, dass eine leicht erhöhte Strahlung Wachstumsprozesse anregt und den Stoffwechselprozess der Zellen und bei Pflanzen die Photosynthese verstärkt. Sie regt die Arbeit der T-Zellen an und stärkt das Immunsystem, beschleunigt Wundheilungen, macht gegen Infektionen widerstandsfähiger und vermindert deutlich das Auftreten von Herzkreislaufkrankheiten. Sogar Krebs tritt in den etwas stärker strahlenden Gegenden auffällig seltener auf. Lebende Zellen sind in der Lage ihre DNA- und RNA-Struktur sowie ihre Membrane zu reparieren. Seit Jahrhunderten ist die heilende Wirkung des Gasteiner Radonwassers aus den Gastei-ner Heilstollens in Österreich bekannt. Schon der assyrische König Sargon II. im 8. Jahrhundert v.Chr. wusste, was Paracelsus neu aussprach: In der Natur ist nichts giftig, „erst die Dosis macht das Gift.“

Zu der natürlichen Hintergrundstrahlung kommt aus unterschiedlichen Quellen künstliche Strahlung. Aus dem Baumaterial unserer Häuser erhalten wir etwa 1,0 mSv/a, durch medizinische und sonstige Behandlung, Fernsehen und ähnliches weitere 1,5 mSv/a. Dem gegenüber fällt die zusätzliche Belastung durch kerntechnische Aktivitäten für den Bundesbürger im Durchschnitt gering aus – vom radioaktiven Niederschlag früherer Bombenversuche bis zu Auswirkungen von Kernkraftwerke sind es zu-sammen 0,07 mSv/a. Allerdings sind Piloten, Bergsteiger und Arbeiter in Kerntechnischen Anlagen einer höheren Belastung ausgesetzt, sie liegen aber immer noch unter dem in zahlreichen Untersu-chungen ermittelten biologischen Optimum von rund 100 mSv/a. Ein Unterschied in der Wirkung natür-licher und künstlicher Radioaktivität, lässt sich weder feststellen noch ausdenken.

Selbst die Kernspaltung wie in Kernkraftwerken ist nicht „unnatürlich“. Die Geothermie aus dem Erdin-neren rührt von Kernzerfalls-Prozessen im Erdinneren her. Aber auch in der Erdkruste kennen wir „na-türliche“ Kernreaktoren. Ein solcher befand sich z.B. bei Oklo in Gabun. In dort vorkommenden hochkonzentrierten Uranerzlinsen (bis zu 60%) kam es vor 1,8 Mrd. Jahren zu Kettenreaktionen, die etwa 100.000 Jahre lang dauerten. Das ergaben Berechnungen an Hand der dort im seltsam abgereicherten Uranerz (geringer U 235 Gehalt) gefundenen Spaltprodukte. Sie lagen völlig ungeschützt im Sandboden und waren nicht ins Grundwasser gelangt.

Bei der Verbrennung nutzen wir die Energie der Bindungskräfte, die Moleküle zusammenhalten. Diese Kräfte sind wesentlich schwächer als die Bindungskräfte, die Neutronen und Protonen im Kern anei-nander binden. Um eine Kilowattstunde Strom zu erzeugen müssen wir nach Stand der Technik 200g Öl-Äquivalent verbrennen, oder 0,022g Uran spalten. Entsprechend unterschiedlich sind die Abfall-mengen. Dabei wird oft übersehen, dass beim Verbrennen von Kohle, Öl oder Gas ebenfalls Radioak-tivität (vorwiegend durch C14 oder Ca40) freigesetzt wird. Pro Person und Jahr fallen in Frankreich, dem Land der meisten Kernkraftwerke pro Kopf 2200 kg Haushaltsabfälle, 800 kg Industrieabfälle (davon 100 kg hochgiftige) und 1 kg Atommüll (davon 10g hochradioaktiv) an. Weltweit werden pro Jahr in Kernkraftwerken etwa 340 Gigawatt (GW) elektrische Leistung erzeugt. Dabei entstehen jährlich etwa 9.000 Tonnen (t) Atommüll, vor dessen Strahlung Lebewesen geschützt werden müssen.

Ein neues Brennelement des Leichtwasserreaktors enthält etwa 500 kg Uran-Oxid. Davon bleiben nach dem Abbrand noch 475 bis 480 kg übrig (94-95%), durch Transmutation haben sich circa 5 kg Plutonium (1%) und 1,6 kg Transurane (Elemente mit überschweren Kernen) gebildet und 15 bis 20 kg Spaltprodukte. Uran und Plutonium könnten wieder zu nuklearer Brennstoff (MOX) aufbereitet werden. Ähnliches gilt für die Transurane, die dazu einer Sonderbehandlung bedürfen. Aber selbst die Spaltprodukte sind nicht nur Abfall, sondern oft nützliche Wertstoffe. Denn radioaktive Strahler werden in unzähligen industriellen und medizinischen Anwendungen (z.B. Werkstoffuntersuchung, Nuklearmedizin) gebraucht. Zur Zeit werden dafür jährlich 5 t des nicht radioaktiven Elements Kobalt59 in Kern-kraftwerken zu radioaktivem Kobalt60 gebrütet. Statt dessen ließe sich auch Cäsium137 oder Techneti-um99 und anderes aus dem Atommüll benutzen. Man entdeckt ständig neue nützliche Einsatzmöglich-keiten des radioaktiven Materials. In Deutschland wird z.B. noch immer der Klärschlamm verbrannt und dabei viel Energie verschwendet, um die darin enthaltenen gefährlichen Krankheitserreger und sonstige Mikroben abzutöten. Das ließe sich wirksamer durch Bestrahlung mit Radionukliden aus dem „Atommüll“ erreichen. In 36 Nationen werden luftdichtverpackte Nahrungsmittel mit ionisierenden Strahlen haltbar gemacht, statt sie – wie in Deutschland – mit oft bedenklichen chemischen Zusätzen zu konservieren. Aus dem nuklearen Abfall werden sogar langlebige elektrische Batterien herstellen, die Menschen für ihre Herzschrittmacher eingepflanzt bekommen. Doch Kernkraftgegner wollen die „Abfälle“ möglichst ungenutzt entsorgen. Interessanterweise teilt auch die Atomlobby dieses kurzsichtige Interesse. Die Wiederaufbereitung des Atommülls ist nämlich aufwendig. Die „direkte Endlagerung“ erweist sich bei den noch niedrigen Uranpreisen als halb so teuer wie die Wiederaufbereitung.

Die niederaktiven Sekundärabfälle aus kerntechnischen Anlagen vom Putzlappen bis zur kontaminierten Zange werden verdichtet und in Fässer einzementiert. Bis sich das Zementgebinde aufgelöst hat, ist ihre Radioaktivität verklungen. Die hochradioaktiven Abfälle werden zunächst über zehn Jahre in sogenannten Abklingbecken gehalten, bis die Wärmeentwicklung durch hohe Radioaktivität der Kerne mit kurzer Halbwertzeit aufhört. Zur Wiederaufbereitung werden die Brennelemente mechanisch zer-kleinert und in Säure aufgelöst und die nützlichen Wertstoffe, die 95-97% Uran und Plutonium und die benötigten Radionuklide entnommen und weiter verarbeitet. Der Rest wird für das Endlager zu Glas verschmolzen und in Stahlbehälter (Castor) verpackt. In Karlsruhe hat eine kleine Wiederaufbereitungsanlage über 40 Jahre problemlos gearbeitet. Der Bau einer Großanlage wie in England und Frankreich wurde in Deutschland wegen der möglichen militärischen Nutzung des Plutoniums politischen verhindert. Bei der nicht verwertenden Endlagerung geschieht das Gleiche mit dem gesamten Abbrand. Der zu Glas oder Keramik verdichtete Atommüll ist nicht mehr wiederverwertbar.

Über die beste Form des Endlagers gibt es unterschiedliche Auffassungen. Die einen bevorzugen – meist aus psychologischen Gründen – die Lagerung tief unter der Erdoberfläche in Urgestein. Dort kann aber durch Zerklüftung leicht Wasser eindringen. Besser ist die Lagerung in weichem Ton, Schiefer oder Salz. Das Material schmiegt sich um die Behälter und nimmt ihnen den Geschiebedruck ab. Salzstöcke die sich über Jahrmillionen gehalten haben, gelten als sicherster Schutz vor Wasser. Im Fall des „Naturreaktors“ von Oklo blieben die radioaktiven Stoffe auch ohne künstliche Behälter 1,8 Mrd. Jahre sicher an Ort und Stelle. Trotzdem stoßen Endlager auf große Vorbehalte, die wegen der Verhinderung einer Lösung neben der Kostentreiberei vor allem der Pflege der Atomängste dienen.

Eine wesentlich bessere Antwort wäre die Wiederaufbereitung und nützliche Verwendung des Atom-mülls. Die restlichen 4% könnten, wenn sie nicht als Radionuklide eingesetzt werden, durch Transmu-tation strahlungsinaktiv gemacht werden. Ursache der Radioaktivität ist – wie erwähnt – die Instabilität der Atomkerne bestimmter Isotopen, wenn die Kerne eine bestimmte Grenzgröße überschritten haben (Transurane) oder ein ungünstiges Verhältnis zwischen Protonen und Neutronen aufweisen. Transmu-tation kommt in Kernreaktoren ohnehin vor. Sie kann durch einen auf die spezifische Natur der Strahler eingestelltem Neutronenbeschuss wesentlich verbessert werden, so dass Transurane weiter gespalten und Isotope mit langen Halbwertszeiten zu nicht (oder kaum) mehr strahlende Elemente gebrütet wer-den. Welche Neutronengeschwindigkeit bei den verschiedenen Strahlern welche kernphysikalischen Wechselwirkungen zur ihrer Stabilisierung auslöst, ist recht genau bekannt. Entsprechende schnelle Neutronen, kommen im schnellen Brüter vor oder können über Teilchenbeschleuniger und Spallation von außen in einen entsprechenden Brutreaktor eingeschossen werden. Das Ergebnis wäre Material, das nicht stärker strahlt als das Gestein, aus dem die Kernbrennstoffe ursprünglich gewonnen wurden. Die Transmutationstechnik ist seit den 1950er Jahren grundsätzlich bekannt (Vgl. z.B. M. Steinberg, u.a.: Neutron Burning of Long-Lived Fission Products for Waste Disposal, Brookhaven National Laboratory, BNL-8558 Upton, NY USA 1958.). Transmutationsreaktoren würden die Energieausbeute der Reaktoren verbessern, sind aber bei gegebenen Rohstoffpreisen „zu aufwendig“.

Daher gibt es bisher noch keine Transmutationsanlage, wohl aber Anlagenkonzepte (näheres dazu Helmut Böttiger, Ehrlich streiten über Kernenergie, als PDF-file für 5 € über boettigerdrh@web.de zu beziehen). Die EU-Behörden lassen in 10 Instituten an der Verwirklichung einer solchen Anlage arbeiten. (EU, A European Roadmap for Developing Acceleration Driven Systems (ADS) for Nuclear Waste Incineration Brüssel 2001) Ähnliche Pläne gibt es in Japan und den USA.

Die hier gemachten Aussagen stellen den Stand des Wissens dar, dessen sich ernsthaft besorgte Bürger vergewissern könnten. Dass die wenigsten dies tun, mag an der Oberflächlichkeit der vorge-schobenen Sorge oder an der Irrationalität ihrer Angst liegen. Diese Angst hat nämlich ganz andere Quellen als die vorgeschobenen ökologischen, nämlich die ständig bedrohlicher werdende wirtschaftliche Zukunft. Meinungsmachende Medien und ihre Handlanger haben es verstanden, die Bevölkerung so zu manipulieren, dass sie die realen wirtschaftlichen Ängste hinter eingeredeten ökologischen verdrängt, weil man die durch allerlei fehlgeleitete Proteste leichter abarbeiten kann. Inzwischen wird im-mer mehr Menschen die Brüchigkeit des derzeitigen Finanzsystems immer deutlicher, so dass ein rationalerer Umgang mit der entscheidenden Zukunftstechnologie, der friedlichen Nutzung der Kernbin-dungskräfte, wieder möglich werden könnte.