Die rote Kapsel: Raus aus der Antiatommatrix – mit 10 Artikeln!

 

„Du nimmst die blaue Kapsel, wachst in deinem Bett auf und glaubst, was Peter Altmaier und die sonstigen deutschen Politiker die ganze Zeit über von sich geben. Du nimmst die rote Kapsel, bleibst im Wunderland und ich zeige dir, wie tief der Kaninchenbau reicht.“

Du entschließt dich, die rote Kapsel zu schlucken. Willkommen im nukleidischen Wunderland! Um dich in dieser neuen, fremdartigen Umgebung zurecht zu finden, benötigst du besondere Kenntnisse und Fertigkeiten. Während Neo Kung Fu-Stunden nehmen musste, solltest du dich mit Kernenergetik beschäftigen.

Hier eine kleine Orientierungshilfe für das Wunderland in zehn Schritten, wobei jeder Schritt sich an einem wissenschaftlichen Aufsatz orientiert.

 

1. Bedeutung von Energie für die menschliche Zivilisation

Aufsatz: Alvin Weinberg (1959) – Energy as an ultimate raw material

Der Aufsatz von Alvin Weinberg stammt aus dem Jahr 1959 – seitdem hat sich allerlei auf der Welt verändert! Dass wir Alternativen zu Öl, Gas und Kohle benötigen, ist uns in erhöhtem Maß bewußt geworden. In dieser Hinsicht ist der Artikel sehr aktuell.

Weitere Dokumentation:

  • Nuklearia Blogpost: Das Zeitalter des klaren Himmels – eine Story, die sich mit der Bedeutung von Energie für die Zukunft der Menschheit beschäftigt.
  • Weinberg, Hammond (1970): Limits to the Use of Energy. Wie hängt die Anzahl der Menschen, die in Wohlstand leben können, mit der verfügbaren Energie zusammen?

 

2. Probleme der klassischen Erneuerbaren

Viele sehen heutzutage die klassischen Erneuerbaren – Solarenergie und ihre Derivate, Geothermie und Gezeiten – als Energiequellen der Zukunft an. Gewiss haben sie ihre Vorzüge und sind nicht zu verachten – doch ist mit ihnen ein essentielles Problem verbunden: Sie sind sehr diffus, bzw., theoretischer ausgedrückt, hoch-entrop.

Zu diesem Thema ein gutes (kostenloses) Online-Buch: David McKay – Without Hot Air.

Oder, falls du nicht gleich ein ganzes Buch durchlesen möchtest, ein Vortrag (~20 min): David McKay – Video: How the Laws of Physics constrain our Sustainable Energy Options.

Weitere Dokumentation:

 

3. Kernkraft für das Digitale Zeitalter

Aufsatz: Tom Blees (2011) – Life in the Fast Lane: Nuclear Power and Climate Change – what now? (pdf)

Tom Blees stellt das Projekt Integral Fast Reactor vor, ein Kernreaktorkonzept der IV. Generation.

Weitere Dokumentation:

 

4. Aber was wenn Fukushima? ~ Reaktorsicherheit

Aufsatz: Sackett (1996) – Operating and Test Experience for the Experimental Breeder Reactor II (EBR-II)

Aufgrund seiner thermohydraulischen und quantenmechanischen Eigenschaften reguliert der Integral Fast Reactor sich selbst: Er überhitzt auch dann nicht, wenn sämtliche Kühlsysteme bei Vollleistung ausfallen – inhärente Sicherheit.

Weitere Dokumentation:
Nuklearia Blogpost: Die Freiheitsmaschine – der Integral Fast Reactor (Teil 3: Sicherheit)

 

5. Wohin mit dem Atommüll?

Aufsatz: Hannum, Marsh, Stanford (2005): Smarter Use of Nuclear Waste

Auch Atommüll kann man recyceln! Dies ist, was das Wort „integral“ in „Integral Fast Reactor“ bedeuten soll: Eine Aufbereitungsanlage, die die bösartigen – d.h. langlebigen und ggf. waffenfähigen Komponenten – aus den verbrauchten Brennelementen extrahiert, damit sie zurück in den Reaktorkern wandern und dort gespalten werden können. Auch Atommüll aus herkömmlichen Leichtwasserreaktoren kann so aufbereitet und als Energiequelle nutzbar gemacht werden – in ihm stecken noch ca. 97% des Energiegehaltes, der Leichtwasserreaktor setzt nur einen winzigen Anteil frei!

Weitere Dokumentation:

 

6. Wie lange reicht Uran? (die Antwort wird viele überraschen…)

Aufsatz: Lightfoot et al. (2006) – Nuclear Fission Fuel is Inexhaustible (pdf)

Nutzung alternativer Uranquellen wie z. B. Extraktion aus dem Meerwasser (bereits erfolgreich im Experiment getestet) und fortgeschrittene Brennstoffzyklen, die das reichhaltig vorhandene Uran 238 nutzen, machen aus der Kernenergie eine erneuerbare Energiequelle die für Jahrmillionen zur Verfügung steht.

Weitere Dokumentation:
Nuklearia Blogpost: Erneuerbare Energiequelle Uran

 

7. Dezentrale Energieversorgung? Können wir!

Aufsatz: Chang et al. (2012) – A Case for Small Modular Fast Reactor

Viele stellen sich Kernkraftwerke als massive Konstruktionen mit mehreren GW Leistung vor – doch dies muss nicht sein: Kleine Reaktormodule, die in Fabriken in Serie gefertigt und komplett montiert an den gewünschten Einsatzort transportiert werden, sind zur dezentralen Versorgung von Ortschaften und Industriebetrieben geeignet. Insbesondere energieintensive Industrien wie Metallverarbeitung, Meerwasserentsalzung, Synfuel-Produktion oder Plasmarecycling von Abfällen dürften hiervon profitieren. Die Kernreaktoren sollen nicht nur Elektrizität, sondern vor allem auch Prozesswärme liefern.

Weitere Dokumentation:
Mark Halper (2011): Steel mill mulls thorium nuclear reactor for process heat

 

Interlude: Prescription for the Planet

Du möchtest nun zur Abwechslung ein spannend – und humorvoll – geschriebenes Sachbuch mit visionären Konzepten zur zukünftigen (Kern-)Energieversorgung lesen? Da haben wir was für dich:
Tom Blees – Prescription for the Planet (Free Download, pdf)

 

8. Alternativen zum Integral Fast Reactor, Alternativen zum Uran-Plutonium-Zyklus: Der Thorium-Flüssigsalzreaktor

Aufsatz: Hargraves, Moir (2010) – Liquid Fluoride Thorium Reactors: An old idea in nuclear power gets reexamined (pdf)

Der Flüssigsalzreaktor ist ein revolutionäres Kernenergiekonzept mit faszinierenden Eigenschaften: Statt mit einem festen Reaktorkern arbeitet die Maschine mit einem Kreislauf aus geschmolzenem Salz, in dem die Kernbrennstoffe gelöst sind. Bei Überhitzung schmilzt ein Sicherheitsstöpsel und die Flüssigkeit strömt in ein unterkritisches Auffangbecken, so dass die Reaktion sofort zum Erliegen kommt. Ganz so weit entwickelt wie der Integral Fast Reactor, den man quasi „von der Stange weg“ bauen könnte, ist der Flüssigsalzreaktor noch nicht, doch auch er wurde bereits im Experiment erfolgreich ausgetestet.

Weitere Dokumentation:

 

9. Weitere Alternativen

Aufsatz: Carminati et al. (1993): An Energy Amplifier for Cleaner and Inexhaustible Nuclear Energy driven by a Particle Beam Accelerator (pdf)

Um Kernenergie zu nutzen braucht es nicht notwendigerweise eine selbsterhaltende neutronische Kettenreaktion. Der Spaltprozess kann vielmehr auch extern angetrieben werden, mithilfe eines Protonenstrahles der auf ein Spallationstarget aus Blei fällt und so dauernd Neutronen nachliefert. Dies hat nicht nur den Vorteil einer optimalen Neutronenökonomie – so dass sich maximale Spaltraten erzielen lassen wenn das Ziel ist, möglichst schnell große Mengen an Atommüll zu vernichten – sondern auch den, dass das ganze System rein elektrisch, durch Veränderung von Spannungen, steuerbar ist, ohne dass mechanische Komponenten bewegt werden müssen.

Für dieses Konzept machte sich insbesondere Nobelpreisträger und ehemaliger CERN-Direktor Carlo Rubbia stark.

Solche Aggregate wurden bisher erst bei Nullleistung getestet. In Belgien jedoch befindet sich zur Zeit das Experiment MYRRHA im Aufbau, das das Konzept bei hoher Leistung erproben soll.

Weitere Dokumentation:

 

10. Die Physik der Kernenergie

Du möchtest nun richtig tief in dieses Thema einsteigen und die dahintersteckende Physik detailliert kennenlernen?

Dieses Vorlesungsskript hilft dir weiter: van Dam et al. (2005) – Nuclear Reactor Physics (pdf)

Auch die Nuklearia entwickelt ihren eigenen Reaktorphysik-Minilehrgang! Bislang sind 2 Kapitel erschienen: Vorwort und Übersicht, Kernphysikalische Grundlagen. Sobald das Atomhörnchen wieder etwas mehr Zeit hat, wird der Kurs fortgesetzt – versprochen!

 

Ja, so sieht es im Wunderland aus.

Es hat sich doch gelohnt, die rote Kapsel zu nehmen – oder?

3 Gedanken zu “Die rote Kapsel: Raus aus der Antiatommatrix – mit 10 Artikeln!

  1. Grenzen des Wachstums?
    Ich sehe eine Ressource, die begrenzt ist und mit der wir entsprechend sorgfältig umgehen sollte. Dies ist die bewohnbare Erdoberfläche, die die Menschen mit der belebten Natur teilen.
    Die Grenze des Wachstums sollten wir daher an dieser bewohnbaren Fläche festmachen.
    Ich komme aber zu ganz anderen Schlussfolgerungen als der grüne Mainstream, wie er in Deutschland dominiert und via Medien auch die Schweiz stark beeinflusst.
    – In der Stadt liegt die Zukunft der Menschheit. Es ist der sparsamste Umgang mit der bewohnbaren Fläche. In diesem Sinne ist der Fahrstuhl eine sehr wichtige Erfindung!
    – Hohe Energiedichten sparen Fläche. Der Fortschritt geht mit der Energiedichte von Muskelkraft, nachwachsende Energie, Sonnen- und Windenergie, fossile Energien, Kernreaktoren mit moderierten Neutronen zu schnellen Neutronen. Wertvolle bewohnbare Flächen zur Energieerzeugung einzusetzen kann nicht akzeptier werden.
    – Ich bin auch gegen Bio-Landwirtschaft und das Verbot der grünen Gentechnik. Dies führt nur dazu, dass viel mehr Fläche gebraucht wird, um die Menschen zu ernähren. Ein Anteil dieser Fläche sollte für die ursprünglich Natur reserviert bleiben.
    – Mit schnellen Reaktoren, die das reichlich vorhandene Thorium und Uran 238 nutzen können haben wir praktisch unbeschränkt Energie zur Verfügung
    – Wohlstand, der durch den technische Fortschritt ermöglicht wird, ist die humanste Variente, das Problem der Bevölkerungsexplosion zu lösen.
    – Nicht nur bei der Energie geht es zu immer höheren Dichte; Bsp. Elektronik. Wenn man die Röhrentechnologie bis in unsere Zeiten hochgerechnet hätte….
    – Ein weiterer Vorteil, den wir heute haben, ist die Vernetzung und Globalisierung. Eine Idee, die sich als gut erwiesen hat (billiger, besser) kann sich sehr rasch über die Welt verbreiten.
    Wenn ich mir dies so alles überlege, kommen mir die grünen Ideen sehr kümmerlich vor. Mit diesen Ideen die Welt retten zu wollen ist menschenverachtend.

    • Ich stimme deinen Überlegungen weitgehend zu! Was ich jedoch noch hinzufügen würde, ist, dass durch Entwicklung der Raumfahrt und Industrialisierung des Sonnensystems auch der für das menschliche Leben zur Verfügung stehende Platz so gut wie unbegrenzt vergrößert werden kann – nämlich indem man die Asteroiden in gewaltige rotierende Habitate umbaut: http://www.final-frontier.ch/orbitale

      Natürlich sind für derartige Projekte wesentlich effektivere Alternativen zu den heutigen schwächlichen chemischen Raketen erforderlich – es werden Triebwerke benötigt, die hohen spezifischen Impuls (hohe Effizienz) mit hoher Schubkraft vereinen – dies erfordert auch wiederum die Nutzung der Kernkraft: http://nuklearia.de/2012/09/20/kernenergie-das-tor-zum-weltraum/

      Viele Grüße,
      Fabian

  2. Herzlichen Glückwunsch zur Gründung des Vereins !

    Obgleich ich vor wenigen Wochen in den Ruhestand versetzt wurde, bin ich dankbar für die Informationen, die ich über den Verein beziehen kann. Über 35 Jahre habe ich an einem Wiesbadener Gymnasium als Chemie- und Biologielehrerin „rote Kapseln“ verteilt und erinnere mich noch an die Zeit, als es ein Leichtes war, an entsprechendes Unterrichtsmaterial zu kommen. Mit der Zeit wurde der Atomkern im Chemieunterricht zu einem statischen Gebilde und verlor seine faszinierende Dynamik. Das Thema elektrisiert auch heute noch die Schüler. Sie wollen mehr wissen und wir lassen sie im Regen stehen. Das Thema taucht – wenn überhaupt – nur im Leistungskurs Physik in der Oberstufe auf. Auch die Radioaktivität in der Natur wird nur als eine vom Mensch gemachte Ungeheurlichkeit dargestellt – besonders von den sozialkundlichen Fachschaften – und die Jugendlichen werden auf Linie gebracht.
    Ich werde mich immer noch in Projekte der Schule ehrenamtlich einbringen und „rote Kapseln“ verteilen , da ich sicher bin, dass sich aus der Kernenergie die Konzepte entwickeln lassen, die auch über Generationen tragen.
    Ich freue mich über Ihren Mut und hoffe auf viele Mitstreiter. Und glauben Sie mir, es gibt an den deutschen Gymnasien noch viele verunsicherte Kolleginnen und Kollegen aus den Naturwissenschaften, die über die Hysterie in unserem Land in Bezug auf Atomenergie und Klimawandel nur den Kopf schütteln.
    Vielen Dank
    Nikola Friedl

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