Die Atomkatze

Wie jedermann weiß, sind Katzen eng mit Radioaktivität verbunden: Im Schrödingerschen Gedankenexperiment werden sie, indem man ihr Überleben oder Sterben an das Stattfinden eines Zerfallsereignisses koppelt, zu einem großen miauenden Quantensystem, das zwischen Sein und Nichtsein schwebt, bis jemand durch Nach-der-Katze-Sehen die Gewissheit der klassischen Physik wiederherstellt.

Dies brachte zwei Philosophen auf den Gedanken, Katzen zu Dosimetern umzufunktionieren; ein Vorschlag, von dem ich übrigens zum ersten Mal in dem (mäßig kreativen) Theaterstück »Fall Out Girl« von Niklaus Helbling erfuhr. Die Idee besteht darin, Katzen genetisch so zu verändern, dass sie, wenn sie ionisierender Strahlung ausgesetzt sind, ihre Fellfarbe ändern; solcherart sollen zukünftige Generationen vor Endlagern für radioaktive Stoffe gewarnt werden. Tobias Cronert schrieb auf ScienceBlogs einen Artikel über diesen nicht ganz ernst gemeinten Vorschlag; in den Kommentaren entspann sich eine lebhafte Diskussion, an der ich mich beteiligte.

Folgender Text beruht auf meinen Kommentaren zu Tobias Cronerts Artikel, wobei ich Kürzungen vorgenommen und Überleitungen hinzugefügt habe.

Wenn man zukünftige Generationen vor Atommüll schützen will, sollte man sie auch gleich vor allen anderen Gefahrstoffen schützen, die eine Industriegesellschaft so hinterlässt – eventuell mit entsprechend farbkodierten Katzen: Fell wird schwarz – Radiotoxika; Fell wird rot – Säure aus der Batterienfabrik; Fell wird blau – Cadmiumschlamm aus der Solarzellenfabrik; Fell wird ocker – Quecksilberrückstände; Fell wird türkis – hochentzündliche oder explosive Industrieabfälle; etc.

Besser als auf irgendwelche Katzendetektoren zu setzen, ist, dafür zu sorgen, dass die Menschheit sich nicht zurückentwickelt und deshalb wie ein Kleinkind vor allen Gefahren gewarnt zu werden braucht. Das bedeutet, dass sie zu höheren Energieflussdichten fortschreiten muss mittels Schnellem Brutreaktor (der einen Teil des Atommülls zu recyceln vermag) und Fusionsreaktor, sich körperlich und kognitiv durch Gentechnik und Kybernetik upgraden, Kolonien im Weltall gründen.

Unsere Nachfahren werden keine Dosimeterkatzen benötigen – zum einen, weil sie über kybernetische Sinne verfügen werden, die sie vor ionisierender Strahlung warnen; zum anderen, weil sie den Atommüll als begehrten Rohstoff nutzen werden.

Ich finde es immer wieder amüsant, wenn in Diskussionen über die ferne Zukunft von Menschen in ihrer heutigen Form ausgegangen wird. (Dies trifft auch auf die meisten Science-Fiction-Filme zu: Captain Jean-Luc Picard scheint sich durch nichts von einem Menschen der Gegenwart zu unterscheiden.) Viel wahrscheinlicher ist, dass wir uns im Laufe der kommenden 10.000 Jahre zur interstellaren Superintelligenz entwickeln. Technophobie und »Nachhaltigkeitsdenken«, wie die Grünen es propagieren, werden sich langfristig nicht durchsetzen.

Dabei ist gegen Umweltschutz per se nichts einzuwenden. Gesetze zur Minderung von Schadstofffreisetzungen, Schutz von Biotopen u.ä. sind sinnvoll, und man sollte den Grünen zugestehen, dass sie Anstöße dazu gegeben haben. Es lässt sich allerdings hinterfragen, ob sie diese Anstöße nicht nachträglich konterkarieren, indem sie die flächendeckende Asphaltierung der Landschaft mit Windkraftanlagen unterstützen, gerne mal auch direkt neben dem Vogelbrutgebiet.

Doch Umweltschutz ist nicht gleich Nachhaltigkeit. Nachhaltigkeit ist ein philosophisches Konzept, das sich nach meinen Überlegungen aus der Veränderungsfeindlichkeit der deutschen Biedermeierbewegung im neunzehnten Jahrhundert herleitet. In meinem »Brief an die Nachhaltigkeit« habe ich es einer ausführlichen Kritik unterzogen.

Das Nachhaltigkeitsdenken ist in Deutschland sehr verbreitet, es gilt geradezu als »alternativlos«. Daher hat sich Deutschland vor Zeiten aus der Kerntechnikforschung verabschiedet, obwohl es früher auf dem Gebiet führend war. Hochtemperaturreaktor, Schneller Brutreaktor – dies war hierzulande alles sehr weit entwickelt, wurde aus politischen Gründen jedoch abgeschafft. So ist es nicht erstaunlich, dass kaum ein Deutscher weiß, dass die Möglichkeit, bestrahlte Brennelemente zu recyceln, schon seit den 1990ern existiert. Erforscht am Experimental Breeder Reactor II des Idaho National Laboratory. Die Technologie heißt “Integral Fast Reactor” (IFR).

Mit dem Begriff IFR kann im deutschen Sprachraum kaum jemand etwas anfangen. Am weitesten fortgeschritten auf diesem Gebiet ist momentan Russland, das ein Großkraftwerk mit Schnellen Reaktoren (BN-600 und BN-800) betreibt.

Dennoch ist die deutsche Kernforschung nicht endgültig gestorben. Vielleicht schläft sie nur? Das Berliner Institut für Festkörperkernphysik entwickelte das Konzept Dual Fluid Reaktor. Er hat ähnliche Eigenschaften wie der IFR (schnelles Neutronenspektrum, geschlossener Brennstoffkreislauf), beruht jedoch auf einer alternativen Technologie, die auf das Molten Salt Reactor Experiment des Oak Ridge National Laboratory in den 1960ern zurückgeht – ein Reaktor, dessen Brennstoff eine Flüssigkeit ist, geschmolzenes Salz, in dem Aktinide gelöst sind.

Viele wollen eine Energieversorgung aufbauen, die auf Flüssigsalzreaktoren mit Thorium beruht. Dazu gab es kürzlich einen ganz netten Film auf Arte, mit einem zeichentrickanimierten Alvin Weinberg. Der Youtube-Film “Thorium Remix” geht ins technische Detail.

Flüssiges Salz kommt auch bei der IFR-Technologie zu Einsatz — jedoch nicht im Reaktor selbst, sondern in der Aufarbeitungsanlage. Sie beruht auf einem sogenannten »Pyroprozess«, bei dem der metallische Reaktorbrennstoff in einer Salzschmelze aufgelöst und elektrolytisch in Spaltprodukte und Aktinide zerlegt wird. Heutige Reaktoren, thermische wie auch schnelle, nutzen Oxidbrennstoff, der nicht zur direkten pyrochemischen Aufarbeitung geeignet ist. Jedoch kann auch er recycelt (und damit als IFR-Brenstoff nutzbar gemacht) werden, indem man den Pyroprozessor mit einer vorgeschalteten Reduktionsstufe (zur Wandlung des Oxids in Metall) kombiniert. Eine Umstellung des BN-800 auf Metallbrennstoff wäre ebenfalls denkbar, ähnlich wie es bei dem Schnellen Reaktor Dounreay in Großbritannien einmal getestet wurde.

Mittels Pyroprozess ist eine viel sauberere Trennung von Spaltprodukten und Aktiniden möglich als durch Aufarbeitung in wässriger Lösung, wie sie für die heute üblichen Oxidbrennstoffe entwickelt wurde. Der Abfallstrom besteht nahezu ausschließlich aus Spaltprodukten, ohne Transurankomponente, die sonst die langfristige Aktivität von Atommüll dominiert. Kombiniert mit dem pyrochemischen Verfahren (oder einem anderen, das die verschiedenen Stoffgruppen präzise trennt), ermöglichen Schnelle Reaktoren somit ein Aktinidenmanagement, das heißt je nach Bauart des Kerns kann das Inventar an Transuranen (insbesondere Pu-239) erhöht, gesenkt oder konstant gehalten werden.

Pyroprozess und IFR sind definitiv großindustriefähig, elektrolytische Stofftrennung in Salzschmelze wird bereits in vielen metallverarbeitenden Betrieben mit hohem Massendurchsatz eingesetzt. Die Frage ist nicht, ob es geht, sondern wann die politische Entscheidung fällt, IFRs zu bauen. GE Hitachi haben bereits ein entsprechendes System im Angebot.

Weitere Informationen zum IFR finden sich in meinem Vortrag »Maschinen der Freiheit« und in dem Buch »Prescription for the Planet« von Tom Blees.

Natürlich bleiben auch bei dieser Technik radioaktive Stoffe übrig – die Spaltprodukte, versiegelt in Glasbarren. Die klingen in 300 Jahren auf das Level von Natururan ab, anstatt 300.000 Jahre wie bei Leichtwasserreaktorbrennstoff. Sie können zunächst während der gesamten Betriebsdauer der Anlage auf dem Kraftwerksgelände gelagert werden (pro Gigawattjahr fällt etwa das Volumen eines Aktenschranks an), danach bringt man sie in ein oberflächennahes, rückholfähiges Lager. Darin bleiben sie entweder, bis die 300 Jahre verstrichen sind, oder, was wahrscheinlicher ist, man holt sie hervor, sobald man eine Anwendung für die darin enthaltenen Stoffe gefunden hat. Das Spaltspektrum umfasst viele verschiedene Nuklide, darunter technisch nützliche.

Ein Vorteil von Atommüll im Vergleich mit chemischem Giftmüll, wie er z. B. bei der Herstellung von Computern oder Solarzellen oder auch in fossilen Kraftwerken anfällt, ist sein vergleichsweise winziges Volumen. Kernbrennstoffe haben eben eine um etwa 106 höhere Energiedichte als chemische Reaktionen, daher ist der Stoffdurchsatz auch um diesen Faktor geringer. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Toxizität im Laufe der Zeit abnimmt, während elementare Chemogifte (Blei, Cadmium, Quecksilber, u.v.a.) für immer und ewig (!) schädlich bleiben.

In meinen Texten zum IFR habe ich mich auf die Anwendung zur Erbrütung von möglichst viel frischem Plutonium konzentriert: Dies fanden in den ScienceBlogs-Kommentaren einige befremdlich – Plutonium sei doch ein grässlicher Abfall, den man schnellstmöglich unschädlich machen müsse!

Pluto/Hades war jedoch nicht nur der Gott des Totenreichs: Er stand auch für Reichtum, Fülle, Wohlstand – immerhin finden sich im »plutonischen Reich« – dem Erdinneren – wertvolle Erze, und nahrhaftes Getreide sprosst aus ihm hervor. Pluto wird daher zuweilen mit einem Füllhorn abgebildet.

Ich finde es immer wieder ulkig, dass viele Menschen das synthetische Element Plutonium als größtes Schrecknis ansehen und sich händeringend wünschen, man könne es restlos vernichten oder am besten gleich in die Sonne schießen. Historisch-psychologisch ist das verständlich: Die erste Anwendung des Stoffes war die Nagasaki-Kernbombe. Da die meisten modernen Kernwaffendesigns Pu benutzen, wird es sehr stark mit Bomben assoziiert.

Aber es ist eben nicht nur ein Kernsprengstoff, sondern auch ein wertvoller Reaktorbrennstoff. Das Letzte, was man meines Erachtens nach tun sollte, ist, unnötig Plutonium zu zerstören (weshalb ich es auch fragwürdig finde, dass die Russen den BN-800 als Brenner laufen lassen). Der Einstieg in die Isotopenwirtschaft mit IFRs ist momentan unsere beste Chance, unsere Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu verringern, daher der Fokus auf Plutoniumproduktion in meinen “Freiheitsmaschinen”-Artikeln. Warum will man so etwas Wertvolles kaputtmachen? Fissile Aktinide sind Supernovakraftstoffe, kein schädlicher Müll.

Nebenbei bemerkt ist Plutonium keinesfalls das giftigste Element. Das ist Radium – ein natürlich vorkommendes Metall.

»Aber Plutonium ist geeignet, um Kernbomben herzustellen!«, werden nun einige rufen. »Es birgt das Risiko der zivilisatorischen Selbstzerstörung!«

Die Fähigkeit, sich selbst zu vernichten, tritt leider zwangsläufig auf, sobald eine Zivilisation ein bestimmtes Energieflussdichtenniveau überschreitet. Das kann durch Kernwaffen geschehen, oder auch durch selbstreplizierende, aggressive Nanobots, synthetische Viren, Antimaterie- oder sogar Datenwaffen. Friedensbemühungen werden deshalb mit wachsender Energieflussdichte immer wichtiger.

Das Risiko, dass Menschen Kernwaffen einsetzen, verschwindet nicht, wenn man Plutonium oder Kernkraftwerke eliminiert. Ein Gewaltherrscher, der diese Waffen will, wird seinen eigenen, militärischen Reaktor bauen lassen, oder einfach das natürlich vorkommende U-235 verwenden, wie in der Hiroshima-Bombe.

Andererseits können fortschrittliche Kernkraftwerke dazu beitragen, Kriegsursachen zu beseitigen. Hochtemperaturreaktoren sind zur Kraftstoffsynthese geeignet – was die Abhängigkeit von Erdöl verringert –, oder sie vermögen Meerwasserentsalzungsanlagen anzutreiben, was angesichts der Möglichkeit zukünftiger Wasserkriege zum Erhalt des Friedens wichtig werden könnte.

Fernziel muss meines Erachtens nach sein, die Menschheit von einer monoplanetaren zu einer astrogenen Spezies zu machen – das heißt dauerhafte Kolonien im All zu gründen. Sobald wir nicht mehr alles auf eine einzige unsichere Karte (die Erde) setzen, sondern viele »Menschheitsableger« im Sonnensystem und darüber hinaus haben, ist die terragene Intelligenz gegen Ausrottung gefeit, das gilt sowohl für Zerstörung durch eigene Aggressivität, wie auch durch externe Einwirkungen (Asteroide, Klimaschwankungen etc.).

Und dies bedeutet zwangsläufig, dass wir in der Kerntechnik noch viel besser werden müssen, denn mit chemischen oder elektrischen Raketen kann man nun mal keine »richtige« Raumfahrt betreiben – »richtige« im Sinne von: Tausende Tonnen Nutzlast, Hunderte von Besatzungsmitgliedern, Endgeschwindigkeiten im relativistischen Bereich.

Betrachtet man die Menschheitsgeschichte als Ganzes, dann gab es immer nur eine Richtung: vorwärts!

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