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Nr. 9,  September 1955

Auch Deutschland braucht Atomenergie!

Schwieriger Anfang nach zehnjähriger Unterbrechung - Wie wird der erste deutsche Atomreaktor aussehen?

Von Robert Gerwin

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Endlich sind die Würfel gefallen, der erste Atommeiler in der Bundesrepublik Deutschland wird in Karlsruhe gebaut! Damit wird nach jahrelangen mühevollen Verhandlungen mit den ehemaligen Besatzungsmächten, nach einem endlosen Hin und Her zwischen den Interessengruppen in Deutschland selbst und zwischen einigen Landesregierungen und Städten, endlich der erste Schritt auf dem Wege zu einer eigenen Atomindustrie für friedliche Zwecke getan. hobby hat nun sorgfältig alle erreichbaren Meinungsäußerungen führender Fachleute zusammengetragen, uni einen Einblick in den gegenwärtigen Stand der Planung zu geben. Wir haben uns dabei um größtmögliche Objektivität bemüht. Da aber die Dinge noch völlig im Fluß sind und nach der Anfang August von der Bundesregierung in Bonn herausgegebenen Verlautbarung noch Verhandlungen über den Bau und den Betrieb der Reaktorstation geführt werden, wird es uns nicht möglich sein, allen Ansichten und Meinungen gerecht zu werden.
ATOMPAPST der Bundesrepublik wird Prof. Heisenberg (rechts) oft scherzhaft genannt, weil er an der Spitze der Wis senschaftler steht, die die Pläne für ein deutsches Atomzentrum entwerfen. Oben der Bedienungsraum des Schwer-Wasser-Reaktors CP-5 der Forschungsanstalt in Chicago, ein hochmoderner Atommeiler für Forschungszwecke s19b.jpg (6710 Byte)

Können Sie bis drei zählen ~ Natürlich können Sie das - aber tun Sie es doch auch bitte jetzt gleich einmal: 1 - - 2 -- 3. So, in diesen drei Sekunden wurden auf der ganzen Welt rund 150 Tonnen Kohle -etwa sieben Eisenbahnwagen voll --- verbrannt und rund 50000 Liter Erdöl von den Flugzeugen und Autos 'aufgefressen'. Das geht so weiter, Sekunde um Sekunde, Stunde um Stunde und Jahr um Jahr.


Die Energievorräte aber sind begrenzt. Wir können nur das verbrennen, das zu Strom verarbeiten, was die Sonne vor Jahrmillionen in mühevoller Kleinarbeit in Form von Kohle, Erdöl, Erdgas usw. erzeugte. Nach einer Berechnung von Prof. Gerlach, München, verbrauchen wir aber heute in einem einzigen Jahr bereits so viel Heizmaterial dieser Art, wie die Natur in 10 Millionen Jahren produziert hat. Was die Sonnenenergie in einem Jahr schuf, verbrennen wir heute in drei Sekunden. In Deutschland nimmt der Bedarf an elektrischer Energie gegenwärtig von Jahr zu Jahr um rund 10% zu. Das bedeutet eine Verdoppelung innerhalb von 10 Jahren. Diese paar nüchternen Zahlen zeigen in aller Eindringlichkeit, daß die Erschließung der Atomkraft als Energiequelle eine absolute Notwendigkeit ist.

Darüber hin aus sind aber bereits heute die künstlichen radioaktiven Isotope in der Industrie und Medizin unentbehrlich geworden. Die Nachfrage nach ihnen steigt -. auch bei uns --- sprunghaft. In fast allen Kulturstaa ten werden darum heute große, oft geradezu gigantische Anstrengungen gemacht, eine Atomtechnik für friedliche Ziele mit den dazugehörigen eigenen Atommeilern auf zubauen. „Das ist keine Freude am Experi mentieren und auch kein Ablenkungsma növer militärischer Experten", sagte vor kurzem der Präsident des Verbandes der Chemischen Industrie, Dr. Menne. „Es ist der Beginn eines Wettlaufs um jene Ener giequellen, ohne die ein Industriestaat künftig nicht mehr lebensfähig und erst recht nicht konkurrenzfähig sein wird." So kann man die bitteren Worte von

 

Prof. Otto Hahn verstehen, als er vor wenigen Wochen von der `wachsenden Enttäuschung' sprach, die sich unter den deutschen Kernphysikern verbreite, wenn sie an die stürmische Entwicklung im Ausland und an die Deutschland auferlegte Tatenlosigkeit dächten. Es nützt uns nämlich praktisch gar nicht viel, daß wir ein paar große Geister, ein paar weltberühmte Atomphysiker zu unseren Landsleuten zählen dürfen. Die wissenschaftlichen Grundlagen zum Bau eines Atomkraftwerks sind längst bekannt. Was die Energiegewinnung anbetrifft, ist die Atomwissenschaft längst zur Atomtechnik geworden. Es kommt heute in erster Linie darauf an, technische Erfahrungen mit der neuen Materie zu sammeln. Dazu muß man zum Beispiel lernen, wie man glühendes Metall pumpen kann, wie man die aktive Zelle eines Reaktors auswechselt, ohne daß sich ihr ein Mensch zu nähern braucht, usw. Das sind Probleme, die oft mit Atomphysik nicht mehr viel zu tun haben.

Die Erkenntnis, daß man die Bundesrepublik Deutschland auf die Dauer nicht von dieser Entwicklung ausschließen konnte, hatte sich auch bei den Besatzungsmächten durchgesetzt, als sie uns im Mai 1952 in dem mit der europäischen Verteidigungsgemeinschaft gekoppelten Generalvertrag einen Versuchsreaktor beschränkter Leistung (bis 1500 Kilowatt) zubilligten. Hoffnungsvoll begannen die deutschen Wissenschaftler Pläne für diesen ersten Atommeiler auszuarbeiten.

Doch sie soll ten bitter enttäuscht werden. Über zwei Jahre gingen ins Land, aber zuletzt wurden der Generalvertrag und damit auch die mit ihm gekoppelten Pläne für den ersten Atommeiler doch nicht verwirklicht. Endlich, am 5. Mai, erhielt die Bundes republik dann doch ihre Souveränität und auch die Genehmigung zum Bau von Ver suchsmeilern, sogar bis 10000 Kilowatt. Es war ein kleiner Trost, daß der rasanten Entwicklung in anderen Ländern wenig stens durch Heraufsetzen der Leistungs grenze Rechnung getragen wurde. Aber auch jetzt konnte man noch nicht mit allen Kräften an den Bau des Reaktors gehen. Es entstanden unter anderem Meinungsverschiedenheiten zwischen den Wissenschaftlern und der Industrie, und die Bundesländer Bayern, Baden-Württemberg und Niedersachsen stritten sich um den Ort, an dem das zukünftige deutsche Atomzentrum errichtet werden soll. So verging - oder besser gesagt: vergeht nun Monat um Monat und Jahr um Jahr, aber immer noch hat man keine besonders konkrete Vorstellung davon, wie der erste deutsche Atommeiler aussehen wird.

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So ist zum Beispiel bis zu dem Augenblick, da diese Zeilen geschrieben werden, noch nicht einmal geklärt, was für ein Reaktortyp zur Verwendung kommen wird. Anfang dieses Jahres nahm man in Fachkreisen an, daß ein luftgekühlter Graphitreaktor zunächst einmal für uns das günstigste wäre. Jetzt erhält Italien mit weitgehender Unterstützung der Vereinigten Staaten seinen ersten Atommeiler, der sich in seiner Konstruktion eng an den SchwerWasser-Reaktor CP-5 des KernphysikalischenForschungslaboratoriums in Chicago, dem 'Argonne National Laboratory' hält. Ein solcher Meiler stellt das Modernste dar, was praktisch erprobt wurde, und hat natürlich auch für uns etwas Verlockendes. Aber worin besteht der Unterschied der beiden Reaktortypen ?

Ein Atommeiler hat immer zwei Aufgaben: Entweder dient er als Wärme- oder aber als Neutronen-Quelle. Zwar sind diese beiden Eigenschaften eng miteinander gekoppelt --- es gibt keinen Reaktor, der nur Neutronen und keine Wärme oder nur Wärme, aber keine Neutronen erzeugt --, praktisch nutzt man aber meist immer nur eine dieser beiden Eigenschaften aus. Ein Atommeiler, der zur Wärmeerzeugung herangezogen werden soll (um mit dieser Wärme Elektrizitätswerke zu betreiben), muß möglichst groß sein. Unter einer Leistung von 50000 Kilowatt fängt man dabei gar nicht an; rentabel wird die Sache aber, erst bei Leistungen oberhalb der 500000-kW-Grenze.

Bei der zweiten Art von Atommeiler ist die Wärme meist nur mehr oder weniger notwendiges Übel, man muß sie als 'Abfall` in die Flüsse leiten. Bei diesen Reaktoren ist die Hauptsache eigentlich das Loch in ihrer Abschirmung, aus dem r intensiver Strahl von Neutronen austritt, mit denen man die für, die Industrie und Wissenschaft so ungeheuer wichtigen Isotope herstellen kann.

Wie werden die Neutronen erzeugt? Atomenergie entsteht bekanntlich dann, wenn Atomkerne durch Beschuh mit Neutronen zur Explosion gebracht werden, etwa, wie man einen Kinderluftballon durch einen Schuh mit der Luftpistole zum Platzen bringt. Diese Kernreaktionen können aber nur dann stetig und gewinn bringend ablaufen, wenn die notwendigen Geschosse, die Neutronen, umsonst, als Nebenprodukt anderer, vorhergegangener Kernexplosionen geliefert werden. Das ist nur bei zwei Atomkernarten der Fall, beim Uran-Isotop-235 und beim Plutonium.

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EINE STADT FÜR SICHist das Atomzentrum in Oak Ridge im Staate Tennessee, es ist aber nur eine der zahlreichen Atomstädte in den USA. Mit einem kleinen Bruchteilsolcher Anlagen wäre die deutsche Industrie bereits zufrieden.

 

Nun entstehen aber mehr Neutronen, als an der Kettenreaktion im Meiler teilnehmen können. Bei weitem nicht alle haben Gelegenheit, einen weiteren Atomkern zur Explosion zu bringen. Sie treten aus der aktiven Zelle des Reaktors aus. Man rechnet, daß der Neutronenfluß an der Oberfläche des aktiven Zentrums eines 100-Kilowatt-Meilers rund 1000 Milliarden Neutronen pro Quadratzentimeter und Sekunde beträgt. Im allgemeinen versucht man, die se austretenden Neutronen durch geeignete Stoffe, etwa Graphit, zu spiegeln, das heißt, in die aktive Zelle zurückzuleiten oder aber sie durch Abschirmung aus Beton, Wasser oder Paraffin unschädlich zu machen. Diese Schutzschichten besitzen jedoch, wie in der Zeichnung zu sehen ist„ Arbeitsöffnungen, in die man über eine Fernbedienungsrrichtung Stoffe einschieben kann, die den Neutronen ausgesetzt, die radioaktiv gemacht werden sollen. Aber nicht nur als Reflektor wird Graphit verwendet, sondern auch als Moderator, als Bremsmittel. Neutronen sind nämlich viel eher geneigt, einen Atomkern zu sprengen, wenn sie sich, nicht zu schnell bewegen. Bei einer Kernexplosion entstehen jedoch ausgesprochen schnelle Neutronen. Es ist also gut, diese zu verlangsamen, indem man sie gegen bestimmte Atomkerne stoßen läßt. Als ein solches reiner Graphit oder schweres Wasser.

Beide Moderatoren haben ihre Vor- und Nachteile. Schweres Wasser ist erschreckend teuer rund 1000 DM per Kilogramm wählend reiner Graphit nur 6 DM/kg kostet. Dafür kann schweres Wasser aber gleich dazu benutzt. werden, die Wärme aus dem Innern der aktiven Zelle herauszuleiten. Ein Graphitreaktor muß andererseits sehr groß angelegt werden. Der 1950 in Brookhaven in USA gebaute enthält allein 700 Tonnen Graphit und hat die Ausmaße eines Wohnhauses mit einer Grundfläche 18 Metern.

Erfahrung statt Isotope

Zu welchem dieser beiden Typen der erste Atommeiler der Bundesrepublik Deutschland gehören wird, ist, wie gesagt, bisher noch nicht entschieden. Diese Frage ist nämlich auch mit der Leistungsbegrenzung des Meilers eng verknüpft, und darüber geht der Streit der Meinungen in Deutschland noch sehr auseinander. Die Wissenschaftler wollen nämlich auch weiterhin hei einem 1500-Kilowatt-Meiler bleiben, denn „dieser reicht völlig für das gesteckte 'Nahziel', die Ausbildung junger Kernphysiker und Atomtechniker" erläuterte kürzlich Professor Hahn. „Ein solcher Meiler wird erst in zweiter Linie und nur in beschränktem Maße radioaktive Isotope für die Industrie erzeugen", erklärte zum gleichenThema Prof. Heisenberg.

Das ist es aber gerade, wogegen die deutsche Industrie Sturm läuft. Sie möchte möglichst bald konkrete Ergebnisse, eben ihre radioaktiven Isotope. Sie hält darum auch nichts von langen Bauzeiten nach Schätzungen von Prot. Gerlach und anderen Fachleuten muß man mit drei bis vier Jahren rechnen. Statt dessen kann man aber auch in Amerika einen fertigen Reaktor kaufen, der natürlich schnell aufgestellt werden kann. Erst im vergangenen Monat konnten Wissenschaftler aus 84 Nationen in West und Ost auf der ersten großen internationalen Atomkonferenz Genf einen Atomreaktor bestaunen einen sogenannten Schwimmbadreaktor der in den USA hergestellt worden war, dort bereits lief, zusammengepackt und dann in Genf wieder in Betrieb gesetzt wurde.

Ein ähnlicher Hochleistungsreaktor würde auch die zugestandenen Leistungen besser ausnutzen. Für wenigstens 5000 Kilowatt sollte er nach Ansicht der Industrie ausgelegt werden. Ein fertiger Reaktor ist aber wiederum genau das, was die Wisscnschattler nicht gebrauchen können, denn ihnen geht es ja um das Sammeln eigener Erfahrungen, sie wollen lieber mit einer kleinen Versuchsanlage, aber aus eigener Kraft anfangen, um innerhalb von drei bis vier Jahren 300 bis 400 Wisscnschaftler und Techniker heranbilden zu können.

Worauf es auch bei uns in der Bundesrepublik auf lange Sicht gesehen ankommt, ist, wie eingangs geschildert hildert, die Schaffung einer konkurrenzfähigen und Ieistungsfähigen Atomindustrie für friedliche Zwecke. Dazu braucht man ein solides Fundament, auf dem man in einigen Jahren oder Jahrzehnten Eigenes aufbauen kann, denn nur wer eigene Wege geht, kann es weiter bringen als die Konkurrenz. So betrachtet, ist der Standpunkt der Wissenschaftler weitsichtiger. Wenn die deutsche Industrie aber einen guten Teil der zwischen 20 und 50 Mlillionen DM geschätzten Baukosten tragen soll, dann kann man es ihr wiederum nicht verdenken, daß sie auch bald von dem ersten Atommeiler einen Nutzen haben möchte. Doch Industrie oder Wissenschaft, 1500 oder 5000 Kilowatt, SchwerWasser oder Graphitreaktor, gekauft oder Eigenbau, und was der Stechobjekte mehr sind wichtiger ist es, daß nun endlich die praktische Arbeit aufgenommen wird, und zwar so bald wie möglich. Denn bereits jetzt ist die deutsche Atomwissenschaft, die nach den \Worten von Prof. Heisenberg einmal führend in der Welt war, gegenüber Ländern wie den USA und Großbritannien um zehn Jahrein ihrer Entwicklung zurück.

aus:
hobby
Das Magazin der Technik
Nr. 9 September 1955

Bearbeitet am: 12.08.2005/ad


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