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Kernenergie
Anteil der Kernenergie nach Ländern
Standorte von Kernkraftwerken.

Kernenergie oder Kernenergie ist Energie aufgeregt von Kernreaktionen, die Reaktionen, in denen Atomkerne beteiligt sein. Kernenergie wird in allen Fällen in Form von Wärme, die in a Kernkraftwerk konventioneller Weg (über ( Dampf, Turbinen und Generatoren) im Elektrizität umgestellt werden kann.

Trotz der sehr begrenzten Emissionen von CO2 (damit trägt dieser Energieträger zur Begrenzung der Erderwärmung bei) Kernenergie ist vor allem wegen der Sicherheitsrisiken und des Restmülls kein unbestrittener Energieträger.

Am 1. Januar 2021 waren weltweit 442 Kernreaktoren in Betrieb. Zusammen produzieren sie 10,3% des weltweiten Stroms. Darüber hinaus verfügen viele U-Boote über einen Nuklearantrieb sowie einige (russische) nukleare Eisbrecher.

Kernspaltung

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Das Herzstück eines Kernspaltungsforschungsreaktors: Kernspaltung und Kontrollstäbe in einem Wasserbecken. Das blaue Leuchten wird durch die . verursacht Cherenkov-Effekt.

Die Atomkerne mit a Masse entsprechend dem von Eisen (ca. 56 Nukleonen) werden energetisch von allen Kernen im Periodensystem am stabilsten. Bei schwereren oder leichteren Kernen ist es theoretisch möglich, durch Kombination von Licht Energie zu gewinnen (Kernfusion) oder die Aufspaltung schwerer Kerne (Kernspaltung). Die so entstehenden neuen Atomkerne sind zusammen etwas leichter als die Summe der Ausgangselemente. Die fehlende Masse wurde umgerechnet in Energie nach der berühmten Formel von Einstein,

in welchem

Da der Begriff c2 so groß ist, wird bei Kernreaktionen viel Energie freigesetzt, selbst wenn nur ein kleiner Teil (ein Zehntel Prozent) der Masse in Energie umgewandelt wird. In der Praxis wird fast ausschließlich die Kernspaltung von Uran- und Plutonium-Isotope. Plutonium entsteht auf natürliche Weise aus Uran bei den Kernreaktionen im Reaktorkern und wird auch teilweise gespalten, wobei natürlich auch Energie freigesetzt wird. Etwa 95 % der abgebrannten Kernbrennstoffe können wiederverwendet werden, dies wird als bezeichnet Wiederaufbereitung. Die restlichen Prozentsätze und die Materialien, die als Verpackung für die Spaltstoffe gedient haben und die auch mehr oder weniger stark radioaktiv geworden sind, bilden zusammen die sog Atommüll.

Globale Anwendung

Kernkraftwerk Civaux von Elektrizität von Frankreich zu Civaux in Frankreich. Seien Sie sichtbar Kühlturm und zwei Reaktorkuppeln.
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Die kommerzielle Stromerzeugung mittels Kernenergie erfolgt in Kernkraftwerken. Die Wärme aus dem Kernspaltungsprozess wird verwendet, um Wasser zu überkritisch Temperaturen. Dabei entsteht Dampf, der Turbine (Art Schaufelrad) und treibt dann einen Generator an, in dem Strom erzeugt wird. Die weltweite Stromerzeugung aus Kernkraft betrug im Jahr 2011 2.518 TWh, was 13,5 % der gesamten Stromproduktion entspricht. Bis 2020 werden weltweit rund 50 neue Kernreaktoren in 15 Ländern gebaut.[1]

Nordamerika

Kanada hat 19 funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 15 % des Stroms des Landes. Alle bis auf einen der 19 Kernreaktoren des Landes befinden sich in Ontario. Zehn dieser Einheiten – sechs in Bruce und vier in Darlington – werden renoviert. Das Programm verlängert die Betriebsdauer um 30-35 Jahre. Ähnliche Renovierungen ermöglichten es Ontario, 2014 aus der Kohle auszusteigen und einen der saubersten Strommixe der Welt zu erreichen.

Mexiko hat zwei funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 4,5% des Stroms des Landes.

Das Vereinigte Staaten verfügen über 94 in Betrieb befindliche Kernreaktoren mit einer kombinierten Nettokapazität von 96,6 GW. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 20 % des Stroms des Landes. Es befanden sich vier AP1000-Reaktoren im Bau, aber zwei davon wurden abgesagt. Einer der Gründe dafür, dass in den USA bisher keine Neubauten gebaut werden, ist die äußerst erfolgreiche Evolution der Instandhaltungsstrategien. In den letzten 15 Jahren hat die verbesserte Betriebsleistung die Auslastung der US-Kernkraftwerke erhöht, wobei die erhöhte Leistung dem Bau von 19 neuen 1000 MWe-Kraftwerken entspricht. 2016 wurde der erste neue Kernreaktor des Landes seit 20 Jahren in Betrieb genommen. Trotzdem ist die Zahl der in Betrieb befindlichen Reaktoren in den letzten Jahren zurückgegangen, von einem Höchststand von 104 im Jahr 2012. Frühzeitige Abschaltungen wurden durch eine Kombination von Faktoren verursacht, darunter billiges Erdgas, Marktliberalisierung, Überförderung erneuerbarer Energien und politische Kampagnen political .

Südamerika

Argentinien hat drei Reaktoren. Im Jahr 2019 erzeugte das Land 6% seines Stroms aus Atomkraft. Brasilien hat zwei Reaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 3% des Stroms des Landes.

Westeuropa

Blick auf das Kernkraftwerk Tihange von Fort in Huy

In Belgien gibt es zwei Kernkraftwerke zur Stromerzeugung: Ziel (4 Reaktoren) und Tihange (3 Reaktoren) Zusammen lieferten sie im Jahr 2013 52,08 % des belgischen Stroms.[2]

Das Kernforschungszentrum SCK•CEN im Mol wurde 1952 gegründet. SCK•CEN verfügt über einen Park mit mehreren Forschungsreaktoren.Finnland hat vier funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 35 % des Stroms des Landes. Ein fünfter Reaktor - ein EPR von 1720 MWe - ist im Bau und es ist geplant, an einem neuen Standort (Hanhikivi) eine russische VVER-1200-Einheit zu bauen.

Frankreich verfügt über 58 Reaktoren, verteilt auf 19 Kraftwerke. Zusammen ergeben diese 416 TWh pro Jahr. Das sind 71 % der Stromproduktion in Frankreich (2019). Ein neuer europäischer Kernreaktor (EPR) ist im Bau in Flamanville.

Im Die Niederlande zwei Kernkraftwerke wurden gebaut, in dodewaard (geschlossen 1997) und in Börse. Letzterer ist noch in Betrieb und macht 3,9 Prozent der niederländischen Stromproduktion aus.[3]2013 hat der Staatssekretär State Pieter van Geel beschlossen, das Kernkraftwerk Borssele bis 2033 in Betrieb zu halten.[4]

Im Deutschland Atomkraft produzierte 2019 12,5 % des Stroms des Landes. Im Zuge der Energiewende will Deutschland auf die Nutzung der Kernenergie verzichten.

Spanien hat sieben funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 21% des Stroms des Landes.

Schweden hat sechs funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 34 % des Stroms des Landes. Das Land schließt einige ältere Reaktoren, investiert aber in Erweiterungen und Verbesserungen der Lebensdauer.

Schweiz hat vier funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 24% des Stroms des Landes.

Es Vereinigtes Königreich hat 15 funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 16% des Stroms des Landes. 2006 beschloss die britische Regierung, veraltete Kernreaktoren zu ersetzen und ein neues Kernkraftwerk zu bauen.

Zentral-und Osteuropa

Armenien hat einen Kernreaktor. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 28% des Stroms des Landes. Bulgarien hat zwei funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 38 % des Stroms des Landes. Ungarn hat vier funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 49 % des Stroms des Landes. Rumänien hat zwei funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 19% des Stroms des Landes.

Russland verfügt über 38 in Betrieb befindliche Atomreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 20 % des Stroms des Landes. Ein Regierungsbeschluss aus dem Jahr 2016 sah den Bau von 11 Kernreaktoren bis 2030 zusätzlich zu den bereits im Bau befindlichen Reaktoren vor. Russland hatte Anfang 2020 vier Reaktoren im Bau. Derzeit beteiligt sich die Nuklearindustrie des Landes an neuen Reaktorprojekten in Weißrussland, China, Ungarn, Indien, Iran und der Türkei sowie in unterschiedlichem Maße als Investor in Algerien, Bangladesch, Bolivien, Indonesien, Jordanien, Kasachstan, Nigeria, Südafrika,

Slowakei hat vier funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 54 ​​% des Stroms des Landes. Zwei weitere Einheiten sind im Bau.

Slowenien hat einen funktionierenden Kernreaktor. Im Jahr 2019 produzierte Slowenien 37 % seines Stroms aus Kernkraft. Ukraine hat 15 funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 54 ​​% des Stroms des Landes. Tschechien hat sechs funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 35 % des Stroms des Landes. Weißrussland verfügt über einen funktionierenden Kernreaktor, der im November 2020 ans Netz geht, und einen zweiten Reaktor im Bau.

Asien

Bangladesch hat 2017 mit dem Bau des ersten von zwei geplanten russischen VVER-1200-Reaktoren begonnen. Mit dem Bau der zweiten wurde 2018 begonnen. Bis 2023 soll die erste Einheit in Betrieb gehen. Das Land produziert derzeit fast seinen gesamten Strom aus fossilen Brennstoffen.

China verfügt über 49 funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 5 % des Stroms des Landes. Das Land dominiert weiterhin den Markt für Nuklearneubauten. Anfang 2020 befanden sich 11 der weltweit 53 im Bau befindlichen Reaktoren in China. Im Jahr 2018 hat China als erstes Land zwei neue Designs bestellt: den AP1000 und den EPR. China beginnt mit der Exportvermarktung des Hualong One, eines weitgehend indigenen Reaktordesigns. Der starke Impuls für den Ausbau der Kernenergie in China ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Luftqualität in Städten zu verbessern und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren.

Indien verfügt über 23 funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 3% des Stroms des Landes. Die indische Regierung hat sich verpflichtet, ihre Kernkraftkapazitäten im Rahmen ihres großen Infrastrukturentwicklungsprogramms zu erhöhen. Im Jahr 2010 hat sich die Regierung das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2024 14,6 GWe nuklearer Kapazität online zu haben. Anfang 2020 befanden sich in Indien sieben Reaktoren mit einer Gesamtkapazität von 5,3 GWe im Bau.

Japan verfügt über 33 funktionierende Kernreaktoren. Anfang 2020 waren nur neun Reaktoren in Betrieb, weitere 17 befanden sich nach dem Unfall in Fukushima 2011 im Genehmigungsverfahren für einen Neustart. 2019 waren es nur 8 %.

Südkorea hat 24 funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 26% des Stroms des Landes. Südkorea hat im Inland vier neue Reaktoren im Bau und vier in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Zudem forscht das Land intensiv an zukünftigen Reaktorkonzepten.

Pakistan hat fünf funktionierende Kernreaktoren. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 7% des Stroms des Landes. Pakistan hat zwei chinesische Hualong One-Einheiten im Bau.

Afrika und Naher Osten

Truthahn hat im April 2018 mit dem Bau des ersten Kernkraftwerks begonnen, das voraussichtlich 2023 in Betrieb gehen soll.

Südafrika verfügt über zwei funktionierende Kernreaktoren und ist das einzige afrikanische Land, das derzeit Strom aus Atomkraft erzeugt. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 7% des Stroms des Landes. Südafrika bleibt seinen Plänen für weitere Kapazitäten verpflichtet, auch wenn die Finanzierungsbeschränkungen erheblich sind.

Iran hat einen funktionierenden Kernreaktor. Im Jahr 2019 produzierte Atomkraft 2% des Stroms des Landes. Eine Sekunde WWER-1000Einheit ist im Bau.

Das Vereinigte Arabische Emirate einen funktionierenden Kernreaktor haben. Weitere drei Einheiten sind in Barakah im Bau.

Gesellschaftliche Diskussion

sehen Atomenergie-Debatte für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Über die Einführung und Nutzung der Kernenergie, die in den 1970er und 1980er Jahren ihren Höhepunkt erreichte, wird viel diskutiert und in einigen Ländern zu einer hitzigen Debatte wie nie zuvor.

Befürworter der Kernenergie demonstrieren mit wissenschaftlichen Daten[5] dass Kernenergie eine saubere und sichere Energiequelle ist, mit CO2-Emissionen die sogar unter die von Sonnenkollektoren fällt, dass Kernenergie im Gegensatz zur Verbrennung von fossile Brennstoffe fast kein Luftverschmutzung produziert und betont, dass die Risiken der Reaktoren selbst gleich null sind. Die Lagerung von Atommüll, obwohl in der Presse oft erwähnt, betrifft sehr kleine Mengen, insbesondere im Vergleich zu fossilen Brennstoffen. Diese Volumina lassen sich durch den Einsatz neuester Technologien in neuen Reaktoren weiter reduzieren, beispielsweise durch den Einsatz alternativer Brennstoffkreisläufe wie dem Schnellen Brüter-Reaktor. Dieselben Befürworter weisen auch darauf hin, dass die Energieversorgung dadurch weniger abhängig von fossilen Brennstoffen aus instabilen Regionen wird.

Gegner der Kernenergie behaupten, dass diese Form der Energiegewinnung viele Gefahren für Mensch und Umwelt birgt. Diese Bedrohungen sind die Gesundheitsrisiken, die Freisetzung radioaktiver Stoffe nach nukleare Katastrophen wie in Tschernobyl und Fukushima und der Umweltschäden als Folge des Uranbergbaus. Darüber hinaus sind laut Gegnern die Verarbeitung und der Transport des Kernbrennstoffs, die Gefahr der nuklearen Proliferation, Sabotage und das ungelöste Problem der radioaktiver Müll nachteilig. Kritiker stellen die Sicherheit von Atomkraftwerken in Frage und verweisen auf vorangegangene schwere Katastrophen. Sie glauben nicht, dass die Risiken durch neue Technologien ausreichend reduziert werden können. Darüber hinaus weisen sie darauf hin, dass Atomenergie, wenn man die gesamte nukleare Energiekette vom Uranabbau bis zur Stilllegung von Kernkraftwerken betrachtet, keine nachhaltig Energiequelle.

Im Jahr 2019 veröffentlichte der deutsche Wirtschafts-Thinktank DIW eine Studie, die zeigt, dass Atomenergie nirgendwo auf der Welt rentabel war.[6] Die Kraftwerke machen nach und nach Verluste. Während einer 40-jährigen Lebensdauer entstand ein durchschnittlicher Verlust von 5 Milliarden Euro. Hinzu kommen die Kosten für die Stilllegung und die Langzeitlagerung radioaktiver Abfälle. Selbst bei anhaltend hohen Energiepreisen beträgt der Verlust eines Kraftwerks immer noch etwa 1,5 Milliarden Euro. Laut Christian von Hirschhausen, dem Chefermittler dieser Studie, wurde Atomkraft nie zu kommerziellen Zwecken entwickelt, sondern in erster Linie für die Herstellung von Atomwaffen bestimmt. Neue Atomkraftwerke werden immer teurer. Denkfabrik DIW berichtet auch von der Gefahr der Freisetzung von radioaktiver Strahlung bei Unfällen, wie z Harrisburg (1977), Tschernobyl (1986), und Fukushima (2011). „Mangelnde Wirtschaftlichkeit geht mit einem hohen Risiko einher“.

Im Jahr 2020 veröffentlichte die Wiener Forschungsagentur Enco im Auftrag der niederländischen Regierung einen Bericht, der besagt, dass Atomenergie nicht teurer sein muss als Wind- oder Solarenergie. In früheren Berichten hieß es, Kernenergie sei teurer als Wind- oder Solarenergie, aber laut Enco wurden in diesen Berichten die hohen Investitionen in das Stromnetz für den Anschluss einer großen Anzahl von Solar- und Windparks nicht ausreichend berücksichtigt.[7]

Kernfusion

sehen Kernfusion für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Es wird seit Jahrzehnten geforscht Kernfusion, insbesondere weil die verwendeten Rohstoffe (schwerer Wasserstoff, oder, Deuterium) kann in praktisch unbegrenzter Menge aus Meerwasser gewonnen werden. Es erweist sich jedoch als nicht einfach, Bedingungen zu schaffen, unter denen Wasserstoffkerne so eng zusammengebracht und zusammengehalten werden, dass eine nachweisbare Menge an Fusionsenergie entsteht. Gearbeitet wird unter anderem an tokamakReaktoren und Laserimplosionsreaktoren.

Probleme sind der große Energieeinsatz für die Nettoenergieproduktion und die Materialien, aus denen der Reaktor bestehen muss. Diese müssen extrem stark und beständig gegen hohe Temperaturen sein. Außerdem werden sie nach der Verwendung selbst radioaktiv, was ein weiteres Abfallproblem schafft. Allerdings verlieren diese Abfälle relativ schnell ihre Radioaktivität (nach 12 Jahren halb weniger radioaktiv), so dass eine Lagerung nur für einen begrenzten Zeitraum erforderlich ist. Es wird auch an Materialien gearbeitet, die durch Strahlung nicht oder weniger radioaktiv werden.

Siehe auch

Externer Link

Mediendateien zu diesem Thema finden Sie auf der Seite Kernenergie auf Wikimedia Commons.
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