Zwischenbericht zur Endlagersuche

Ende September wurde der erste Zwischenbericht zur Endlagersuche veröffentlicht. In ihm wird Deutschland in mehrere „Teilgebiete“ eingeteilt, die jedes für sich auf ihre Eignung als Endlager für den hochaktiven „Atommüll“ beurteilt werden. Eine mehrere tausend Seiten umfassende Dokumentation, die sicherlich jedem Bachelor-Studenten der Geologie zu einem Fleißkärtchen gereicht hätte. Auftrag erfüllt, Gorleben ist als Standort rausgeschmissen, dafür selbst die Hauptstadt in der engeren Wahl belassen. Jedenfalls meldete das Inforadio vom rbb am gleichen Morgen Berlin-Spandau und Berlin-Reinickendorf als geeignete Standorte. Wenn die Sache nicht so ernst wäre, könnte man das als Comedy abhaken – freilich nicht einmal auf dem Niveau einschlägiger Sendungen des ZDF. Wenn man es jedoch nach fachlichen Gesichtspunkten betrachtet, ist es ein Paradebeispiel für Lyssenkoismus.

Umgang mit hochaktiven Abfällen

Kaum je, war einer der Grundsätze sozialistischer Systeme besser getroffen: Erst einmal die Probleme schaffen, die man anschließend vorgibt zu lösen. Besser kann man den „Atomausstieg“ und die „Endlagerfrage“ nicht beschreiben. Nie hatte man in Deutschland vor, benutzte Brennelemente einfach zu verbuddeln. Selbst am Standort Gorleben war ein integriertes Entsorgungszentrum mit Wiederaufbereitung und anschließender Endlagerung der Abfälle im Salzstock geplant – keinesfalls aber das Verbuddeln kompletter Brennelemente. Warum? Weil abgebrannte Brennelemente zu mindestens 95% noch zur Energieerzeugung verwendbar sind und höchstens 5% in diesem Sinne Abfall darstellen. Damit ist schon mal die Frage des notwendigen Volumens beantwortet. Merke: Je größer die Menge „Atommüll“, je besser läßt sie sich propagandistisch ausschlachten. In der typischen moralischen Überhöhung schwätzt man nun von der Verantwortung diesen „Atommüll“ im eigenen Land opfervoll endlagern zu müssen. Nur folgen „unserem Vorangehen“ nicht einmal unsere unmittelbaren Nachbarländer. Insofern ist das unwiederbringliche verbuddeln riesiger Energiemengen eher eine Gehässigkeit und Umweltsünde. Das Uran und Plutonium das unsere Gutmenschen zu ihren politischen Zwecken verbuddeln wollen, muß in anderen Ländern mühselig gefördert bzw. erbrütet werden. Selbst bei einem „Atomausstieg“ bedeutet eine Wiederaufbereitung (in anderen Ländern) eine erhebliche Verringerung der Belastungen für das eigene Land.

Die Gefährlichkeit des „Atommülls“

Will man die Diskussion um die Hinterlassenschaften der „Atomindustrie“ zurück auf eine rationale Ebene führen, ist es unerläßlich die potentiellen Gefahren klar zu benennen. Von den „Atomkraftgegnern“ wurde der Popanz der sicheren Endlagerung für mindestens eine Million Jahre erfunden. Dieser Unsinn gilt noch heute manchen als das Totschlagargument gegen die friedliche Nutzung der Kernenergie. Für die biologische Wirkung auf die Menschen ist einzig die Art und Dosis der ionisierenden Strahlung verantwortlich. Dies gilt heute genauso, wie in einer Million Jahren. Deshalb hier noch mal in aller Kürze die wesentlichen Einflussfaktoren:

  • Strahlung. Man unterscheidet α-, β- und γ-Strahlung. In diesem Zusammenhang ist besonders wichtig, daß α-Strahlung nur biologisch wirken kann, wenn der Stoff in den Körper aufgenommen wurde oder etwas flapsig gesagt: Niemand ist gezwungen, abgebrannte Brennelemente zu essen.
  • (Halbwerts)Zeit. Der radioaktive Zerfall geht immer nur in eine Richtung, das heißt die ursprüngliche Menge der radioaktiven Stoffe wird beständig weniger. Das Maß ist die jeweilige Halbwertszeit. Je länger die Halbwertszeit des Abfalls ist, je länger sollte er von der Biosphäre fern gehalten werden, aber um so weniger „feuert“ er auch. Das ist der Grund, warum man z. B. Uran (immer noch der größte Anteil in abgebrannten Brennelementen) gefahrlos in die bloße Hand nehmen kann. Mit einem Stück Co60 wäre das nicht empfehlenswert. Ein übliches Maß für das „Verschwinden“ radioaktiver Stoffe ist die zehnfache Halbwertszeit. Mit anderen Worten: Zum Zeitpunkt der Einlagerung sind alle Stoffe mit einer Halbwertszeit die kleiner als ein Zehntel der Zeitspanne seit dem Verlassen des Reaktors ist, bereits verschwunden. Das ist der Grund, warum man dann bereits recht gefahrlos mit dem „Atommüll“ umgehen kann oder warum auch Länder, die eine Wiederaufbereitung durchführen bzw. anstreben eine „Langzeit-Zwischenlagerung“ betreiben. Die Behauptung, man hätte weltweit noch keine Lösung für den „Atommüll“ ist ebenfalls nichts als Propaganda.
  • Chemie der Abfälle. Damit die radioaktiven Stoffe überhaupt in die Umwelt gelangen können, müssen sie zuerst freigesetzt werden. Standard ist heute die Verglasung (es gibt auch noch andere Verfahren). Man erzeugt bei der Wiederaufbereitung eine „Suppe aus Spaltprodukten“ mit möglichst wenig Aktinoiden (lange Halbwertszeiten) und löst diese in einer Glasschmelze auf, die man in einen Behälter aus Edelstahl einbringt. Glas ist sehr beständig. Damit die radioaktiven Stoffe da raus können, muß erstmal das Glas aufgelöst werden. Hierbei stehen sich radioaktiver Zerfall und Auflösung eines solchen Glasblocks durchaus in gleicher zeitlicher Größenordnung gegenüber.
  • Wärmeentwicklung. Bei jedem radioaktiven Zerfall wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Technisch von Bedeutung ist lediglich die entstehende Temperatur im Gebinde (Glas und Edelstahl) und in unmittelbarer Umgebung des Lagers (Salz, Ton oder kristallines Gestein). Dies ist eine rein technische Aufgabe, die beliebig über die Zeit bis zur Einlagerung und die Konzentration und Form der Gebinde eingestellt werden kann.
  • Chemie der Umgebung. Ob, wenn ja wieviel, in welcher Zeit, von den eingelagerten Stoffen bis in die Biosphäre gelangt, hängt wesentlich von der Bodenbeschaffenheit und weniger von irgendwelchen Wässern ab. Boden ist immer – mehr oder weniger – ein Ionentauscher. So haben z. B. die Unglücke in Hanford (Durchrostung von mit Spaltproduktlösungen gefüllter Erdtanks) gezeigt, daß selbst oberflächennah der Transport Jahrzehnte für wenige Meter benötigt hat.
  • Biologische Halbwertszeit. Letztendlich ist für die „Schädlichkeit“ nur verantwortlich, wieviel radioaktive Stoffe und welche (biologische Halbwertszeit als Maß für die laufende Ausscheidung) vom Menschen aufgenommen werden. Über die Pfade gibt es sehr gute und verlässliche Kenntnisse. Teilweise sogar die Gesundheit fördernd – man denke nur an gewisse Mineralwässer.

Als Anregung zum Nachdenken: Radioaktive Stoffe zerfallen und verschwinden damit unweigerlich. Bei chemischen Stoffen ist das durchaus nicht immer der Fall (z. B. Quecksilber, Arsen, Asbest etc.). Warum diskutieren selbsternannte „Umweltschützer“ nur über Deponien für radioaktive Stoffe und warum sind Deponien für „Chemiemüll“ kein Aufreger? Was ist z. B. mit dem weltgrößten unterirdischen Lager für richtig gefährliche Stoffe in Herfa-Neurode? Dort sind bereits mehrere Millionen Tonnen „Gift“ eingelagert. Ging es den „Atomkraftgegnern“ vielleicht immer schon um ganz andere Dinge?

Das Standortauswahlgesetz (StandAG)

Die Vorstellung, man muß nur den einen Ort finden, der den „Atommüll“ für eine Million Jahre sorglos verschwinden läßt, mutet schon kindlich naiv an oder ist eine böswillige politische Farce – jeder Leser mag das für sich selbst entscheiden. Weder braucht man einen Einschluß für „mindestens eine Million Jahre“, noch kann ein ernsthafter Mensch glauben, daß man die Zukunft über Millionen Jahre verlässlich vorhersagen kann. Parallelen zu den Prognosen von der menschengemachten Klimakatastrophe drängen sich unmittelbar auf. In diesem Zwischenbericht gehen die Geologen von 10 Eiszeiten in dem betrachteten Zeitraum aus, bei denen zumindest die norddeutsche Tiefebene jeweils mit Eis überdeckt ist. Soviel dazu. Die Herren und Damen wären aber nicht lange im (politischen) Geschäft der Gutachten, wenn sie nicht pflichtgemäß politisch korrekt im unmittelbar folgenden Satz auf die vom Menschen verursachte Erderwärmung hinweisen würden, die selbstverständlich in diesem Gutachten noch nicht abschließend beurteilt werden kann.

Aber es wäre ungerecht, nur die Gutachter für dieses Machwerk verantwortlich zu machen. Vielmehr sind es unsere Parlamentarier, die das Gesetz – ohne es zu lesen oder auch nur ansatzweise zu verstehen – durchgewunken haben. So ist das nun mal, man bekommt nur das, was man ausdrücklich bestellt und bezahlt. Wenn man als gewählter Volksvertreter nicht den Mut hat, hin und wieder Stopp zu sagen, degradiert man sich selbst zur Marionette cleverer Lobbyisten. Nun kann man bei der beruflichen Zusammensetzung unseres Parlaments wahrlich keine geologische Kompetenz erwarten. Man hätte aber mal Menschen fragen können, die von der Materie etwas verstehen. Früher – vor den Besetzungsorgien unter Rot/Grün – gab es jede Menge qualifizierter Fachleute in den Ministerien. Zumindest aber, hätten in der Gesetzgebung erfahrenen Abgeordneten die Ohren bei einem zeitlich über mehrere Legislaturperioden ausgedehnten, dreistufigen K.o-Verfahren klingeln müssen. Man muß nur in Phase I die unliebsamen Standorte raus kegeln und der Drops scheint gelutscht. Das ganze geschah nun auf einer Datenbasis, die kaum verschieden (Geologie!) der gegenüber 1973–1979 ist. Wie absurd die Entscheidung ist, zeigt sich daran, daß die Hauptstadt (!) und zerklüftete Gebiete in Bayern als geeignet erklärt wurden. Weil man offensichtlich selbst kalte Füße hat, erklärt man flugs eine mögliche Kompensation durch technische Maßnahmen für möglich – für eine Sicherheit von mindestens einer Million Jahren. Deutschland scheint sich endgültig international zur Lachnummer machen zu wollen.

Der Salzstock Gorleben

Man hat den Salzstock Gorleben in den Jahren 1979–1983 von oberhalb und 1986–2000 untertägig erforscht. Hunderte von wissenschaftlichen Mannjahren, Regale voll Meßwerten und Auswertungen und 1,6 Milliarden Euro Kosten, die allein wir Stromverbraucher bezahlt haben. Allein von den Kosten her, glaubt irgendjemand, daß noch einmal ein solches Programm für zwei weitere Standorte durchgezogen wird? Vorsichtshalber wurde gleich ins Gesetz rein geschrieben, daß Gorleben nicht als Referenzobjekt herangezogen werden darf (§36 des StandAG). Gott bewahre, wenn sich nach zwei weiteren Forschungsbergwerken herausstellt, daß der Salzstock in Gorleben doch nicht der Schlechteste war. Dagegen ist der „Maut-Skandal“ wahrlich eine Petitesse.

In dem Standortauswahlgesetz in §22 werden explizit sechs Ausschlusskriterien benannt (Vertikalbewegungen, Störungszonen, frühere bergbaulicher Tätigkeit, seismische Aktivität, vulkanische Aktivität und Grundwasseralter). Ergebnis des Zwischenberichts: Es liegt kein Ausschlusskriterium vor. Lediglich ist ein Radius von 25 m um einige alte Ölbohrungen auszuschließen. In dem Standortauswahlgesetz in §23 werden explizit fünf Mindestanforderungen genannt (Gebirgsdurchlässigkeit, Mächtigkeit, minimale Teufe, Fläche und Barrierewirkung). Ergebnis des Zwischenberichts: Es sind alle Mindestanforderungen erfüllt. In der Anlage zu §24 sind die geowissenschaftlichen Abwägungskriterien aufgeführt. Die Tabelle 1 des Zwischenberichts führt akribisch 25 Bewertungen auf. Und jetzt aufgepasst: 22 Punkte werden mit „günstig“ bewertet, einer mit „weniger günstig“ und zwei mit „nicht günstig“. In Tabelle 2 und 3 sind auch alle Kriterien „günstig“. Plötzlich taucht in Tabelle 5 das vermeintliche Killerkriterium auf: „Gesamtbewertung des Kriteriums zur Bewertung des Schutzes des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs durch das Deckgebirge“: „ungünstig“. Wir erinnern uns an die 10 erwarteten Eiszeiten, die immer mehr Deckgebirge abschleifen sollen. Nur, wer will denn den Atommüll in das Deckgebirge einlagern? Der Salzstock geht doch mehrere tausend Meter in die Tiefe…

Die Gefährdung der Demokratie

Was hier abläuft, ist ein Aufruf an alle möglichen Interessenverbände zum Widerstand. Wissenschaft zählt nicht, Steuergeld ohnehin nicht, ihr müßt nur möglichst militanten Widerstand leisten, dann zwingt ihr die Politik in die Knie. Hier ist allerdings der Widerstand von Gorleben ausdrücklich als Referenz erwünscht. Ein paar Alt-68er-Datschenbesitzer haben erfolgreich ihren Altersruhesitz verteidigt. Der Gipfel wäre noch, man baut das Endlager auf dem Gebiet der ehemaligen DDR. Dort hat Bündnis 90/Die Grünen ohnehin nur wenig Wähler und sollte sich dort auch nur leichter Protest regen, kann man schnell mit der Keule alles „Rechtsradikale“ zuschlagen. Uns im „Westen“ bleibt ja noch die Asse und Schacht Konrad als Aufreger. Um die Deponie Morsleben im „Osten“ war und ist es ja immer bemerkenswert still. Also auf in den Wahlkampf.

Beginn einer atemberaubenden Serie

Anfang September 2020 wurde der Reaktor Fuqing 5 mit 177 Brennelementen zum ersten mal beladen. Ein in mehrfacher Hinsicht bemerkenswertes Ereignis. Es ist der erste Reaktor der chinesischen Eigenentwicklung ≫Hualong One≪ – ein sogenannter „First Of A Kind“ (FOAK). Der Bau des allerersten Reaktors eines neuen Modells dauert zumeist sehr lange, da bei ihm noch viele Fehler gemacht werden, die zeitaufwendig behoben werden müssen. Abschreckendes Beispiel ist die Baustelle Olkiluoto in Finnland mit dem Baubeginn im Jahr 2004. Gänzlich anders die Situation bei Fuqing 5: Dort war der Baubeginn (erster nuklearer Beton) im Mai 2015. Rund 5 Jahre Bauzeit gegenüber 16 Jahren mit gigantischer Kostenexplosion. Deutlicher kann man die Leistungsfähigkeit der chinesischen kerntechnischen Industrie nicht darstellen. Doch damit noch nicht genug: Im Dezember 2015 war der Baubeginn für die Blöcke Fuqing 6 und Fangschenggang 3, im Dezember 2016 für Fangschenggang 4, im Oktober 2019 für Zhangzhou 1 und im September 2020 für Zhangzhou 2 und Taipingling 1. Um dem ganzen noch die Krone aufzusetzen, wurde parallel im August 2015 mit dem ersten Auslandsauftrag Karachi 2+3 in Pakistan begonnen. Man hat also gleichzeitig 9 Reaktoren eines neuen Typs in Arbeit. Da China auch noch andere Kernkraftwerke baut, kommt es seinem Ziel, in den nächsten Jahrzehnten durchschnittlich alle sechs Monate einen Kernreaktor in Betrieb zu nehmen, sehr nahe.

Die Geschichte des Hualong

Im Jahr 2012 wurde durch das zentrale Planungsbüro in Peking beschlossen, die Eigenentwicklungen ≫ACP1000≪ von China National Nuclear Corporation (CNNC) und ≫ACPR1000≪ von China General Nuclear (CGN) zu einem standardisierten Modell ≫Hualong One≪ zusammenzulegen. Es sollte ein Reaktor der dritten Generation entstehen, in dem auch ausdrücklich alle Erfahrungen des Unglücks in Fukushima berücksichtigt werden sollten. Da jeder Hersteller seine eigenen Zulieferketten hat, unterscheiden sich noch heute die Modelle geringfügig.

Ursprünglich sollten 2013 in Pakistan zwei ≫ACP1000≪ in der Nähe von Karachi gebaut werden. Dieses Vorhaben wurde 2015 in zwei ≫Hualong One≪ umgewandelt. Darüberhinaus befindet sich der ≫Hualong One≪ in der Variante Fuqing 5+6 in Großbritannien im Genehmigungsverfahren als Modell für das geplante Kernkraftwerk Bradwell. Allerdings ist es höchst fragwürdig, ob dieses Projekt noch politisch durchsetzbar ist. Nach den Ereignissen in Hongkong und um den Ausbau des Mobilfunknetzes durch Huawei ist die Stimmung in Großbritannien gekippt. China ist in einer Schlüsselfunktion wie der Stromversorgung nicht mehr erwünscht.

Die Lernkurve

Obwohl diese Serie von Hualog One weitestgehend parallel gebaut wird, kann man laufend Verbesserungen entdecken. Selbst an so simplen Bauteilen wie dem Containment. Es besteht aus Stahlringen (ca. 46m Durchmesser, etwa 7m hoch, Wandstärke 6 mm, mit einem Gewicht von 180 to), die auf einem separaten Platz auf der Baustelle aus vorgefertigten Segmenten zusammengeschweißt werden. Sie werden dann mit einem Schwerlastkran übereinander gestapelt und zu einem zylindrischen Containment montiert. Den oberen Abschluss bildet eine Kuppel, die ebenfalls vor Ort aus Segmenten zusammengeschweißt wird und mit einem Kran aufgesetzt wird. Auf diese Stahlkonstruktion wird nun die eigentliche Hülle aus Spannbeton aufbetoniert. Man erhält so ein gasdichtes und hochfestes Sandwich als Wand. Als Schutz gegen Flugzeugabstürze etc. wird diese Konstruktion noch einmal als äußere Hülle wiederholt. Zwischen den Wänden verbleibt ein Spalt, der später zur Überwachung im Unterdruck gehalten wird.

Vergleicht man nun die innere Kuppel von Fuqing 5 (Montage im Januar 2017) mit der von Fangschenggang 3 (Montage im Mai 2018), so stellt man fest, daß sich das Gewicht von 305 to auf 260 to verringert hat. Umfangreiche 3-D-Simulationen, eine Optimierung der Statik und die Verwendung besonders geformter Segmente haben zu diesem Fortschritt geführt. Materialeinsparungen sind praktisch auch immer Kosteneinsparungen.

Wie flexibel die Chinesen vorgehen, zeigt sich aber auch am Ablauf der Montage. Bisher hat man klassisch erst den Rohbau fertiggestellt und anschließend die Großkomponenten eingebracht. Dazu muß man die drei Dampferzeuger (Länge 21 m, 365 to) und das Druckgefäß waagerecht durch die Schleuse einbringen und innerhalb des Containment aufwendig aufrichten und mit dem Polarkran in Position bringen. Beim Kraftwerk Karachi hat man die Einbauten vor dem Aufsetzen der Kuppel eingebracht. Bei Fuqing 5 dauerte das Einbringen der Dampferzeuger und des Druckgefäßes rund 2,5 Monate. In Karachi reduzierte sich der Einbau auf rund 5 Stunden pro Dampferzeuger bzw. 3 Wochen für alle nuklearen Großkomponenten. Eine beträchtliche Zeit- und Kostenersparnis.

Die Rolle ausländischer Zulieferer

Klein, Schanzlin und Becker (KSB) aus Frankenthal war einst die Perle für Pumpen in der Kraftwerkstechnik. Der Ausstieg aus Kerntechnik und Kohle in Deutschland hat sie (noch) nicht aus dem Markt gedrängt, sondern lediglich ins Ausland vertrieben. So erhielt SEC-KSB den Auftrag für die sechs Hauptkühlmittelpumpen (10,000-Volt-Motor mit einer Antriebsleistung von 6600 kW, 110 to schwer, Leistung 24 500 Kubikmeter pro Stunde) für das Kraftwerk Zhangzhou. Ein Auftrag in dreistelliger Millionenhöhe. Dafür muß man in Deutschland eine ganze Menge Heizungspumpen verkaufen. SEC-KSB ist ein im Juni 2008 gegründetes Joint Venture zwischen Shanghai Electric (55%, wer da wohl das sagen hat?) und KSB (45%), welches für das komplette Geschäft mit kerntechnischen Komponenten in China verantwortlich ist. Ein typisches Schicksal eines deutschen Unternehmens der Spitzentechnologie: Entweder man macht den Laden in Öko-Deutschland sofort dicht oder man versucht sich ins Ausland zu verlagern.

Vielleicht verläuft ja das Schicksal von Rolls-Royce (R&R) etwas anders. R&R hat für das gleiche Kraftwerk ebenfalls einen dreistelligen Millionenauftrag eingeworben über die Lieferung der Neutronenfluss-Messeinrichtungen. Allerdings werden diese komplett in Grenoble Frankreich konstruiert, gefertigt und getestet…

Die Preise

Man kann den Chinesen nicht so richtig in die Karten schauen. Es handelt sich immer noch um eine Planwirtschaft mit ihren Eigenheiten bezüglich Kosten und Finanzierung. Man kann aber einen guten Eindruck über Geschäfte mit dem Ausland gewinnen. So hat sich schon 2016 der thailändische Energieversorger RATCH in das Kernkraftwerk Fangchenggang II eingekauft. Aus den Veröffentlichungen des Unternehmens kann man entnehmen, daß das Kraftwerk einen Wert von US$ 6 Milliarden, bei einer Leistung von 2 x 1180 MWel hat. Dies entspricht spezifischen Investitionskosten von 2542 US$/kW. Ganz ähnlich sind die Daten für das pakistanische Kraftwerk Karachi: CNNC gibt Pakistan einen Kredit über US$ 6,5 Milliarden. Es scheint, daß die Chinesen das gesamte Kernkraftwerk im engeren Sinne (2 x 1100 MMWel) komplett vorfinanzieren. Die Projektkosten für das Kernkraftwerk werden von dem pakistanischen Prime Minister Nawaz Sharif mit US$ 9.59 Milliarden angegeben. Dies ergibt spezifische Kosten von 4359 US$/kW für das Projekt mit allen notwendigen Ausgaben (z. B. Hochspannungsleitungen und Infrastruktur).

Bauweise

Bei dem Hualong One oder auch als HPR-1000 bezeichnet, handelt es sich um einen Druckwasserreaktor mit drei Kreisläufen (jeweils Dampferzeuger, Hauptkühlmittelpumpe und Hauptkühlmittelleitung) und einer Nennleistung von 1180 MWel. Er ist für eine Betriebsdauer von (mindestens) 60 Jahren ausgelegt. Er besitzt ein doppelwandiges Containment, welches gegen Flugzeugabstürze etc. ausgelegt ist. Das Brennelementelager und die Gebäude für sicherheitstechnische Anlagen sind ebenfalls gegen Flugzeugabstürze etc. verbunkert. Die Schnellabschaltung bei Störfällen erfolgt vollautomatisch. Erst nach 30 Minuten sind menschliche Eingriffe nötig. Erst nach 72 Stunden sind Hilfsmaßnahmen von außen nötig (z. B. Nachfüllen von Wasser in die internen Becken). Jeder Reaktor ist nicht nur für die Grundlast, sondern auch für einen extremen Lastfolgebetrieb konstruiert.

Innerhalb des Containment – genauso geschützt gegen Einwirkungen von außen wie der Reaktor selbst – befindet sich ein großer Wassertank (IRWST), der Wasserverluste im Kreislauf (z. B. Rohrbruch im Primärkreis) ersetzen kann. Es ist also kein „Umschalten“ in andere Gebäudeteile notwendig. Diesem Tank kann auch Wasser für die „Beregnung“ des Sicherheitsbehälters entnommen werden. Durch den Regen kann der Druck und die Temperatur im Notfall reguliert werden. Es können auch Chemikalien hinzugesetzt werden, die etwaige freigesetzte radioaktive Stoffe auswaschen und binden können (Lehre aus Fukushima). Dies entlastet die Filteranlagen, wenn die Luft nach einem schweren Störfall über den Kamin abgegeben werden muß. Aus dem IRWST kann auch ausreichend Wasser bereit gestellt werden, um die Kaverne, in der das Reaktordruckgefäß steht, vollständig zu fluten. Damit ist das Austreten von Kernschmelze aus dem Reaktordruckgefäß ausgeschlossen. Die gesamte Nachzerfallswärme wird über passive Systeme mit Naturumlauf und Wärmeübertrager an die Umgebung abgegeben. Insofern handelt es sich beim Hualong One um einen echten Reaktor der sogenannten Generation III+.

Solange der Primärkreislauf intakt ist, aber die Wärmesenke (Kühlturm, Meerwassereinlauf, Pumpen etc.) total ausfallen sollte (Fukushima), kann die Wärme über die Dampferzeuger sicher im Naturumlauf abgeführt werden. Zum Nachfüllen von Wasserverlusten dienen jeweils 2 x 50% Motorpumpen und 2 x 50% Pumpen mit Dampfturbinen, die Wasser aus Tanks entnehmen. Es liegt also auch hier nicht nur Redundanz, sondern auch Diversität vor.

Für die Notstromversorgung sind pro Reaktor zwei Notstromdiesel in getrennten Gebäuden vorgesehen. Zusätzlich gibt es im Kraftwerk noch eine weitere Notstromversorgung über eine Gasturbinenanlage (Lehre aus Fukushima) und transportable Notstromaggregate. Zusätzlich gibt es Batterien für eine Versorgungszeit von 72 h (Lehre aus Fukushima). An diese Gleichstromversorgung sind alle Instrumente, Notbeleuchtung, EDV sowie die Ventile der passiven Sicherheitseinrichtungen angeschlossen.

Wie die probabilistischen Sicherheitsberechnungen ergeben, ist beim Hualong One mit einem Kernschaden (CDF) in höchstens einer Million Betriebsjahren zu rechnen. Mit einer Freisetzung großer Mengen radioaktiver Stoffe in die Umwelt (LRF) in höchstens 10 Millionen Betriebsjahren. Um gleich den üblichen Missverständnissen entgegenzutreten: Es handelt sich um Betriebsjahre und nicht Kalenderjahre. Gemeint ist damit, wenn 10 gleiche Reaktoren ein Kalenderjahr lang laufen, ergibt das 10 Betriebsjahre. Und ja, es handelt sich um Wahrscheinlichkeiten, ein Schaden könnte auch schon morgen eintreten. Absolute Sicherheit gibt es halt in der Natur nicht. Solche Zahlen dienen Fachleuten nur um unterschiedliche Risiken vergleichbar zu machen. Was aber ausschlaggebend ist, hier handelt es sich um Eintrittswahrscheinlichkeiten für Ereignisse – nicht um Opferzahlen. Spätestens nach Tschernobyl und Fukushima wissen wir doch, daß auch schwerste Unglücke in Kernkraftwerken zu wenig bis gar keinen Todesopfern führen. Ganz im Gegensatz z. B. zu einem Flugzeugabsturz. Der Kampfschrei der „Anti-Atomkraft-Bewegung“: Millionen Tote, für zehntausende von Jahren unbewohnbar, war und ist einfach nur grottenschlechte Propaganda – wenngleich er gerade in Deutschland höchst erfolgreich war und ist.

Erkenntnisse zur Kosteneinsparung beim Neubau von KKW

Das zentrale – man könnte fast sagen einzige – Problem der kerntechnischen Industrie sind ihre außergewöhnlich hohen Kosten. Zwar war die Kostentreiberei durch immer neue und absurdere Forderungen das wirksamste Kampfmittel der „Anti-Atomkraft-Bewegung“, aber das ist auch nur die halbe Wahrheit. So gab es immer Kriegsgewinnler in den eigenen Reihen, die jedes hingehaltene Stöckchen begeistert übersprungen haben um Forschungsgelder etc. abgreifen zu können. Allgemein herrschte die Meinung vor, man sei so überlegen konkurrenzfähig, daß man ein paar Kröten problemlos schlucken könnte. Stellvertretend hierfür mag der „Kernfänger“ stehen, ein Millionen teures Bauteil als Produkt eines Hirngespinstes der Filmindustrie in Hollywood. Nur kommt leider bei permanenten Zugeständnissen ein Milliönchen zum nächsten. Oder das gern gepflegte Unwesen des „nuclear grade“, wo sich durch ein paar Stempel und Formulare auf wundersame Weise der Preis eines Bauteils vervielfacht. Oder Genehmigungsverfahren, in denen „Spezialisten“ endlose Diskussionen über abseitige Detailprobleme führen – selbstverständlich in Stundenlohnarbeit zu Stundensätzen, die selbst Gewerkschaftsfunktionären die Schamröte ins Gesicht treiben würde. Ging alles so lange gut, bis man feststellen mußte, daß man den Ast auf dem man saß, selbst abgesägt hatte. Es ergeben sich nun zwei Möglichkeiten: Der deutsche Weg, in dem sich die Kombinatsleiter um den Preis hoch subventionierter Windmühlen und Sonnenkollektoren vollständig aus dem angestammten Geschäft zurückzogen oder eine Umkehr, wie sie in anderen Ländern eingeschlagen wird. Wie so oft kann man zwar im Irrsinn vorangehen, es gibt aber keine Garantie, daß einem andere folgen. Plötzlich machen neue Player – Korea, China, Rußland – die Milliardengeschäfte. Für manche Länder ein heilsamer Schock. Jedenfalls für die, in denen regierende Politiker nicht mit religiös anmutendem „Weltrettungswahn“ ihren erbärmlichen Bildungsstand glauben kaschieren zu können.

Der Weg in GB

In Großbritannien war man schon immer positiv gegenüber der Kernenergie eingestellt. Es gab nie eine so gewalttätige „Anti-Atomkraft-Bewegung“ wie in Deutschland und es gelang auch nie den Ökosozialismus in den Regierungen zu etablieren. Im Gegenteil, in GB ist das Rechnen noch erlaubt. Der Ausflug in die Windenergie ist gescheitert. Mögen die Schlangenölverkäufer der Windindustrie auch noch so phantastische Erzeugungskosten aus dem Hut zaubern. Es zählt nur der Strompreis an der Steckdose des Endverbrauchers, also einschließlich der Backup-Kraftwerke, der gesamten Netzkosten usw. Ferner hat man in GB schon länger die Bedeutung qualifizierter und gut bezahlter Industriearbeitsplätze erkannt. Die Finanzindustrie in London kann weder das ganze Land ernähren, noch bietet es für alle Menschen geeignete Arbeitsplätze. Insofern ist es logisch, daß man die vorhandenen Kernkraftwerke nicht nur ersetzen will, sondern sogar von einem Ausbau ausgeht. Die Befreiung von ökosozialistischen Träumereien in Brüssel durch den Brexit beschleunigt diesen Prozeß erheblich. Es sollte im Zusammenhang mit dem Brexit nie vergessen werden, daß das Theater um den Neubau des Kernkraftwerks Hinkley Point C (HPC) erheblich die Abneigung gegen den europäischen Zentralstaat verstärkt hat: Wenn ein kleiner ferner Alpenstamm meint, die Energiepolitik einer frei gewählten britischen Regierung über Prozesse bestimmen zu können, ist Schluß für jeden aufrechten Britannier. Schließlich hat sich diese stolze Nation nicht einmal durch einen gewissen Adolf Hitler – ein Vertreter einer wenig anderen Variante des Sozialismus – auf die Knie zwingen lassen.

Die Bedeutung des Finanzierungsmodells

In GB ist allen klar, daß der vereinbarte Preis für die elektrische Energie aus dem im Bau befindlichen Kernkraftwerk HPC den Gipfel einer verfehlten Entwicklung darstellt und dringend gesenkt werden muß. Bemerkenswert ist, daß eine Annalyse zu dem Ergebnis kommt, daß das Finanzierungsmodell der dickste Brocken beim Energiepreis ist. Für HPC ergibt sich ein Anteil von 2/3 an dem Strompreis. Von dem vereinbarten Strike Price von 92,50 GBP/MWh entfallen volle 62 GBP/MWh auf die Finanzierungskosten. Mit anderen Worten: Lediglich ein Zahlungsstrom von rund 30 GBP pro produzierter Megawattstunde elektrischer Energie (über die Betriebsdauer von 60 Jahren gerechnet) dient dazu, die gesamten Investitions- und Betriebskosten zu bezahlen. Der Löwenanteil von 62 GBP/MWh dient ausschließlich zur Finanzierung der in der Bauzeit anfallenden Kosten. Noch interessanter ist, wenn man die Investition mit den Konditionen von sonstigen Infrastrukturmaßnahmen in GB ansetzt: Dann wäre lediglich ein Zahlungsstrom von 26 GBP/MWh nötig. Volle 36 GBP/MWh entfallen also allein auf die Abdeckung des Risikos während der Bauzeit dieses Kernkraftwerks. So wurde im Bezugsjahr 2016 die „Verzinsung“ (weighted average cost of capital) nach Steuern mit 9,2% angesetzt. Eine seltsame Wette zwischen (dem nie gefragten) Stromkunden und dem Hersteller. Auf jeden Fall bieten sich hier reichhaltige Möglichkeiten für „Finanzinnovationen“ im Zeitalter der „Nullzinspolitik“ und stetig steigender Staatsverschuldungen.

Welch zerstörerische Wirkung Planwirtschaft in den Händen von Politikern mit Hang zur „Systemveränderung“ hat, zeigt sich am Vergleich der „Preise“ für Wind- und Sonnenenergie mit Kernenergie. Einerseits Anschlusszwang, Einspeisevorrang, Backup-Kraftwerke usw. die bewußt nicht in den Strompreis eingerechnet, sondern zusätzlich dem Endverbraucher über „Netzentgelte“ abgeknüpft werden und andererseits alle möglichen fiktiven Kosten, wie Entsorgungskosten etc. die durch den Strompreis unmittelbar abgedeckt werden müssen. Wenn dann besonders schlichte Gemüter einfach beide Zahlen vergleichen, ergeben sich volkswirtschaftlich tödliche Konsequenzen. Es zählt nämlich nur der Gesamtpreis auf der Rechnung des Endverbrauchers, deren Kostendifferenzen zu Konsumverzicht und Arbeitsplatzverlusten an anderer Stelle führen. Hier verschaffen sich gerade Staaten, die Stromversorgung als „öffentliches Gut“ (Zinssätze von Staatsanleihen) betrachten, zur Zeit große Vorteile.

Die Notwendigkeit der Serienfertigung

Die Erfahrung zeigt, daß eine Serienfertigung (möglichst) identischer Kraftwerke ein großes Einsparpotential birgt. Allerdings ist das insbesondere bei den unterschiedlichen Zulassungsbestimmungen der einzelnen Länder nicht ganz einfach. So ist der Reaktor Flamanville 3 vordergründig genau so ein EPR wie die Reaktoren in Hinkley Point. Praktisch haben sie aber etwa 30% mehr Kabel und Rohrleitungen. Gravierend ist auch das Backup eines analogen unabhängigen Abschaltsystems zusätzlich zu den beiden digitalen Kontrollsystemen. Solche Änderungen können schnell und kostenträchtig auf andere Systeme rückkoppeln. In diesem Sinne ist HPC eher schon wieder ein „First Of A Kind (FOAK)“. Die ersten gravierenden Einsparungen werden erst bei dem Nachfolgeprojekt in Sizewell eintreten. Es ist bereits in Vorbereitung. Dort soll (fast) eine Kopie von HPC entstehen. Wie schon bei einer Doppelblockanlage die Einsparungen durch Erfahrung zunehmen, zeigt sich bei HPC in der Anzahl der Arbeitsstunden für die Betonarbeiten: Bei Block 1 wurden noch 25 Stunden für die Einbringung einer to Betonstahl benötigt, bei Block 2 nur noch 16 Stunden. Je mehr (wieder) in der Kerntechnik erfahrene Fachkräfte vorhanden sind, je besser laufen die Baustellen. Man hat deshalb bereits großen Wert auf Ausbildungszentren gelegt, in denen z. B. Schweißer geschult werden bevor sie auf die Baustelle kommen.

Erst konstruieren, dann bauen

Bevor man mit dem Bau beginnt, muß ein Kraftwerk bis ins letzte Detail durchkonstruiert sein. Jede Änderung in der Bauphase führt nicht nur zu Verzögerungen, sondern wirkt sich auch meist auf schon installierte Bauteile aus. Es sind gravierende Änderungen nötig, die oft zu weiteren Änderungen führen. Eine Kostenexplosion ist unweigerlich die Folge. Man denke nur an die „ewige Baustelle“ des EPR in Olkiluoto. Dies hat nichts mit Kernkraftwerken an sich zu tun, sondern ist das Ergebnis von Missmanagement. Ebenso wichtig ist der Einsatz von qualifizierten und in der Kerntechnik erfahrenen Fachkräften und eine ständige Qualitätskontrolle. Geht man die Sache zu lax an, laufen die Kosten davon (Vogtle, Summers, Flamanville). Jede nicht fachgerechte Dokumentation oder gar Pfusch führt zu Neuanfertigungen und Terminüberschreitungen. Dies kann sogar renommierte Unternehmen wie Westinghouse oder Areva in den Ruin führen.

Management des Risikos

Je komplexer oder einzigartiger ein Projekt ist, desto risikoreicher. Es gibt auch bei sonstigen Großprojekten beträchtliche Kostensteigerungen (Berliner Flughafen, Elbphilharmonie etc.). Die Auswertung zahlreicher erfolgreicher und nicht so erfolgreicher Bauvorhaben hat zu 14 Punkten geführt, die ausschlaggebend erscheinen:

  1. Finanzierung. Steht die Finanzierung vor Baubeginn und ist robust gegen unerwartete Einflüsse von außen (Finanzmarkt) und durch das Projekt (z. B. Pleite eines Zulieferers)? Bei langen Bauzeiten muß sie ständig überprüft und gegebenenfalls angepaßt werden. Insbesondere bei innovativen Modellen muß Übereinkunft bei allen Kapitalgebern bestehen.
  2. Vorschriften. Sind alle Vorschriften bekannt und verstanden? In der Kerntechnik kann ein nicht vollständig oder falsch ausgefülltes Formular ein Bauteil in Schrott verwandeln. Zumindest sind zeitaufwendige und teure Nachprüfungen erforderlich.
  3. Unternehmensführung. Ist die Führungsstruktur definiert und dem Projekt angemessen? Bei einem Kernkraftwerk gibt es hunderte Lieferanten aus allen Kontinenten, Kulturen, Sprachen und mit unterschiedlichsten Unternehmensstrukturen. Die Verantwortungen müssen klar definiert und eindeutig abgegrenzt sein. Alle Beteiligten müssen stets die gleiche Sprache sprechen.
  4. Standortdaten. Sind alle Standortbedingungen bekannt, verstanden und vollständig und ausreichend berücksichtigt? (Negativbeispiel: Tsunamis in Fukushima)
  5. Verfahrenstechnik. Sind alle chemischen und physikalischen Prozesse verstanden und alle notwendigen Daten dokumentiert? Insbesondere bei Innovationen sind die Auswirkungen auf andere Teilverfahren genau zu beobachten und etwaige Rückkoppelungen zu prüfen.
  6. Konstruktion. Handelt es sich um ausgereifte Konstruktionen bei allen Baugruppen? (Negativbeispiel: Vibrationen in den ersten Hauptkühlmittelpumpen beim AP1000).
  7. Kostenvoranschläge. Sind die Kostenvoranschläge vor Vertragsabschluss auf ihren Realitätsgehalt überprüft? Nachträge, Substandards aus Not oder gar Firmenpleiten sind gleichermaßen schmerzhaft für ein Projekt. Jeder Zulieferer muß – wie vor allem auch der Generalübernehmer – in erhebliche finanzielle Vorleistungen gehen (Genehmigungen und Zulassungen) um überhaupt lieferfähig zu sein. In einem so engen und stark regulierten Markt kann daher schon eine Nichtberücksichtigung bei der Auftragserteilung zur existenziellen Bedrohung werden (siehe Horizon in GB).
  8. Vertragliche Schnittstellen. Sind Schnittstellen eindeutig definiert und von allen Beteiligten verstanden und akzeptiert? Sie müssen in allen Phasen des Projekts gemanagt werden.
  9. Projektleitung. Ist die Projektleitung ausreichend qualifiziert, fachlich und menschlich geeignet und durchsetzungsfähig? Ist die Organisationsstruktur robust genug für die Projektlaufzeit?
  10. Datenverwaltung. Für ein Kernkraftwerk sind tausende Dokumente und technische Zeichnungen notwendig. Sie müssen jederzeit auf der Baustelle griffbereit sein. Das ist heute nur noch papierlos möglich. Alle Daten und Datenformate müssen konsistent sein. Jegliche Änderung muß genau und nachvollziehbar dokumentiert werden. Grundvoraussetzung ist eine ausfallsichere Datenverarbeitungsanlage mit Internet-Verbindungen großer Bandbreite. Üblich ist heute das gesamte Kernkraftwerk als 4D-Modell. Damit lassen sich nicht nur alle Anlagenteile aus beliebiger Sicht betrachten (z. B. Kollisionskontrolle) sondern auch stets im aktuellen oder gewünschten Bauzustand.
  11. Baustelleneinrichtungen. Sind alle Hilfsmittel (z. B. Schwerlastkran) zeitgerecht vorhanden und für den Einsatz geeignet. Sind erforderliche Hallen und Werkstätten einsatzbereit. Ist Arbeitsschutz und Strahlenschutz stets gewährleistet?
  12. Zulieferketten. Sind die Verfahren zur Auftragserteilung, Lieferung (individuelle Verkehrswege zur Baustelle) und Qualitätskontrolle vorhanden? Sind die speziellen Vorschriften der Genehmigungsbehörden berücksichtigt und den potentiellen Lieferanten bekannt? Gibt es Anreize für besondere Qualität und Termintreue?
  13. Fachkräfte. Ist gewährleistet, daß jeweils zum erforderlichen Zeitpunkt ausreichend Fachkräfte mit gültiger Zulassung auf der Baustelle vorhanden sind? Diese Fachkräfte müssen nahtlos in den örtlichen Arbeitsschutz (Strahlenschutz etc.) und das Qualitätsmanagement integriert werden. Eventuell müssen rechtzeitig Schulungen oder Nachprüfungen organisiert werden.
  14. Betriebsvorbereitung. Ist der Übergang von Errichtung zu Betrieb organisiert? Ist z. B. die spätere Betriebsmannschaft frühzeitig genug auf der Baustelle integriert? Ist der Wissenstransfer vom Generalunternehmer zum Kunden (z. B. unterschiedliche Datenverarbeitungssysteme und Firmenkultur) zu jedem Zeitpunkt garantiert?

Die vorhergehende Aufzählung soll vor allem Laien ein Gefühl vermitteln, wie vielfältig der Bau von Kernkraftwerken ist. Ein paar Promille der Baukosten sind z. B. für einen Software-Entwickler ein ausgesprochener Großauftrag. So ist es nicht verwunderlich, daß die kerntechnische Industrie immer eine Triebfeder hoch industrialisierter Gesellschaften war und ist. Die „Abfallprodukte“ (z. B. Simulationsprogramme, probabilistische Methoden, Werkstoffwissenschaften, Arbeitsschutz etc.) sind stets schnell in andere Industrien nutzbringend eingeflossen. Man darf aber nie die alte Volksweisheit „wer die Musik bestellt, bestimmt die Kapelle“ außer acht lassen. Wenn man selbst keine Kernkraftwerke mehr baut und betreibt, ist man sehr schnell raus aus dem Spiel. Ganz analog, wie man es aus Luft- und Raumfahrt und der Rüstungsindustrie kennt. Andererseits ist „Atomausstieg“, „Kohleausstieg“ und „Benzin- und Dieselausstieg“ ein probates Mittel, um eine Industriegesellschaft wieder auf den Stand des Mittelalters zurückzuführen – mit allen gesellschaftlichen Konsequenzen. Gesellschaftssysteme sind träge, deshalb sind die Konsequenzen nicht unmittelbar fühlbar. Wer glaubt, gegebenenfalls könnte man ja einfach das Rad zurückdrehen, ist naiv. Wenn Technik so einfach geht, wäre Afrika längst ein weiteres China.

Erster Reaktor in Weißrussland

In Ostrovets in der Region Grodno (54° 36′ 49″ N, 25° 57′ 19″ E) geht das erste Kernkraftwerk Weißrussland ans Netz. Es besteht aus zwei Druckwasserreaktoren des Typs VVER-1200 mit insgesamt 2340 MWel,netto. Die Auftragserteilung und erste Baustellenvorbereitungen erfolgten noch 2011. Die Grundplatte von Reaktor 1 wurde im November 2013 und von Reaktor 2 im May 2014 betoniert (offizieller Baubeginn eines Kernkraftwerks). Damit hat auch die russische Nuklearindustrie gezeigt, daß sie Kernkraftwerke fristgerecht und ohne Kostenüberschreitungen im Ausland fertigstellen kann. Der erste Reaktor dieses Typs ging 2016 (Novovoronezh II-1) in Betrieb. Es folgten 2017 Leningrad II-1 und 2019 Novovoronezh II-2. Auch hier zeigt sich wieder, der Bau von Kernkraftwerken in der vorgesehenen Zeit zu festen Kosten ist keine Hexerei. Das Geheimnis liegt im Bau möglichst baugleicher Kraftwerke in dichter Folge: So hat man stets geübtes Personal im Einsatz und dies ist die beste Garantie vor Termin- und Kostenüberschreitungen.

Preis und Finanzierung

Die Exporterfolge der russischen Nuklearindustrie beruhen auf der gleichzeitigen Finanzierung durch russische Banken. Der Auftragswert für das Kraftwerk betrug 10 Milliarden US$ (entsprechend 4274 US$/kW). Das ist durchaus günstig für ein Kraftwerk der Generation III+ mit allem Schnickschnack, wie doppeltem Beton-Containment und Kernfänger. Bei diesem Typ hat sich der Hersteller eng an europäischen Vorstellungen orientiert, wie sie auch im französischen EPR realisiert werden.

Die Finanzierung erfolgt quasi nach einem Bauherrenmodell: Es gibt einen Zahlungsplan mit festgelegten Raten zu festgelegten Zahlungsbedingungen. Dies ergibt eine interessante Aufteilung des Risikos zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber. Bis zur jeweiligen vertragsgemäßen Teillieferung trägt der Anbieter das Risiko von Kostensteigerungen durch Bauverzögerungen. Erst ab diesem Zeitpunkt wirken sich für den Auftraggeber zusätzliche Zinszahlungen durch eine verzögerte Inbetriebnahme aus. Wird eine Rate an den Hersteller fällig, wird diese durch eine russische Bank als Kredit für Weißrussland bereitgestellt. Erst ab diesem Moment muß der Kapitaldienst durch den Auftraggeber geleistet werden. Rußland finanziert so etwa 90% der Baukosten vor. Ganz nebenbei, haben die USA inzwischen erkannt, welchen Exportvorteil Rußland gegenüber finanzschwachen Ländern durch dieses Modell hat und streben wieder staatliche Ausfallbürgschaften an. So hat Rosatom im März 2020 veröffentlicht, daß es für die nächsten zehn Jahre über ein Auftragsvolumen im Ausland von US$ 140 Milliarden verfügt. Rosatom besteht aus 400 Unternehmen mit mehr als 250 000 Mitarbeitern. Für Rußland bedeutet dies nicht nur die Einwerbung von Exportaufträgen, sondern auch die Wandlung der stets schwankenden Deviseneinnahmen aus dem Rohstoffgeschäft in stetige langfristige Zahlungsströme – z. B. für Pensionszahlungen.

Die russische kerntechnische Industrie ist seit dem Zusammenbruch der Sowjetunion wie ein Phönix aus der Asche wiederauferstanden. Im Oktober 2015 wurde der erste Reaktordruckbehälter von Atomash in Wolgodonsk – nach 30 Jahren Pause – hergestellt. Das Werk wurde 1973 gegründet und stellte bis 1986 allein 14 Reaktorgefäße her. 1997 ging es endgültig pleite und hangelte sich dann mit Aufträgen aus dem Gas- und Ölsektor durch. Heute ist es wieder das Zentrum für Druckwasserreaktoren und verfügt über die Kapazität von vier kompletten Kernkraftwerken (Druckgefässe, Dampferzeuger etc.) jährlich. Das Werk verfügt über einen eigenen Anschluß an den Wolga-Don-Kanal. In diesem Jahr wurden bereits drei Reaktordruckgefäße und 17 Dampferzeuger für Projekte in Indien, Bangladesch und der Türkei ausgeliefert.

Der Bauablauf

Man bevorzugte in Weißrussland ein zur Errichtung paralleles, abschnittsweises Genehmigungsverfahren. Dies funktioniert sehr gut bei Serienbauweise ohne große lokale Anpassungen. Wie hier gezeigt, kann das die gesamte Bauzeit einschließlich notwendiger Planung und Vertragsverhandlungen vom „Wunsch“ ein Kernkraftwerk zu bauen, bis zur Inbetriebnahme auf rund zehn Jahre begrenzen. Wendet man dieses Verfahren jedoch beim erstmaligen Bau eines Kernkraftwerks (FOAK) an, kann es sehr schnell zu einem wirtschaftlichen Desaster führen. Eindringliches Beispiel hierfür ist die „ewige“ Baustelle des EPR in Finnland.

Auch bei diesem Projekt zeigt sich wieder der grundsätzliche Vorteil von Baustellen mit doppelten Blöcken. Auch die französische Industrie ist nun diesem Weg in Hinkley Point gefolgt. Die gesamte Baustelleneinrichtung, wie z. B. Schwerlastkran, Werkstätten, Unterkünfte usw. halbiert sich automatisch (bezogen auf die spezifischen Kosten). Man kann bei allen Projekten bereits beim zweiten Block eine merkliche Senkung der notwendigen Arbeitsstunden feststellen, da man bereits vor Ort eine geübte und aufeinander eingestellte Truppe im Einsatz hat. Dies gilt um so mehr, je mehr man lokale Unternehmen beauftragt. So kam man in Ostrovets mit angeblich 3000 Fachkräften aus.

Am 10. July 2016 ereignete sich beim Einbau des Reaktordruckbehälters ein Missgeschick: „Der Behälter rutschte langsam etwa 4 m ab und setzte sanft auf den Grund auf, keine Beschädigung, die Aufhängung am Gehäuse wurde verschoben“, so die offizielle Stellungnahme. Auf Wunsch der weißrussischen Genehmigungsbehörde wurde er durch einen neuen ersetzt. Am folgenden 3. April wurde der für Block 2 vorgesehene Behälter in Block 1 eingebaut. Für den Block 2 wurde der ursprünglich für das Kraftwerk Kaliningrad 2 vorgesehene Reaktordruckbehälter ersatzweise geliefert. An diesem Beispiel erkennt man, wie robust die Strategie einer Serienfertigung ist. Der notwendige Ersatz eines Bauteils mit 36 Monaten Lieferzeit wäre bei einem Einzelprojekt zu einer wirtschaftlichen Katastrophe geworden. So konnte der Fahrplan nahezu eingehalten werden und im August 2020 die Beladung mit den 163 Brennelementen abgeschlossen werden.

Der nukleare Friedhof

Es ist eine russische Tradition, die nuklearen Abfälle in unmittelbarer Nähe des Kraftwerks zu lagern. Man hat deshalb parallel die Genehmigung für ein Endlager durchgeführt. Die erste Stufe für US$ 10 Millionen soll bis 2028 fertiggestellt sein. Man geht bei einer Betriebsdauer des Kernkraftwerks von (erstmal) 60 Jahren aus. In diesem Zeitraum sollen 9360 m3 feste Abfälle (leicht und mittelaktiv) und 60 m3 hochaktive Abfälle anfallen. Beim Abbruch der Anlage sollen noch einmal 4100 m3 leicht und mittelaktive Abfälle und 85 m3 hochaktive Abfälle anfallen. Die leicht und mittelaktiven Abfälle sollen dauerhaft lokal gelagert werden. Für die hochaktiven Abfälle wird ein unterirdisches Zwischenlager geschaffen.

Die Geschichte der VVER-Baureihe

In Rußland werden Druckwasserreaktoren als Wasser/Wasser-Energie Reaktoren (VVER) bezeichnet. Diesem Kürzel wird die gerundete elektrische Leistung in Megawatt und gegebenenfalls eine Fertigungsnummer angehängt. So ist der VVER-1200 ein Druckwasserreaktor mit rund 1200 MW elektrischer Leistung. Erst am 8.9.1964 wurde der erste Druckwasserreaktor als VVER-210 im Kraftwerk Novovoronezh kritisch und blieb bis 1984 in Betrieb. 1971 folgte der erste VVER-440 und 1980 der erste VVER-1000. Die beiden letzten Typen wurden auch exportiert (Ukraine, Armenien, Finnland, Bulgarien, Ungarn, Tschechien., Slowakei, Iran, China).

Alleinstellungsmerkmal aller VVER sind liegende Dampferzeuger und sechseckige Brennelemente. Das grundsätzliche Konstruktionsprinzip wurde bis heute beibehalten und ist ausgereizt. Durch die stetige Leistungssteigerung ergibt sich eine evolutionäre Entwicklung, bei der man die Betriebserfahrungen, technische Weiterentwicklungen (z. B. Werkstoffe) und zusätzliche Sicherheitsanforderungen (Containment, Kernfänger etc.) stets in die nächste Baureihe ohne all zu große Entwicklungsrisiken einfließen lassen kann. Führt man jedoch eine Baureihe über einen solch langen Zeitraum fort, verkompliziert dies irgendwann die Anlage. Dies gilt beispielsweise für die liegenden Dampferzeuger (Durchmesser 4 m, Höhe 5 m, Länge 15 m, Gewicht 340 to). Stehende Pumpen, Druckbehälter usw. mit liegenden Dampferzeugern zu verbinden, führt zu einer sehr unaufgeräumten Konstruktion mit langen und verschlungenen Rohrleitungen. Dies erschwert Wartung und Wiederholungsprüfungen. Das Reaktordruckgefäß wächst auch mit steigender Leistung. Durch die Beibehaltung der Grundkonstruktion mit zwei Anschlussebenen (4 Rücklauf und 4 Vorlaufleitungen plus Noteinspeisung) besteht das Druckgefäß aus 6 geschmiedeten Ringen und einer Kalotte. Die Schweißarbeiten am oberen und unteren Teil dauern jeweils 15 Tage bei einer Temperatur von 200 °C. Anschließend muß jede Hälfte noch bei 300 °C geglüht werden um die Spannungen in den Nähten zu verringern. Nachdem beide Hälften in einem weiteren Schritt zusammengeschweißt wurden, muß das gesamte Gefäß noch komplett mit einer korrosionsbeständigen Legierung plattiert werden. Alles sehr umständlich und damit teuer. Die Fertigungszeit beträgt deshalb etwa 36 Monate.

Hintergründe

Weißrussland ist als selbstständiger Staat aus der Auflösung der Sowjetunion hervorgegangen. Es ist ein relativ kleines und dünn besiedeltes Land mit knapp 60% der Fläche von Deutschland, aber nur 10 Millionen Einwohnern. Durch die enge Verknüpfung der Wirtschaft in der ehemaligen Sowjetunion – die bis heute noch nicht überwunden ist – kommt praktisch die gesamte Kohle, das Rohöl und Erdgas immer noch aus Rußland. Diese extreme Abhängigkeit hat immer wieder zu Spannungen zwischen beiden Ländern geführt. Vereinfacht kann man sagen, daß Putin-Rußland hat immer wieder versucht durch angedrohte Preiserhöhungen und Lieferunterbrechungen Weißrussland seinen Willen aufzudrücken – umgekehrt hat Weißrussland versucht, seine „Kosten“ durch Erhöhung von Transitgebühren erträglich zu halten. Insofern sind die Ostsee-Pipeline und das Kernkraftwerk Ostrovets unmittelbare Produkte dieses Konflikts. Rußland mußte Weißrussland ein Kernkraftwerk bauen und vorfinanzieren, sonst hätte es Weißrussland durch den Bau der Ostsee-Pipeline unweigerlich in die Arme des „Westens“ getrieben. Ein weiterer Satellitenstaat wäre dem „roten Zaren“ – wie schon vorher die Ukraine – davongelaufen.

Ein Kernkraftwerk entzieht sich weitestgehend politischer Erpressbarkeit: Wegen der außerordentlichen Energiedichte von Uran kann es für Monate und Jahre ohne neue Brennstofflieferungen betrieben werden. Auch ein russisches Kernkraftwerk stellt heute kein Problem mehr da. Es gibt für die Reaktoren heute Brennelemente von verschiedenen Herstellern außerhalb der russischen Einflußsphäre. Auch die Versorgung mit Ersatzteilen und „Kow-how“ ist nicht unbedingt ein Problem. Eine enge Kooperation mit der Ukraine, Finnland usw. kann im Ernstfall helfen – es haben schließlich all diese Länder ein Problem mit russischer Technik und Politik.

Der erste Reaktor der VAE ist kritisch

Mit der Inbetriebnahme des Kernkraftwerks Barakah sind die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) als 33. Nation in den weltweiten Kreis der Nationen mit friedlicher Nutzung der Kernenergie aufgestiegen. Ein unter verschieden Gesichtspunkten erwähnenswerter Schritt.

Proliferation

Die VAE haben sich bewußt zur ausschließlichen friedlichen Nutzung bekannt. Sie haben deshalb bewußt auf einen eigenen Brennstoffkreislauf vertraglich verzichtet: Keine Anreicherung von Uran und keinerlei Gewinnung von Plutonium um „Verdachtsmomente“ einer militärischen Nutzung vollständig auszuschließen. Bezug von Brennstoff nur in der Form einsatzbereiter Brennelemente. So radikal hat sich bisher keine Nation positioniert. Extremes Gegenbeispiel ist der Nachbar auf der anderen Seite des Golfs. Im Mullah-Iran wird die Anreicherung von Uran und die Gewinnung von (waffengrädigem) Plutonium leichtgläubigen Europäern als notwendig für den Betrieb des Kernkraftwerks Busher verkauft.

Der Verzicht auf einen eigenen Brennstoffkreislauf hat einerseits enorme diplomatische Verwerfungen ausgelöst und andererseits interessante neuartige Ansätze erschaffen. So haben die USA größte Bauschmerzen bei der Lieferung von Kernkraftwerken an Saudi Arabien oder Indien. Indien ist bereits faktisch „Atommacht“. Saudi Arabien ist nicht grundsätzlich bereit einen faktischen Verzicht auf Kernwaffen auszusprechen solange der „Erzfeind Iran“ weiter offen an der „Atombombe“ bastelt. Schon aus diesem Grunde ist das – insbesondere von Deutschland immer noch verzweifelt hoch gelobte „Iranabkommen“ äußerst kontraproduktiv gewesen. Andererseits ist durch die inzwischen verwirklichte Brennstoffbank mehr als ein Ansatz für die Nichtverbreitung von Kernwaffen geschaffen worden.

Um die Brennstoffversorgung zu sichern, wurde die Versorgung durch die VAE in fünf Bereiche vom Uranbergbau bis zum Brennelement gegliedert. Für jede Stufe wird mit mehreren Lieferanten aus unterschiedlichen Ländern Lieferverträge abgeschlossen. Für die Erstbeladung allein mit sechs Unternehmen. Für abgebrannte Brennelemente werden drei Perioden (bis 20 Jahre, bis 200 Jahre und darüber hinaus) definiert. Für die Lagerung bis zu 20 Jahren sind Abklingbecken vorgesehen. Alle sechs Jahre sollen die Elemente in oberirdische Betontresore für mindestens (mögliche) 200 Jahre umgelagert werden. Für den Zeitraum danach kann eine Wiederaufbereitung im Ausland durchgeführt oder eine direkte Endlagerung vorgenommen werden. Eine endgültige Entscheidung wird dann wahrscheinlich nach Kosten gefällt werden.

Die Energiesituation in den VAE

Im Jahr 2007 wurde eine umfangreiche Energiestudie durchgeführt. Man kam zu der Erkenntnis, daß der Verbrauch an elektrischer Energie mit einer Rate von 9% jährlich wachsen würde. Es blieb daher nur der Weg über den Neubau von Kernkraftwerken oder Kohlekraftwerken. Ab dem Jahr 2007 wurde die VAE bereits zum Netto-Gasimporteur mit stetig steigender Tendenz. Noch heute wird fast 98% der elektrischen Energie aus Erdgas gewonnen. Der Primärenergieverbrauch wurde 2018 aus etwa 40% Öl und 59% Erdgas gedeckt. Im Jahr 2017 wurden 127 TWh elektrische Energie verbraucht. Das Kernkraftwerk Barakah mit 4 Blöcken vom Typ APR1400 kann rund 44 TWh jährlich produzieren. Damit können erhebliche Mengen Erdgas in den nächsten Jahren für die Industrie oder den Export freigesetzt werden.

Finanzierung

Nach internationaler Ausschreibung und mehr als einjähriger Prüfung ging der Auftrag 2009 an die Korea Electric Power Company über die schlüsselfertige Lieferung zum Festpreis von 20 Milliarden USD für das Kernkraftwerk Barakah (3600 USD/kW). Es war der erste Exporterfolg Koreas für Reaktoren der sog. III. Generation. Insofern ein mutiger Schritt auf beiden Seiten. Vor der Entscheidung wurden zahlreiche internationale Fachleute mit Erfahrungen im Bau von Kernkraftwerken im Auftrag der VAE nach Korea entsandt. Ihr Auftrag war die Beurteilung der Zulieferer und der Baustellen des gleichen Typs. Die VAE selbst verfügen über zahlreiche Erfahrungen in der Abwicklung von Großprojekten ihrer Öl- und Gasindustrie und den Bau und Betrieb zahlreicher Gas-Kombi-Kraftwerke.

Im Jahr 2016 gingen die VAE und Korea eine gegenseitige Beteiligung ein. Man gründete ≫Barakah One (BO)≪ als Finanzierungs- und ≫Nawah≪ als gemeinsame Betriebsgesellschaft. An diesen beiden Gesellschaft hat jeweils die ≫Emirates Nuclear Energy Corporation (ENEC)≪ einen Anteil von 82% und die ≫Korea Electric Power Corporation (KEPCO)≪ einen Anteil von 18%. BO verfügt über ein Kapital von 24,4 Milliarden USD. Davon sind 4,7 Milliarden Eigenkapital und rund 19,6 Milliarden Fremdfinanzierung. Das Department of Finance of Abu Dhabi hat 16,2 Milliarden beigesteuert und die Export-Importbank von Korea (KEXIM) 2,5 Milliarden. Weitere Mittel kommen von einem Bankenkonsortium (National Bank of Abu Dhabi, First Gulf Bank, HSBC, Standard Chartered Bank). Das Volumen beinhaltet den Auftragswert (overnight cost), die Zinsen und etwaige Kostensteigerung durch Inflation während der Bauzeit, sowie die erste Brennstoffladung.

Die Baustelle als ein Konjunkturprogramm

Im July 2012 begann der Bau mit dem Betonieren der Grundplatte des Reaktors 1. Diese Arbeiten gelten international als der Baubeginn eines Kernkraftwerks. Im May 2013 folgte die Grundplatte des Reaktors 2 und im September 2014 Grundplatte 3 bzw. im September 2015 Grundplatte 4. Hier wird schon das Prinzip eines kostengünstigen Bauens erkennbar: Man baut viermal die gleiche Anlage, aber geringfügig zeitversetzt. So hat man jeweils nach dem Bau der Anlage 1 ein bereits geübtes Team für die Anlagen 2 bis 4 vor Ort. Dies bietet die größte Rationalisierung und Sicherheit vor Fehlern, die zu Bauverzögerungen führen. Eine stets wiederkehrende Erfahrung auf allen Baustellen der Welt. Dieser Takt wurde auch bei den Komponenten gehalten: Z. B. Einbau des ersten Reaktordruckgefäßes im May 2014, im Reaktor 2 im Juni 2015, im Reaktor 3 July 2016 und 2017 im Reaktor 4. Eine solche Auftragsvergabe wirkt sich natürlich auch kostensenkend bei den Zulieferern aus. Eine Kleinserie ist immer günstiger als eine spezielle Einzelanfertigung. Jedes „erste Mal“ birgt immer das Risiko nicht vorhergesehener Probleme, die automatisch zu Verzögerungen führen.

Auf der Baustelle arbeiteten mehr als 18 000 Menschen. So viele Menschen über so lange Zeit mit Unterkunft, Essen, sauberer Arbeitsbekleidung etc. zu versorgen, ist ein enormer Input für die lokale Wirtschaft. Hinzu kommen die Aufträge im Inland. Rund 1400 Unternehmen aus den VAE erhielten vom Generalunternehmer Aufträge über mehr als 3 Milliarden USD. Viel bedeutender als der Geldwert ist jedoch der Wissenstransfer: Alle Produkte und Dienstleistungen müssen den strengen Qualitätsanforderungen der Kerntechnik genügen. So haben die koreanischen Zulieferer durch tatkräftige Hilfe dazu beigetragen, daß zahlreiche Unternehmen sich erstmalig für eine Zulassung bei der American Society of Mechanical Engineers (ASME) zertifizieren konnten. So besitzen z. B. Emirates Steel durch ihre Lieferung für Betonstahl nun eine ASME-Zulassung für Kernkraftwerke. Solche Zertifikate müssen beileibe keine Eintagsfliegen sein. So konnte der Kabellieferant Ducab inzwischen sogar Kabel für das Kernkraftwerk Shin Hanul in Korea liefern. Es ist kein Zufall, daß hier keine Rede mehr von DIN und sonstigen deutschen Regelwerken ist. Keine Exporte von Kernkraftwerken, keine Verbreitung von deutscher Spitzentechnik. Wer seinen Betrieb einmal aufwendig auf die US-Maßsysteme und ihre Technik-Philosophie eingestellt hat, wird nur sehr unwillig alles ändern. Dies gilt auch für andere Produkte.

Die Folgeaufträge

Ein solches Projekt ergibt eine gegenseitige Verknüpfung der Wirtschaftsbeziehungen für Jahrzehnte. Für den Lieferanten ergeben sich unzählige lukrative Folgeaufträge. So hat die Korea Hydro und Nuclear Power (KHNP) mit der Betriebsgesellschaft Nawah ein ≫Operating Support Service Agreement (QSSA)≪ abgeschlossen. Für 10 Jahre nach Fertigstellung sollen 400 Fachkräfte von KHNP den Betrieb vor Ort unterstützen. Der Auftragswert: 880 Millionen USD. Hinzu kam 2017 ein weiteres Abkommen zwischen KHNP und Nawah über den gemeinsamen Einkauf von Ersatzteilen für die koreanischen und VAE Kraftwerke vom Typ APR1400. Im März 2019 hat Nawah einen fünfjährigen Wartungsvertrag mit Kepco und Doosan Heavy Industries abgeschlossen. Man muß nicht nur unzählige „Elektro-Golfs“ verkaufen, bis man einen Umsatz von 20 Milliarden erzielt hat, sondern bei einem Kernkraftwerk fallen einem auch noch weitere Milliardenaufträge quasi ins Haus. Nicht zu unterschätzen, welche ganz anderen Aufträge man durch solch enge Kontakte einwerben kann. So haben sich die Koreaner schon vorher durch den Bau von Gaskraftwerken und Meerwasserentsalzungsanlagen einen Namen in den VAE gemacht. So wie einst Siemens – jedenfalls sind nicht immer höhere Lohnkosten in Deutschland eine Ausrede für alles. Politischer Wille spielt auch eine nicht ganz unwichtige Rolle. Wenn man jedenfalls sein Heil in der Neuerfindung mittelalterlicher Techniken sucht, sollte man sich über keinen Stellenabbau wundern.

Der steinige Weg

Es ist eine nicht zu unterschätzende Leistung, ein bitterarmes Volk aus einer nahezu unbewohnbaren Salzwüste in das 21. Jahrhundert zu katapultieren. Inzwischen setzt sich in allen Ölförderländern die Erkenntnis durch, daß nur durch eine konsequente Industrialisierung dauerhaft gut bezahlte und anspruchsvolle Arbeitsplätze geschaffen werden können. Davor steht wiederum Bildung und Ausbildung. So ist die Emirates Nuclear Energy Corporation (ENEC) buchstäblich aus dem Nichts 2008 entstanden. Heute hat die ENEC über 2900 Mitarbeiter. Der Anteil der Emiratis ist inzwischen auf 60% angestiegen und der Anteil der Frauen beträgt 20%, was vielleicht viele „Gender-GaGa-Anhänger“ erstaunen mag. Hier wächst eine Generation hoch qualifizierter Frauen heran, von denen bereits einige Führungspositionen – ganz ohne Quote, sondern durch Fleiß (Kerntechnik-Studium) und Befähigung – erklommen haben.

Der Weg ist durchaus eine Orientierung für andere Schwellen- oder gar Entwicklungsländer die Kernenergie nutzen wollen. Auch Wissen kann importiert werden. Man hat Fachleute aus aller Welt mit mindestens 25-jähriger einschlägiger Berufserfahrung angeworben. Der eigene Nachwuchs lernt durch die unmittelbare Zusammenarbeit an dem konkreten Projekt. Für die Grundausbildung sind vier Züge vorgesehen:

  1. Weiterbildung von erfahrenem Personal aus anderen Industriezweigen des Landes.
  2. Studium von besonders qualifizierten Studenten der eigenen Hochschulen zur Erlangung eines „Nuclear Masters“ an renommierten Universitäten im Ausland.
  3. Aufbau eines „Bachelors der Kerntechnik“ an den Hochschulen des Landes.
  4. Techniker für Wartung und Betrieb im eigenen Kraftwerk.

KHNP und ENEC haben 2016 einen Vertrag über die Entsendung von 50 Fachkräften für die Ausbildung in Korea abgeschlossen. Daraus sind unter anderem 10 voll ausgebildete und zertifizierte Reaktorfahrer hervorgegangen. Seit 2010 läuft das ≫Energy Pioneers Program≪ mit den USA. Bisher wurden 500 Emiratis ausgebildet. Weiter werden 200 Emiratis durch die USA zu Reaktorfahrern ausgebildet. Im July 2019 wurden die ersten 15 Reaktorfahrer nach 3-jähriger praktischer Ausbildung in Korea, Südafrika und USA von der ENEC zugelassen. Für den Betrieb des Kraftwerks geht ENEC von etwa 2000 Dauerarbeitsplätzen aus.

Zwangsläufige Verzögerungen

Die Kernenergie in den VAE wurde praktisch auf einem weißen Blatt begonnen. Von Anfang an hat man die Kooperation mit dem Ausland angestrebt um aus Erfahrungen und Fehlern zu lernen. Auf Transparenz gegenüber allen internationalen Institutionen wurde stets großer Wert gelegt. Die Federal Authority for Nuclear Regulation (FANR) der VAE ging nie allein vor.

Bereits im Mai 2017 wurden vertragsgemäß die Brennelemente für den ersten Reaktor geliefert und im Kraftwerk bis zur Erlangung einer Betriebsgenehmigung eingelagert. Im Oktober 2017 hat ein ≫Pre-Operational Safety Review Team (Pre-OSART)≪ der ≫World Association of Nuclear Operators (WANO)≪ die Anlage auf ihre Betriebssicherheit überprüft. 15 internationale Fachleute aus 7 Ländern haben 18 Tage vor Ort das Kraftwerk begutachtet. Hierbei geht es vor allen Dingen um die Einhaltung der Sicherheitsstandards der ≫International Atomic Energy Agency (IAEA)≪. Der Bericht schloß mit einem Lob für die Bildung der „Multi-Kulti“ Betriebsmannschaft, aber auch mit einiger Kritik ab. Es wurde für die Behebung der Mängel ein Zeitraum von 18 Monaten vorgegeben.

Im März 2018 wurde der erste Reaktor offiziell fertig gestellt und dem Kunden übergeben. Damit sind alle Tests und Prüfungen unter Fremdenergie abgeschlossen und die Betriebsfähigkeit nachgewiesen. Der Reaktor durfte aber erst mit Kernbrennstoff beladen werden, nachdem die Betriebsgesellschaft Nawah eine Betriebserlaubnis erhalten hatte.

Im November 2019 führte die WANO eine ≫Pre-Start Up Review≪ durch und erklärte den Reaktor 1 für betriebsbereit. Am 17.02.2020 erteilte die FANR als zuständige Institution der Nawah eine Betriebsgenehmigung für 60 Jahre. Dies geschah nachdem über 14 000 eingereichte Seiten technische Dokumentation geprüft, 255 Inspektionen durchgeführt, 2000 ergänzende Anfragen bearbeitet und 40 internationale Inspektionen durch WANO und IAEA durchgeführt worden waren. Damit konnte Reaktor 1 mit Kernbrennstoff beladen werden. Die Erstbeladung konnte bereits durch ein Team aus 90% Emitatis eigenverantwortlich durchgeführt werden. Trotz Corona konnte nun endlich zum 1. August der erste Block seine Kettenreaktion einleiten. Es beginnen jetzt die üblichen Garantietests in verschiedenen Leistungsstufen. Man strebt eine vollständige Übergabe bis Ende des Jahres an. Gleichwohl wird schon in dieser Inbetriebnahmephase elektrische Energie in das Verteilnetz der VAE eingespeist.

Laufzeitverlängerung

Schon 2019 haben folgende Reaktoren eine Betriebsdauer von 50 Jahren erreicht: Tarapur 1+2 in Indien, Beznau in der Schweiz, Nine Mile Point 1 und Ginna in den USA. Seit 2018 besitzt das Kernkraftwerk Turkey Point in Florida, USA sogar eine Lizenz für 80 Jahre. Ein Trend, der sich weltweit fortsetzt. Was steckt dahinter?

Lebensdauer vs. Betriebsdauer

Diese zwei Begriffe werden – bewußt oder unbewußt – oft gleichgesetzt. Die technische Lebensdauer eines Kraftwerks ist theoretisch unbegrenzt, da ständig gewartet wird und einzelne Komponenten bei Bedarf ausgetauscht werden können. Die Betriebsdauer ist (vornehmlich) eine betriebswirtschaftlich Größe: Irgendwann wird der laufende Aufwand für Reparaturen so groß, daß sich ein Weiterbetrieb nicht mehr lohnt. Bei der ersten und zweiten Generation von Reaktoren wurde die Betriebsdauer mit 30 bis 40 Jahren angegeben. Dies war quasi ein „Mindesthaltbarkeitsdatum“ des Herstellers, damit der Kunde überhaupt eine Wirtschaftlichkeitsrechnung ausführen konnte. Im Kraftwerksbau ermittelt man die Stromgestehungskosten (z. B. in €/MWh) als ≫Levelised Cost Of Elektricity (LCOE)≪. Darunter versteht man nicht nur die Investition, sondern alle im Betrachtungszeitraum anfallenden Kosten (Kapitaldienst, Personal, Brennstoff, Versicherungen, Wartung und Reparatur, Rücklagen für die Entsorgung etc.) geteilt durch die zu erwartende elektrische Energie. An dieser Stelle wird schon deutlich, warum Wind und Sonne nie mit Kernkraft (wirtschaftlich) wird konkurrieren können: Bei Kernkraftwerken der dritten Generation wird die „Mindesthaltbarkeit“ heute mit 60 Jahren angegeben. Bei Windmühlen und Photovoltaik mit 20 Jahren. Dies ist schon ein Faktor drei. Die Arbeitsausnutzung eines Kernkraftwerks liegt bei 90%. Demgegenüber beträgt die realisierte Arbeitsausnutzung von Wind und Sonne wetterbedingt etwa 15% (als tatsächlich gemessene und über einen längeren Zeitraum gemittelte Werte für die installierte Leistung in Wind- und Sonnenenergie in Deutschland). Überschlägig muß man also die spezifischen Investitionskosten von Wind und Sonne mit einem Faktor 18 multiplizieren um sie mit einer Investition in ein Kernkraftwerk vergleichbar zu machen. Ganz abgesehen davon, sind solche Vergleiche zwischen stets nach Bedarf lieferbarer elektrischer Energie und wetterbedingt zufälliger Erzeugung ohnehin ein Vergleich zwischen Äpfeln und Birnen. Spätestens jetzt muß – zumindest jedem ideologisch nicht vorbelasteten Menschen – klar sein, warum sich (sogar ein so extrem teures) Kernkraftwerk wie Hinkley Point gegenüber „Windkraft aus der Nordsee“ rechnet und bereits folgerichtig die nächsten baugleichen Blöcke in Sizewell in Vorbereitung sind. Erklärt das vielleicht den neuen Hype auf „grünen“ Wasserstoff in einschlägigen Kreisen, so zu sagen als neuen Sattel für ein längst totes Pferd?

Das Potential für Laufzeitverlängerungen

Weltweit sind zur Zeit 363 Leichtwasser-, 48 Schwerwasser-, 14 AGR- (CO2 / Graphit), 13 RBMK- (Wasser / Graphit) und 2 schnelle Reaktoren in kommerziellem Betrieb. Zieht man die 27 graphitmoderierten Reaktoren ab, verbleiben somit trotzdem über 400 potentielle Reaktoren zur Laufzeitverlängerung. Hier wird auch die prinzipielle Grenze notwendiger Nachrüstungen deutlich: Die Konstruktion der AGR in GB erlaubt es nicht, die gealterten Moderatoren aus Graphit zu vertretbaren Kosten auszuwechseln. Bei den RBMK (Tschernobyl-Typ) kommen noch grundsätzliche Bedenken hinzu.

Ausschlaggebend für eine Laufzeitverlängerung ist aber immer der politische Wille. In vielen Ländern besteht eine negative Einstellung zu Kernenergie. Wo die „Atomkraftgegner“ noch nicht an der Macht sind, versucht man die Kosten durch Sonderbelastungen politisch hochzutreiben (z. B. Brennelementesteuer in Spanien oder Schweden) oder durch Dumping (Verkauf an der Börse weit unter den Produktionskosten) von Wind- und Sonnenstrom. Beliebt sind auch „neue Standards“ (z. B. Kühltürme) um Projekte unwirtschaftlich zu machen. In Ländern mit öko-sozialistischer Orientierung ist selbst das nicht mehr notwendig. Dort reicht der Wille einer Regierung (CDU/CSU mit FDP) par ordre du mufti den „Atomausstieg“ zu vollziehen. Kosten spielen dabei selbstredend keine Rolle, denn die müssen ja durch Dritte – uns, dem Verbraucher – getragen werden. Vorläufige Krönung dieser Untaten war die Sprengung von Philippsburg (Inbetriebnahme 1985) mit einem angeblichen Restwert von 3 Milliarden €. Aus pubertärer Zerstörungswut mußten unmittelbar Fakten geschaffen werden, da eine Laufzeitverlängerung mit geringen Kosten möglich gewesen wäre. Doch nicht genug, der Hässliche Deutsche greift schon wieder nach Frankreich: Um der eigenen verbohrten Klientel genüge zu tun, verleumdet man dummdreist französische Reaktoren als „Schrottreaktoren“. Was man wohl dem Genossen Macron für seine innenpolitische Unbill zahlen muß?

Der wirtschaftlich Aspekt

Die Schließung eines Kernkraftwerks führt zu erheblichen sozialen Schwierigkeiten vor Ort: Wegfallende Einnahmen für die Gemeinde, Wegfall gut bezahlter Arbeitsplätze, Verlust von Aufträgen für das lokale Gewerbe, verringerte Kaufkraft etc. Es ist kein Zufall, daß überall wo Kraftwerke stillgelegt werden sollen, Kundgebungen für deren Erhalt stattfinden.

Es gibt faktisch keine kostengünstigere Stromerzeugung als durch die Laufzeitverlängerung eines bestehenden Kernkraftwerks. Geht man von maximal 50% der ursprünglichen Baukosten für die erforderliche Modernisierung aus, kann damit keine andere Erzeugungsart konkurrieren. Natürlich bleiben die Vorteile der Kernenergie dabei in vollem Umfang erhalten:

  • geringster Materialverbrauch über den Lebenszyklus, nahezu ohne Freisetzung von Abgasen.
  • Einsparung von Boden (insbesondere gegenüber „Regenerativen“ mit geringer Energiedichte)
  • Verhinderung von Luftverschmutzung durch Stickoxide, Feinstaub etc.
  • Bereitstellung von Grundlast bzw. Lastfolge zum Ausgleich von Spitzen und Tälern.
  • Versorgungssicherheit bei extremen Wetter- oder schwierigen aussenpolitischen Lagen.
  • Bereitstellung großer Schwungmassen zur Stabilisierung der Netzfrequenz.
  • Große „Brennstofflagerung“ auf dem Kraftwerksgelände als Sicherheit vor Energiepreisschwankungen.
  • Gefragter Arbeitgeber mit gut bezahlten Jobs für hochqualifizierte Arbeitnehmer und Nachfrage für das lokale Gewerbe, überwiegend in ländlichen Gemeinden.
  • Gegebenenfalls Bereitstellung von Isotopen für Medizin, Forschung, Industrie und Landwirtschaft.

Darüberhinaus fallen keinerlei Kosten für Netzausbau, Bereitstellung von Bilanz- und Regelleistung, Backup-Kraftwerke zur Kompensation des Wetters oder gar Speicher an. Deutschland zeigt eindrucksvoll, daß durch den Ausstieg aus der Kernenergie – und neuerdings auch noch der Kohle – eine dauerhafte Abhängigkeit von (importiertem) Erdgas geschaffen wird. Ist das vielleicht das wirkliche Ziel? Schröder fing auch als rot/grüner Bundeskanzler an und endete als russischer Gasmann.

Die Voraussetzungen

Eine Laufzeitverlängerung erfordert eine langjährige Planung in enger Abstimmung mit den Genehmigungsstellen und Zulieferern. Am Anfang steht die Erfassung des Istzustand durch den Betreiber. Je genauer die Dokumentation im laufenden Betrieb ist, um so besser: Protokolle der Wiederholungsprüfungen, Kontakte zu Ersatzteillieferanten, Dokumentationen über schon erfolgte Modernisierungen etc. Eine möglichst detaillierte Planung ist erforderlich, da es sich schnell um drei- bis vierstellige Millionenbeträge drehen kann. Heute erstellt man deshalb von Anbeginn an ein ≫Plant Life Management Program (PLiM)≪. So kann man z. B. Modernisierungsmaßnahmen, das Auswechseln von Großkomponenten usw. über einen längeren Betriebszeitraum bzw. unter Nutzung der notwendigen Wiederholungsprüfungen verteilen, damit die Ausfallzeiten des Kraftwerks minimiert werden.

Geradezu überlebenswichtig ist die enge Zusammenarbeit und Abstimmung mit den zuständigen Überwachungsstellen. Man kann nicht einfach einzelne Komponenten in einem Kernkraftwerk auswechseln. Jedes „Ersatzteil“ muß durch die Zulassungsbehörde geprüft und genehmigt sein. Eine funktionierende Zulieferkette ist deshalb zwingend erforderlich und in der Praxis oft ein großes Problem. Warnendes Beispiel ist z. B. das Kernkraftwerk San Onofre in Kalifornien, das durch die Auswechslung der Dampferzeuger zu einem Totalschaden kaputt modernisiert wurde. Problem war, daß der ursprüngliche Hersteller längst nicht mehr existierte und der neue Anbieter offensichtlich überfordert war. Hinzu kommt, jede Komponente ist ein Teil des „Systems Kernkraftwerk“ und seiner (ursprünglichen) Sicherheitsphilosophie. So gibt es Kernkraftwerke, die voll digital umgerüstet wurden, aber immer noch Telefone mit Wählscheiben haben. Die Genehmigungsbehörde hat die Telefone als Teil des Sicherheitssystems betrachtet und wegen einer Diversifizierung auf die gute, alte Analogtechnik auch weiterhin bestanden. Es kommt deshalb irgendwann zu (wirtschaftlichen) Problemen, wenn man eine Technik über rund hundert Jahre pflegen muß. Andererseits bieten heute auch neue Technologien wie der 3-D-Druck, neue Werkstoffe und Computersimulationen wertvolle Hilfe. Eine notwendige Generalüberholung von Baugruppen ist oft auch mit einer Leistungssteigerung verbunden. So wurde bei vielen Dampfturbinen durch den (notwendigen) Einsatz neuer Schaufeln die Leistung gesteigert. Selbst ein einstelliger Leistungszuwachs ergibt bei den vielen tausend Betriebsstunden eine hübsche Zusatzeinnahme. Bezeichnenderweise stieg die Gesamtleistung aller Kernkraftwerke in den USA an, obwohl gleichzeitig einige Kraftwerke stillgelegt worden sind.

Eine weitere Aufgabenstellung bei Laufzeitverlängerungen ist die Personalplanung. Kein Berufsleben kann länger als 60 Jahre dauern. Es muß also rechtzeitig Nachwuchs ausgebildet und eingestellt werden. Dies gilt auch für die gesamte Zulieferindustrie. Die Zulieferindustrie kann aber nicht beliebig lange Kapazitäten vorhalten. Das Fachpersonal braucht besondere Qualifikationen, Wiederholungstests und vor allen Dingen Übung durch beständige Praxis. Zu welchen Kosten und Schwierigkeiten mangelnde Übung führt, zeigen die Baustellen Vogtle in USA und Flamanville in Frankreich auf dramatische Weise. Die Aussage der „Atomkraftgegner“ von hohen Baukosten und langen Bauzeiten ist zu einer sich selbst erfüllenden Prophezeiung geworden. Laufzeitverlängerungen und Neubauten sind keine Gegensätze, sondern ergänzen sich vortrefflich.

Armes Deutschland

Die Eselei eines „Atomausstiegs“ bevor man eine vergleichbar effiziente und kostengünstige Technologie hat, dürfte in der Industriegeschichte ziemlich einmalig sein und bleiben. Hat man erst die Dampflokomotiven zerstört, bevor man brauchbare Diesel- und Elektroloks hatte? Zerstört man heute alle Computer, wegen der wagen Idee von Quantenrechnern? Genau das ist aber hier passiert: Man zerstört erst mal eine funktionierende Stromversorgung, weil ein paar bildungsresistente – gleichwohl äußerst geschickte und auf ihre eigenen Pfründe bedachte – Politiker etwas von einem Stromnetz aus 100% Windmühlen und Sonnenkollektoren zusammenfantasieren, bereitwillig unterstützt von unzähligen Schlangenölverkäufern aus der Wirtschaft. Namen, Aussagen und Taten sind bekannt – das Internet vergißt bekanntlich nicht. Es wird eine schöne Aufgabe für kommende Historikergenerationen sein, zu beurteilen, ob es sich einfach nur um abgrundtiefe Dämlichkeit oder eher wieder um die Banalität des Bösen gehandelt hat. Inzwischen ist die Verantwortung ja so breit gestreut und so eng auf Spezialgebiete verteilt, daß wieder alle sagen können, sie hätten von nichts gewußt und außerdem nur Anweisungen ausgeführt. Gute Nacht, deutsche Wissenschaftler und Ingenieure, wundert euch nicht, wenn unser Berufsstand auf ewig kompromittiert ist: Innerlich wart ihr ja alle dagegen, aber man konnte ja nichts machen, gelle. Ob diese Nummer zum 3. Mal durchgeht?

Wieder einmal Besorgnis erregende Meldungen aus Rußland?

Im Zeitraum um den 16. und 17. Juni 2020 wurden in verschiedenen nordischen Überwachungsstationen (Finnland, Schweden und Norwegen) verschiedene Spaltprodukte in der Atmosphäre gemessen. Es handelte sich um einen Cocktail aus Cs-134, Cs-137 und Ru-103. Zusätzlich wurde an anderen Tagen weiter nördlich I-131 und diverse Cobalt-Isotope gemessen. Alles weit unterhalb einer Gefährdung der Bevölkerung. Soweit eine beruhigende Nachricht. Die gemessene Wolke ergibt – unter Berücksichtigung der meteorologischen Daten – ein Verbreitungsgebiet von der östlichen Nordsee über Südschweden bis weit in das nördliche Rußland. Finnlands Radiation and Nuclear Safety Authority (STUK) verortet die Quelle in Rußland. Pia Vesterbacka, die Leiterin der Überwachung der Umweltbelastungen schließt eine Gefährdung Finnlands aus. Allerdings wecken solche Meldungen unwillkürlich Erinnerungen an Tschernobyl. Wie damals, streitet Rußland ab, die Ursache zu sein. In der 23. Woche meldeten die Luftmeßstationen in Vanhovd und Viksjøfjell in der Nähe von Kirkenes erhöhte Werte – aber weit unterhalb einer Gefährdung – von I-131.

Was sagt uns das?

Man kann kleinste Mengen radioaktiver Isotope messen. Es gibt neben zahlreichen Umweltmeßstationen für Radioaktivität vor allem das globale CTBTO-Netz zur radiologischen und seismischen Überwachung des internationalen Teststoppabkommens. Man kann deshalb ausschließen, ob es sich um einen illegalen Kernwaffentest handeln würde. Viel mehr deutet die Zusammensetzung des Cocktails auf einen Unfall in einem Reaktor hin. Rußland weist jeden Unfall in einem Kernkraftwerk zurück. Entweder läßt Putin wieder einmal lügen oder es gab einen Unfall in einem militärischen Kernreaktor, was leider auch kein Einzelfall wäre. Es ist nur eine Frage der Zeit, wann auch diesmal wieder, die Wahrheit ans Licht kommen wird. Beruhigend ist nur, daß man solche Unfälle praktisch nicht verheimlichen kann. Der internationale Druck muß nur groß genug sein, damit selbst ein Putin dies einsieht.

In diesem Zusammenhang paßt auch noch eine andere Meldung aus dem Reich des roten Zaren: Für den 22.-27. Juni wurde per NOTAM eine totale Sperrung des Luftraumes um Kapustin Yar (nördlich des Kaspischen Meeres) angesetzt. Dort soll ein neuer Test der Burevestnik durchgeführt werden – munkelt man. Die Katze kann halt das Mausen nicht lassen.….

APR1400 aus Korea

Der APR1400 (Advanced Power Reactor mit 1400 MWel) besitzt sogar die Zulassung der US-Genehmigungsbehörde. Es ist allerdings unwahrscheinlich, daß er je auf dem Gebiet der Vereinigten Staaten errichtet wird. Trotzdem hat die Korea Hydro & Nuclear Power Company Ltd. (KHNP) zig Millionen in diesen umfangreichen Genehmigungsprozess investiert. Diese Zulassung gilt international als der „Goldstandard“. Nahezu ein muß, wenn man ein Kernkraftwerk auf dem Weltmarkt an Länder mit ausreichend harten Devisen verkaufen will – und nur das verspricht langfristig Gewinn. China versucht über eine Kooperation mit EDF ihren HUALONG-Reaktor wenigstens in GB zugelassen zu bekommen. Rußland lernt gerade in Finnland und der Türkei, wie umfangreich und inhaltsschwer ein Genehmigungsverfahren in „westlichen Kulturen“ ist. Die sprichwörtliche Geheimniskrämerei und Arroganz gegenüber „kleinen Nationen“ ist dabei wenig hilfreich, eher hinderlich. So ist das mit viel Selbstbewußtsein gestartete Projekt Hanhikivi 1 in Finnland seit Jahren im Genehmigungsverfahren stecken geblieben. Man wollte schon 2018 mit dem Bau begonnen haben und hofft nun wenigstens auf eine Genehmigung bis 2021. Die resultierenden Kosten (Festspreisangebot) bei jetzt schon absehbarer Verzögerung um mindestens 10 Jahre könnten noch eine harte Nuss für Putin werden, stammen die Mittel doch aus dem russischen Pensionsfond. So viel vorweg, um die Leistung der koreanischen Industrie und den Startvorteil auf dem Weltmarkt richtig einzuordnen.

Ein weiterer Vorteil ist, daß mit Shin Kori 3 (seit 2016) und Shin Kori 4 (seit 2019) bereits zwei Reaktoren erfolgreich am Netz sind. Shin Kori 5 ist seit 2017 und Shin Kori 6 seit 2018 in Bau, ebenso Shin Hanul 1 und Shin Hanul 2. Vier weitere Reaktoren stehen vor der Fertigstellung in Barakah in den vereinigten Emiraten. Was aber fast noch wichtiger in der heutigen Zeit ist, der Bau von Barakah 1 begann 2012 und die fristgerechte Fertigstellung erfolgte 2018 – in einem entfernten Land, mitten in der Wüste, fast ohne vorhandene kerntechnische Infrastruktur. Parallel mußte die gesamte zugehörige Betriebsmannschaft erst ausgebildet werden, was zu einiger Verzögerung bei der Inbetriebnahme führt. Besonders attraktiv ist jedoch der Preis mit rund 3600 US$ pro Kilowatt. Wohlgemerkt für eine Energiequelle mit 90 %iger Verfügbarkeit gemäß Bedarf. Damit kann keine Sonnenenergie – auch nicht am Golf – konkurrieren, denn auch dort ist es des Nachts dunkel und oft genug ist der Himmel am Tage bedeckt (jährliche Arbeitsausnutzung). Wie konnte Süd-Korea dies Gelingen?

Die koreanische Geschichte der Kernkraftwerke

Korea unterteilt seine kerntechnische Geschichte selbst in vier Phasen. In der ersten Phase (70er Jahre) wurden Kernkraftwerke vollständig importiert. In der zweiten Phase (80er Jahre) wurden immer mehr nukleare Komponenten im eigenen Land hergestellt. Hierfür wurden enge Kooperationen – einschließlich Wissenstransfer – mit den einschlägigen Zulieferern im Ausland abgeschlossen. Hierdurch gelang es sehr schnell, eine eigene kerntechnische Industrie aufzubauen. Das Ziel der dritten Phase (90er Jahre) war die Entwicklung eines möglichst unabhängigen (im Sinne von Lizenzbedingungen) eigenen Reaktors. Ausländische Zulieferer konnten nur noch als Subunternehmer einheimischer Zulieferer tätig werden. Es entstand der Reaktor OPR1000. Von ihm wurden im Zeitraum von 1989 bis 2015 zehn Reaktoren in Korea gebaut und in Betrieb genommen. Parallel wurde die komplette kerntechnische Infrastruktur von Forschung, Entwicklung, Schulung, Genehmigungsverfahren usw. installiert. Aus Korea wurde eine international respektierte Kernenergienation. Ausdrücklich ohne jedes militärische Interesse. Ganz im Gegensatz zum Glaubensbekenntnis tumber „Atomkraftgegner“, daß Kernenergie immer einen militärischen Hintergrund hat. Im rohstoffarmen Südkorea ging es vielmehr um eine gesicherte Eigenversorgung mit Energie und hochwertige Exportgüter. Bis hierher, eine Menge Parallelen zu Deutschland…

Nach dem Reaktorunfall in Harrisburg USA und Tschernobyl in der Sowjetunion setzte weltweit ein Run auf die Entwicklung noch sicherer Reaktoren der sog. „III. Generation“ ein. Eine (teilweise) Kernschmelze wie in Harrisburg sollte noch unwahrscheinlicher werden und selbst über die bisherigen Auslegungskriterien hinausgehende Unfälle sollten in ihre Wirkung auf das Betriebsgelände beschränkt werden. Aus diesen Überlegungen entstand in Südkorea seit Anfang des Jahrhunderts der Typ APR1400. Man orientierte sich wieder an den USA (Modell 80+ von Combustion Engineering), achtete aber auf eine Unabhängigkeit über Lizenzerwerb und konsequente Entwicklung eigener Berechnungs- und Konstruktionsverfahren. Heute kann man ein komplettes Kernkraftwerk der Generation III, einschließlich (digitaler) Steuerung und Regelung und aller nuklearen Komponenten bauen. Ein Zustand, den China gerade erst erreicht und Russland immer noch nicht erreicht hat (Regelung, Turbine etc.).

Wie sich durch Projekte in Flamanville (EPR in Frankreich) oder Vogtle (AP1000 in USA) zeigt, ist aber die nahezu wichtigste Voraussetzung für die Einhaltung geplanter Bauzeiten eine geübte Mannschaft an qualifizierten Fachleuten. Südkorea hat dies durch den kontinuierlichen Ausbau erreicht. Eine jahrzehntelange Unterbrechung hingegen, bedeutet faktisch einen Neuanfang in der Kerntechnik. Wissen und Übung geht schlichtweg verloren. Ferner ist für die Kosten auch eine möglichst einfache Konstruktion erforderlich. Jeder Kubikmeter umbauter Raum treibt die Kosten vielfach, jede Schweißnaht auf der Baustelle ist eine potenzielle Fehlerquelle etc.

Die Konstruktion des APR1400

Der APR1400 ist eine konsequente evolutionäre Weiterentwicklung vorhandener Druckwasserreaktoren. In jedes Bauteil sind die Betriebs- und Montageerfahrungen der vorausgegangenen 10 OPR 1000 eingeflossen. Eine schrittweise Entwicklung, wie man sie z. B. auch aus der Automobilindustrie (vom Golf x, über den Golf y zum Golf z) kennt. Entwicklungssprünge und Verfahrenswechsel hingegen (z. B. vom Käfer mit luftgekühltem Benzinmotor auf den Golf Diesel), sind immer mit Risiko und Kinderkrankheiten verbunden. Mit anderen Worten, man hat gar nicht versucht den „Superreaktor“ zu bauen, sondern vielmehr eine solide Arbeitsmaschine, die dafür aber kostengünstig ist.

Bei den Sicherheitsanforderungen eines Reaktors der sogenannten „dritten Generation“ hat man sich konsequent an den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in den USA (CE80+ von Combustion Engineering/Westinghouse) orientiert. Die dort entwickelten Rechenprogramme und Versuche an Modellen und in Kraftwerken haben die Zulassung enorm beschleunigt. Dies betrifft ganz besonders auch die Werkstoffe, denn anders als z. B. in der „Klimafolgenforschung“ muß jedes Rechenprogramm seine Aussagefähigkeit durch Nachrechnung von Versuchen unter Beweis stellen. Eine höchst kosten- und zeitintensive Angelegenheit.

Bei der Konstruktion und Zulassung hat man gleich ein „Plant Life“ von 60 Jahren angesetzt. Es scheint leider immer wieder notwendig, darauf hinzuweisen, daß es bei einem Kernkraftwerk keine technische Lebensdauer gibt, sondern lediglich eine wirtschaftliche. So ist z. B. die Betriebserlaubnis für vier Kraftwerke in USA (Peach Bottom 2,3 und Turkey Point 3,4) bereits auf 80 Jahre verdoppelt worden. Alles hängt nur von den Wartungs- und Modernisierungskosten ab. So gibt es andererseits z. B. in Japan Kraftwerke jüngeren Datums, die wegen erforderlicher Anpassung an heutige Sicherheitsanforderungen (Tsunami) nicht mehr zu vertretbaren Kosten nachrüstbar sind. Von ideologischem Aktionismus wie in Deutschland, gar nicht zu reden. Eine Orientierung bietet immer der Verschleiß (Neutronenbeschuß) des Reaktordruckgefäßes. Heute besitzt man spezielle Werkstoffe und ein besseres Verständnis der Zusammenhänge als noch vor 50 Jahren. So kann man einen rechnerischen Nachweis für mindestens 60 Jahre erbringen. Entsprechend der später tatsächlich aufgezeichneten Belastungen kann die „Lebensdauer“ weiter angepaßt werden.

Ähnlich sieht es mit den Dampferzeugern aus. Einerseits hat sich die Qualität, die Wasserchemie, die Werkstoffe (Inconel 690) usw. bedeutend verbessert, andererseits kann man schlicht durch eine Überdimensionierung eine Reserve schaffen. So besitzt jeder der zwei Dampferzeuger 13102 Rohre, von denen bis zu 10% ohne Leistungseinbuße verschlossen werden können.

Der Brennstoff ist für Wechselintervalle von mindestens 18 Monaten ausgelegt. Dies erlaubt eine Arbeitsverfügbarkeit von deutlich über 90%. Die Instrumentierung und Steuerung ist voll digital. Südkorea kann eine Eigenentwicklung anbieten. Es handelt sich um eine offene Architektur, die ebenfalls eine Nutzungsdauer von zig Jahrzehnten auch bei Hardware-Veränderungen erlaubt. Die Steuerung ist so konzipiert, daß der Reaktor voll automatisch Laständerungen folgen kann.

Sicherheitssysteme

Anders als z. B. bei dem französischen EPR wurde auf sicherheitstechnischen Schnickschnack wie eine doppelte Betonhülle (gegen fiktive Flugzeugabstürze und Terror) und einen „Core Catcher“ (gegen Hollywoods China Syndrom) verzichtet. Beides Kostentreiber. Trotzdem wurde die Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung des Kerns (Unfall in Harrisburg) auf unter ein Ereignis in 100 000 Reaktorbetriebsjahren und ein Containment-Versagen (Fukushima) mit Freisetzung von Radioaktivität auf weniger als einmal in 1 Million Reaktorbetriebsjahren gedrückt.

Reaktorkern

Ein Reaktorkern muß stets ausreichend gekühlt werden (Nachzerfallswärme nach Abschaltung). Wenn Kühlmittel verloren geht (z. B. Bruch einer Rohrleitung) muß dies sofort ersetzt werden. Der APR1400 besitzt hierfür einen ausreichend großen Tank innerhalb des Sicherheitsbehälters (IRWST, in-containment refueling water storage tank). Einem Wasserverlust und damit Druckverlust im Primärkreislauf wird passiv durch einen Druckspeicher entgegengewirkt. Es ist ein Druckbehälter mit Stickstoffpolster, der ab einem Systemdruck von 40 bar etwa 51 m3 nachspeisen kann. Es ist ein passives Sicherheitssystem (keine Fremdenergie nötig), das automatisch auslöst. Zusätzlich gibt es vier völlig voneinander getrennte Noteinspeisungen, die mit elektrischen Pumpen oder Dampfturbinen betrieben werden. Sie speisen direkt über eigene Anschlüsse in den Druckbehälter – oder wenn noch möglich – in die Dampferzeuger ein. Bei Störfällen, die über die Auslegung hinausgehen, wird zusätzlich die Grube, in der sich der Reaktordruckbehälters befindet mit Wasser gefüllt. So wird der Druckbehälter auch dann dauerhaft gekühlt, wenn bereits eine Kernschmelze eingetreten ist (Fukushima). In den ersten 30 Minuten laufen alle Maßnahmen ohne jeden Eingriff des Betriebspersonals ab. Man will damit Fehlbedienungen (Harrisburg) verhindern, bis das Personal sich einen detaillierten Überblick verschafft hat und wieder etwas Ruhe eingekehrt ist. Die weitere Notkühlung ist für einen automatischen Betrieb über acht Stunden ausgelegt. Genug Zeit, um auch Hilfe von außen heranführen zu können.

Sicherheitsbehälter

Das Containment besteht aus einem zylindrischen Spannbetonbehälter. Er übernimmt den Schutz gegen Einwirkungen von außen (Flugzeugabsturz, Terror etc.). Gleichzeitig verhindert er die Freisetzung von radioaktiven Stoffen auch bei schwersten Störfällen mit zerstörtem Kern. Gegen Wasserstoffexplosionen (Fukushima) gibt es 30 Katalysatoren und 10 Zündeinrichtungen, die gefährliche Konzentrationen verhindern. In dem Sicherheitsbehälter befinden sich Sprinkler, die radioaktive Stoffe (z. B. Jod) aus der Atmosphäre im Containment auswaschen können, bevor sie über die Filteranlagen und den Kamin in die Umwelt gelangen (Tschernobyl, Fukushima). Zusätzlichen Schutz gegen Einwirkungen von außen bietet die Architektur: Alle Hilfs- und Nebengebäude sind schützend um das Containment angeordnet. Dabei wird das Prinzip vierfacher Sicherheit beibehalten. Es gibt vier hermetisch von einander getrennter Gebäudeteile. Sie sind durch Brandmauern und Flutschutz (Fukushima) vollständig getrennt.

Bauweise

Durch den konsequenten Einsatz von 3-D-Simulationen und Baustellenmanagement konnte die Bauzeit schon bei Shin-Kori 3&4 auf 55 Monate (vom ersten Beton der Grundplatte bis zur Übergabe) beschränkt werden. Bei einem „Bau in Serie“ geht man von 48 Monaten Bauzeit aus. Dies wird auch durch eine Sektionsbauweise mit vorgefertigten Modulen, Einsatz von Schweißrobotern, Einbringung von Dampferzeugern und Druckgefäß von oben mittels Schwerlastkran etc. erreicht. Wichtig ist die kontinuierliche Auslieferung von Kernkraftwerken im In- und Ausland. Nur so kann auf allen Teilgebieten mit geübten Fachkräften gearbeitet werden und Erfahrungen geteilt werden. Reißt die Pipeline für viele Jahre ab – wie in USA und Frankreich geschehen – fängt man quasi wieder von vorne an. Kraftwerksbau wird zum unkalkulierbaren wirtschaftlichen Risiko (gemacht).

Nachwort

Südkorea und China beweisen, daß Kernenergie immer noch die kostengünstigste und zuverlässigste (vom Wetter unabhängig) Methode ist elektrischen Strom zu erzeugen. Selbst in Ländern, in denen fossile Energieträger (USA, China, Indien, arabischer Raum) reichlich vorhanden sind. Man muß es nur richtig machen!

Druck- und Siedewasserreaktoren sind noch lange nicht an ihrem technologischen Ende angekommen. Genauso wenig, wie Heizkessel durch Wärmepumpen und „Mao-Diesel“ verdrängt worden sind, obwohl das schon vor fast 50 Jahren in den Ölkrisen 1973 und 1976 prophezeit wurde. Es gilt auch weiterhin die Kostendegression durch Anlagengröße. Reaktorgrößen zwischen 1000 und 1500 MWel werden deshalb weiterhin gebaut werden. Industriell gefertigte Kleinreaktoren (SMR) werden noch für lange Zeit ein Nischenprodukt bleiben. Betrachtet man die Gesamtkosten (Personal, Bewachung, Wiederholungsprüfungen usw.) werden sie noch unter Beweis stellen müssen, daß die Stromkosten tatsächlich geringer sind.

Vergleicht man Deutschland und Südkorea, stellt man eine Menge Parallelen fest. Nicht nur die Rohstoffarmut und das Wiedererstehen nach schrecklichen Kriegen. Wenn Deutschland nicht von Öko-Sozialistischen-Irrlehren heimgesucht worden wäre und es in der Energiewirtschaft Unternehmer (ein Unternehmer unternimmt etwas) an der Stelle von Kombinatsleitern (sich selbst als ausführender Arm der Politik verstehend, nur auf staatliche Subventionen schielend) geben würde, wäre Deutschland noch heute ein hoch geschätzter Lieferant von Kraftwerken auf dem Weltmarkt. Wohlstand durch Exporterfolge wäre garantiert und als Bonbon zusätzlich „billige Strompreise“ im Inland und nicht Zwangsabschaltungen von „Kleinverdienern und Rentnern“. Wie ging noch mal das Märchen von „Hans im Glück“?

Die Pilze von Tschernobyl

Strahlung ist ganz, ganz gefährlich. Einige Gramm Plutonium sollten ausreichen, um die ganze Menschheit zu vergiften – so erzählte man sich einst an den Lagerfeuern von Gorleben. Wer etwas nachdenkt, kann diesen Unsinn sofort erkennen: Wurden doch allein zig Tonnen Plutonium bei den Kernwaffentests in die Atmosphäre freigesetzt. Aber dieser Irrglaube hält bis heute an. So ist doch inzwischen das Hauptargument gegen die Kernenergie der böse „Atommüll“, vor dem die Menschheit für Millionen Jahre geschützt werden muß. Genau dieses Scheinargument wird aus der Halbwertszeit von Plutonium – ganz nebenbei, ein willkommener Energiespender, viel zu schade zum verbuddeln – hergeleitet.

Es gibt aber noch einen weiteren Einwand gegen eine übertriebene Strahlenangst. Wäre die Natur so empfindlich, gäbe es uns gar nicht. Radioaktiver Zerfall geht immer nur in eine Richtung. Mit jedem Zerfall, bei dem Strahlung ausgesendet wird, ist dieses Atom unwiederbringlich verschwunden. Deshalb war in grauer Vorzeit die Strahlenbelastung wesentlich höher als heute (z. B. der Anteil an U235 im Natururan und seine Zerfallsketten). Das Leben auf der Erde mußte deshalb von Anbeginn an „Selbstheilungsstrategien“ entwickeln, um sich überhaupt auf eine höhere Stufe entwickeln zu können. Erdgeschichtlich standen am Anfang die Pilze (sie sind weder Pflanzen noch Tiere), die das noch völlig karge Land vor Milliarden Jahren eroberten. Sie konnten lebenswichtige Mineralien gewinnen. Eine Eigenschaft, die sie bis heute auszeichnet. Allerdings wurden dadurch auch radioaktive Stoffe aufgenommen, mit denen sie umgehen mußten.

Pilze und Bakterien

Insofern ist es nicht verwunderlich, daß schon 2008 in dem Trümmerfeld des Reaktors von Tschernobyl Pilze gefunden wurden. Sie siedelten teilweise auf den mit Brennstoffresten verschmutzen Graphitblöcken. Wohlgemerkt, mitten im Atommüll. Man hat schon lange den Verdacht, daß Pilze enorm widerstandsfähig gegenüber ionisierender Strahlung sind. So findet man in den Schichten der frühen Kreidezeit viele melaninhaltige Pilzsporen. In einer erdgeschichtlichen Periode, in der viele Pflanzen- und Tierarten schlagartig verschwunden sind. Man führt dies auf starke kosmische Strahlung durch ein astronomisches Ereignis bzw. einen Nulldurchgang des Erdmagnetfeldes zurück. Es gab auch Überlegungen, Pilze zur Renaturierung stark verseuchter Gebiete einzusetzen, da sie auch radioaktive Stoffe begierig aufnehmen und aus ihrer Umgebung herauslösen.

In einer Studie von Dadachova und Casadevall ergibt sich noch ein ganz anderer Effekt: Alles deutet darauf hin, daß manche Pilze durch ihr Melanin ionisierende Strahlung zur Energieumwandlung nutzen können, analog dem Chlorophyll bei Pflanzen. Die Studien gehen auf Untersuchungen über den Pilz Aspergillus Niger aus dem ≫Evolution Canyon≪ in Israel zurück. Dort hat man auf der Südseite eine 200%-800% höhere Sonneneinstrahlung als auf dessen Nordseite. Folglich ist der Melaningehalt bei den Pilzen auf der Südseite entsprechend höher. Diese Pilze wuchsen bei intensiver UV-Bestrahlung wesentlich besser. Wenn man diese Pilze einer Strahlung aus einer Co60 – Quelle von bis zu 4000 Gy aussetzte, wuchsen sie ebenfalls schneller. Dies deutet daraufhin, daß sie nicht nur nicht geschädigt werden durch so hohe Strahlung, sondern viel mehr diese Strahlungsenergie nutzbringend über ihr Melanin umwandeln können. Inzwischen hat man nicht nur Bakterien und Pilze in der Reaktorruine in Tschernobyl gefunden, sondern auch im Kühlwasser von Reaktoren. Dort sind sie ebenfalls extremer Strahlung ausgesetzt. Bisheriger Spitzenreiter bei den Bakterien ist Deinococcus radiodurans mit einer Todesrate von 10% (letale Dosis, LD10) erst bei einer Dosis von 15000 Gy. Zum Glück ist dies bei Bakterien eine Ausnahme. Üblicherweise setzt man zur Haltbarmachung von Lebensmitteln γ-Strahlen mit einer Dosis von 1000 Gy ein. Escherichia coli Bakterien haben beispielsweise eine LD10 schon bei 700 Gy. Ganz anders sieht es bei melaninhaltigen Pilzen aus. Viele dieser Hefe- oder Schimmelpilze haben eine LD10 erst bei 5000 Gy.

Mit den „Tschernobyl-Pilzen“ wurden weitere, verblüffende Experimente durchgeführt. Sie wurden unterschiedlichen ionisierenden Strahlen durch Quellen aus P32 und Cd109ausgesetzt. Bei all diesen Experimenten konnte festgestellt werden, daß sie bei gerichteten Quellen zumeist bevorzugt in diese Richtungen wuchsen – ähnlich wie Pflanzen, die sich nach dem Licht ausrichten. Harte Strahler (Cs137) wirkten positiver als weiche (Sn121). Pilze, die aus einer stark strahlenden Umgebung stammen, reagierten stärker als Pilze aus unbelasteten Regionen. Man kann also von einer Gewöhnung an die Strahlung ausgehen (“radioadaptive response”).

In und auf der internationalen Raumstation (ISS) gibt es zahlreiche eingeschleppte Pilze. Die kosmische Strahlung ist dort natürlich sehr viel geringer (etwa 0,04 Gy pro Jahr), aber gleichwohl sind Pilze mit höherem Melaningehalt überproportional vertreten. Keinesfalls jedoch, sind sie durch die jahrelange kosmische Strahlung abgetötet worden.

Nutzung durch Melanin

Eine Hypothese geht davon aus, daß das Melanin selbst auf ionisierende Strahlung reagiert und sich anpaßt. Dies würde auch den „Lerneffekt“ durch längere Bestrahlung erklären. Es sind jedenfalls eindeutige Veränderungen nach der Bestrahlung in den ESR (electron spin resonance signal) und HPLC (high performance liquid chromatographie) Meßwerten feststellbar. Dies betrifft z. B. vierfach höhere Werte an NADH (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Hydrogen), einem besonders starken Antioxidationsmittel. Ohne hier weiter auf Details einzugehen, kann man festhalten, daß bei einer 500-fachen Strahlendosis gegenüber der Hintergrundstrahlung, bei verschiedenen Pilzen ein wesentlich schnelleres Wachstum mit mehr Kolonien und größerer Trockenmasse eintrat. Stark vereinfacht gesagt, scheint das Melanin ionisierende Strahlung zu nutzen, um CO2 in Biomasse zu verwandeln. Ferner schützt das Melanin die anderen Bauteile einer Zelle vor Strahlenschäden.

Der Kampf mit den Einheiten

Diese Untersuchungen und Erkenntnisse sind für einen Kerntechniker eher ein Randgebiet. Sie sind mit Sicherheit wichtiger für Biologen und Strahlenmediziner. Allerdings kann man sich damit eine gewisse Skepsis gegenüber dem Zahlenkrieg von „Atomkraftgegnern“ bezüglich „Atommüll“ etc. erhalten. Abschließend deshalb noch ein paar Worte zu den Einheiten und den Größenordnungen. Die Einheit Gray [Gy] beschreibt die pro Masse absorbierte Energie. 1 Gy entspricht einem Joule pro kg in SI-Einheiten. Früher verwendete man die Einheit [rad]. Wobei 100 rad einem Gy entsprechen. Eine sehr geringe Menge Energie. Sind doch rund 4200 J nötig, um 1kg Wasser um 1°C zu erwärmen. Will man die biologische Wirksamkeit unterschiedlicher Strahlung erfassen (z. B. Alphateilchen werden mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor von 20 multipliziert), geht man auf die Einheit Sievert [Sv] über. Die Energie von 1J/kg bleibt bei beiden Einheiten gleich. Nun zu einigen Eckwerten: Eine Ganzkörperdosis von 5 Sv führt bei 50% der Menschen innerhalb von 30 Tagen zum Tod (ohne medizinische Versorgung). Beruflich strahlenexponierte Menschen dürfen einer jährliche Dosis von 0,020 Sv ausgesetzt sein. Maximal in einem einzelnen Jahr von 0,050 Sv. Eine in Deutschland lebende Person erhält eine mittlere effektive Dosis von 0,0021 Sv pro Jahr.

In diesem Artikel wurden bewußt alle Ziffern einmal ausgeschrieben und auf die üblichen Dezimalvorsätze verzichtet. Damit soll die in der Natur vorkommende Bandbreite von „Strahlengefahr“ deutlich gemacht werden. Möge dies ein Hinweis sein, warum es in Tschernobyl nicht „Millionen Tote“, ausgestorbene Wälder und eine „Mutanten-Show“ gibt. Ganz im Gegenteil: Die Natur erobert sich bereits sogar die Reaktortrümmer zurück. Die reale Welt hat halt wenig mit der Phantasie – oder sollte man besser dem Wunschdenken sagen – von „Atomkraftgegnern“ gemein.

Kosten des Atomausstiegs

Auch auf die „Energiewende“ und den „Atomausstieg“ trifft das alte Sprichwort ≫es ist nichts so schlecht, daß es nicht für irgendetwas gut ist≪ zu. Weniger für Deutschland, aber wenigstens für den Rest der Welt als abschreckendes Beispiel. Kein anderes Land hat je einen solchen Versuch mit seiner eigenen Gesellschaft durchgeführt. Ist jedem denkenden Menschen schon qualitativ klar, daß eine so gigantische Kapitalvernichtung nicht ohne Folgen sein kann, so war es bisher der Politik möglich, mit allerlei Esoterik darüber hinweg zu schwafeln. Zumindest konnte man den fürsorglichen Staat geben, der seine Bürger vor der „tödlichen Atomgefahr“ schützt. Es gab zwar bis heute keine Strahlentoten durch das Reaktorunglück in Fukushima, aber es hätte ja vielleicht sein können. Fachleute haben zwar stets das Gegenteil behauptet, aber was sind schon Fachleute gegen „Atomexperten“ von ≫Bündnis 90 / Die Grünen≪ oder sonstigen Vertrauen erschleichenden Organisationen wie ≫Greenpeace≪ etc.?

Im Ausland sieht man die Sache etwas anders. Vielleicht nur, weil man nicht so viele Öko-Sozialisten in den Parlamenten hat, auf die man für künftige Regierungsbildungen Rücksicht nehmen muß. Nun gut, Deutschland ist ja auch noch nicht so lange Demokratie. Irgendwann verstehen auch die Deutschen den Zusammenhang von Stimmenabgabe, Regierung und daraus folgender Politik. Wir schaffen das. Die unmittelbar aus einer sozialistischen Diktatur beigetretene Angela hat es doch offenbar sofort kapiert. Gelernt ist eben gelernt. Sag mir keiner was gegen die Ausbildung der Politkader in der „DDR“ oder wie die späte Margot Honnecker sagte: Die Saat ist gesät.

Die Auswertung von Phase 1

Langsam hat die Wissenschaft die Einmaligkeit des Experiments „Atomausstieg“ an einer realen Gesellschaft erkannt. Besonders Phase 1 mit der unmittelbaren Abschaltung von 10 der 17 Reaktoren in Deutschland im Zeitraum 2011 bis 2017 ist geradezu ideal zur Gewinnung quantitativer Ergebnisse. Ein Zeitraum von nur sechs Jahren ist kurz genug, um von ziemlich konstanten gesellschaftlichen Randbedingungen (z. B. Industrie und Verbrauchsstruktur) ausgehen zu können. Entscheidend ist, daß über 8 GWel (entsprechend 5% der Gesamtleistung) innerhalb weniger Monate nach dem Beschluss vom Netz genommen wurden und bis 2017 insgesamt 11 GW. Dieser Anteil ist viel mehr, als jemals irgendwo auf der Welt in Betracht gezogen wurde. Eine quantitative Auswertung dieser Phase erlaubt auch die Abschätzung der weiteren wirtschaftlichen und gesundheitlichen Auswirkungen bis zu einem vollen Ausstieg bis 2022 und der Belastungen durch Import von Leistung und Energie, die für unsere Nachbarländer entstehen. Besonders der letzte Punkt wird sich noch zu einer außerordentlichen Belastung für die EU entwickeln. Für die Erkenntnis, daß die Produktion der Kernkraftwerke durch fossile Kraftwerke ersetzt werden muß, braucht man eigentlich nur gesunden Menschenverstand. Die zufällige Wind- und Sonnenenergie kann niemals eine an der Nachfrage orientierte Erzeugung ersetzen. Anschaulich gesagt, will man das Licht einschalten, wenn es dunkel wird oder den Fernseher, wenn die Fußballübertragung beginnt. Ob dann gerade der Wind weht oder die Sonne scheint, brauchte bisher keinen Menschen zu interessieren. Der Strom kam aus der Steckdose. Das NATIONAL BUREAU OF ECONOMIC RESEARCH der USA geht nun in einer Studie den interessanten Weg, einmal auszurechen, wie stark die Preise und die Schadstoffbelastung angestiegen sind, gegenüber dem Fall, wenn man die Kernkraftwerke weiter in Betrieb gelassen hätte. Dies ist alles andere, als eine einfache Aufgabe.

Die Datenlage

Die Stromwirtschaft ist außerordentlich genau dokumentiert. In jedem Kraftwerk wird die produzierte elektrische Energie kontinuierlich aufgezeichnet, ebenso die eingesetzten Brennstoffe, die produzierten Schadstoffe usw. Man kann also nicht nur das Geschehen im gesamten Netz zu jedem Zeitpunkt nachvollziehen, sondern die Daten sind auch sehr zuverlässig, da zahlreiche Plausibilitätskontrollen möglich sind. In dieser Studie wurden z. B. alle Kraftwerke mit einer Leistung ab 100 MWel in ganz Europa verwendet. Dies ist notwendig, um die Stromexporte und Importe entsprechend abbilden zu können.

Die Preise für „Strom“ sind über die Strombörsen (elektrische Energie) und die Netzbetreiber (Regelenergie etc.) dokumentiert. Ebenso sind in verschiedenen Quellen die Brennstoffkosten aufgezeichnet. Hinzu kommen noch die Randbedingungen des Netzes (z. B. Transportkapazitäten der einzelnen Hochspannungsstrecken) oder der Grenzkuppelstellen zu unseren Nachbarn. Ebenso noch die Wetterdaten (Tag/Nacht, Windgeschwindigkeiten, Außentemperaturen etc.), die Kalenderdaten (Sonn- und Feiertage) und die regional gemessenen Schadstoffbelastungen (NOx , Feinstäube etc.).

Die Modellbildung

Die Erschaffung eines allumfassenden analytischen Modells für die Stromwirtschaft ist wegen der riesigen Zahl von Variablen und den nahezu unendlichen Kombinationsmöglichkeiten praktisch nicht möglich. Man muß immer vereinfachen und kann immer nur gegebene Situationen „nachrechnen“. So hilft einem der „Merit-Order-Ansatz“ in der Praxis nicht viel weiter, wenn sich das Kraftwerk mit den aktuell geringsten Grenzkosten z. B. am falschen Standort befindet (Leitungskapazitäten) oder dessen Leistungsänderungsgeschwindigkeit nicht ausreicht um die durch z. B. Bewölkung oder Windböen erzeugten Rampen der „Erneuerbaren“ abzufangen. Produktionskosten sind in der realen Welt eben nicht die einzige Randbedingung. Zum Glück ist die hier gestellte Frage wesentlich einfacher: Man hat über den Betrachtungszeitraum von (nur) sechs Jahren einen sehr gut dokumentierten Datensatz der realen Verhältnisse (ca. 4,5 Millionen Daten). Wichtig ist, daß hier die Berechnung nur in eine (definierte) Richtung verläuft. Man muß nur die „richtigen“ fossilen Kraftwerke „abschalten“ und erhält dann die Geld- und Schadstoffmenge als Differenz beider Rechnungen. Hier ist der Gedankengang also umgekehrt: Man gibt nicht den Zahlenwert für eine Variable vor um ein Gesamtergebnis zu erhalten, sondern erhält aus der Kenntnis über die Gesamtsituation die Zahlenwerte der Variablen. In diesem Falle sind die Zahlenwerte für die geringeren Schadstoffmengen und die geringeren Kosten durch einen (fiktiven) Weiterbetrieb der Kernkraftwerke gewünscht.

Event Study Regressions

Ziel der Regressionsanalyse ist hier für jeden Brennstoff in jeder Stunde die durch ihn erzeugte Elektroenergie als Funktion des restlichen Nettobedarfs zu ermitteln. Eingabedaten sind hierfür die in jeder Stunde gemessenen tatsächlichen Produktionsmengen aus den „regenerativen Energien“, Braunkohle, Steinkohle, Erdgas usw. Dem steht die in dieser Stunde (gleich hohe) Stromnachfrage gegenüber. Definitionsgemäß ergibt sich nun der ≫restliche Nettobedarf≪ durch Abzug aller nicht fossilen Quellen. Durch umfangreiche Rechnungen kann man für jeden Brennstoff eine Funktion der produzierten elektrischen Energie als Funktion des im Netz anliegenden ≫restlichen Nettobedarfes≪ ermitteln. Eine Nachrechnung der gemessenen Zustände im Netz mittels der gefundenen Funktionen und ihrer Konstanten ergibt eine recht hohe Genauigkeit. Dies ist jedoch nur für die betrachtete Periode von sechs Jahren gültig.

Machine Learning Approach

Eine weitere hier verwendete Methode verwendet maschinelles Lernen – in Deutschland auch „künstliche Intelligenz“ genannt – zur Simulation. Voraussetzung ist eine möglichst große Datenmenge. Vorteil dieser Methode ist, daß man selbstständig (verborgene) Muster erkennen kann und nicht Gleichungen vorgeben muß, die ja bereits ein möglichst vollständiges Verständnis aller Zusammenhänge erforderlich machen würden. Ein Beispiel ist die Berechnung der Schadstoffe. So stoßen beispielsweise nicht alle Kohlekraftwerke die gleichen spezifischen Schadstoffmengen aus. Sie hängen vom Typ, der Abgasnachbehandlung und vom Betriebszustand ab. Ebenso sind die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen über den Betrachtungszeitraum nicht konstant. So verändern sich die Relationen von Kohlepreis zu Erdgaspreis. Dies koppelt auf die Einsatzplanung zurück. Zusammenfassend kann man sagen, daß ≫maschinelles Lernen≪ zu wesentlich besseren Ergebnissen bei der Widerspiegelung des Marktgeschehens (Strombörse) führt, als klassische statistische Methoden und ökonomische Modelle. Freilich steht diese Methode erst am Anfang von Forschung und Entwicklung.

Kosten des Teilausstiegs

Mit dem durch maschinelles Lernen gewonnenen Programm wurde nun ein Weiterbetrieb der Kernkraftwerke im Zeitraum 2011–2017 berechnet und dem tatsächlichen Verlauf mit politischer Zwangsabschaltung gegenübergestellt. Die in diesem Schritt der Studie interessierenden Größen sind die geringere fossile Produktion, die veränderten Stromimporte und Exporte von und zu unseren Nachbarländern und die Stromproduktion der weiterlaufenden Kernkraftwerke. Die Rechnung ergab gegenüber dem Weiterbetrieb eine um 3–5 TWh monatlich verringerte Stromproduktion aus den Kernkraftwerken. Die Bandbreite ergibt sich aus der beim Weiterbetrieb notwendigen Stillstandszeiten infolge des Brennelementewechsels. Um diesen Ausfall durch Zwangsabschaltung zu kompensieren ist die Produktion aus fossilen Kraftwerken um 2–3 TWh monatlich angestiegen. Der Rest wäre durch die Nettoimporte abgedeckt worden. Der Ausbau der „regenerativen“ Energien in der Periode ist dabei berücksichtigt worden.

Beeinflussung der Strombörse

Durch den Teilausstieg waren die Strompreise an der Börse um 0,5 bis 8 Dollar pro MWh höher. Ferner gab es durch die Zwangsabschaltung z. B. im Februar 2017 infolge eines Kälteeinbruches und Dunkelflaute sehr viel höhere Spitzenpreise. Dies zeigt deutlich, daß eine rein energetische Betrachtung (Stromproduktion aus „regenerativen“ ersetzt Energie aus Kernkraft) zu völlig falschen Ergebnissen führen kann. Steigt der Stromverbrauch an (z. B. Kälteeinbruch), aber der Wind weht nicht stark genug, explodieren die Strompreise an der Börse, weil die gesamte fehlende Leistung ausschließlich durch die (noch) vorhandenen fossilen Kraftwerke kompensiert werden muß. Zumeist über Erdgaskraftwerke, dessen Brennstoffpreise selbst durch die Kälte übermäßig ansteigen. Ein sich gegenseitig aufschaukelnder Preisanstieg in der schönen neuen Welt der Windmühlen und Sonnenkollektoren. Im Betrachtungszeitraum 2011–2017 waren die Großhandelspreise inflationsbereinigt um 1,8 $/MWh – entsprechend 3,9 % – höher durch den (damals noch teilweisen) „Atomausstieg“. Die Stromproduktion aus den deutschen Kernkraftwerken ging in dieser Periode um 38,2% (-53,2 TWh/a) zurück. Die Produktion aus Steinkohle nahm um 31,7% (28,5 TWh/a) zu, die Produktion aus Erdgas um 26,2% (8,3 TWh/a) und die Stromimporte (netto) um 37,1% (10,2 TWh/a). Hier wird der ganze Wahnsinn eines nahezu gleichzeitigen Ausstiegs aus Kernkraft (2017 noch 86,2 TWh/a) und Kohle (Braunkohle 160,4 und Steinkohle 118,3 TWh/a) deutlich. Dies müßte nahezu alles durch Erdgas und Stromimporte abgedeckt werden. Weder können die „regenerativen“ (2017 noch 175,8 TWh/a) die Lücke füllen, noch unsere Nachbarn ihre Kapazitäten für die Dunkelflaute bzw. Entsorgung unseres Stromabfalls ausbauen. Die entstehenden Kosten aus unserer Nachfrage und dem geringen Angebot aus Erdgaskraftwerken und Stromimporten werden uns eine Preisexplosion bescheren. Danke Frau Merkel, wir schaffen das.

Auswirkungen auf Produzenten

Einen noch tieferen Einblick erhält man, wenn man die mittleren jährlichen Umsätze, Kosten und Gewinne für die Varianten Weiterbetrieb und Ausstieg vergleicht. Als Umsatz jedes Kraftwerks wird das Produkt aus dessen Stromproduktion und zeitgleichen Börsenpreisen angesetzt. Etwaige Zusatzeinnahmen werden nicht berücksichtigt. Bei den Kosten wird das Produkt aus Stromproduktion und Grenzkosten (Brennstoffkosten + Verschleiß; Kapital und Personalkosten fallen ohnehin an) angesetzt. Der entgangene Gewinn ergibt sich aus der Differenz beider Varianten. Der Umsatz der Kernkraftwerke ging um 2,2 Milliarden Dollar jährlich zurück. Parallel stieg der Umsatz der fossilen Kraftwerke um 2,6 Milliarden $/a an. Die Kosten verringerten sich bei den Kernkraftwerken um -0,6 Milliarden $/a (kein Brennstoff und keine zusätzlichen Endlagerkosten mehr), stiegen aber bei den fossilen Kraftwerken um 1,7 Milliarden $/a an. An dieser Stelle sei angemerkt, daß diese Kosten durch die CO2 Abgaben zukünftig noch wesentlich höher ausfallen werden. Damit ergibt die Vergleichsrechnung einen Rückgang der Gewinne der Kernkraftwerke um 1,6 Milliarden $/a bei einem gleichzeitigen Anstieg der fossilen Kraftwerke um 0,7 Milliarden $/a. Man kann also feststellen, daß die Belastung für die Verbraucher weit überproportional angestiegen ist. Die Stromverbraucher müssen über die EEG-Umlage und die Netzentgelte die vollen Kosten tragen, während man für die Produzenten salopp sagen könnte: Ist uns doch egal wie wir den Strom produzieren, wir verdienen immer. Ein klassisches Geschäft zu Lasten Dritter – uns Bürgern. Bei diesem Vergleich wurde unterstellt, daß die Strombörsen unserer Nachbarländer durch unseren „Atomausstieg“ nicht beeinflußt werden. Man sollte aber tunlichst im Auge behalten, daß Preise immer durch Angebot und Nachfrage gebildet werden. Wie lange werden unsere Nachbarn es hinnehmen, daß ihre Preise durch erhöhte Nachfrage aus Deutschland weiter nach oben gezogen werden und gleichzeitig durch die Entsorgung unseres Abfallstroms zu Dumpingpreisen (Preis unter Herstellungskosten) ihre Energieversorger geschädigt werden? Spätestens nach erfolgtem „Atom-“ und Kohleausstieg sind gewaltige politische Konflikte absehbar, die man nur mit dem Geld des deutschen Steuerzahlers glätten können wird. Auch an dieser Stelle ein herzliches „Danke Frau Merkel“ für ihre tolle Europapolitik.

Externe Kosten

Sind Kosten, die in betriebswirtschaftlichen Rechnungen gar nicht oder nur indirekt erfaßt werden: In diesem Falle z. B. die Schäden durch Stickoxide und Feinstäube. Eigentlich ist das Geschwafel von der „Internalisierung der externen Kosten“ lediglich ein Versuch die Planwirtschaft durch einen vermeintlich wissenschaftlichen Ansatz zu legitimieren. Aber Angelsachsen sind für ihren schwarzen Humor bekannt, also warum nicht einmal den Spieß umdrehen und die bekannte Zahlenakrobatik über Todesfälle durch Dieselabgase, Strahlenbelastung (durch Kernkraftwerke) etc. einmal umdrehen? Flugs wird hier nicht nur ausgerechnet, wie viele zusätzliche Todesfälle die Abschaltung der Kernkraftwerke gefordert hat, sondern auch was das gekostet haben soll.

Abschätzung der Emissionen

Die Freisetzung des CO2 wird für jedes Kraftwerk mit seinem spezifischen Wirkungsgrad und seines verwendeten Brennstoffs ermittelt. Wären in Phase 1 die Kernkraftwerke nicht abgeschaltet worden, wären 36,3 Millionen to jährlich weniger abgegeben worden. Für die Berechnung der Emissionen von SO2 , NOx und Feinstaub werden für jedes Kraftwerk die Daten aus den Brennstoffen, der Bauart (Entstickung, Entstaubung und Rauchgaswäsche) und des Betriebszustandes (Leistung) ermittelt. Hätte es nur in der Phase 1 des „Atomausstiegs“ keine Abschaltungen gegeben, wären 15900 to SO2 jährlich, 23700 to NOxjährlich und 600 to Feinstaub jährlich weniger in die Umwelt abgegeben worden. Mittels dieser Daten wurde die Anzahl der zusätzlichen Toten durch den „Atomausstieg“ mit 1142 Toten pro Jahr nur zwischen 2011 bis 2017 ermittelt. Man mag das glauben oder nicht, aber es ist die gleiche Zahlenakrobatik, die uns sonst im Zusammenhang z. B. mit Dieseln aufgetischt wird. Dort jedenfalls wird sie von Politikern und Medien für bare Münze gehalten.

Abschätzung der Immissionen

Um die Aussagen zu verbessern, werden noch die Immissionen im Umfeld jedes Kraftwerks berechnet. Basis sind die Meßstationen im Umkreis von 20 km um das Kraftwerk. Aus ihnen können die lokalen Ausbreitungsverhältnisse abgeleitet werden. Es ergab sich ein Anstieg von (im Mittel) Toten pro Jahr: 124,9 durch Braunkohle-, 315,7 durch Steinkohle-, 20,2 durch Erdgas- und 32,3 durch Ölkraftwerke. Die Gesamtzahl der Toten pro Jahr ist nach dieser Methode nur rund halb so hoch. Prinzipiell ist sie genauer, da sie die örtliche Bevölkerungsdichte, die Wetterverhältnisse und die schon vorhandene Belastung berücksichtigt.

Kosten für Risiko und Abfall der Kernenergie

Durch die Abschaltung der Kernkraftwerke wurde das Risiko eines Störfalls eliminiert und kein zusätzlicher „Atommüll“ mehr erzeugt. Je nach Risiko für einen Störfall (Eintrittswahrscheinlichkeit mal Schadenhöhe) und Endlagerung ergeben sich in der Literatur als externe Kosten 1 bis 4 $/MWh. Setzt man 3 $/MWh an, wären durch die Abschaltung 200 Millionen Dollar pro Jahr eingespart worden. Selbst wenn man für die externen Kosten das Zehnfache ansetzen würde – 30 $/MWh sind absurd hoch – wäre die Ersparnis mit 2 Milliarden Dollar pro Jahr immer noch erheblich geringer als die zusätzlichen externen Kosten durch den Mehreinsatz fossiler Energien.

Gesamtbilanz

Hier werden noch einmal die Differenzen der internen und externen Kosten des simulierten Weiterbetriebs zu der (tatsächlichen) Abschaltung der Kernkraftwerke in der Periode 2011 bis 2017 zusammengefaßt. Die Großhandelspreise für elektrische Energie waren im Mittel um 1,6 Milliarden Dollar (alle Preise zum Wechselkurs von 2017) pro Jahr höher, entsprechend 12,7%.

Für das freigesetzte CO2 wurde ein Preis von 50$ pro to angesetzt. Damit ergaben sich zusätzliche externe Kosten von 1,8 Milliarden pro Jahr, entsprechend 13%. Die höchsten externen Kosten sind durch die höhere Luftbelastung entstanden. Der Geldwerte Betrag für die Verkürzung der Lebensdauer wurde mit 8,7 Milliarden Dollar pro Jahr ermittelt. Siehe jedoch weiter oben die Einschätzung solcher Berechnungen über „virtuelle Tote“. Allerdings ist dies nichts anderes, als uns sonst durch „Umweltschützer“, Politiker und Medien vorgesetzt wird. Nach dieser Rechnung ergibt sich ein Schaden von über 12 Milliarden Dollar jährlich durch die Zwangsabschaltungen (nur) der Phase 1 des „Atomausstiegs“. Was die Leistung der verbliebenen (größeren) Kernkraftwerke bis 2022 betrifft, wird der Gesamtschaden mehr als doppelt so groß sein. Etwaige Kosten für den „Netzausbau“, Ersatzinvestitionen etc. sind dabei noch gar nicht berücksichtigt.

Anmerkung

Diese Studie hat zumindest immense politische Bedeutung. Seit Jahren ertragen wird die irrsinnigsten Zahlen über die „wahren“ Kosten der Kernenergie. Obwohl überall auf der Welt Kernenergie die geringsten Kosten der Stromerzeugung vorweist – und deshalb auch weiterhin in Kernkraftwerke investiert wird – lassen wir uns durch neomarxistische Ansätze über „externe Kosten“ ins Bockshorn jagen. Schön, wenn man einmal den Spieß umdreht. Es wird eine Freude sein, zu sehen wie die einschlägigen Verfechter der „Großen Transformation“ von DIW, Ökoinstitut, Fraunhofer, Agora, Umwelthilfe etc. diese 12 Milliarden jährlich allein durch die erste Phase des „Atomausstiegs“ in Frage stellen werden. Mögen sie ihre Excel-Tabellen zum rauchen bringen. Es wird sie nicht von ihrem Dilemma erlösen: Entweder sind die Zahlen hier falsch, dann sind aber auch alle ihre Studien zur „Energiewende“ falsch oder sie verteidigen ihre Methoden als richtig, dann geben sie damit endlich zu, daß der „Atomausstieg“ ein schwerer Fehler war.