atw - International Journal for Nuclear Power | 04.2022

nucmag.com

2022

4

ISSN · 1431-5254

32.50 €

Jenseits der

Stromerzeugung –

vielfältiger Nutzen der

Kerntechnik

Fundamentales zur Wende in

die Klimaneutralität und im

Energiesektor

Operating Results 2021

TRIPLE C

Ceramic Container & Concept

for innovative interim storage

and final disposal of

high radioactive waste

Worldwide.....

millions of spent nuclear fuel elements

are waiting for safe long-term disposal.....

SiCeram offers a solution

and invites investors

to join the transfer

from lab to market.

HIGH TECH CERAMIC PRODUCTS

Dr. Albert Kerber

Managing Director

SiCeram GmbH

Am Nasstal 10

07751 Jena-Maua, Germany

a.kerber@glamaco.com

Consulting:

Prof. Dr. Jürgen Knorr

Nuclear Power Engineering

GWT-TUD GmbH

World Trade Center

01067 Dresden, Germany

juergen.knorr@tu-dresden.de

Downloads

- TRIPLE C Waste Container....

atw Vol. 66 (2021) Issue 4 July, p.54-62

- SSiC Nuclear Waste Canisters: Stability...

atw Vol. 66 (2021) Issue 5, September p.42-46

- Ceramic Initial Barrier......

atw Vol.67 (2022) Issue 2 Mart, p.54-61

www.ceramics-for-nuclear.info

3Die Kernkraftwerke liefern, aber die

atw Vol. 67 (2022) | Ausgabe 4 ı Juli

Versorgungssicherheit taumelt

Liebe Leserinnen und Leser, in dieser Ausgabe finden Sie die detaillierten Betriebsergebnisse 2021 der deutschen Kernkraftwerke,

nach Stand der Dinge die vorletzten seit 1961. Es sind hervorragende Ergebnisse. Dazu beigetragen hat natürlich

auch, dass zwei der drei Anlagen, die Ende vergangenen Jahres abgeschaltet wurden, keine Revision mehr durchgeführt

haben. Aber die dadurch gegebene Zeitverfügbarkeit von 100 Prozent für das KBR Brokdorf und 99,9 Prozent für das

KRB C Gundremmingen sprechen ebenso für die eindrucksvolle technische und operative Exzellenz aller deutscher Anlagen

wie die insgesamt erzeugten 69,130 Terawattstunden Strom (brutto), also nicht weniger als durchschnittlich 11,5 Terawattstunden

pro Block. Die beiden Anlagen mit mehr als 12 TWh Bruttoerzeugung, KKI 2 Isar und Brokdorf, kamen auch

wieder in die internationalen Top Ten der Kernkraftwerksstromerzeugung auf den Plätzen drei und vier.

EDITORIAL

Für die Energieversorgungssicherheit Deutschlands

sind die Erzeugung und installierte Leistung der Kernkraftwerke

aus Sicht der Bundesregierung gleichwohl nicht relevant.

Dabei ist die Kernenergie allerdings nicht mehr allein:

Während die Kohlekraft dank des Ersatzkraftwerkebereithaltungsgesetzes

im Fall einer Versorgungskrise und beim

Abbau der Abhängigkeit von Importen russischer Energieträger

eine einstweilige Renaissance erfährt, wird eine

Neubewertung der Fracking-Technologie zur heimischen

Gasförderung ebenso abgelehnt wie ein Weiterbetrieb von

Kernkraftwerken. Gewiss, hier müsste eine neue Infrastruktur

errichtet und hochgefahren werden, die Einrichtungen

stehen nicht schon voll funktionstüchtig in der

Landschaft und zu erwartende Konflikte mit Anwohnern,

dem Naturschutz und der Landschaftspflege wären viel

größer. Aber das Potential ist beachtlich: bis zu 2,3 Billionen

Kubikmeter erschließbaren Erdgases ließen sich

fördern, genug um die russischen Importe rund 50 Jahre

lang zu ersetzen.

In der Wirklichkeit jedoch wird die Gasversorgung

Europas durch Russland in kleinen Schritten abgeschnürt.

Keine Lieferungen mehr an Polen, Bulgarien, Finnland,

Dänemark und die Niederlande, Entleerung der Jamal-

Pipeline nach Polen, Drosselung der Lieferung durch die

Sojus-Pipeline in der Ukraine und nun auch Drosselung der

Lieferung durch die Nord Stream 1 in zwei Schritten von

167 Millionen Kubikmeter pro Tag auf 100 Millionen, dann

auf 67 Millionen. Auch in der Slowakei, Tschechien, Österreich,

Frankreich und Italien kommt zwischenzeitlich

weniger Gas an. Bundeswirtschaftsministerium und

Bundesnetzagentur erinnern derweil an den berühmten

Frosch im Kochtopf, in dem die Wassertemperatur langsam

aber stetig erhöht wird: Jeder der nun fast schon täglich

vorgenommenen russischen Lieferkürzungen bei Erdgas

wird mit der Aussage entgegengetreten, dass die Versorgung

aktuell gesichert sei, bis sie dann irgendwann nicht

mehr sicher ist. In so einer Situation, in der „jede Kilowattstunde

zählt“ wie es der Bundeswirtschaftsminister

ausdrückte, bindet man sich eigentlich nicht mutwillig den

zusätzlichen Ersatz von mehr als 30 Milliarden Kilowattstunden

Stromerzeugung ans Bein, die bislang ohne

Importe fossiler Energieträger erzeugt werden konnten. Es

sein denn, man will es unbedingt und verordnet lieber dem

Bürger winterliches Frieren.

Zum Thema Import von Energieträgern sei noch gesagt,

dass die höchsten Uranpreise seit 2011 und die guten internationalen

Perspektiven für die Kernenergie nun dazu

führen, dass immer mehr stillgelegte Uranminen in Nordamerika,

Australien und Afrika reaktiviert werden. Das in

den vergangenen Wochen oft gehörte und falsche Argument,

man sei bei der Kernenergie von Russland noch

abhängiger als bei anderen Energieträgern, klingt dadurch

noch hohler als ohnehin schon angesichts eines russischen

Weltmarktanteils bei der Uranförderung zwischen weniger

als fünf und sieben Prozent in den vergangenen Jahren.

Eine kleine Schlussnotiz noch als Follow-up zur im Heft

abgedruckten KTG-Fachinfo Nummer 12: Das Bundesverfassungsgericht

hat die im April eingereichte Verfassungsbeschwerde

des pro-nuklearen Vereins Nuklearia gegen die

Beendigung der Kernkraftnutzung nicht zur Entscheidung

angenommen. Mindestens dem juristischen Laien erschien

die Beschwerde als ernsthaft vorgetragen und nachvollziehbar

begründet, keinesfalls wie die Empörungstat eines

Wutbürgers. Vielleicht war ihre Erfolgsaussicht nicht groß,

vielleicht aber hat sich das Gericht an die gängige Juristenweisheit

erinnert, dass man vor Gericht und auf hoher See

in Gottes Hand sei und wollte bei einem politisch heiklen

Thema nichts anbrennen lassen. Wir werden es nicht

erfahren, denn die Nicht-Annahme einer Klage muss nicht

begründet werden. Ob im Fall des Bundesverfassungsgerichts

eine solche Bauernschläue allerdings auf Dauer der

freiheitlich-demokratischen Grundordnung zuträglich

wäre, sei dahingestellt.

Nicolas Wendler

– Chefredakteur –

Editorial

Die Kernkraftwerke liefern, aber die Versorgungssicherheit taumelt


4

CONTENTS

Ausgabe 4

2022

Juli

Inhalt

Editorial

Die Kernkraftwerke liefern, aber die

Versorgungssicherheit taumelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

Did you know? 5

Kalender 6

Feature | Other Applications

Jenseits der Stromerzeugung

– vielfältiger Nutzen der Kerntechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Nicolas Wendler

Interview with Kirsty Gogan and Rauli Partanen

“We Should Definitely also Look Into New

Deployment Models Such as Shipyard-manufactured

Floating Power Plants and 'Gigafactories' ” . . . . . . . . . . . . . . . 20

Energy Policy, Economy and Law

Fundamentales zur Wende in dieKlimaneutralität und im

Energiesektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Achim-R. Börner

Research and Innovation

The Marine Thorium-based Molten Salt Reactor . . . . . . . . . . . . 31

Jan Emblemsvåg

At a Glance

Copenhagen Atomics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Spotlight on Nuclear Law

Kriegerische Ereignisse und nukleare Anlagensicherung –

Welche Maßgaben gelten? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Prof. Dr. Tobias Leidinger

Buchbesprechung

Arbeitsschutz verständlich erklärt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Report

Operating results 2021 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

KTG – Fachinfo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Vor 66 Jahren

Auf dem Weg zum Welt–Uranmarkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Cover:

Kollimator der medizinischen Bestrahlungsanlage

MEDAPP; Heinz Maier-Leibnitz Zentrum an der

Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz

(FRMII) der Technischen Universität Muenchen

Foto: Andreas Heddergott.

KTG Inside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Inhalt


Did you know?

Zusammenfassung einer PNAS-Studie zur Analyse der radioaktiven

Abfallströme von SMR

Am 30. Mai 2022 wurde in den Proceedings of the National

Academy of Science (PNAS) die Studie “Nuclear waste

from small modular reactors” der Lead-Autorin Lindsey

M. Krall von der schwedischen Endlagergesellschaft SKB

in Zusammenarbeit mit der Stanford University und der

University of British Columbia veröffentlicht. Die Studie

hat große Aufmerksamkeit in der Fachöffentlichkeit

erfahren und lebhafte Diskussionen in den sozialen

Medien ausgelöst.

Ausgangspunkt der Bewertung zu erwartender radioaktiver

Abfallströme aus kleinen, modularen Reaktoren im

Vergleich zu großen Leichtwasserreaktoren ist die Tatsache,

dass bei kleineren Reaktoren der Neutronenverlust

größer und damit die Menge der aktivierten Bauteile pro

erzeugter Einheit thermischer Energie größer ist als bei

großen Reaktoren. Die Autoren haben aus zahlreichen

SMR-Designs drei ausgewählt, zu denen vergleichsweise

umfangreiche Daten hinsichtlich des Reaktordesigns und

des Brennstoffkreislaufs vorlagen. Dabei handelt es sich

um den integrierten Druckwasserreaktor von NuScale

Power, den IMSR (Integrated Molten Salt Reactor) von

Terrestrial Energy sowie den natriumgekühlten schnellen

Reaktor 4S von Toshiba.

Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass teils deutlich

größere Abfallmengen bei mittelradioaktiven Abfällen

im Vergleich zu konventionellen großen Leichtwasserreaktoren

anfallen würden. Dies hängt damit zusammen,

dass etwa beim iDWR von NuScale zusätzlich ein Neutronenreflektor

erforderlich ist und der Reaktordruckbehälter

möglicherweise so stark aktiviert würde, dass er in

eine Abfallkategorie für geologische Tiefenlagerung

fiele. Für den Salzschmelzereaktor und den natriumgekühlten

Reaktor kommt die Studie u. a. ebenfalls wegen

der Notwendigkeit von Reflektoren, wegen des Grafitmoderators

im ersteren sowie dem hohen Neutronenfluss

bei letzterem sowie den beiden chemisch reaktiven

Wärmetransportmedien zu noch erheblich schlechteren

Ergebnissen.

Auch hinsichtlich des verbrauchten Kernbrennstoffs wird

ein höherer Anfall von abgebranntem Brennstoff pro

erzeugter Wärmeenergie sowie teils auch für die Konditionierung

oder Endlagerung problematischere Abfallzusammensetzungen

ermittelt, die Aufwand und Kosten

der Entsorgung erhöhen würden. Beim iDWR spielt der

kleinere Abbrand eine Rolle, da dadurch die Menge

abgebrannter Brennelemente im Vergleich zu großen

LWR um rund 70 Prozent erhöht wird. Für den

Wärmeeintrag in ein Endlager ist das von geringer

Bedeutung, die Radiotoxizität auf längere Sicht wird aber

erhöht. Beim schnellen Reaktor wird vor allem der deutlich

höhere Gehalt an spaltbaren Nukliden im frischen

Brennstoff im Hinblick auf die Sicherstellung von Unterkritikalität

im Endlager kritisch bewertet. Beim iDWR

kommt die Studie zum Ergebnis, dass dessen abgebrannte

Brennelemente existierende Anforderungen an

die Endlagerung wegen des zu niedrigen Abbrands nicht

erfüllen würden. Das Unternehmen NuScale hat die

Studie deswegen scharf kritisiert: Anstelle des in der

Studie betrachteten überholten Designs werde ein modifizierter

Typ entwickelt, der einen Abbrand ähnlich heutiger

LWR erreichen und dessen abgebrannte Brennelemente

den Endlageranforderungen gerecht würden.

In der Studie lassen sich auch andere Schwächen feststellen.

Besonders schwer wiegt, dass die Studie keine

alternativen Brennstoffkreisläufe betrachtet. Dies ist

aber verfehlt, denn viele Nicht-Leichtwasserreaktoren,

gerade schnelle Reaktoren und Salzschmelzereaktoren,

werden explizit im Zusammenhang mit und für fortgeschrittene

Brennstoffkreisläufe entwickelt, die hochradioaktive

und langlebige Abfälle deutlich reduzieren

sollen. Auch wird im Vergleichsmaßstab Abfallmenge

pro thermischer Energieerzeugung nicht berücksichtigt,

dass neue Technologien höhere Temperaturen nutzen

und deshalb einen höheren thermischen Wirkungsgrad

bei der Stromerzeugung erreichen. Damit fällt das

Verhältnis von Abfallaufkommen pro erzeugter Strommenge

besser aus, als beim angelegten Vergleichsmaßstab.

Trotz dieser Schwächen sollte man die Studie nicht ganz

beiseiteschieben, da sie einige relevante Punkte enthält.

So ist es unter abfallwirtschaftlichen Aspekten nicht so

günstig, wenn das Konzept des IMSR wegen der hohen

betrieblichen Belastung vorsieht, den 170 Tonnen

schweren RDB samt Grafitmoderator und Kerneinbauten

alle sieben Jahre auszutauschen. Bei einer überschlägigen

Berechnung ergibt sich, dass für die Gesamtstromerzeugung

des Kernkraftwerks Grohnde rund 40 solcher

Sätze von IMSR-RDB-Paketen erforderlich wären. Hier

könnte es schon sinnvoll sein, das Design noch einmal zu

überdenken. Gänzlich irreführend in der Studie ist der

Verweis auf den experimentellen Flüssigsalzreaktor

MSRE in den Vereinigten Staaten. Beim IMSR werden

Brennstoffkreisläufe mitentwickelt und das aus dem

Reaktor abgelassene Brennstoffsalz soll im nächsten

Reaktorbehältersatz weiter verwendet werden.

Die Studie ist unter

folgendem Link

verfügbar:

www.pnas.org/doi/

pdf/10.1073/

pnas.2111833119

Für weitere

Informationen

kontaktieren Sie bitte:

Nicolas Wendler

KernD

Berliner Straße 88A

13467 Berlin

Germany

E-mail: presse@

KernD.de

www.KernD.de

DID YOU EDITORIAL KNOW? 5

Did you know?


Kalender

CALENDAR 6

2022 – 2023

04.07. – 06.07.2022

DAEF 2022 - Conference on Key Topics in Deep

Geological Disposal.

KIT, Cologne, Germany

www.daef2022.org

06.07. – 08.07.2022

GLOBAL 2022 – International Conference

on Nuclear Fuel Cycle

SFEN, Reims, France,

www.new.sfen.org

10.07. – 15.07.2022

SMiRT 26 – 26th International Conference

on Structural Mechanics in Reactor Technology.

German Society for Non-Destructive Testing,

Berlin/Potsdam, Germany

www.smirt26.com

DECOM 2022.

cvent, Shropshire, UK

web-eur.cvent.com

20.07.2022

04.09. – 09.09.2022

NUTHOS-13 – 13th International Topical

Meeting on Nuclear Reactor Thermal

Hydraulics, Operation and Safety.

ANS, Taichung, Taiwan

www.ans.org

25.09. – 29.09.2022

ICRS 14/RPSD 2022.

Seattle, WA|Seattle Marriott Waterfront, USA

www.ans.org/meetings/icrs14rpsd22

27.09. – 28.09.2022

International Power Summit 2022.

PMI, Munich, Germany

03.10. – 06.10.2022

G4SR-4 - 4th International Conference on

Generation IV and Small Reactors.

Canadian Nuclear Society, Toronto, Canada

www.g4sr.org

09.10. – 13.10.2022

TopFuel 2022 - Light Water Reactor Fuel

Performance Conference.

ANS, Raleigh, NC, USA

www.ans.org/meetings/topfuel2022

18.10. – 21.10.2022

International Conference on Topical Issues in

Nuclear Installation Safety.

ENS, Vienna, Austria

www.euronuclear.org

01.11. – 02.11.2022

SYP2022 - Nuclear Science and Technology

Symposium.

Finnish Nuclear Society, Helsinki, Finland

www.ats-fns.fi/en/syp2022

23.11. – 24.11.2022

Hybrid

Energy 2050 Summit.

Frontier, London, UK

www.frontierenergy.network/events/energy-

2050-summit-2022

28.11. – 02.12.2022

5. International Conference on Nuclear Power

Plant Life Management.

IAEA, Vienna, Austria

www.iaea.org/events/plim-5

29.11. – 01.12.2022

Valve World Expo 2022.

Messe Düsseldorf, Düsseldorf, Germany

www.valveworldexpo.com

2023

06.02. – 09.02.2023

Conference on Nuclear Training and Education:

A Biennial International Forum (CONTE 2023).

Omni Amelia Island Resort, Amelia Island, FL

www.ans.org/meetings/view-conte23

26.02. – 02.03.2023

WM2023 Conference.

X-CD Technologies, Phoenix AZ, USA

www.wmsym.org

04.04. – 06.04.2023

ITER Business Forum 2023.

ITER Business Forum, Marseille, France

www.iterbusinessforum.com

07.09. – 09.09.2022

World Nuclear Association Symposium.

WNA, London, UK

www.wna-symposium.org

NENE Conference.

ENS, Portoroz, Slovenia

www.euronuclear.org

12.09. – 15.09.2022

14.11. – 17.11.2022

12th International Symposium

Release of Radioactive Materials | Provisions for

Clearance and Exemption.

TÜV Nord, Frankfurt, Germany

www.tuev-nord.de

23.04. – 27.04.2023

International Congress on Advances in Nuclear

Power Plants (ICAPP).

Gyeongju, South Korea

www.ans.org/meetings/view-icapp2023

11.06. - 16.06.2023

PATRAM22.

World Nuclear Transport Institute (WNTI) and partners,

Antibes, France

www.patram.org

13.09.2022

Virtual Conference

Small and Advanced Reactors.

PMI Live

www.pmi-live.com/events/small-and-advancedreactors2022/

19.09. – 21.09.2022

Fontevraud 10.

Sfen, Avignon, France

www.sfen.org/evenement/fontevraud-10/

15.11. – 17.11.2022

ICOND 2022.

Aachen Institute for Nuclear Training, Aachen,

Germany

www.icond.de

30.08. – 01.09.2023

KONTEC 2023.

Dresden, Germany

www.kontec-symposium.com

28.11. – 30.11.2023

World Nuclear Exhibition.

Paris Nord Villepinte - Hall 7, France

www.world-nuclear-exhibition.com

This is not a full list and may be subject to change.

Calendar


Jenseits der Stromerzeugung –

vielfältiger Nutzen der Kerntechnik

Nicolas Wendler

Im Folgenden soll ein kurzer Einblick in die Anwendung der Kerntechnik und kerntechnischer Verfahren

jenseits der Stromerzeugung gegeben werden. Ein Einblick wohlgemerkt, kein Überblick, denn es gibt noch

etliche andere Anwendungsgebiete und weitere Verästelungen der genannten, die den Rahmen des Textes

gesprengt hätten. Recht umfangreich behandelt wird unten die medizinische Anwendung von Kerntechnik,

darüber hinaus die Bestrahlung zur Sterilisation verschiedener Produkte, zur Pflanzenzüchtung und von

Lebensmitteln. Dargestellt sind die Anwendung und künftige Anwendungsmöglichkeiten der Kerntechnik

in der Raumfahrt, bei Analyse- und Datierungsverfahren sowie bei der Siliziumdotierung und in zerstörungsfreien

Prüfverfahren.

Weitere und im Text nicht weiter behandelte industrielle

Anwendungen sind die Bestimmung der

Dicke von Papier, Blech, fluiden Strömungen und

Zementzusammensetzung durch Radioisotop-Instrumente

und die Härtung von Plastik und anderen

Kunstoffen oder Reifengummis durch Bestrahlung.

Nur gestreift, nicht vertieft wird die biomedizinische

Forschung bei den medizinischen Anwendungen,

für die bei AIDS, Krebs oder der Alzheimer-

Krankheit Radionuklide ebenso wichtig sind wie

bei der genetischen Forschung. Auch der in der

Corona-Pandemie zur Berühmtheit gelangte PCR-

Test geht auf kerntechnische Verfahren zurück. In

der Biologie werden radioaktive Tracer für physiologische

Messungen bei Menschen, Tieren und

Pflanzen genutzt und in der Landwirtschaft wird

neben der Pflanzenzüchtung und der Haltbarmachung

von Saatgut und Lebensmitteln Bestrahlung

auch genutzt, um verfrühtes Keimen von Samen zu

unterbinden. Radioisotop-Methoden helfen in der

Hydrologie, um die Wasserversorgung zu untersuchen

und zu prognostizieren. Auch können

Abwässer und feste Abfälle mit Gammastrahlung

behandelt werden. Nun aber zu den Einblicken in

die vielfältige Welt der kerntechnischen Anwendungen.

Radiologie – Diagnose und Heilung mit

Strahlung und Radiopharmaka

Etwa die Hälfte aller Krebs-Patienten kann geheilt

werden. Allerdings können die Ärzte nur heilen,

was sie diagnostizieren können, etwa mit Radiopharmaka

und bildgebenden Verfahren. Radiopharmaka

sind radioaktive Stoffe oder Träger für

radioaktive Substanzen, die in den menschlichen

Organismus injiziert werden. Die Radionuklide

geben dort kurzzeitig eine Strahlung ab. Mit Detektoren

für diese Strahlung, auch zusammen mit

Computer-Tomographen, kann die Verteilung des

Radiopharmakon in einem Organ von den Ärzten

erkannt werden. Auf diese Weise lassen sich Krankheiten

diagnostizieren, neben Krebs, auch

Knochenfrakturen, Arthrosen oder Entzündungen,

Nerven-Krankheiten oder ein Herzinfarkt. Radiopharmaka

höherer Dosierung können durch sehr

lokales Abtöten von Tumorzellen auch direkt

heilen. Der Vorteil dieser Therapie besteht darin,

dass die entsprechende Dosis direkt ins Zielorgan

befördert wird.

Herstellung des Radiopharmakons

Technetium-99m

Im Forschungsreaktor FRM II des Heinz Maier-

Leibnitz Zentrums (MLZ) in Garching bei München

wird mit Hilfe von Neutronenstrahlung das in der

Medizin oft eingesetzte Technetium zukünftig

hergestellt. Neben der Kernspaltungkettenreaktion

zur Erzeugung der Neutronen kommt dem Uran in

der Erzeugungskette des Isotops Technetium-99m

(Tc-99m), das durch den Zerfall von Molybdän-99

entsteht, auch eine stoffliche Rolle zu. Dabei wird

Uran-235 in Uran Targets (Aluminium-umhüllte

Platten oder Röhrchen beladen mit 19,75 % angereichertem

U-235) mit Neutronen bestrahlt, üblicherweise

über einen Zeitraum von sechs Tagen.

Die Targets werden anschließend in spezialisierten

Laboratorien chemisch aufgelöst und das

Molybdän-99 abgetrennt. Für die Krankenhäuser

wird das Mo-99 in sogenannten Mo-99/Tc-99m-Generatoren

verpackt, in denen das Molybdän-99 mit

einer Halbwertszeit von 66 Std. zu Technetium-

99m zerfällt, das dann vor Ort mit einem chemischen

Verfahren eluiert bzw. „herausgemolken“

wird.

Das Technetium-99m kann anschließend in ein

geeignetes Trägermolekül gebunden werden, das

später in der Patientin, im Patienten entsprechende

Strukturen, z. B. Tumorzellen, erkennt und dort

FEATURE | OTHER APPLICATIONS 7


Jenseits der Stromerzeugung – vielfältiger Nutzen der Kerntechnik ı Nicolas Wendler



Nuklid Technetium-99, das seinerseits eine Halbwertszeit

von ca. 210.000 Jahren hat und durch

Beta-Minus-Zerfall in das stabile Isotop Ruthenium-99

zerfällt. Es werden nur sehr kleine Mengen

Technetium injiziert (meist < 1 µg) und die biologische

Halbwertszeit von Technetium-99 beträgt 0,5

bis 1,6 Tage 1 . Da sowohl Mo-99 mit 66 Stunden als

auch Tc-99m mit 6 Stunden kurze Halbwertszeiten

haben, kann das in der Medizin meist genutzte

Radioisotop nicht gelagert werden. Die Schritte in

der gesamten Produktionskette müssen daher

zügig und gut aufeinander abgestimmt ablaufen.

Die kurze Lebensdauer des Isotops, das in Diagnose

und Therapie verwendet wird, und die geringe

Energie der Gammastrahlung minimieren die

Strahlenbelastung der Patienten 2 .

Etwa 30 Millionen Untersuchungen gibt es weltweit

im Jahr. Allein in Deutschland 60.000 pro

Woche, das entspricht etwa einem Zehntel des

weltweiten Bedarfs. Angewendet wird es zur

Untersuchung der Schilddrüse oder zur Diagnose

von Erkrankungen an Lunge, Herz, Leber, Galle

und dem Skelett. In einem Neubau am

| Abb. 1

Übersicht der Bestrahlungsanlage für Molybdän-99, wie sie am FRM II eingebaut wird. © FRM II / TUM

andockt. Den Patienten wird das Technetium-99m

injiziert, das dann Gammastrahlung aussendet, die

vermessen wird. Technetium-99m ist ein sogenanntes

Kernisomer, d. h. ein Nuklid mit einem

Kern in einem besonderen, angeregten Zustand, in

diesem Fall des Nuklids Technetium-99. Die

Aussendung des Gammaphotons von Technetium-

99m erfolgt durch den Übergang in den energetisch

niedrigeren Grundzustand des Kerns im

| Abb. 2

Herstellungskette Molybdän-99-Technetium-99m © FRM II / TUM

| Abb. 3

Mit dem Tochterisotop von Molybdän-99 können in der Nuklearmedizin Aufnahmen

gemacht werden, die zum Beispiel Knochenmetastasen (hier im Beckenbereich des

Patienten) sichtbar werden lassen. (© Klinikum Rechts der Isar)

1 https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2015/daz-11-2015/technetium-in-der-diagnostik

2 https://www.frm2.tum.de/frm2/industrie-medizin/radioisotopen-produktion/molybdaen-99/




Forschungsreaktor FRM II soll künftig die Hälfte

des europäischen Bedarfs an Technetium-99m in

Garching produziert werden.

Positronen-Emissions-Tomografie (PET)

PET ist ein bildgebendes Verfahren auf nuklearmedizinischer

Basis mit dem detaillierte Bilder oder

Karten von Funktionsprozessen des Körpers erstellt

werden können. Das radioaktive Tracer-Isotop, das

Positronen (Beta-plus-Zerfall) emittiert und mit

chemischen Verfahren in ein verstoffwechseltes

Molekül eingebaut wurde, wird dem Patienten

meist intravenös injiziert. Nach einer kurzen

Wartezeit legt sich der Patient in einen bildgebenden

Scanner. Während des Abtastvorgangs

zerfällt das radioaktive Isotop und die emittierten

Positronen zerstrahlen nach Verbindung mit einem

Elektron zu zwei Gammaphotonen. Diese

wiederum werden vom Scanner registriert sobald

sie das Szintillations-Material erreichen. PET-

Scans werden in der Regel mit CT- oder MRT-

Aufnahmen kombiniert, da die Kombination anatomischer

und funktionaler Informationen zum

Stoffwechselprozess genauere Diagnosen ermöglicht

3 .

Als Tracer werden die kurzlebigen Isotope Kohlenstoff-11

(t½ 20,3 Minuten), Stickstoff-13 (t½ 10,1

Minuten), Sauerstoff-15 (t½ 2,03 Minuten),

Fluor-18 (t½ 110 Minuten), Gallium-68 (t½ 68

Minuten) und Rubidium-82 (t½ 75 Sekunden)

verwendet. Gallium und Rubidium werden in so

genannten Radionuklidgeneratoren als Zerfallsprodukte

anderer, langlebigerer Nuklide

produziert. Das Gallium-68 aus Germanium-68,

wobei das gebildete Gallium regelmäßig mit Salzsäure

ausgeschwemmt wird, das Rubidium-82 wird

in ähnlicher Weise aus Strontium-82 gewonnen.

Die Mutternuklide werden jeweils in Beschleunigern

erzeugt, Gallium-68 zum Teil ebenfalls 4 . Am

häufigsten wird bei PET-Scans allerdings Fluor-18

eingesetzt, weil es mit seiner relativ langen Halbwertszeit

von einem Zyklotron zum Standort des

PET-Scanners transportiert werden kann 5 . Die

übrigen Nuklide, die nicht dezentral in Generatoren

erzeugt werden können, erfordern dagegen

ein eigenes Zyklotron und radiochemische Labore

in unmittelbarer Nähe zum PET-Gerät. Diese sehr

teure Lösung ist entsprechend selten.

Therapeutische Bestrahlung

Neben der Diagnose oder der Injektion von therapeutischen

Radiopharmaka gibt es verschiedene

therapeutische Bestrahlungsmethoden. Ein neuer

Weg wurde 2015 mit der Eröffnung des Ionenstrahl-Therapiezentrum

(MIT) am Uni-Klinikum

in Marburg, einer neuen Partikeltherapie-Anlage,

beschritten. Die Anlage ist ein Spin-off der Schwerionenforschung,

die in Deutschland vor allem in

den Einrichtungen der Gesellschaft für Schwerionenforschung

in Darmstadt betrieben wird. In der

Marburger Anlage können auch solche Tumore

therapiert werden, die bisher als unbehandelbar

galten. In der Anlage wird ein Strahl aus Protonen

und Ionen von einem Synchrotronbeschleuniger

auf 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt.

Die Teilchen treffen dann mit dieser Geschwindigkeit

von etwa 225.000 Kilometer pro Sekunde

auf das kranke Gewebe. Dabei lässt sich der Ionenstrahl

millimetergenau und exakt auf den Tumor

ausrichten. Diese Genauigkeit wird von einem

Roboter gesichert, der die Lagerung des Patienten

steuert. Die Dosis wird ebenfalls exakt berechnet.

Die Strahlung fällt dabei an den Rändern des

Tumors extrem ab, so dass das umliegende Gewebe

so gut wie möglich geschont werden kann 6 .


| Abb. 4

Positronen-Emissons-Tomograph (PET)

Traditionellere Methoden der Strahlentherapie

bzw. deren moderne Weiterentwicklungen

verwenden meist Linearbeschleuniger oder

seltener offene Radionuklide, die im Rahmen der

Nuklearmedizin verwendet werden. Die Patienten

liegen fixiert auf einer Liege unter der Bestrahlungseinrichtung.

Durch Bewegung sowohl der

Liege als auch der Bestrahlungseinrichtung kann

die Richtung der Strahlung angepasst werden und

das ggf. mitbestrahlte gesunde Gewebe variiert

3 https://www.ezag.com/home/products/isotope_products/isotopes_cnl_scientific_resources/pet/about_pet/

4 http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1436_web.pdf

5 https://de.wikipedia.org/wiki/Positronen-Emissions-Tomographie

6 https://www.mit-marburg.de/





| Abb. 5

Diese Grafik zeigt einen großen metastasierenden Bauch-Becken-Tumor, der stereotaktisch bestrahlt wird

(SFRT). Die roten Bläschen stehen für hohe Strahlendosen, die den Tumor direkt abtöten. Die Bereiche um

die Bläschen im erweiterten roten Kreis werden von niedrigeren dosen getroffen, die eine Immunantwort

hervorrufen, die den Tumor weiter zerstört.

(Bild: Naipy Perez/Innovative Cancer Institute, USA)

werden, damit nicht immer dieselben Bereiche

belastet werden. In der Regel erfolgt die äußerliche

Strahlentherapie in mehreren Sitzungen.

Die verschiedenen Bestrahlungsmethoden sind

konventionelle Strahlentherapie mit flachen

Bestrahlungsfeldern, Konformationsbestrahlung

(3D-Strahlentherapie) mit zielgenauer Anpassung

an die Tumorform und -größe durch Blenden und

Filter, die Intensitätsmodulierte Strahlentherapie

(IMRT) als Weiterentwicklung der 3D-Strahlentherapie,

bei der die Einstrahlrichtung kontinuierlich

verändert wird, sodass der Tumor permanent,

das umliegende gesunde Gewebe aber nur zeitweilig

bestrahlt wird, die Stereotaktische Bestrahlung

(„Gamma Knife, CyberKnife, Strahlenchirurgie“)

bei der Behandlungsstrahlen aus verschiedenen

Einstrahlwinkeln punktgenau auf den

Tumor treffen und der Tumor mit hohen Energiedosen

bestrahlt werden kann, da das gesunde

Gewebe entlang der Einstrahlbahnen nur von

einer geringen Strahlendosis getroffen wird. Diese

Bestrahlung ist sehr präzise, vergleichbar einem

chirurgischen Eingriff. Darüber hinaus gibt es die

Intraoperative Radiotherapie (IORT) bei der der

Tumor während einer Operation durch die geöffnete

Körperstelle direkt bestrahlt wird. Die Tumormasse

wurde schon chirurgisch entfernt und das

zu treffende Gewebe ist freigelegt, so dass das

„Tumorbett“ in Anwesenheit von Chirurg und

Strahlentherapeuten bestrahlt werden kann.

Reichweite der Strahlung beträgt nur wenige Millimeter.

Die Strahlendosis wird durch die Verweildauer

des Radionuklids oder über dessen Aktivität

und Halbwertszeit gesteuert. Das Tumorgewebe

kann so mit einer hohen Dosis bestrahlt werden,

ohne dass das gesunde Gewebe zu stark geschädigt

würde 7 .

Radiotherapie mit Neutronen

Für die Therapie bösartiger Geschwülste können

schnelle Neutronen eingesetzt werden. Teilchenstrahlung

weist große Unterschiede zu den Strahlenarten

auf, die in Kliniken meist zur Verfügung

stehen, so bei der biologischen Wirksamkeit und

dem Eindringen in das Gewebe. Wegen des Energiespektrums

haben die am FRM II erzeugten

schnellen Neutronen die höchste biologische Wirksamkeit

der derzeit zur Verfügung stehenden

therapeutischen Neutronenstrahlen; dies ist nur

der Effizienz der oben genannten Schwerionentherapie

vergleichbar. Allerdings ist die Eindringtiefe

nicht sehr groß, weswegen schnelle Reaktorneutronen

auf Anwendung bei oberflächennahen

Tumoren, typischerweise Brusttumore und Melanome

beschränkt sind. Die schnellen Neutronen

werden mit Hilfe der sogenannten Konverteranlage

im Reaktorbecken erzeugt. Die thermischen

Neutronen aus dem Reaktorkern treffen dabei auf 2

Konverterplatten, die Uran-235 enthalten, und

lösen Spaltprozesse im Uran aus. Es entstehen

schnelle Neutronen mit einer mittleren Energie

von 1.9 MeV und erreichen unmoderiert auf

direktem Weg durch das Strahlrohr den Bestrahlungsplatz

MEDAPP.

| Abb. 6

Medizinische Behandlungsstation MEDAPP zur Tumorbestrahlung mit

schnellen Neutronen am FRM II © FRM II / TUM

Bei der Strahlentherapie von Innen, der Brachytherapie,

wird die Strahlenquelle direkt am Tumor

oder an der Körperstelle platziert, an der sich der

Tumor vor der Operation befunden hat. Die

Mit dem Neutronenfluss von etwa 3,2 × 10 8

schnellen Neutronen pro Quadratzentimeter und

Sekunde kann eine Fläche bis zu etwa 27 cm ×

20 cm bestrahlt werden. Form und Größe des

7 https://www.krebsgesellschaft.de/onko-internetportal/basis-informationen-krebs/therapieformen/strahlentherapie-bei-krebs.html





| Abb. 7

Schema der Anwendungen NECTAR und MEDAPP am Strahlrohr 10 des FRM II © FRM II / TUM

Strahlfeldes werden durch einen Lamellenkollimator

an den zu bestrahlenden Tumor angepasst,

die Position des Patienten ist variabel. Die Bestrahlungsdauer

hängt von der verordneten Dosis ab,

beträgt meist drei Minuten pro Feld. Insgesamt

wird meist vier- bis fünfmal pro Feld und Patient

bestrahlt. Die therapeutische Verantwortung liegt

beim Klinikum rechts der Isar (MRI), der FRM II

stellt die Bestrahlung zur Verfügung.

Außer zur Bestrahlung von Tumorpatientinnen

und -patienten wird MEDAPP für Experimente im

Bereich Life Sciences sowie für technische Anwendungen

genutzt. MEDAPP kann anstelle ausschließlich

schneller Neutronen auch ein thermisches

Spektrum mit besonders niedriger Beimischung

höherenergetischer Neutronen zur Verfügung

stellen. Dafür werden die Uran-Konverterplatten

vor dem Eingang des Strahlrohrs entfernt. Der

Neutronenfluss beträgt in diesen Fall rund 2 × 10 9

Neutronen pro Quadratzentimeter und Sekunde 8 .

Innovative Radioisotope für die Medizin

Seit einigen Jahren werden neuroendokrine

Tumore wie beispielsweise in der Prostata oder

Bauchspeicheldrüse mit Lutetium-177 therapiert.

Das Lutetium-177 wird dazu an ein Eiweißmolekül,

eine so genannte Fähre, gekoppelt und das direkt

in den Tumor gelangt. Lutetium-177 ist ein Betastrahler

(Beta-Minus-Zerfall: Aussendung eines

Elektrons und eines Elektron-Antineutrinos) mit

einer sehr geringen Reichweite in Gewebe von

rund zwei Millimetern, wodurch die Wirkung

präzise eingegrenzt ist und gesundes Gewebe

geschont wird.

Lutetium-177 wird unter anderem im FRM II in

Garching produziert. Es entsteht dabei aus der

Bestrahlung von Ytterbium-176 über ein sehr kurzlebiges

Nuklid Ytterbium-177, das wiederum

schnell zu Lutetium-177 zerfällt. Dieses Verfahren

garantiert sehr reines Lutetium-177 ohne Anteile

von Lutetium-176. So fallen für die Kliniken

weniger radioaktive Abfälle an und das Präparat ist

länger verwendungsfähig, weil es auch nach sieben

bis zehn Tagen immer noch eine ausreichende

Menge therapeutisch wirksames Lutetium-177

enthält. Das sehr aufwändige Verfahren wurde von

der Radiochemie München RCM, ebenfalls ein

Wissenschaftliches Zentralinstitut der Technischen

Universität München entwickelt und wird

heute von der Firma ITM Isotopen Technologien

München AG auf dem Gelände des FRM II kommerziell

verwertet 9 .

Mit der Neutronenspallationsquelle SINQ werden

am Paul Scherrer Institut (PSI) Radionuklide für

8 https://mlz-garching.de/industrie-und-medizin/radiotherapie-und-biologie.html

9 https://www.frm2.tum.de/frm2/industrie-medizin/radioisotopen-produktion/lutetium-177/





| Abb. 8

Paul Scherrer Institut PSI: Injektor-2-separated-sector-Zyklotron (links) und die

Spallationsneutronenquelle Schweiz SINQ (rechts) (Foto: Paul Scherrer Institut)

die medizinische Forschung erzeugt. Vielversprechend

ist das radioaktive Metall Terbium-161. In

einen Molekülkomplex gebunden dockt es im

Körper gezielt an Tumorzellen und kann diese

durch seine Teilchenstrahlung zerstören. Damit

wurde ein radiopharmazeutisches Präparat

erzeugt, das Krebs effizienter bekämpfen soll als

bisher verwendete Wirkstoffe. Natürlicherweise

kommt nur stabiles Terbium-159 vor, andere

Isotope sind instabil und zerfallen innerhalb

weniger Stunden oder Tage. Das radioaktive Isotop

Terbium-161 muss künstlich erzeugt werden. Dafür

werden Neutronen genutzt, wie sie in Kernreaktoren

oder im SINQ des PSI erzeugt werden.

Ausgangsmaterial ist dabei Gadolinium, ein Metall

der Seltenen Erden wie Terbium. In einer Ampulle

aus Quarzglas versiegelt und in eine Transportkapsel

aus Aluminium eingeschweißt, wird die

Kapsel mit dem Gadolinium in das Zentrum der

Neutronenquelle geschossen, ähnlich einer Rohrpost.

Dort wird die Kapsel mit Neutronen bestrahlt.

Aus Gadolinium-160 entsteht durch Neutroneneinfang

Gadolinium-161, das innerhalb von Minuten

durch Umwandlung eines Neutrons in ein Proton

zerfällt. Damit ist ein neues Element entstanden,

Terbium-161, das mit einer Halbwertszeit von

sieben Tagen zerfällt. Der therapeutische Nutzen

des Terbium-161 ergibt sich aus dem Betazerfall

des instabilen Nuklids, bei dem ein Elektron emittiert

wird. Je nachdem, wie viel Energie das

Zerfallselektron hat, kann es kürzere oder längere

Wegstrecken zurücklegen. Wenn es dabei seine

Energie abgibt, kann die DNA der Krebszelle

geschädigt werden oder es werden Radikale

gebildet, die weitere zerstörerische Effekte in den

Krebszellen verursachen.

In einem Radiochemie-Labor wird das Terbium-161

vom immer noch vorhandenen Gadolinium

getrennt. Damit ist ein großer Aufwand verbunden,

denn dafür sind aus Gründen der Abschirmung der

Strahlung sogenannten «Heiße Zellen» hinter

Bleiblöcken und Bleiglasfenstern erforderlich, in

denen Unterdruck gehalten wird. Die eigentliche

Arbeit findet fernhantiert statt. Am Ende steht

Terbium-161 in so reiner Form, dass man damit

Moleküle radioaktiv markieren kann.

Terbium-161 ähnelt dem o. g. Lutetium-177

chemisch, sendet aber zusätzlich zum Beta-Partikel

noch Hüllenelektronen aus, die für die Therapie

einzelner Krebszellen besonders geeignet sind. Der

Effekt des Ausstoßes von Hüllenelektronen beim

Betazerfall wurde in den 1920er-Jahren von den

Physikern Pierre Auger und Lise Meitner entdeckt.

Die Teilchen werden als Auger-Elektronen

bezeichnet. Die Beta-Partikel haben eine hohe

Energie, Auger-Elektronen sind dagegen wesentlich

weniger energiereich. Auf den ersten Blick

erscheint das als Nachteil, kann aber bei der Tumorbekämpfung

ein Vorteil sein. Die energiearmen

Auger-Elektronen können im Gewebe keine so

langen Wegstrecken zurücklegen wie die energiereichen

Beta-Partikel, sondern kommen nur wenige

Mikrometer weit. Ihre Energie durchdringt nur

eine Zelle, wirkt aber deshalb dort viel zerstörerischer

10 .

Mit Strahlung sterilisieren

Ionisierender Strahlung ist der Mensch ausgesetzt

durch natürliche Quellen aus der Erde oder dem

Weltall, die je nach Region unterschiedlich stark

ist. Diese Teilchenstrahlung nutzt man auch für die

Sterilisation. Denn die energiereiche Strahlung

beseitigt Krankheitserreger. Ob in Kosmetikprodukten

oder in der Medizin, in der Pharmazie, in

der Halbleiter-Technologie und der Verpackungsindustrie:

Überall wird energiereiche Strahlung

zur Sterilisation eingesetzt. Eine Aktivierung findet

dabei nicht statt. Zur Sterilisation, die oft durch

Verpackungen hindurch durchgeführt werden

muss, werden meistens Beta- oder Gamma-

Strahlen verwendet.

Bestrahlung von Lebensmitteln – Gegen

Bakterien und Schimmelpilze

Ein wichtiges Anwendungsfeld von Sterilisation

durch Strahlung ist die Lebensmittelindustrie,

denn die energiereiche Strahlung beseitigt gesundheitsschädliche

Mikroorganismen, ohne dass dabei

die sonstigen Produkteigenschaften beeinträchtigt

werden. Die Bestrahlung erhöht zudem die Haltbarkeit.

In Deutschland beispielsweise werden

getrocknete Gewürze auf diese Weise behandelt.

Denn Gewürze und in freier Natur gewachsene

Kräuter können Bakterien und Schimmelpilze

10 https://www.psi.ch/de/media/forschung/krebsmedikament-aus-der-neutronenquelle




enthalten. Bei Sterilisation mit Heißdampf leiden

Vitamingehalt, Farben und Aromastoffe. Bei der

Sterilisierung durch Bestrahlung bleiben Vitamine

und Aromen erhalten. Auch Verpackungen werden

sterilisiert, damit später in die Lebensmittel keine

Krankheitskeime gelangen. Auch leere Joghurtbecher

etwa kommen in eine Sterilisationsanlage.

Nicht jeder Becher einzeln: Ionisierende Strahlung

wirkt durch viele Materialschichten hindurch. So

können ganze Paletten mit Joghurtbechern gleichzeitig

sterilisiert werden.

In medizinischem Kontext bestrahlt man Arbeitsgeräte

oder Messinstrumente. Auch Katheter oder

künstliche Herzklappen müssen steril sein, bevor

sie in den menschlichen Körper eingesetzt werden.

Blutkonserven und sogar zu transplantierende

Organe werden in speziellen Geräten mit Röntgenstrahlung

oder aus Isotopenquellen (Cs-137) mit

Gammastrahlung bestrahlt, um Krankheitserreger

abzutöten und bestimmten adversen Reaktionen

vorzubeugen. In der Kosmetik werden pflanzliche

Farbpigmente bestrahlt. Sie sind sehr stark mikrobiell

belastet. Dadurch kann auf die Verwendung

von Konservierungsmitteln verzichtet werden.

Auch Kinderspielzeug kann beim Import aus

anderen Ländern Mikroben und Krankheitserreger

enthalten. Hier wird ebenfalls ionisierende Strahlung

zur Sterilisation eingesetzt, ebenso wie bei

Haarpflegeprodukte und Kontaktlinsenflüssigkeit.

Bestrahlung von Saatgut – 3.000 neue

Pflanzen-Sorten

Mit Hilfe von Gammastrahlung werden heute neue

Pflanzenarten gezüchtet, um dem Bevölkerungswachstum

zu begegnen, zum Beispiel neue Reissorten.

Bangladesch etwa konnte in den letzten

Jahrzehnten seine Reisproduktion um das dreifache

erhöhen. Binadhan-7 ist eine von verschiedenen

Reis-Variationen – entwickelt von den

Wissenschaftlern des Bangladesh Institute for

Nuclear Agriculture (BINA), mit Unterstützung der

International Atomic Energy Agency (IAEA) und

der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation

der Vereinten Nationen. Wie viele andere neue

Reissorten wurde Binadhan-7 entwickelt durch das

Verfahren „Plant Mutation Breeding“. Dabei dient

radioaktive Strahlung als Katalysator eines natürlichen

Mutationsprozesses von Pflanzensamen.

Weltweit wurden schon über 3.000 Pflanzen-

Sorten durch Plant Mutation Breeding

gezüchtet.

| Abb. 9

NASA-Rover Curiosity in “Glen Etive” am 11. Oktober 2019 (Bild: NASA)

Strom für Raumsonden

Eine eher seltene kerntechnische Anwendung sind

Radioisotopenbatterien vor allem für die Raumfahrt.

In diesen wird eine radioaktive Wärmequelle

genutzt, um mit Hilfe des Seebeck-Effekts Strom

aus der Wärme zu gewinnen. Meist wird Plutonium-238

als Wärmequelle genutzt, das in

mehreren Schritten in Kernreaktoren aus Uran-235

gewonnen wird. Das Plutonium-238 hat eine Halbwertzeit

von 87,7 Jahren. Solche Batterien sichern

die Energieversorgung von Raumsonden, so für die

Voyager-Sonden, Cassini und Galileo. In den

Voyager-Raumsonden sind die Batterien seit etwa

45 Jahren in Betrieb und noch zu knapp 50 Prozent

leistungsfähig.

Meist werden Radionuklidbatterien für so genannte

Deep Space-Missionen in das äußere Sonnensystem

genutzt, da jenseits der Jupiterbahn die

solare Energieversorgung nicht mehr praktikabel

ist. Gleichwohl zeigen sich auch im inneren

Sonnensystem Vorteile: so arbeitet der Mars-Rover

Curiosity, der mit einer Radionuklidbatterie 11

ausgestattet ist, seit 10 Jahren auf dem Mars 12 . Die

stationäre Sonde InSight für seismische, geodätische

und Wärmetransfer-Messungen, die seit Ende

2018 auf dem Mars in Betrieb ist, wird den Betrieb

voraussichtlich in diesem Sommer einstellen

müssen, da der Staub auf den Solarpanels inzwischen

so dick ist, dass nur noch 10 Prozent der

Energie wie am Beginn der Mission erzeugt

werden 13 .

Plutonium-238 war das erste Plutoniumnuklid das

entdeckt wurde, nachdem durch Beschuss von


11 https://mars.nasa.gov/msl/spacecraft/rover/power/

12 https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_Science_Laboratory

13 https://www.businessinsider.com/nasa-ending-insight-mars-mission-early-dusty-solar-panels-2022-5





| Abb. 10

Selfie der Geologiestation InSight bedeckt mit Marsstaub (Bild: NASA)

Uran-238 mit Deuterium Neptunium-238 und zwei

freie Neutronen erzeugt wurden. Nach anschließendem

Beta-Minus-Zerfall des Neptuniums

entsteht Plutonium-238. Als Ausgangsnuklid für

die Pu-238-Produktion lässt sich auch Neptinium-237

verwenden, das mit Neutronen bestrahlt

wird, wodurch wieder Neptunium-238 entsteht.

Neptunium-237 entsteht im nuklearen Brennstoffkreislauf

und kann durch Wiederaufarbeitung

gewonnen werden. Der Großteil des genutzten und

noch verfügbaren Bestands an Plutinium-238 für

Radionuklidbatterien in den Vereinigten Staaten

ist allerdings ein Nebenprodukt der Produktion

waffenfähigen Plutoniums in der Savannah River

Site bis 1988 14 . Nachdem zunächst Plutonium-238

von Russland gekauft worden war, wurde ab 2015

im Hochflussreaktor des Oak Rich National Laboratory

sowie im Advanced Test Reactor des Idaho

National Laboratory (INL) die Produktion für

zukünftige NASA-Missionen aus Neptunium-237

wieder aufgenommen. Diese soll bis 2025 auf 1,5

Kilogramm pro Jahr ausgebaut werden 15 . Das

Neptunium wird am INL gelagert, wo es noch

umfangreiche Bestände gibt. In Europa wird seit

vergangenem Jahr von einem belgischen Unternehmen

im Auftrag der ESA und in Kooperation

mit dem belgischen Nuklearforschungszentrum

SCK CEN und einem Unternehmen des Kernbrennstoffkreislaufs

das Projekt der Herstellung von

Plutonium-238 im belgischen Forschungsreaktor

BR2 aus Neptunium-237 aus der Wiederaufarbeitungsanlage

in La Hague verfolgt, um erstmals

eine europäische Radionuklidbatterie herzustellen

16 . Das Projekt steht im Zusammenhang mit

dem Lunar Gateway Programm der NASA, einer

Orbitalstation um den Mond. Zum europäischen

Beitrag gehört das Modul European Large Logistic

Lander (EL3), ein Infrastrukturmodul, das

Forschungsinstrumente oder Versorgungsgüter für

Astronauten einer bemannten Mondbodenmission

liefern kann. Dabei spielt die Strom- und Wärmeversorgung

in der 14-tägigen lunaren Nacht eine

wichtige Rolle, in der die Mondoberfläche bis auf

Minus 140 °C abkühlt 17 . Radioisoptopenbatterien

werden auch bei Anwendungen auf der Erde

genutzt, für die Energieversorgung entlegener

automatischer Wetterstationen, Leuchttürme oder

für Tracking- und Monitoring-Module zum Studium

des Verhaltens von Wildtieren. Neben Pu-238 wird

auch Strontium-90 als radioaktive Wärmequelle

genutzt. Aktuell werden federführend von der

französischen nationalen Agentur für radioaktive

Abfälle, Andra, erstmals Radioisotopengeneratoren

entwickelt, die Americium-241 als Energiequelle

nutzen sollen. Entwicklungziel sind dabei

autonom operierende Sensoren zur Überwachung

eines Endlagers für hoch radioaktive und langlebige

radioaktive Abfälle 18 .

Kerntechnische Antriebssysteme

Aktuell werden von der NASA, der Defense Innovation

Unit (DIU) und der Defense Advanced

Research Projects Agency (DARPA) sowie finanziert

vom US-Energieministerium und dem

US-Verteidigungsministerium auch verschiedene

Varianten von nuklearen Weltraumantriebssystemen

in Zusammenarbeit mit privaten Unternehmen

entwickelt 19 . NASA und DARPA arbeiten

an der Nuclear Thermal Propulsion (NTP), bei der

ein Kernspaltungsreaktor die Wärme liefert um ein

Antriebsmedium auf hohe Geschwindigkeiten in

einer Düse zu beschleunigen, ähnlich dem klassischen

chemischen Raketenantrieb. Der Vorteil

solcher Systeme liegt in einem doppelt so hohen

spezifischen Impuls verglichen mit den leistungsfähigsten

chemischen Systemen verbunden mit

einer nur halb so hohen Treibstoffmenge bzw.

halbiertem Verbrauch 20 . Diese Forschung kann auf

die Erfahrung von Programmen der fünfziger und

sechziger Jahre zurückgreifen, die damals fortgeschritten

waren, aber nicht angeschlossen wurden.

Die DIU arbeitet an Antriebssystemen auf Basis

einer neuen Generation isotopenbasierter nuklearthermischer

Systeme mit missionsspezifisch

14 https://en.wikipedia.org/wiki/Plutonium-238

15 https://www.energy.gov/ne/articles/idaho-national-lab-starts-second-plutonium-target-campaign-nasa-space-missions

16 https://www.neimagazine.com/news/newstractebel-to-evaluate-plutonium-238-as-fuel-for-space-exploration-9051643

17 https://www.sfen.org/rgn/larmee-americaine-sinteresse-a-la-propulsion-nucleaire/

https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/European_Large_Logistics_Lander

18 https://meusehautemarne.andra.fr/sites/meuse/files/2020-10/Fiche%20projet%20RTG%20VF.pdf

19 https://www.darpa.mil/news-events/2022-05-04

20 https://www.space.com/nasa-doe-fund-nuclear-thermal-space-propulsion-concepts




| Abb. 11

Künstlerische Illustration eines Raumschiffkonzepts auf der Grundlage eines nuklearthermischen Antriebs (Bild: NASA)


aktivierten Isotopen, die die 10-fache Leistungsfähigkeit

von plutonium- oder strontiumbasierten

Systemen haben sollen. Das zweite DIU-Projekt ist

ein ungewöhnliches kleines Fusionsreaktorkonzept

21 . Nach Aussagen des Entwicklers Avalanche

Energy Designs sieht das Konzept des Orbitron vor,

hochenergetische Ionen elektrostatisch in präzedierenden

elliptischen Umlaufbahnen um eine

negativ geladene Kathode herum einzuschließen.

Die Ionendichte soll dabei durch den gemeinsamen

Einschluss von Hochtemperaturelektronen erhöht

werden, die durch ein externes schwaches Magnetfeld

senkrecht zum elektrostatischen Feld in einer

„Kreuzfeld“-Konfiguration ähnlich einem Magnetron-Mikrowellengerät

eingefangen werden. Sich

kreuzende elliptische Pfade von Ionen bieten

Millionen von Möglichkeiten für fusionsrelevante

Kollisionen, bevor das Ion Energie verliert und aus

dem Wechselwirkungsraum bewegt wird, wenn es

in die Kathode fällt und aus der Kammer entfernt

wird. Es sollen modifizierte kommerziell verfügbare

Komponenten verwendet werden, um rund 5

kW elektrische Leistung aus einer Einheit in der

Größe eines Feuerlöschers zu gewinnen 22 . Alle

genannten Projekte sollen auch als stationäre Energieerzeuger

Verwendung finden, wobei das Orbitron

prinzipiell für Anwendungen auf der Erde

entwickelt wird.

Kerntechnische Analyse- und

Datierungsmethoden

Bei der naturwissenschaftlichen Analyse etwa von

Kunstwerken zur Echtheitsprüfung, in der Attributionsforschung

oder zur Ermittlung von Arbeitsmethoden

vergangener Epochen kommen verschiedene

kerntechnische Verfahren wie die

Prompte-Gamma-Aktivierungsanalyse (PGAA) zur

Anwendung. Auch zur Datierung in sowohl archäologischen

als auch geologischen Zeiträumen

werden kerntechnische Methoden angewendet,

etwa die C-14-Datierung oder die Uran-Blei-Datierung.

Prompte-Gamma-Aktivierungsanalyse

Die Prompte Gamma-Aktivierungsanalyse (PGAA)

wurde bereits 1963 als Methode von Heinz Maier-

Leibnitz vorgeschlagen, die ersten PGAA-Experimente

wurden 1968 von Henkelmann und Born am

Forschungsreaktor München (FRM) und dem

Institut Laue-Langevin (ILL) in Grenoble durchgeführt.

Im FRM II besteht ebenfalls eine PGAA-

Anlage, die Elementanalyse für unterschiedliche

Wissenschaftsgebiete ermöglicht.

Neutronen- und Gammastrahlen haben eine große

Durchdringungstiefe, wodurch Proben mit Dicken

bis zu mehreren Zentimetern untersucht werden

können. Proben können in verschiedenen Aggregatszuständen

vorliegen, als Feststoffe/-körper

21 https://www.diu.mil/latest/powering-the-future-of-space-exploration-diu-launching-next-generation

22 https://www.avalanche.energy/





| Abb. 12

Doktorand Markus Trunk mit Probe zur Untersuchung an der Prompten Gamma-Aktivierungsanalyse an

der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRMII) der Technischen Universität München ©

Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

oder in passenden Behältern auch als Flüssigkeiten

oder Gase. Chemische Bindungen verändern die

Resultate der Elementanalyse nicht. Ergebnis der

zerstörungsfreien Untersuchung ist ein Massenanteil

für das jeweilige Element über den gesamten

Probenkörper im Strahl, d. h. eine Bulkanalyse.

Die analytische Empfindlichkeit hängt hauptsächlich

vom Neutroneneinfangsquerschnitt der

Elemente ab, aber grundsätzlich können alle

chemischen Elemente mit der PGAA analysiert

werden. Einige Elemente können nur als Hauptbestandteile

identifiziert werden (O, C, Be, Bi), andere

können auch als Spurenelemente (B, Cd, Metalle

der seltenen Erde) bestimmt werden, mit Nachweisgrenzen

bis in den Nanogramm-Bereich. Meist

liegen die Nachweisgrenzen im Mikrogramm-

Bereich. Besondere Vorteile hat die Methode bei

der Untersuchung von leichten Elementen, insbesondere

bei Wasserstoff und Bor, die im part per

million- (ppm) beziehungsweise part per billion-

Bereich (ppb) – gewichtsbezogen – nachgewiesen

werden können 23 .

Die PPGA kann durch die In-beam-Neutronaktivierungsanalye

(ibNAA) ergänzt werden. Vorteil der

ibNAA ist, dass die Neutronselbstabsorption in

einem Neutronenstrahl viel einfacher zu korrigieren

ist als in einem isotropen Neutronenfeld und

die Energieniveaus der Neutronen homogener sind.

Mit der Hochflussbestrahlung werden viele

Elemente aktiviert, die darüber hinaus mit einer

besseren Empfindlichkeit nachgewiesen werden

können als mit PGAA alleine. Es können sogar

kurzlebige Nuklide (Halbwertszeiten von wenigen

Sekunden) nachgewiesen werden. PGAA und NAA

ergänzen einander. PGAA eignet sich für die

Bestimmung der Hauptbestandteile, mit NAA

können am besten Spurenelemente analysiert

werden 24 . Als Neutronenquellen kommen neben

Forschungsreaktoren, in denen ggf. unterschiedliche

Neutronenenergieniveaus und vor allem hohe

Flussdichten zur Verfügung stehen, besonders in

industriellen Anwendungen auch Alpha- (Am, Pu,

Ra) oder Gamma-Berylliumquellen (Sb) oder Spontanspaltungsquellen

(Cf-252) zum Einsatz.

Fast Neutron-induced Gamma-ray

Spectrometry (FaNGaS)

Im Gegensatz zu den oben genannten Verfahren,

die v. a. mit kalten, thermischen und epithermischen

Neutronen arbeiten, werden für die Fast

Neutron-induced Gamma-ray Spectrometry

schnelle Neutronen verwendet. Ein solches Instrument

findet sich ebenfalls am FRM II. Es besteht

aus einem gekühlten (elektrisch und mechanisch)

HPGE Detektor (High Purity Germanium), der zur

Datenerfassung mit einem Digital-Spektrometer

verbunden ist. Das gesamte System ist abgeschirmt.

FaNGaS ermöglicht die Bestrahlung von großen

Objekten. Die durch Spaltneutronen hervorgerufene

prompte Gammastrahlung (beispielsweise

aus (n,n’), (n,2n), (n,p) und (n,α) Reaktionen)

ermöglicht eine zerstörungsfreie qualitative sowie

quantitative Elementanalyse 25 .

C14-Datierung

Die C14-Methode beruht auf der Ermittlung des

Anteils des natürlich vorkommenden, radioaktiven

Nuklids Kohlenstoff-14, das aus stabilem atmosphärischem

Kohlenstoff durch kosmische Strahlung

gebildet wird und im Gewebe jedes Lebewesens

enthalten ist. Mit dem Tod nimmt der Gehalt

im Körper allmählich entsprechend der Halbwertszeit

von 5.700 Jahren ab. Die C14-Methode ist am

besten auf Fossilien und organische Artefakte

anwendbar, die zwischen 500 und 50.000 Jahre alt

sind. Auch andere Radionuklide sind für solche

Analysen geeignet, zum Beispiel Kalium-40. Mit

Rubidium-87 wurden die ältesten Mineralien der

Erde auf etwa vier Milliarden Jahre datiert.

Uran-Blei-Datierung

Die Uran-Blei-Datierung ist eine absolute Datierungsmethode,

bei der der radioaktive Zerfall von

Uranisotopen zur Datierung geologischer Proben

23 https://mlz-garching.de/pgaa/de

24 https://mlz-garching.de/naa/de

25 https://mlz-garching.de/fangas/de




oder von Meteoriten genutzt wird. Das Alter der

Erde von 4,55 Milliarden Jahren wie es heute angenommen

wird, wurde mit der Uran-Blei-Datierung

bestimmt. Das Alter des Sonnensystems konnte mit

dieser Datierungsmethode durch Untersuchung

von Einschlüssen in Meteoriten auf 4,567

Milliarden Jahre bestimmt werden. Die Altersbestimmung

für die ältesten auf der Erde entstandenen

Minerale – Zirkone in australischen

Gesteinen – ergab ein Alter von bis zu 4,404

Milliarden Jahren. Es werden dabei der Gehalt von

Blei-206 und Blei-207 in der Probe miteinander

verglichen. Ersteres entsteht in der Uran-Radium-

Zerfallsreiche aus Uran-238, letzteres in der Uran-

Actinium-Zerfallsreihe aus Uran-235. Darüber

hinaus wird auch das Verhältnis von Blei zu Uran

verglichen. Am besten funktioniert die Datierung

bei einer ungestörten Geschichte des Gesteins, sie

kann aber auch an eine oder zwei für das Isotopenverhältnis

relevante Störungen angepasst werden.

Ggf. gilt es den Anteil so genannten primordialen,

nicht-radiogenen Bleis zu bestimmen und zu

berücksichtigen 26 . Der beste Indikator ist dabei das

Isotop Blei-204, das ausschließlich primordial

entsteht, aber in keiner Zerfallsreihe gebildet wird.

Primordial meint hier in stellaren Prozessen vor

Bildung des Sonnensystems entstanden. Zwar ist

Blei-204 nicht stabil, die Halbwertszeit kann allerdings

vernachlässigt werden, da sie bei 1,4 × 10 17

Jahren liegt, also rund 10 Millionen Mal so lang ist

wie das Alter des Universums gegenwärtig

bestimmt wird 27 .

Siliziumdotierung in industrieller

Anwendung

Der hohe Neutronenfluss in der Nähe des Reaktorkerns

eines Forschungsreaktors kann auch für

Bestrahlungseinrichtungen verwendet werden.

Dies geschieht auch an der Forschungs-Neutronenquelle

Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der TU

München zur Herstellung neuer, überwiegend

radioaktiver Isotope für die medizinische als auch

technische Nutzung. Dieser Hochflussbereich wird

auch für analytische Anwendungen, nämlich die

oben erwähnte Neutronenaktivierungsanalyse

(NAA) genutzt. Kleine Spuren von Verunreinigungen

werden durch Neutronenabsorption radioaktiv

und können dann mit hoher Empfindlichkeit

nachgewiesen werden.

Bei der Dotierung von Silizium wird die neutroneninduzierte

Bildung stabiler Isotope wie etwa Phosphor

genutzt. Dazu werden Blöcke hochreinen

| Abb. 13

Silizium-Einkristall zur Bestrahlung in der Siliziumdotierungsanlage an der Forschungs-Neutronenquelle

Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München (TUM);

Coypright: Bernhard Ludewig / FRM II, TUM

Siliziums mit einem hohen Fluss thermischer Neutronen

bestrahlt. Die Absorption von Neutronen

durch ein Silizium Atom führt nach einem kurzlebigen

radioaktiven Zerfall zur Umwandlung in ein

stabiles Phosphor Atom. Die hohe Durchdringungsfähigkeit

der Neutronenstrahlen im massiven Silizium

Block gewährleistet eine sehr gleichmäßige

Verteilung der erzeugten Phosphor Atome und

somit eine extrem homogene Dotierung des Siliziums.

Insbesondere bei der Herstellung von

Thyristoren, die hohe Leistungen, bzw. hohe elektrische

Ströme regeln, wird diese hohe Homogenität

benötigt. Zur Anwendung kommen solche Komponenten

etwa in der Hochspannungsgleichstromübertragung

(Stromtransport über große Entfernungen)

oder in der Leistungsregelung in Hochgeschwindigkeitszügen

28 .

Zerstörungsfreie Prüfung mit

Durchstrahlung

Die Durchstrahlungsprüfung ist ein bildgebendes

Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung

(ZFP) zur Darstellung von Materialinhomogenitäten

und -fehlern. Mit Röntgen- oder Gammastrahlung

aus unterschiedlichen Quellen entsprechend

der Anforderungen (Röntgenröhre, Linearbeschleuniger,

Isotop) wird die Dichte eines

Bauteils auf einem Röntgenfilm oder mittels digitaler

Radiographie abgebildet. Es erscheint ein

Projektionsbild des Bauteils wobei sich am Grad

der Schwärzung die unterschiedliche Materialdicke

oder -dichte erkennen lässt. Je dicker oder

dichter ein Bauteil, desto weniger Strahlung kann

es durchdringen und desto heller erscheint die


26 https://www.chemie.de/lexikon/Uran-Blei-Datierung.html

27 https://de.wikipedia.org/wiki/Uran-Blei-Datierung

28 https://mlz-garching.de/industrie-und-medizin/isotopenherstellung.html





| Abb. 14

Die Leiterin der Siliziuimdotierungsanlage, Heike Schulz, mit einem Silizium-Einkristall an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der

Technischen Universitaet Muenchen (TUM); Coypright Bernhard Ludewig FRM II, TUM

Stelle auf dem Film oder Sensor. Entsprechend

umgekehrt verhält es sich bei Fehlstellen innerhalb

des Werkstücks.

Die nachweisbaren Fehler sind Risse, Poren,

Lunker, Seigerungen, Einschlüsse, Dopplungen,

Schlackenzeilen, Inhomogenitäten und Bindefehler,

Wanddickenschwankungen. Die Durchstrahlungsprüfung

ist zum Nachweis volumenhafter

Fehler geeignet. Bei geeigneten Einstrahlwinkeln

lassen sich auch feine Risse und Fehler

finden in Abhängigkeit von Kontrast und Auflösung.

Der Kontrast ist abhängig von der Werkstoffdicke,

der Dichte, dem Material, der Strahlenqualität/Energieintensität

sowie dem Auflösungsvermögen

und dem Typus des Films bzw. des digitalen

Sensors. Allerdings müssen Fehlstellen wie Risse in

Strahlungsausrichtung liegen, um nachweisbar zu

sein, so dass Proben ggf. in verschiedenen Lagen

bestrahlt werden müssen. Die Materialstärke kann

bis zu 300 mm in Stahl oder Eisen, bis 400 mm in

Aluminium betragen.

Die wichtigsten Quellen für die Gammastrahlung

in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung sind

natürliche und künstliche Strahler wie Radium,

Iridium-192, Selen-75, Cobalt-60 oder Cäsium-137.

Das genutzte Isotop ist meist weniger als 1 cm groß

und befindet sich in einer Abschirmkapsel, die für

die Messung fernbedient geöffnet werden kann 29 .

Zerstörungfreie Bauteil- und

Materialprüfung mit Neutronen

Werden Neutronenstrahlen für die zerstörungsfreie

Materialprüfung verwendet, ist ein Blick in

das Innere von großen oder komplexen Bauteilen

möglich. Der Vorteil gegenüber anderen zerstörungsfreien

Prüfverfahren liegt in dem ausgeprägten

Kontrast unterschiedlicher Materialien

und der Möglichkeit unterschiedliche Isotope eines

chemischen Elements zu erkennen, die für die

Neutronen sichtbar sind. So kann man z. B. kleine

Mengen wasserstoffhaltiger Materialien wie Klebstoffe

oder Schmiermittel in einem metallischen

Bauteil erkennen. Es können etwa Öl in einem

laufenden Motor oder die Verteilung von Dichtmasse

in einer Autotür sichtbar gemacht werden.

Im hochauflösenden Modus sind bei einer Radiographie

Strukturen kleiner als 100 Mikrometer

erkennbar.

Eine andere Anwendungsmöglichkeit der Neutronenstrahlen

ist, es Strukturen im atomaren Bereich

sichtbar zu machen. Anders als bei anderen bildgebenden

Verfahren ermöglicht ein durch das zu

untersuchende Objekt abgelenkter oder gestreuter

Neutronenstrahl Informationen über die einzelnen

Atomabstände zu gewinnen. Auf diese Weise kann

die Verteilung von Eigenspannungen innerhalb

eines Bauteils sichtbar gemacht werden. Dies

kommt beispielsweise bei Schweißnähten, Kurbelwellen

oder Zylinderköpfen aus der

29 https://vogt-ultrasonics.de/pruefdienstleistungen/digitale-radiologie/




| Abb. 15

Untersuchung einer Eisenbahnschiene am Eigenspannungs-Instrument STRESS-SPEC des Helmholtzzentrums Geesthacht an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz

Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universitaet Muenchen. Dr. Weimin Gan; Foto: Andreas Heddergott


Automobilindustrie oder plastisch verformten

Eisenbahnschienen zur Anwendung.

Heute werden Hochleistungsmaterialien entwickelt,

die eine komplexe und für den Einsatz optimierte

Mikrostruktur haben und oft aus einer Vielzahl

von metallischen Elementen bestehen. Besonders

für Anwendungen unter extremen Bedingungen

wie hohen Temperaturen oder starker Last

müssen diese Mikrostrukturen den vorgegebenen

technischen Einsatzbedingungen standhalten. Da

die Neutronenstrahlen nicht nur das zu untersuchende

Material durchdringen sondern auch die

das Material umgebende Vorrichtung, können

in-situ Messungen sowohl der Zusammensetzung

als auch der Mikrostruktur unter extremen Bedingungen

routinemäßig an Hochflussreaktoren wie

etwa dem FRM II durchgeführt werden 30 .

Post-Scriptum

Der erfahrene und hoffentlich weiter geneigte

Leser der atw mag sich fragen, warum einem

solchen, in Eigenregie verfassten Einführungsartikel

zum Fokusthema der Ausgabe, den Anwendungen

der Kerntechnik außerhalb der Stromerzeugung

und des Kernbrennstoffkreislaufes,

kein weiterer Artikel folgt, keine Projekt- oder

Unternehmensvorstellung und kein Fachartikel.

Hierzu sei mitgeteilt, dass die Redaktion bei

verschiedenen Unternehmen und Institutionen mit

interessanten Projekten oder Tätigkeiten im Sinne

des Themas angefragt hat, das jedoch das wahrgenommene

Stigma der Kernenergie und die erworbene

Scheu von Institutionen und Personen, in

irgend einer Weise mit dem Thema in Verbindung

gebracht werden wie schon in den vergangenen

Jahren so groß ist, dass es schlechterdings nicht

möglich war, einen Artikel von außerhalb der Kerntechnik-Gemeinde

im engeren Sinn einzuwerben.

Versucht wurde es jedenfalls mit dem Ergebnis,

dass man sich nunmehr unter Berücksichtigung

erfolgloser Versuche der vergangenen Jahre von

den meisten in Deutschland in Frage kommenden

Akteuren einen Korb geholt hat. Die Ausnahmen

finden sich in vergangenen Ausgaben der atw.

Autor

Nicolas Wendler

Chefredakteur atw - International Journal

for Nuclear Power

nicolas.wendler@nucmag.com

Nicolas Wendler ist seit August 2013 Leiter Presse und Politik von Kerntechnik

Deutschland e. V./Deutsches Atomforum e. V. und war davor seit März 2010 als

Referent Politik dort beschäftigt. Er war zuvor als Internationaler Referent für die

internationalen Beziehungen der Jungen Union Deutschlands zuständig und hat

unter anderem Themen der Energie-, Klima- und Wirtschaftspolitik für die

Organisation bearbeitet. Seit Januar 2022 ist er außerdem Chefredakteur der atw

- International Journal for Nuclear Power. Wendler hat in München und Bordeaux

Politische Wissenschaft sowie Volkswirtschaftslehre und (Nord-)Amerikanische

Kulturgeschichte studiert.

30 https://mlz-garching.de/industrie-und-medizin/zerstoerungsfreie-pruefung.html




INTERVIEW 20

“We Should Definitely also Look Into New

Deployment Models Such as Shipyard-manufactured

Floating Power Plants and 'Gigafactories' ”

Interview with the Founder and Managing Director of Terrapraxis,

Kirsty Gogan and Rauli Partanen of Think Atom

Kirsty Gogan

Kirsty Gogan is co-founder and Managing Director of TerraPraxis

and LucidCatalyst. She is a global leader in the field of nuclear

innovation and is a member of the UK Government’s Nuclear

Innovation Research and Advisory Board (NIRAB).

Rauli Partanen

Rauli Partanen is an award-winning science writer and communicator

whose books have been published in 8 languages. Today he

leads a non-profit think tank called Think Atom that studies and

popularises how we can use new nuclear to decarbonise our energy

systems.

The major challenge for nuclear new build particularly

in developed economies with liberalized

electricity markets is financing. What financial

instruments and other ways do exist to overcome

this hurdle?

The challenges go a lot deeper than just financing

mechanisms for nuclear, such as political and regulatory

risk and poor market design, but innovative financing

can surely help. Cost of finance plays an enormous

role in big long-term projects like nuclear plants.

It would be a big positive

sign to get nuclear included

in the taxonomy, which

seems quite likely at the

moment, even if it is happening

with some strange

conditions. That would

increase the availability of financing and decrease rates

significantly.

In the UK, for example, we have come up with a regulated

asset base model for lowering the cost of financing.

The Finns have a model called Mankala, essentially

a creation of a non-profit co-operative which is

owned by utilities and heavy industry and sells electricity

to them at cost, which has resulted in very low costs

on financing. Long term power-purchasing agreements

and zero-emissions credits for nuclear are also good

ways to decrease the market risk and with it, the cost of

financing.

Part of the cost and financing issue is the concept

of LCOE and market designs that focus on plantbased

cost but disregard systemic effects. How

As per how to reform the electricity markets,

we should first decide what outcome we

want, something along the lines of “a reliable,

low carbon and low-cost energy system with

minimal externalities” and go from there.

could electricity markets be reformed to reflect

positive external effects of NPPs in the areas of

disposability and ancillary services on the one

hand and external costs generated by volatile

renewable sources such as system integration,

decreased load factors and the problem of concurrency

on the other hand.

As per how to reform the electricity markets, we should

first decide what outcome we want, something along

the lines of “a reliable, low carbon and low-cost energy

system with minimal externalities”

and go from there.

For example, a large share

of variable renewable

energy creates externalities

in regard to system

reliability and energy availability,

while fossil fuels cause air pollution and accelerate

climate change. These externalities should be internalized

into their costs according to the polluter paysprinciple.

In several recent projects in Europe and the US

the increase of construction cost was a big

problem. What are the major levers to improve

the cost and time performance of the industry in

your judgement?

There are a couple major levers we can pull, all of which

sound quite obvious. First, we should not stop nuclear

construction when we get it going. If we stop building

for a decade or two, we lose all the experience, lessons

learned, validated supply chains and subcontractors

and so forth. Re-building them is both expensive and

Interview

“We Should Definitely also Look Into New Deployment Models Such as Shipyard-manufactured Floating Power Plants and 'Gigafactories' ” ı Kirsty Gogan and Rauli Partanen


time consuming. Second, the power plant design should

be nearly finished when the construction project starts.

Starting construction with an unfinished design is a

recipe for costly changes, dismantling and rebuilding

and a lot of time-consuming

interaction with the regulator.

Third, we should follow

best practices in project

management, tendering

and contracting between

parties. This can have a surprisingly big effect on the

outcome.

Fourth, building multiple reactors with the same design

at the same site in parallel, with 1-2 years between starts,

is a proven way to reduce costs. We should incentivize

and facilitate maximum learning and cost saving

between builds.

From the regulatory side, requirements need to be stabilized

and locked in at a relatively early stage, as dismantling

and rebuilding is very expensive. And finally, we

should definitely also look into new deployment models

such as shipyard-manufactured floating power plants

and “Gigafactories” that make standardized advanced

nuclear reactors for a local, large scale hydrogen plant,

on site.

The concrete challenge in the decarbonization of

the electricity sector in many countries is to reduce

and ultimately to end the use of coal. Can nuclear

play a role right on the ground, i.e. in coal regions

and sites?

The social justice aspect of decarbonization is a very

important aspect that is often overlooked. Coal regions

often act as important energy hubs, have a lot of valuable

grid infrastructure, and a lot of the local wealth and jobs

are generated by these.

Many of the coal plants are

also quite young with

decades of cheap operations

left in them. More

than half of the coal plants

in the world are younger

than 14 years. To be successful, we need to offer these

people and regions an alternative. Our initiative at

TerraPraxis, called “Repowering Coal” 1 , is working

towards this goal. By replacing coal-fired boilers at existing

coal plants with carbon-free small modular reactors

(SMRs), also known as advanced heat sources, these

power plants can generate carbon-free electricity, rather

than carbon-intensive electricity. This would quickly

transform coal-fired power plants from polluting liabilities

facing an uncertain future, into jewels of the new

clean energy system transition and important part of the

massive and pressing infrastructure buildout needed to

Repowering coal fleets therefore offers a fast,

large-scale, low-risk, and equitable

contribution to decarbonizing the world’s

power generation.

Large scale national nuclear programmes

are, so far, the only proven way to

rapidly and deeply decarbonize an

electricity system with relatively low cost.

address climate change. Repowering coal fleets therefore

offers a fast, large-scale, low-risk, and equitable

contribution to decarbonizing the world’s power generation.

Converting 5,000 – 7,000 coal plant units globally

between 2030 and 2050

(250 – 350 per year) will

require a redesigned delivery

model to meet this rate

of deployment. To be

successful, the deployment

model has to de-risk the

construction process: the riskiest part of a project. To

successfully de-risk, we must provide coal plant owners

and investors with high-certainty schedules and budgets.

To this end, purpose-built automated tools can achieve

rapid, repeatable, and confident project assessments. By

establishing planning confidence, modern automated

tools can facilitate initiation and completion of repowering

projects.

How do you judge the viability of different decarbonization

paths with nuclear, which promises

the best effective result: nuclearization on a national

program scale with large reactors, site by site

replacements with conventional technology SMRs

or the implementation of advanced heat sources

as power plants and for industrial applications?

I think those are not exclusive, as we have different

needs. Large scale national nuclear programmes are, so

far, the only proven way to rapidly and deeply decarbonize

an electricity system with relatively low cost. This

doesn’t mean there are no other ways to do it and we

encourage the build of all sorts of clean energy sources.

But, we should certainly not overlook the evidence. Then

again, those programmes were implemented in a very

different, regulated market between the 1970s and

1990s. Smaller light water

reactors can be built faster

and need less up-front

investment, and can fit in

local grids and company

balance sheets more easily.

They use familiar technology

and existing, licensed fuels and materials. It

might be possible to site them with greater flexibility,

even on floating barges, which can lower costs further.

Advanced heat sources have the potential to lower costs

further and enter new markets such as industrial process

steam at high temperatures, more efficient hydrogen

production and so forth. Eventually, they can close the

fuel cycle and radically decrease the amount of highlevel

radioactive waste we need to manage. So, the different

nuclear technologies are quite complementary, as

they are solutions to different problems.

INTERVIEW 21

1 https://www.terrapraxis.org/projects/repowering-coal

Interview



INTERVIEW 22

Apart from new applications of advanced heat

sources there is the more classical cogeneration of

heat at lower temperatures. Do you see potential

here at existing plants or in SMR deployment at

new sites?

Yes. Cogeneration of low-temperature heat increases the

total efficiency and value production of a power plant

significantly, from around

35 % to over 80% in good

cases – but only if we have

use for that heat. There are

two major markets for this.

First, especially in northern

and eastern Europe, there are a lot of district heating

networks, where towns and cities are heated (and

sometimes cooled) by central power plants, piping hot

water into the households and businesses in the area.

Europe uses over 400 TWh of district heat annually and

there is a lot of talk of expanding the networks in order

to replace fossil fuel heating like gas boilers. China has a

lot of district heating networks as well, and very

ambitious plans to build nuclear reactors to heat those.

The other major use-case for heat at around 90ºC is desalination

of seawater, for which there is already an enormous

market which is set to go with population growth

and climate change.

Imagine having a floating

barge parked near-coast for

example in Africa, providing

clean energy and

desalinated water at large scale and low cost to the local

communities, helping them develop.

One major playing field for advanced nuclear

could be a hydrogen economy including synthetic

fuel production for sectors as diverse as aviation

and home heating. What can be achieved here in

terms of cost and deployment?

One of the things we have to bear in mind are the scales

involved. For a long time, hydrogen production was seen

as a solution to wind and solar variability, both to use the

excess electricity when it is windy and sunny, and then to

burn the hydrogen back into electricity when wind and

sun production goes down. This is a solution to the variable

production of renewables, but it is not a solution for

our massive need for clean fuels.

We will need clean hydrogen at a completely

different scale, potentially in the billions of

tons annually

We also need the hydrogen to be extremely

low cost so we can replace fossil fuels with it.

Livable Climate 2 ; Decarbonising Hydrogen in a net zero

economy 3 ), and our conclusions are that by rethinking

our nuclear deployment models and focusing laser-like

on cost reduction, we can bring the costs of nuclearmade

hydrogen low enough to compete with fossil fuels,

even without significant carbon-fees.

Two of the deployment models we looked at were

shipyard-manufacturing of

floating nuclear power

plants at massive scale and a

Gigafactory, where we build

a reactor-factory next to a

site that will host dozens of

those reactors and make clean hydrogen at massive

scale. Both models show great promise.

The US Department of Energy launched the

Energy Earthshots initiative last year with the first

shot being the Hydrogen Shot to bring down the

cost of clean hydrogen from 5 Dollar per Kilogram

to 1 Dollar within 10 years. Does nuclear, advanced

or conventional, play a role in this initiative?

If nuclear power is allowed to play a role, it surely will.

The benefit of 24/7 energy supply to feed the electrolysers

is very significant when it comes to reducing the cost

of the hydrogen. The second

benefit that nuclear can

bring is to enable the use of

high-temperature electrolysis,

which can produce up

to 50 % more hydrogen from the same amount of electricity,

compared to low temperature electrolysers. In our

studies we show that there are few other ways to lower

the hydrogen cost close to $1 per kg before mid-century,

other than with nuclear energy. And we really can’t wait

30 years to get started. By 2050, we need to already be at

massive scale and very low-cost hydrogen.

Author:

Nicolas Wendler

Head of Press and Politics

KernD (Kerntechnik Deutschland e. V.)

nicolas.wendler@kernd.de

We will need clean hydrogen at a completely different

scale, potentially in the billions of tons annually – and

this means we will need more clean electricity to make

the hydrogen than we currently use for everything else,

globally. We also need the hydrogen to be extremely low

cost so we can replace fossil fuels with it. We have

recently concluded two studies on this (Missing Link to a

Nicolas Wendler has been Head of Press and Politics at KernD since August 2013

(Nuclear Technology Germany e. V. / German Atomic Forum e. V.) and started his

career in March 2010 as Policy officer. Previously he was an international

consultant for the international relations of the Young Union (Junge Union) of

Germany among other topics of energy, climate and economic policy for the

organization. Since January 2022 he is also the editor in chief at atw. Wendler

studied in Munich and Bordeaux political science and economics and (North)

American cultural history.

2 https://www.terrapraxis.org/projects/clean-synthetic-fuels

3 https://www.lucidcatalyst.com/hydrogen-modelling-2

Interview



Fundamentales zur Wende in die

Klimaneutralität und im Energiesektor

Achim-R. Börner

Anmerkung der Redaktion: Der Artikel "Fundamentales zur Wende in die Klimaneutralität und im Energiesektor"

von Dr. Achim-R. Börner erscheint wegen seines großen Umfangs in zwei Teilen in den Ausgaben 4/2022 und

5/2022 der atw - International Journal for Nuclear Power. Im folgenden ersten Teil finden sich die deutsch- und

englischsprachigen Zusammenfassungen sowie die ersten beiden Abschnitte zu den klimapolitischen Vorgaben

der EU sowie zu den wissenschaftlichen Bedenken des Autors gegenüber den sachlichen Grundlagen der europäischen

und anderer aktueller Klimapolitik. Im zweiten Teil werden „Volkswirtschaftliche und rechtliche Bedenken“

und die „Vorbereitung zur Energiewende“ behandelt sowie ein Fazit gezogen.

Der Klimawandel und die Notwendigkeit, sich darauf einzustellen, stehen außer Frage, nicht aber seine

angeblich anthropogene Verursachung. Die Klima- und Energiepoltiken der EU und Deutschlands streben

die CO 2 -Neutralität bis 2050 an, aber sie beruhen auf einem Alarmismus, der eine zweifelhafte

wissenschaftliche Grundlage hat, und stehen im Gegensatz zur wirtschaftlichen Vernunft.

Der Anstieg der Kosten für die meisten Energieformen

beruht auch auf einer expandierenden

Regulierung mit dem Ziel, den Klimawandel zu

stoppen, und führt zu immer teureren Produktpreisen

für den Binnen- und den Weltmarkt. Die

komplizierten und teuren Produkte werden schwieriger

absetzbar und begründen Arbeitslosigkeit.

Die Einkünfte aus Lenkungsabgaben und ähnlichen

Belastungen (CO 2 -Zertifikatspreise, Schutzzölle)

werden sinken, während das soziale

Bedürfnis steigt, so das seine Schere zwischen

Aufkommen und Bedarf entsteht. Die Absicherung

des EU-Binnenmarktes mit dem sog. cross border

adjustment mechanism, der Importen die Mehrkosten

für CO 2 -Zertifkate, die bei Herstellung im

Binnenmarkt benötigt worden wären, aufschlägt,

schafft eine “Festung Europa” and widerspricht

den WTO-Verpflichtungen. Mit einer “grünen

Politik” überschreitet die Europäische Zentralbank

ihr Mandat, das auf die Wahrung der Preisstabilität

begrenzt ist, und schafft sie neue Finanzrisiken,

vor allem Technolgieblasen und Marktrisiken.

Die Politik der EU und Deutschlands wie auch das

Urteil des Bundesverfassungsgerichts zum Klimaschutzgesetz

gründen in der Überzeugung, dass

der Staat besser als der Markt die wirtschaftliche

Entwicklung in eine gute Zukunft zu lenken

vermag. Ein Irrglaube, der sich historisch durchgängig

als falsch erwiesen hat. Die Schaffung

zusätzlicher Kosten in einer Wirtschaft durch

Regulierung und Steuern verursacht soziale Not

und mindert das Potential für Ersparnis und Investition.

Es ist fahrlässig, die Untersuchung zu unterlassen,

ob und inwieweit CO 2 -Neutralität, die im staatlichen

Territorium angestrebt wird, auch durch

vertragliche Maßnahmen außerhalb des Territoriums,

aber noch innerhalb der Emissionsblase

erzielt werden kann.

In Deutschland wird der weithin applaudierte

schnelle Wandel in eine grüne Wirtschaft und zur

CO 2 -Neutralität bis 2050 oder sogar 2045 extrem

teuer. Für das letztgenannte Ziel schätzt die

Prognos AG in ihrer Studie für die Staatliche Bank

KfW den privaten und öffentlichen Aufwand auf 5

Billionen Euro; es wird sich fragen, ob nicht die

Anpassung an den Klimawandel und/oder eine

CO 2 -Minderung im Ausland billiger kommen.

Die deutsche Energiewende, die gesetzlich vorgezeichnet

ist, ist mit einer Vielzahl von Problemen

behaftet, denn mit dem nahezu gleichzeitigen

Ausstieg aus Kernkraft und Kohlestrom entfällt die

Basis der Deckung der Grundlast, so dass ein Zubau

von Erdgaskraftwerken in der Größenordnung von

70 GW nötig wird, um den durch Digitalisierung,

E-Mobilität und Wärmewende steigenden Elektrizitätsbedarf

zu decken; mit dem Zubau steigt die

Importabhängigkeit.

Wasserstoff, insbesondere der derzeit als Lösung

gehypte “grüne” Wasserstoff, ist in Herstellung und

Bereitstellung sehr energieintensiv. Wasserstoff

wird infolge der technischen Anforderungen an die

Anwendungssicherheit (Stichwort: Knallgas) nur

begrenzt Verwendung finden.

Der gegenwärtige Anstieg der Energiepreise in der

EU beruht zum Teil auf den neuen gesetzlichen und

Dieses Papier beruht auf

einer im September 2021

auf der Website

www.boernerlaw.de

ins Internet gestellten

englischen Version, deren

Argumentation aktualisiert

und verfeinert

wurde.

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 23


Fundamentales zur Wende in die Klimaneutralität und im Energiesektor ı Achim-R. Börner



den erwarteten weiteren Energie- und

CO 2 -Verbrrauchssteuern, mit denen die Importstaaten

ihre Verbraucher belasten. Die resultierende

Erhöhung der Verbraucherpreise weckt die

Begehrlichkeit der Produzentenstaaten, einen

größeren Teil des erzielbaren Endpreises für sich

zu beanspruchen. Angesichts der mit den steigenden

Preisen verursachten sozialen Not wird

vorgeschlagen, dass an den Börsen nicht mehr der

Preis für die letzte Einheit, die im Markt nachgefragt

wird (“market clearing price”), für alle

bedarfsdeckenden Verträge zur Anwendung

kommt, sondern der Durchschnittspreis der zur

Bedarfsdeckung angenommenen Angebote. Übersehen

wird dabei, dass der Durchschnittspreis der

Verträge zu raschen Steigerungen der Angebotspreise

führen wird, weil die Erfüllung der Angebote,

die über dem Durchschnittspreis lagen und

dennoch zur Deckung der Nachfrage angenommen

wurden, bei den Anbietern zu Verlusten führt und

diese Anbieter dann nicht mehr neu anbieten, so

dass sein Teil der Nachfrage unbedient bleibt und

höhere Preise – außerhalb des Börsengeschäfts –

akzeptieren muss.

Summary

Climate change as such and the necessary adjustments

to it, are beyond doubt, but not so its

purported predominantly anthropogenic nature.

The EU and German climate and energy policies

aim at CO2-neutrality by 2050. They are due to

hyped alarmism, based on a questionable scientific

basis, and are in sharp conflict with economic

sense.

The cost increase for most forms of energy due to a

thriving and still forthcoming regulation to abate

climate change, means more complicated and more

expensive products for the internal and the world

markets. The resulting complicated and expensive

products will drive unemployment. The revenue

from steering taxes and similar financial burdens

(certificate prices, duties) will be shrinking away,

while the social need for maintaining a livelihood

for everybody raises. The sheltering of the EU

internal market by a cross border adjustment mechanism

will create a “fortress Europe” and is not

compatible with the WTO obligations. The green

policy of the European Central Bank exceeds its

mandate to keep price stability and creates new

risks, especially bubbles of technology and market

risks.

The EU policy, the German policy, and the recent

German Federal Constitutional Court decision on

climate law are based in the belief that the state

rather than the markets may successfully steer the

economic development into a good future, a belief

that has been proven erroneous throughout history.

The creation of additional cost in an economy by

regulation and taxes creates social need and diminishes

the potential for savings and investment.

It is negligent not to consider whether it makes

sense to reach territorial climate neutrality while

CO 2 reductions can be achieved outside the national

territory, but within the respective bubble, on the

basis of contracts.

In Germany, the widely applauded fast transition

into a green economy and CO 2 neutrality by 2050

or even 2045 will be extremely expensive. A study

by Prognos for the public bank KfW estimates that

it will take private and public investments in the

amount of some 5,000 bn EUR in order to reach

climate neutrality by 2045. It will be an open point

for discussion why cheaper solutions for climate

change adjustment or CO 2 abatement abroad have

not yet been contemplated.

In Germany, the present transition of energy

production as fixed by laws is loaded with problems,

as there must be a replacement of the power

generation facilities running on uranium or coal

(hard coal and lignite), which are in an accelerated

shut-down process. The only viable alternative is

an interim switch to natural gas as a back-up energy

for electricity generation; considering the

increasing power demand from digitalisation,

E-mobility, and conversion of heating systems,

there is a need for at least an additional 70 GW of

gas power. This increases the dependence on

natural gas imports.

Hydrogen, especially the hyped „green hydrogen“,

has limited applications due to the high energy

consumption for its production and delivery and

the technical challenges to avoid the dangers from

its highly explosive derivative, oxyhydrogen.

The present energy price hikes in the EU are in part

a consequence of the enacted and the planned new

energy and CO 2 consumption taxes levied on

energy consumers. In turn the producing nations

might be tempted to strive for a higher quota of the

price total realized from the final user, the

consumer. A change from the market clearing price

for electricity to an average of the prices for all sold

volumes, which cover the demand, is discussed as a

remedy in view of imminent social need. However,

such a change of the pricing mechanism will induce

further price hikes as it will quickly effect further

shortages in the market; those who have sold above

the average price would make losses and discontinue

their offers although they are necessary to

cover demand thus, the demand will offer higher

prices outside the exchanges.




1. Vorgaben

Vor dem Hintergrund dringender Warnungen des

wissenschaftlichen Rates der Regierungen der

Weltklimakonferenz und dem neuesten Bericht

ihrer Arbeitsgruppe 1 „Grundsatzfragen“ 1 vor weltweitem

Temperaturanstieg infolge der Verbrennung

fossiler Energien 2 , wachsender Proteste von

Aktivisten und entsprechender Gerichtsurteile

sollen die europäischen Volkswirtschaften

beschleunigt in eine Energiewende zur CO 2 -Neutralität

steuern; die Vorgaben für Deutschland

enthält das ergänzte Bundesklimaschutzgesetz 3 .

Diese hektische Umsteuerung steht im Einklang

mit dem sog. Green Deal der EU vom 11.12.2019 4 ,

den die Präsidentin der EU-Kommission der Öffentlichkeit

vorstellte 5 . Er besteht aus

p der Mitteilung „Klimaziel 2030“, inzwischen

erweitert um das Endziel der Klimaneutralität

der EU im Jahre 2050 6 ,

p dem Finanzplan 7 , der sich aus dem Aufbauprogramm

„Next Generation EU“ und dem Mehrjährigen

Finanzrahmen für 2021-2027 zusammensetzt,

p dem Europäischen Klimagesetz 8

einschließlich

der Verschärfung des Emissionshandelssystems,

p dem Klimapakt von öffentlichen Händen und

Gesellschaft 9 ,

p der neuen Industriestrategie 10 ,

p dem Plan für saubere Energie durch Integration

der Energiesysteme, Förderung grüner Energien

und Errichtung einer Wasserstoffwirtschaft 11 ,

p dem Plan der Kreislaufwirtschaft 12 ,

p dem Plan für den Agrar- und Lebensmittelsektor

„Vom Hof auf den Tisch“ 13 ,

p der Biodiversitätsstrategie 2020 14 etc.

| Abb. 1

Alles verbieten was nicht als grün gilt?

In der Sondertagung vom 17.-21. Juli 2020 15

beschloss der Europäische Rat den Mehrjährigen

Finanzrahmen für 2021-2027 mit knapp 1,075

Mrd. EUR und den Aufbaufonds „Next Generation“

16 , der die Folgen von COVID-19 dämpfen soll,

mit 750 Mrd. EUR, letztere Summe teilweise finanziert

mit bis 2058 rückführbaren Krediten;

30 % des Gesamtvolumens von fast 1.825 Mrd.

EUR, also ca. 550 Mrd. EUR, sollen für klimabezogene

Projekte verwendet werden.

Die Philosophie hinter diesen Maßnahmen

beschreibt die Kommission in ihrer Mitteilung

„Mehr Ehrgeiz für das Klimaziel Europas bis 2030

– In eine klimaneutrale Zukunft zum Wohl der

Menschen investieren“ 17 .

Dies wurde im Juli 2021 unter dem Schlagwort „Fit

for 55“ dahin präzisiert, dass bis 2030 die CO 2 -Emissionen

um 55 % (gegenüber 1990) gesenkt, bis

2050 die Klimaneutralität erreicht 18 und dazu die

Wirtschaft und Gesellschaft der EU umgebaut

werden sollen 19 . Den Umbau gegen eine Produktionsverlagerung

aus der EU (sog. carbon leakage)


1 Sixth Assessment Report, Part 1, available at https://www.ipcc.ch/

2 https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/#FullReport, insbesondere: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Full_Report_smaller.pdf;

zu diesem sechsten Sachstandsbericht vom August 2021, den die Arbeitsgruppe I Naturwissenschaftliche Grundlagen erarbeitet hat, gibt es eine deutsche Zusammenfassung,

die abrufbar ist unter: https://www.de-ipcc.de/media/content/Hauptaussagen_AR6-WGI.pdf

3 Vom 12.12.2019 (BGBl. I S. 2513) mit Ergänzung vom18.08.2021 (BGBl. I S. 3905) aufgrund des nachstehend erörterten Urteils des Bundesverfassungsgericht

4 COM(2019) 640 final, Brüssel 11.12.2019, abrufbar unter: https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/european-green-deal-communication_de.pdf;

Überblick abrufbar unter: https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en

5 Abrufbar unter: https://ec.europa.eu/germany/news/20191211-green-deal_de

6 https://ec.europa.eu/clima/eu-action/european-green-deal_en

7 Übersicht abrufbar unter: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_20_17

8 Vorschlag der Kommission abrufbar unter: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1588581905912&uri=CELEX:52020PC0080

9 https://ec.europa.eu/clima/policies/eu-climate-action/pact_en

10 https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/europe-fit-digital-age/european-industrial-strategy_de

11 https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal/clean-energy_en

12 https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/fs_20_437

13 COM(2020) 381 final vom 20.05.2020, abrufbar unter: https://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2020/DE/COM-2020-381-F1-DE-MAIN-PART-1.PDF

14 https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal/actions-being-taken-eu/eu-biodiversity-strategy-2030_de

15 https://www.consilium.europa.eu/de/meetings/european-council/2020/07/17-21/

16 S.o.FN 7

17 COM(2020) 562 final, Brüssel 17.09.2020, abrufbar unter:

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=COM:2020:562:FIN&qid=1600340170947&from=EN

18 Ziel und Weg dorthin sind festgelegt in der Verordnung 2021/1119 des europäischen Parlaments und des Rates vom 30. Juni 2021 zur Schaffung des Rahmens für die

Verwirklichung der Klimaneutralität usw. („Europäisches Klimagesetz“), EU-ABl 2021 L 243/1; dazu W. Frenz, EU-Klimagesetz und Kohleausstieg, Recht der Energiewirtschaft

2022, 56 ff

19 Übersicht unter: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_21_3541; mit links zu den einzelnen Vorschlägen der EU-Kommission:

https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal/delivering-european-green-deal_de; verständliche Übersichten bei H. Kafsack, So soll

Europa seine Klimaziele erreichen, Frankfurter Allgemeine Zeitung 13.07.2021, S. 16 und ders,. Das steckt im Klimapaket, Frankfurter Allgemeine Zeitung 15.07.2021,

S. 15





| Abb. 2

Neuer Protektionismus im Gewand des Klimaschutzes?

sowie gegen billige Importe aus weniger klimaschutzregulierten

Wirtschaften absichern soll eine

Carbon border adjustment tax (CBAM) 20 , die auf

Importe erhoben werden soll; dazu sollen im Effekt

die CO 2 -Tonnagen, die im Vergleich zum Stand der

EU-Technologie bei der Produktion im Ausland

zusätzlich verwendet und nicht mit (lokalen) Zertifikaten

abgegolten wurden, mit dem Preis verteuert

werden, den man zur Abdeckung dieser Mehrmengen

für CO 2 -Zertifikate des European Trading

System ETS hätte aufwenden müssen 21 . Diese

Zusatzbepreisung soll aber ohne den preistreibenden,

fiktiven Effekt berechnet werden, den eine

solche zusätzliche Zertifikatnachfrage auf den

Zertifikatspreis im European Trading System (ETS)

hätte. Die CBAM soll zunächst auf fünf Produktgruppen

erhoben 22

und später auf andere ausgeweitet

werden.

2. Naturwissenschaftliche Bedenken

[Anmerkung der Redaktion: Generell geben Beiträge

in der atw – International Journal for Nuclear Power

die Auffassung der jeweiligen Autoren, nicht der

Redaktion wieder. Darauf soll an dieser Stelle im

Hinblick auf einzelne der folgenden Aussagen und

Passagen explizit hingewiesen sein.]

Anders als klimaschädliche Gase wie FCKW ist CO 2

ein inertes Gas; es reagiert nicht chemisch mit den

Bestandteilen der Luft. Aufgrund seines Molekulargewichts

sinkt es durch die Atome in der Luft

(Stickstoff, Sauerstoff, andere Gase) wie ein Stück

Metall im Wasser zu Boden, je nach Emissionshöhe

binnen Stunden, Tagen oder Wochen; eine Verdichtung

der Atmosphäre, die ähnlich wie Eis ein

Absenken schwerer Stoffe behindert, ist nicht zu

beobachten. Also akkumuliert CO 2 nicht in der

Luft.

CO 2 macht in der Atmosphäre 4/10.000 (400 ppm),

davon 3/10.000 aus natürlichen Ursachen und

1/10.000 aus der Verbrennung fossiler Stoffe durch

den Menschen. Es stellt sich somit grundsätzlich

die Frage, ob die Mehrmenge von Kohlenstoff (C),

die zusätzlich in die Luft gelangt und sich mit

bereits zuvor in der Luft vorhandenem Sauerstoff

zu CO 2 verbunden hat, die Atmosphäre so

verändern kann, dass sich das Weltklima

verändert 23 . Eine solche Konsequenz muss sich

physikalisch erklären, weil CO 2 ein inertes Gas ist,

also mit den Bestandteilen der Luft nicht chemisch

reagiert. Nun ist aber wegen der verhältnismäßig

geringen Mehrmenge an Kohlenstoff weder eine

Ausdehnung noch eine Verdichtung der

Atmosphäre nachweislich. Die Mechanismen der

Erwärmung tags und der Abkühlung nachts sind

unverändert und eher von Wasserdampf (Wolken)

und anderen Emissionen (Staub, Aschen) abhängig

als vom zusätzlichen Kohlenstoff.

Ausgangspunkt für die physikalische Betrachtung

ist der erste thermodynamische Hauptsatz:

Tags erwärmt sich ein CO 2 -Molekül aufgrund

seiner Größe etwas langsamer auf, und nachts gibt

es die Energie etwas langsamer wieder ab; das

gleicht sich grundsätzlich aus, jedenfalls übers

Jahr; unterjährige Veränderungen aufgrund

jahreszeitlicher Effekte seien hier ausgeblendet.

Die Studien erklären, dass das CO 2 -Molekül für die

(infrarote) Wärmestrahlung opak ist. Das kann

dreierlei bedeuten:

p Das Molekül reflektiert die Wärmestrahlung. Sie

kommt also von der Sonne nicht direkt auf die

Erde und von der Erde nicht direkt zurück in den

Weltraum. Vielmehr erhitzt sie die umliegenden

Gasatome, die sie aufnehmen, sich entsprechend

ausdehnen und über diese Bewegungsenergie

tags die Erde erwärmen und nachts den Weltraum.

p Das Molekül nimmt die Wärmestrahlung auf.

Dann aber wandelt es diese Energie in Bewegungsenergie

um und gibt sie durch Anstoßen an

die umliegenden Atome/Gase ab.

p Im Molekül wandelt sich in Mischung der beiden

vorgenannten Funktionen die Wärmestrahlung

auf eine andere Wellenlänge um und diffundiert

dann.

20 S. unten FN 41 und zugehörigen Text

21 Übersicht unter: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/qanda_21_3661

22 Zement, Eisen und Stahl, Aluminium, Düngemittel, Elektrizität; die Ankündigung kommt zu einer Zeit, da die USA und die EU beim G20-Treffen in Rom im Oktober

2020 vereinbart

23 So die zusammenfassende Darstellung der herrschenden Meinung durch H. Riebeck, The Carbon Cycle (2011), abrufbar unter:

https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle




Egal ob Wärme- oder Bewegungsenergie, letztlich

diffundiert die Energie so, dass alle Bestandteile

der verbundenen Gesamtmenge pro Masseeinheit

den gleichen Energiegehalt haben.

Die Erwärmung der Gesamtmenge hängt davon ab,

wieviel Energie die CO 2 -Moleküle mehr als die

umliegenden Gase aufnehmen und an diese

abgeben. Letztlich ist der Gesamteffekt jedoch

aufgrund der geringen Zusatzmenge, die das anthropogene

CO 2 ist, minimal:

Energetisch hat der anthropogene CO 2 -Anteil von

1/10.000 einen vergleichbaren Effekt, wie wenn

man 1 Liter warmes Wasser in 9.999 Liter kühleres

Wasser (= 50 große Badewannen à 200 Liter

Fassungsvermögen) gießt oder wenn man – etwas

genauer - 20 Milliliter warmes Wasser, also gut 2,5

Esslöffel (Fassungsvermögen 7,5 Milliliter), in eine

große Badewanne mit 200 Liter Inhalt gießt, die

bereits mit 3/10.000 Teilen gleich warmem und

9.996/10.000 Teilen kaltem Wasser gefüllt ist.

Rasch verteilt sich die Wärme, bis das Wasser

überall die gleiche Temperatur hat. Was die Energiediffusion

angeht, verhält es sich mit der Energie

aus dem anthropogenen CO 2 -Anteil in der Atmosphäre

genauso.

Der Erwärmungseffekt ist letzten Endes schon

aktuell minimal, weil die Gesamtoberfläche, mit

der die Atmosphäre nachts ihre Energie an die

rasch auskühlenden Kontinente (Wüsteneffekt)

und an den ca. -270 °C kalten Weltraum abgibt,

riesig ist. Morgens ist auch das Wasser in der Wanne

bzw. den 50 Wannen kalt, der energetische Überschuss

also an die Umgebung abgegeben; ein

nachhaltiger, sich über die Zeit aufbauender

Erwärmungseffekt ist ausgeschlossen.

Der erste thermodynamische Hauptsatz der Energiekonstanz

und –diffusion ist bereits in der grundlegenden

Arbeit zum Klimawandel nicht beachtet 24 .

Später hat man anfangs genannte natürliche Ursachen

für klimatische Veränderungen wie vulkanische

Emissionen und Aschen, Stäube (z. B. aus der

Sahara und Waldbränden auf allen Kontinenten),

Wasserdampf einschließlich Wolken, ozeanische

Erwärmungen (z. B. auch durch Abstrahlung aus

dem Erdkern 25 ) sukzessive aus den Untersuchungen

herausgefiltert, bis CO 2 und sein anthropogener

Anteil als der entscheidende Faktor

erschienen 26 .

Das hier vorgestellte Ergebnis steht im Einklang

mit der Erkenntnis, dass der gesamte humane

Energieverbrauch in etwa 1/10.000 der durch die

Sonne auf den Erdboden zugeführte Energie

ausmacht und damit nicht geeignet ist, durch

direktes Aufheizen aus fossiler Energie den Klimawandel

zu verursachen 27 . Auch wenn alle Menschen

gleichzeitig auf die Erde hüpfen, ändert dieser

Massestoß den Kurs des Planeten nicht.

Für einen Klimawandel kommt eine Fülle anderer

Ursachen in Betracht:

p Die Erde eiert auf einer elliptischen Bahn durch

den Weltraum. Die Bahn wird durch die Gravitationskräfte

der Planeten verändert, denn diese

haben ihre Bahn annähernd auf derselben Ebene

und ziehen mit unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten

um die Sonne, so dass mal die

inneren Planeten, mal die äußeren mehr


24 Den ersten Verdacht der anthropogenen Verursachung einer globalen Erwärmung enthielt die Studie von 1981 von J. Hansen, D. Johnson, A. Lacie, S. Lebedoff, P. Lee,

D. Rind & G. Russell, Climate Impact of Increasing atmospheric Carbon Dioxide, Science 213: 957-966, abrufbar unter:

https://pubs.giss.nasa.gov/docs/1981/1981_Hansen_ha04600x.pdf.

Die Autoren stellen eine Korrelation zwischen der Konzentration von CO2 und vulkanischen Emissionen und der globalen Erwärmung her und sagen eine Erwärmung

mit den in etwa auch heute noch akzeptierten Zahlen vorher. Diese Theorie ist dann immer weiter verfeinert worden. Jedoch konnte in diesem Ursprungsaufsatz nicht

geklärt werden, warum die Temperatur in den Jahren 1940-1970 sank, also in einer Zeit rasanten Wirtschaftswachstums und stark steigender Nutzung fossiler Energien,

eine Abkühlung auftrat (später führte man die Abkühlung auf die Wirkung von Schwefeldioxidemissionen zurück). Vor allem übersahen die Autoren, dass bei

der Undurchlässigkeit von CO2 für Wärmestrahlen die aufgenommene Energie nicht gespeichert wird, sondern anderweitig dissipiert, bis sie im Weltraum

verschwindet.

25 M. Murakami et al. (2022), Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the

Earth, Earth and Planetary Science Letters, vol. 578 of 15 January 2022, 117329, abrufbar unter:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X21005859

26 Die aktuell berechneten Werte zur globalen Erwärmung durch Insolation und Abkühlung durch Rückstrahlung und Absorption sind allgemeinverständlich, jedoch z.T.

irreführend in der offiziellen deutschen Quelle zu Wetterdaten angegeben: https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2019/2/20.html.

(a) So ist für das dort abgebildete Schema die Herkunft nicht vollständig angegeben. Es stammt aus dem gut und umfassend erläuternden Aufsatz von 1997 von J.T.

Kiehl & K.E. Trenberth, Earth's Annual Global Mean Energy Budget, Bulletin of the American Meteorological Society 78 (2) 197-208, abrufbar unter:

http://www.geo.utexas.edu/courses/387H/PAPERS/kiehl.pdf.

Diese Studie weist korrekt die Unsicherheiten von Annahmen und die Schwankungsbreite von Annahmen und Ableitungen aus.

(b) Die Zahlen sind für 2009 etwas verändert worden, ohne dass darauf hingewiesen wird, dass

• sie auf Schätzungen und Annahmen des o.g. Aufsatzes beruhen,

• sie seither unter nicht dargelegten Annahmen verändert wurden,

• sie auch darauf beruhen können, dass der Planet seit 1997 erhebliche weitere Umgestaltungen erfahren hat.

So ist z. B. die Breite der Schätzungen zur Netto-Absorption aufgezeigt unter:

https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlungshaushalt_der_Erde.

Dabei ist auch in dieser Quelle offen, ob die Zahlen für die Landfläche die einfache Fläche oder die Oberfläche erfassen. Aber es ist zumindest ausgewiesen, dass die

Insolation von der Sonnenaktivität abhängt (hierzu und zu den weiteren Komplexitäten vgl. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_irradiance).

Die Insolation beeinflusst die Albedo (Reflektion und andere Strahlung) sowie die Netto-Absorption. Für das alles gibt es außer Satellitendaten keine aktuellen

Messungen, geschweige denn Langzeitmessungen für auch nur einen Teil der Erdgeschichte. Darüber hinaus muss auch die Bandbreite der Einstrahlungen berücksichtigt

werden.

Die Extrapolation der heute von der herrschenden Meinung vorgetragenen Zahlen und die Schätzungen zur Netto-Absorption (durch physikalische, chemische, meteorologische

und biologische Reaktionen) sind Modellrechnungen, die immer noch auf breiten Unsicherheiten beruhen.

27 Die anthropogene Wärmeproduktion (insbesondere aus nicht-regenerativen Energien) macht nur ca. 1/10.000 der – fluktuierenden – Insolation aus: 5,4 × 10 24 J

Einstrahlung mit terrestrischer Konstante vs. 5,9 × 10 20 J = 14 Mrd. toe (2019);

Zahlen für Insolation und Abstrahlung aus https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2019/2/20.html





Gravitationskraft entfalten und so den Lauf der

Erde auf der elliptischen Bahn wie auch die

Neigung der Erdachse verändern, also eindellen

oder ausbeulen, können. Diese Abweichungen

sind nur ungenau messbar.

p Die Aktivitäten der Sonne (insbesondere

Sonnenflecken) sollen die Bahn nicht beeinflussen,

könnten aber dennoch Einfluss auf der

Erde haben; das ist von elektromagnetischen

Stürmen bekannt, die z. B. Funknetze lahmlegen.

p Der glühende Kern der Erde dreht mit etwas

anderer Geschwindigkeit bzw. etwas anderen

Kräften als der Erdmantel. So schwimmen die

Platten auf dem Kern und verändern ihre Position,

was langfristig die Insolation verändert.

Eine Folge der Plattendynamik ist Vulkanismus,

wobei einzelne vulkanische Ereignisse bisher

nicht vorhersehbar sind. Auswirkungen auf die

Neigung der Erdachse sind möglich, aber kaum

exakt bestimmbar.

p Die Umpolung des Magnetfeldes wie auch Änderungen

im Meeresspiegel können sich ähnlich

auswirken, z. B. auf die Meeresströmungen.

p Die großen Abholzungen und Vegetationsveränderungen

durch Überweidung, Entwaldung,

Waldbrände und Nutzungsänderungen (z. B. in

der Sahelzone, im Mittelmeerraum, im Bereich

des Kaspischen Meeres und des Aralsees, in

Florida, Kalifornien, Russland und Australien, in

den Regenwaldgebieten usw., teils durch Landund

Forstwirtschaft, teils durch große Brände)

verändern das lokale Klima, was sich dann z. B.

über Hitzeschlote aus Trockengebieten bis in die

Jetstreams auswirken kann.

| Abb. 4

Mexico City.

p Schließlich führt eine Erwärmung direkt und

über das Abschmelzen von Süßwasser ins Meer

zum Ausgasen der Ozeane. Das ist im Grundsatz

so, wie wenn man Sprudelwasser erwärmt. Das

Ausgasen kann ursächlich oder als beschleunigend

mitursächlich für die Erhöhung der

CO 2 -Menge wirken.

Das Ergebnis dieser Beobachtungen ist eindeutig:

Es gibt eine Korrelation zwischen CO 2 -Gehalt und

Erderwärmung, aber es gibt keinen Beweis für eine

kausale Verknüpfung gerichtet von CO 2 auf die

Erwärmung.

Die Annahme einer Kausalität des CO 2 für die

Erderwärmung bringt zwar einen eindeutigen

Verursacher, aber bleibt gewagt angesichts weiterer

Umstände:

Da das CO 2 in der Atmosphäre letztlich, d. h.

ungeachtet zwischenzeitlicher Verwirbelungen 28 ,

wieder zum Boden absinkt und nur ein Bruchteil

| Abb. 3

Anbau von Ölpalmen in den Tropen.

| Abb. 5

Sojabohnenanbau und Regenwald in Brasilien.

28 Man geht von 4-5 Jahren aus, vgl. z. B. H. Harde, Scrutinizing the carbon cycle and CO2 residence time in the atmosphere, Global and Planetary Change 152 (2017),

19-26, abrufbar unter: DOI:10.1016/j.gloplacha.2017.02.009 und https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921818116304787

Demgegenüber meint das IPCC, der nicht resorbierte Überschuss bleibe 120 Jahre in der Luft, und es gibt Schätzungen für bis zu 500 Jahre Aufenthaltszeit; dabei

bleiben wichtige Faktoren außer Betracht: Es wird für die flexiblen Systeme von Zerfall, Speicherung und Resorption eine Statik unterstellt; die Effekte der Gravitation

sind unbeachtet. Und für den Erderwärmungs-effekt von CO 2 , das in die oberen Luftschichten verwirbelt ist, ist zu bedenken, dass sie wesentlich kälter als die unteren

Luftschichten sind und CO 2 daher dort seine gespeicherte Wärme erheblich schneller verliert, so dass sie auf der Erdoberfläche nicht wirksam wird.




| Abb. 6

Weizenfelder in Westaustralien.

diffundiert, gibt es CO 2 -Glocken über Regionen mit

erhöhtem CO 2 -Ausstoß 29 . Hier müsste sich das

Klima in besonderem Maße ändern und diese

Änderung dann diffundieren. Dazu ist aber bisher

nichts nachgewiesen, denn für das lokale Klima

wichtiger als das CO 2 ist die Wüstenbildung durch

Versiegelung (durch Baumaßnahmen, Düngung

usw.), Brände (Wald- und Rodungsbrände 30 ) und

Vertrocknung (durch Entwässerung, Überweidung,

Waldrodung, Monokulturen usw.) der Landschaft;

diese „Verwüstung“ 31

ändert den (kühlenden)

Wasserkreislauf, lässt großflächige Hitzeschlote

entstehen und wirkt erheblich überlokal.

Ergebnis verändern, mitunter sogar gegenläufig

wirken. Wie wahrscheinlich ist es also, dass eine

Vielzahl von Wahrscheinlichkeitsprämissen gleichzeitig

zutrifft?

Die Klimaschützer stellen ihr Ergebnis früheren

Klimaveränderungen gegenüber und behaupten,

immer hätten sie sich langsamer vollzogen. Doch

schon unsere im Verhältnis zum Planeten jüngste

Geschichte lässt daran zweifeln:

p Der Tempel von Babylon und die sudanesischen

und ägyptischen Pyramiden wurden nicht in den

heutigen Wüstenlandschaften gebaut.

p Petra mit 30-40.000 Einwohnern existierte nicht

in der heutigen Wüste des Wadi Rum.

p Der Mittelmeerraum war noch in vorchristlicher

Zeit durchgehend bewaldet.

p Die sog. „Kleine Eiszeit“ ab dem 15. Jhdt. kam

recht rasch und kulminierte (spätestens!) in der

Hungersnot von 1845-1852.

Seither wird es immer wärmer, ausgenommen der

Zeitraum des großen wirtschaftlichen


Hinzu kommen gegenläufige Effekte zum CO 2 wie

z. B. die Dekomposition 32 und vor allem das sog.

global greening, also das durch den CO 2 -Niederschlag

geförderte Wachstum der Pflanzenmasse,

das die NASA bereits 2016 nachgewiesen hat 33 . Es

geht dabei nicht nur um CO 2 -Absorption, sondern

m. E. auch um den damit verbundenen, intensivierten

Wasserkreislauf, der Kühlung bringt.

Schließlich rechnen die Klimaschützer mit

Faktoren, die höchst variabel sind. Die Variabilität

müsste sich also mit den Rechenoperationen

vervielfachen und könnte sich somit keinesfalls in

konkrete Zahlen verengen. Die Verengung erreicht

man nur, indem man die Variablen unter Ansatz

von Wahrscheinlichkeitsfaktoren verengt. Diese

Rechenansätze sind zwar nachvollziehbar,

begründen aber eben nur Wahrscheinlichkeiten,

keine Gewissheiten. Jede Veränderung einer

einzelnen Wahrscheinlichkeitsprämisse kann das

| Abb. 7

Kohlenstoffkreislauf (vereinfacht-schematisch).

29 Vgl z. B. das Bild zu Chinas CO2-Ausstoß unter

https://earthobservatory.nasa.gov/blogs/earthmatters/2016/12/05/reader-question-does-co2-disperse-evenly-around-the-earth/; es liegt auf der Hand, dass aus

den Emissionsfahnen nicht die gesamte Menge der schweren CO2-Moleküle in die Welt-Atmosphäre verwirbelt wird. Der emissionsnahe, lokale Abbau von CO2 ist in

der Summe des weltweiten Abbaus enthalten, aber für die atmosphärische Konzentration und ihre physikalische Klima-Effektivität kann nur der nicht-lokal bzw. nichtregional

verbliebene Teil der Emission wirksam werden.

30 Anschaulich zur Komplexität A. Frey, Warum brannte Australien?, FAZ vom 20.03.2020, abrufbar unter:

https://www.faz.net/aktuell/wissen/erde-klima/klimawandel-warum-brannte-australien-16684925.html

31 J. Müller-Jung, Die Stunde der Weltoptimierer, Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 16.03.2022, S. N 1 , abrufbar unter:

https://www.faz.net/aktuell/wissen/die-stunde-der-weltoptimierer-17877141.html

32 M. H. Lietzke. The thermal decomposition of carbon dioxide, Journal of Inorganic and Nuclear chemistry 43, 8 (1981), 1769-1771; T. B. Copestaake & N.S. Corney, Irradiation

Decomposition of Carbon Dioxide, Nature 191(1961). 1192 et seq.

33 NASA, Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds; abrufbar unter:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/carbon-dioxide-fertilization-greening-earth





| Abb. 8

Maisanbau und Windkraft in Deutschland.

Aufschwungs von 1940 bis 1970 (für den man eine

Neutralisierung des CO 2 durch Schwefeldioxidemissionen

vermutet), und es ist durchaus möglich,

dass der Trend der Erwärmung alsbald stoppt oder

sogar kulminiert und sich umkehrt, wie es bisher in

der Erdgeschichte immer der Fall gewesen ist. Es ist

eine Erfahrung aus jeder Naturbeobachtung, dass

die einfache Fortschreibung eines Trends (im Sinne

einer simplen Kurvendiskussion auf Abiturniveau)

in die Irre führt 34 .

Nach alledem ist doch recht unsicher, ob wir es mit

einer Kausalität oder einer dauerhaften oder

temporären Koinzidenz von CO 2 -Konzentration

und Erwärmung zu tun haben, und insbesondere,

ob und inwieweit der anthropogene Anteil am CO 2

ursächlich ist. Folge: „You should not bet the ranch

on it.“

Das soll nicht heißen, dass man entgegen dem

Vorsorgeprinzip auf eine CO 2 -Reduktion und

andere vorbeugende Maßnahmen gegen den

Klimawandel 35 verzichten sollte. Es ist aber doch

sehr fraglich, ob

p der heutige Alarmismus, bereits morgen sei die

Welt unrettbar verloren, angebracht ist,

p andere Maßnahmen der Schadenvermeidung

nicht viel dringender sind und

p es angesichts einer jahrhundertelang nahezu

einhelligen Meinung in der Wissenschaft, die

Erde sei eine Scheibe oder Rassismus sei gottgegeben,

wirklich gut bedacht ist, heute auf eine

von interessierten Kreisen 36 geschürte Katastrophenangst

hin den Wohlstand der

Volkswirtschaften und das Wohlergehen

unserer Gesellschaften zu verwetten.

Hinzu kommt, dass einfache Maßnahmen in der

Politik beliebt sind, um dem CO 2 zu begegnen, das

angeblich Ursache und nicht Folge des Klimawandels

ist und das angeblich mit seinem anthropogenen

Anteil – statt des Menschen selbst – für viele

Malaisen verantwortlich ist 37 . Einfache

Maßnahmen wie z. B. das rasche Abschalten von

fossilen Kraftwerken und das Abschaffen von

Verbrennungsmotoren. So gaukelt man der Gesellschaft

die Effizienz überschaubarer, schneller

Lösungen vor. Aber einem Klimawandel zu

begegnen, ist eine komplexe Herausforderung. Sie

erfordert eine Vielzahl von aufwendigen, langwierigen

Gegenmaßnahmen, die sowohl das menschliche

Verhalten (Konsum- und Müllverhalten) als

auch komplexe natur- und damit wasserkreislaufbezogene

Maßnahmen (Wiederherstellung von

Überweidungs- und Erosionsflächen, Reduzierung

von Boden- und Nutzungskonversion, Wiederherstellung

von Poldern und Mooren, renaturierende

Aufforstung, Erhöhung der ökologischen Tragkraft

sämtlicher Flächen, auch der Siedlungsflächen mit

Freiflächen-, Fassaden- und Dachbegrünung, Flutschutz

usw.) umfassen.

Autor

Dr. Achim-Rüdiger Börner

Rechtsanwalt, Börner Ecological Resource

Enhancement, Köln

info@boernerlaw.de

1955 als Sohn des Zivil-, Europa- und

Energierechtlers Prof. Dr. Bodo Börner geboren, wurde er nach Studium von

Rechtswissenschaft, Volkswirtschaft und Orientalistik, Militärdienst und

Promotion 1981 als Rechtsanwalt zugelassen. Ab 1982 folgten Stationen als

Syndicus der Ruhrgas AG in Essen, Leiter der Rechtsabteilung und Prokurist der

Aachener und Münchener Versicherung AG in Aachen, Associate bei der

M&A-Boutique RAe Lang & Landwehrmann und seit 1989 Inhaber der Kanzlei

RAe Börner in Düsseldorf, später bis heute in Köln. Aufgrund seiner biologischen

Interessen betreibt er die Beratung Börner Ecological Resource Enhancement.

Sein Arbeitskreis Industriebiologie hat das Ziel, gewerbliche und industrielle

Flächen ökologisch aufzuwerten. Er hat ca. 190 juristische und

volkswirtschaftliche sowie 38 herpetologische Arbeiten veröffentlicht.

34 Dabei bleibt hier außer Betracht, dass das Horrorszenario für eine globale Erwärmung um 8o C auf einer Verbrennung von fossiler Energie beruht, die die heute wirtschaftlich

(und d. h. auch energetisch sinnvoll gewinnbaren) gewinnbaren Ressourcen um gut das Doppelte überschreitet, vgl. F. Vahrenholt, Energiewende zwischen

Wunsch und Wirklichkeit, Vortrag bei EIKE vom 13.11.2021, www.youtube.com/watch?v=GTSbAPv51XI; weitere Nachweise zu diesem mit Recht um Wissenschaftlichkeit

bemühten Autor unter https://vahrenholt.net/publikationen/

35 Dazu ein, wenn man die behauptete CO2-Ursächlichkeit außer Betracht lässt, guter Überblick unter:

https://www.welthungerhilfe.de/informieren/themen/klimawandel/

36 Zu den Profiteuren gehören neben den geförderten Wissenschaftlern auch die Entwicklungsländer, wie ihre riesigen Forderungen beweisen, vgl. D. Wetzel, Plötzlich

fordern die Entwicklungsländer Billionen statt Milliarden – pro Jahr, Die Welt 09.11.2021, abrufbar unter:

https://www.welt.de/wirtschaft/article234938492/COP26-Ploetzlich-fordern-die-Entwicklungslaender-Billionen-statt-Milliarden-pro-Jahr.html

37 Vgl. zutreffend z. B. N.N., Klimawandel darf nicht als Ausrede dienen, Die Welt vom 18.01.2022, S. 8; zu den interessierten Kreisen gehören die von Panikmache

lebenden Medien und NGOs, ein einseitig finanziell und medial geförderter Teil der wissenschaftlichen Welt, die von neuen Aufträgen profitierenden Wirtschaftskreise

und die politischen Parteien mit eher einseitiger Ausrichtung




The Marine Thorium-based

Molten Salt Reactor

Jan Emblemsvåg

If shipping was a country, it would have been the 6th largest emitter of CO2, just above Germany (Olmer et

al., 2017), and the current trajectory implies a doubling by 2030 (Argyros et al., 2014). Despite intensive

research, there are not any realistic options for the decarbonization/the electrification of the deep-sea fleet

or for smaller ships that operate for longer periods of time at sea (Emblemsvåg, 2021).

Yet, nuclear options are not considered, probably

because of the perception among laymen.

Furthermore, Thorium-based Molten Salt Reactors

(TMSR) are largely unknown in the public space

(Kamei, 2011). Again, this is not strange since even

textbooks on nuclear engineering have excluded

this technology since the late 1970s (Furukawa et

al., 2008). In this context, (Emblemsvåg, 2021)

suggests that over the course of 30 years, more than

60 MUSD can be saved per vessel using TMSR

compared to the traditional heavy fuel oil.

inherent proliferation resistance due to 9/11, see

(Kazimi 2004), but using traditional solid fuel

reactors. However, the TMSR quickly resurfaced,

and Newsweek described it as a ‘lost chance’ stating

that “The most promising path forward is to return

to the road not taken 50 years ago” 1 .

Newsweek is right. There are many arguments for

selecting a TMSR over the traditional nuclear

power technology and also in general (Furukawa

et al., 2008):

RESEARCH AND INNOVATION 31

The idea of a liquid, chemical device instead of the

traditional fuel rods in a mechanical device is

attributable to the Nobel laureates Eugene Wigner

and Harold Urey, and Wigner recommended the

‘molten fluoride’ as the starting-point (Weinberg,

1997). Alvin M. Weinberg lead a large team of

researchers to develop MSR through at Oak Ridge

National Laboratory. The first prototype operated

between 1965 and 1969 at 7-MW thermal power

level using thorium (Moir & Teller, 2005). It

operated successfully for 17,655 hours (Furukawa

et al., 2008) and virtually all nuclear engineering

issues were solved (Furukawa et al., 2005).

Unfortunately, the technology never received the

political support and the organizational support

within the Atomic Energy Commission that the

fast-breeder received (Weinberg, 1997) even

though the first sentence of the Summary of the

Task Force Report (TID-8505) of the Atomic Energy

Commission stated that “The Molten Salt Reactor

has the highest probability of achieving technical

feasibility” (MacPherson, 1985). Hence, the

“Molten-Salt Breeder Experiment” in 1976 was cut

allegedly for budgetary reasons.

When the idea of thorium power was first revived

in recent years, the new focus of discussion was its

1. Unlike the conventional systems there is no

scenario called ‘fuel melt down’.

2. Excess reactivity is small since there is no need

to provide for xenon over-ride, and with online

refueling no need to make provision for fuel

consumption. Thus, there is no chance for

large power surges, an important safety

concern in conventional reactors.

3. Most gaseous fission products (Xe, Kr, etc.) are

continuously removed so there is no danger of

release of these radioactive products, even

under accident conditions.

4. Molten fluorides are stable to the reactor irradiation,

because they are simple ionic liquids,

and do not undergo any violent chemical reactions

with air or water.

5. Reactors have full passive safety. Under accident

conditions the fuel is automatically

drained into passively cooled critically safe

storage tanks.

6. The reactor can use a variety of fuels ( 233 U,

Enriched uranium, plutonium and even TRU 2 ).

7. No fuel fabrication is required, and this is

advantageous when you have feed materials

with a widely varying isotopic composition.

This also makes transmutation of TRU easy.

8. High temperature of the fuel salt permits

higher conversion efficiency and even holds

1 Newsweek in 2006, see https://www.newsweek.com/lost-chance-105291

2 Trans-Uranium materials. Major factors of TRU are americium and curium. Total amount of these elements produced in the same condition mentioned above is 0.3 g

from TMSR, which is much smaller than the 25 kg produced from uranium Light Water Reactor (LWR), see (Kamei, T. 2011).


The Marine Thorium-based Molten Salt Reactor ı Jan Emblemsvåg



Discount rate

Country 3 % 7 % 10 %

Belgium 51.5 84.2 116.8

China 28.2 42.4 56.6

Finland 46.1 77.6 109.1

France 50.0 82.6 115.2

Hungary 53.9 89.9 125.0

Japan 62.6 87.6 112.5

South Korea 28.6 40.4 51.4

Slovakia 53.9 84.0 116.5

UK 64.4 100.8 135.7

USA 54.3 77.7 101.8

| Tab. 1

Projected nuclear LCOE costs for plants built 2015 – 2020 [USD/MWh] using

average numbers for China: (World Nuclear Association, 2019).

promise for other heat-based applications such

as hydrogen production.

9. Several non-proliferation advantages.

10. The thorium resources necessary to produce

900 TWe years will be only 2–3 million tons, if

the breeding fuel cycle is established.

(Moir, 2002) calculated the cost of electricity and

found the TMSR to be competitive with 3.8, 4.1 and

4.2 ¢/kWh for TMSR, Pressurized Water Reactor

(PWR) and coal, respectively. Note that these

calculations are based on standards defined in

1978 for all technologies.

It is important to be aware of the fact that nuclear

power is capital intensive, and the capital costs

account for at least 60 % of the Levelized Cost of

Energy (LCOE) (World Nuclear Association, 2019).

Hence, the LCOE will change significantly

depending on the discounting factor, see Tab. 1. It is

also interesting to note the differences between

countries due to factors such as degree of standardization,

politics and more.

A specific type of TMSR is a small reactor (7 MWe)

called mini-Fuji and a mid-size reactor (155 MWe)

called Fuji-II (Furukawa et al., 2005). TMSR can

play a significant role in the decarbonization of

shipping operations. MSRs can be implemented

directly as main energy source for ships.

Emblemsvåg, (2021) showed the application of

TMSR in deep-sea shipping, reflecting its

commercial and technical feasibility. These

reactors can also be implemented in power barges

or replenishment vessels. One example of the latter

is ULSTEIN THOR, shown as a 3D rendering in

Fig. 1.

The drastic shortening of the life span of the waste,

and the huge reduction in the amount of waste are

also key aspects. Finally, the simplicity of the chemical

device has significant cost implications.

The researchers at ORNL made very comprehensive

cost calculations 3 . Using their information,

THOR, as a replenishment vessel, foresees enabling

zero emission shipping operations. Using as

application case exploration cruises in Antarctica,

THOR is designed to provide zero-emission power

to full electric vessels during their operations.

TMSR plays a central role as main energy source for

| Fig. 1

The THOR concept by Ulstein, used with kind permissions.

3 We should thank Kirk Sorensen for making all the documents from ONRL available through www.energyfromthorium.com




reliable and green power charging next-generation

batteries. With only one TMSR unit, TMSRs can

provide power to up to four cruise vessels

simultaneously.

The FUJI reactor has an internal reactor vessel with

a second containment vessel built around. Outside

the second containment vessel, we find a concrete

wall for the final protection. The final protection

wall can also consist of lead. The reactor vessel is

5.4 m diameter and 4.0 m high and filled mostly by

graphite (93.9 vol. %) and fuel-salt only as shown

in Figure 2. Note that below the reactor we find a

drain/emergency tank, which will only be used in

the unlikely event of an emergency.

The miniFUJI is suitable for THOR with a reactor of

only 1.8 meters in diameter and 2.1 meters high,

weighing approximately 1650 tonnes including

primary salt loop and heat exchanger. Yet, the

miniFUJI has an output of 7 MWe (Furukawa et al.,

2005). We see that the miniFUJI has a lower effect/

mass ratio than the FUJI, because the shielding is

the same for both reactors. Steam turbine is

envisaged providing 43 % thermal efficiency (Moir

& Teller, 2005).

Marine applications of TMSR must be based on

modular and standardized design because with

high capital costs, effective project execution to

minimize the Overnight Construction Cost (OCC)

is key (Lovering et al., 2016; World Nuclear

Association, 2019). Standardization also reduces

complexity and hence makes training possible for

others than nuclear scientists and nuclear

engineers, which is key for truly industrial scale.

Since the Technology Readiness Level (TRL) for the

TMSR is still in the early demonstration stage,

further research is required both concerning the

technology itself (primarily materials and salt

chemistry) and documenting its economic

performance. As the late industrialist, and

America’s Greenest CEO 4 , Ray Anderson

emphasized (Anderson, 1998); we must seek

solutions where we ‘can do well by doing good’. The

TMSR is one such technology.

References

Anderson, R. C. (1998). Mid-Course Correction. The Peregrinzilla Press.

Argyros, D., Raucci, C., Sabio, N., & Smith, T. (2014). Global Marine Fuel Trends 2030.

Emblemsvåg, J. (2021). How Thorium-based Molten Salt Reactor can provide clean, safe and

cost-effective technology for deep-sea shipping. Marine Technology Socieity Journal, 55(1), 56-72.

Furukawa, K., Arakawa, K., Erbay, L. B., Ito, Y., Kato, Y., Kiyavitskaya, H., Lecocq, A., Mitachi, K., Moir,

R., Numata, H., Pleasant, J. P., Sato, Y., Shimazu, Y., Simonenco, V. A., Sood, D. D., Urban, C., & Yoshioka,

R. (2008). A road map for the realization of global-scale thorium breeding fuel cycle by single

molten-fluoride flow. Energy Conversion and Management, 49, 1832-1848.

Furukawa, K., Numata, H., Kato, Y., Mitachi, K., Yoshioka, R., Furuhashi, A., Sato, Y., & Arakawa, K.

(2005). New Primary Energy Source by Thorium Molten-Salt Reactor Technology. Electrochemistry,

73(8), 553-563.

Kamei, T. (2011). Implementation Strategy of Thorium Nuclear Power in the Context of Global

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Lovering, J. R., Yip, A., & Nordhaus, T. (2016). Historical construction costs of global nuclear power

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MacPherson, H. G. (1985). Molten salt reactor adventure. Nuclear Science and Engineering, 90,

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Olmer, N., Comer, B., Roy, B., Mao, X., & Rutherford, D. (2017). Greenhouse Gas Emissions from

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Weinberg, A. M. (1997). The proto-history of the molten salt system. Journal of acceleration plasma

research, 2, 22-26.

World Nuclear Association. (2019). Economics of Nuclear Power.

Author

Jan Emblemsvåg

Professor

Norwegian University of Science and Technology


jan.emblemsvag@ntnu.no

Jan Emblemsvåg has served in various senior management positions in the

industry including SVP of Ship Design & Systems at Rolls-Royce Marine and

General Manager at Midsund Bruk designing and manufacturing advanced

pressure vessels. Today, he is Professor at Norwegian University of Science and

Technology (NTNU), board member, consultant, author and speaker. His areas of

expertise include project-, risk- and operations management, product- and

process development, sustainability and renewable energy including nuclear

energy. His non-academic work largely covers the same areas. He typically takes a

techno-economic-environmental approach to find both industrial- and practical

solutions to challenges at hand. He has written several books internationally

available and dozens of internationally published journal papers. He holds a PhD

(1999) and M.Sc. at Georgia Institute of Technology (1995) and a M.Sc. at NTNU

(1994).

| Fig. 2

The FUJI concept blueprint [main piping: 8 cm in diameter] (Furukawa et al.,

2005)..

4 Named by Fortune Magazine as America’s Greenest CEO.




34

AT A GLANCE

Copenhagen Atomics a Thorium

Molten Salt Reactor with a Breeder

Concept

Many new developments in the nuclear industry

are happening, Established in 2001, the Generation

IV International Forum (GIF) was created as a cooperative

international endeavour seeking to

develop the research necessary to test the

feasibility and performance of fourth generation

nuclear systems, and to make them available for

industrial deployment by 2030.

Gen IV international forum (GIF)

The GIF brings together 13 countries (Argentina,

Australia, Brazil, Canada, China, France, Japan,

Korea, Russia, South Africa, Switzerland, the

United Kingdom and the United States), as well as

Euratom – representing the 27 European Union

members − to co-ordinate research and

development on these systems. The GIF has

selected six reactor technologies for further

research and development: the gas-cooled fast

reactor (GFR), the lead-cooled fast reactor (LFR),

the molten salt reactor (MSR), the sodium-cooled

fast reactor (SFR), the supercritical-water-cooled

reactor (SCWR) and the very high-temperature

reactor (VHTR).

However Copenhagen Atomics (CA) now takes

thermal breeder reactors far beyond the Gen IV

concepts with their most interesting development

in molten salt being a thermal breeder based on

Thorium. Thorium is the only element that allows

for a breeder reactor in a thermal spectrum. This

means that it can generate its own fissile fuel from

thorium and thus require hundred times less

mining than any other reactor. Thorium is reacted

with fluorine to create tetrafluoride ThF4 which is

then mixed with commercially available isotopically

enriched lithium 7 fluoride 7LiF to form the basis

salt F7LiTh used in the reactor.

A Kickstarter fuel F7LiThPu is used to start the

fission process. Unpressurized heavy water serves

a moderator. By kickstarting the reactor on longlived

nuclear waste , left in spent nuclear fuel, the

waste is converted to fission products, which only

needs to be stored for 300 years while rapidly

scaling global energy production without the

need for uranium enrichment. Copenhagen

Atomics is working on developing the thorium

based MSR in a 40 foot shipping container (“Waste

Burner”) capable of delivering 100 MWth expected

to bring total LCoE below $20/MWh in a mass

manufacturing scenario.

Normally industry scales up the size of power

plants in order to reduce costs, but this also

increases the financial risk significantly. Financial

risk is what drives the cost of nuclear. The molten

salt reactor is small and modular, allowing it to be

produced at a fraction of the costs of traditional

nuclear. Any desired output is then achieved by

placing multiple reactors on site.

Removing the complexity for

decision makers.

Companies fear the responsibility of operating a

nuclear plant, decommissioning, and handling

nuclear waste. CA takes care of all of that and just

delivers reliable and green energy to the customer.

Copenhagen Atomics started in 2015 and now the

company has about 50 employees developing and

building the reactor. CA has a test facility for

thorium and uranium salts, sells products which

define the molten salt industry and tests more

than anyone else in this new industry.

CA is on track with the planned timeline and has

started the construction of the test reactor in

Copenhagen. It will be ready before Christmas

At a Glance

Copenhagen Atomics a Thorium Molten Salt Reactor with a Breeder Concept


AT A GLANCE

35

2022 for testing with non radioactive salts. This is a

major milestone as it unifies years of development

on reactor simulations, mechanical construction,

technology development and molten salt chemistry.

If you hear news from other nuclear companies

who have hired a unique person or signed a letter

of understanding. Then remember that

Copenhagen Atomics is actually already building a

reactor which will redefine the nuclear industry.

Reliability is of key importance and next month CA

will celebrate 50 years of accumulated test hours on

all the components, which will go into the reactor.

This is more than any other molten salt nuclear

company out there. It is utterly important that

components are tested very extensively. Building

new components for a new industry is no small

task.

This year also the first corrosion tests with the

thorium salts were concluded, which CA is going to

use in the reactor. The test results are very satisfying;

no major technical difficulties are expected in this

direction. Getting the approval was difficult and

unfortunately this is expected to be cumbersome in

the future as well.

Sales of purified salts and molten salt loops are also

increasing and CA expects to generate significant

revenue from these activities. Copenhagen Atomics

is the only supplier of commercial molten salt test

loops and high purity fluoride salts. They have a

dozen customers among the top universities and

national labs around the world.

CA has also started discussions with several

countries about starting the first thorium reactor.

These discussions are still at an early stage, but the

ambition is to clarify both cost and timelines for this

before the end of 2022.

THORIUM IS A NEW CATEGORY

The Copenhagen Atomics waste burner is a truly

unique thorium molten salt reactor with some

highly important features:

p It’s on trajectory to be the first commercially

available breeder reactor

p It results in 100 times less mining than uranium

reactors

p Highly scalable – CA will be able to deploy one

reactor every day.

p Has 10 times better fuel efficiency than any current

uranium reactor

Many nuclear proponents out there seem to have a

giant misunderstanding about how superior

thorium molten salt breeder reactors are compared

to the rest of the nuclear reactor designs. Thorium

molten salt reactors from Copenhagen Atomics

and Flibe Energy are currently the only reactor

designs which are on a trajectory to become

commercially available breeder reactors in a

reasonable timeframe. This is likely to happen some

time in the 2030s with CA’s 2nd or 3rd version.

In the past there were Generation 1, 2, 2+, 3 and 3+

reactor designs, which were all reactors relying on

water and U235. Then someone came up with a

concept of Gen4 reactors, which are also U235

based reactors, but an odd mix of many different

concepts with salt, lead, water, sodium and gas

cooled reactors. Gen4 is also a mix of fast and

thermal reactors. However, none of these reactors

are expected to become breeder reactors. Lately

people have started talking about generation 4+

and Gen5 reactor designs and before 2040 we will

likely also see a Gen6 definition. A breeder reactor

is one which generates more fissile fuel than it

At a Glance



AT A GLANCE

36

consumes and thus requires 100 times less mining

than classic reactors.

Having thorium breeder reactors in the thermal

spectrum is a whole new category of nuclear

reactors. It is a promise that humans can invent

something, which is able to outperform any other

nuclear system, including fusion. It potentially

offers a whole new area of human capabilities. It

can bring several billion people out of poverty and

can reduce our reliance on fossil fuel. Something

which wind and solar are unable to promise.

Uranium based Gen1 – Gen4 reactors will always

be limited by the amount of U235, it needs mining

and enrichment and results in nuclear waste,

which is already causing a substantial problem for

the existing nuclear industry. Yes, some of the new

Gen4 - Gen6 reactors may generate less waste

than earlier generations, but they all produce

long-lived waste and require 100 times more

mining than thorium breeder reactors. Gen4 -

Gen6 reactors are not expected to evolve into

breeder reactors until after 2040 and even then

the MW output per kg fissile fuel will be ten times

inferior to CA reactors over their lifetime. Resulting

in a giant economic penalty for these other reactor

types.

Contrary to this, the Copenhagen Atomics waste

burner can burn nuclear waste from Gen1 - Gen6

reactors, resulting in fission products, which only

need to be stored for 300 years. Even the new EU

taxonomy says that you can only build new nuclear

reactors in Europe with government support, if

you show how to solve the waste problem.

Currently Copenhagen Atomics is the company in

Europe who has a credible reactor design, which

can solve this problem. – And CA has patented

their reactor design and several of their key

technologies.

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ISSN 1431-5254


SPOTLIGHT ON NUCLEAR LAW 38

Kriegerische Ereignisse und nukleare Anlagensicherung –

Welche Maßgaben gelten?


Der am 24. Februar 2022 vom Putin-Regime entfesselte Angriffskrieg auf die Ukraine lenkt den Blick auf Fragen der

Anlagensicherung: Welchen Schutz genießen kerntechnische Einrichtungen nach dem Völkerrecht und welche Maßgaben

gelten in Bezug auf kriegerische Ereignisse nach dem Atomgesetz?

I. Schutz kerntechnischer

Einrichtungen durch das Völkerrecht:

Angriff = Kriegsverbrechen

Krieg ist ein Zivilisationsbruch. Der Angriff von

kerntechnischen Einrichtungen stellt ein Kriegsverbrechen

dar: Denn nach Art. 56 des Zusatzprotokolls

I zu den Genfer Abkommen vom 12.

August 1949 über den Schutz der Opfer internationaler

bewaffneter Konflikte (BGBl. 1990 II

1550), dürfen „Anlagen oder Einrichtungen, die

gefährliche Kräfte enthalten, nämlich Staudämme,

Deiche und Kernkraftwerke, … nicht angegriffen

werden …, sofern ein solcher Angriff gefährliche

Kräfte freisetzen und dadurch schwere Verluste

unter der Zivilbevölkerung verursachen kann.“

Demnach könnte der Beschuss beim ukrainischen

Kernkraftwerk Saporischschja am 3. März

2022 durch das russische Militär nach Art. 85

Abs. 3 lit. c, Abs. 5 des Zusatzprotokolls als

Kriegsverbrechen einzustufen und zu ahnden

sein.

Darüber hinaus stellt sich die Frage nach dem

Schutz kerntechnischer Anlagen nach dem Atomgesetz

im Zusammenhang mit kriegerischen

Ereignissen: Sind solche Ereignisse überhaupt

erfasst und welcher Schutz ist gewährleistet?

II. Primäre Schutzpflicht des Staates

Es ist Aufgabe der Landesverteidigung den

Schutz der Zivilgesellschaft sicherzustellen.

Zentrale Norm ist dabei Art. 87a GG: „Der Bund

stellt Streitkräfte zur Verteidigung auf“. Primäre

Verpflichtung des Staates ist es, den erforderlichen

Schutz gegen kriegerische Ereignisse zu

gewährleisten, auch soweit es um den Schutz

(kern-)technischer Einrichtungen geht. Die

Hauptaufgabe „Verteidigung“ umfasst dabei

sowohl die Verteidigung Deutschlands (Landesverteidigung)

als auch die Bündnisverteidigung

auf der Grundlage des NATO-Vertrages. Dementsprechend

sind die sicherheitspolitischen Ziele

und Mittel in Deutschland verbindlich definiert

und ausgerichtet (vgl. Rahmenrichtlinien für die

Gesamtverteidigung, GMBl S. 107 vom 16. März

1989): Primär gilt es „einen Krieg zu verhüten und

den Frieden in Freiheit zu bewahren, … und die

Zivilbevölkerung und das Territorium im Falle

eines bewaffneten Angriffs zu schützen und den

Konflikt möglichst rasch zu beenden. … Notfalls ist

das Bundes- und Bündnisgebiet mit Waffengewalt

zu verteidigen.“

III. Anlagensicherung: Schutz gegen

Einwirkungen Dritter

Über die Rechtsfrage, ob kriegerische oder terroristische

Ereignisse überhaupt zu den „Störmaßnahmen

und sonstigen Einwirkungen Dritter“

(SEWD) im Rechtssinne gehören, gegen die kerntechnische

Einrichtungen nach Maßgabe des

Atomgesetzes geschützt sein müssen, lässt sich

durchaus streiten.

Bei zutreffender Betrachtung handelt es sich um

zwei unterschiedliche Sachverhalte:

Die Einbeziehung großmaßstäblicher terroristischer

Akte (vom Typ der Anschläge vom 11.

September 2001) in den Schutzbereich des

Atomrechts lässt sich mit der Begründung

ablehnen, dass solche Ereignisse nach ihrer Art

und Schwere Kriegshandlungen gleich kämen

und deshalb ebenso wie diese vom Anwendungsbereich

des Atomrechts nicht erfasst seien (vgl.

OVG Lüneburg, DVBl. 2006, 1044). Dieser

Rechtsauffassung hat sich das BVerwG (BVerwGE

131, 129, 135, Rz. 17) nicht angeschlossen.

Gezielte terroristische Einwirkungen gehören

nach seiner Auffassung zu den Szenarien, die im

Rahmen der Anlagensicherung zu bewerten sind:

Denn nach Wortlaut und Schutzzweck des Atomgesetzes

bestehe kein Anhaltspunkt, solche

Maßnahmen aus dem Regelungsbereich des

Gesetzes auszunehmen.

Bei kriegerischen Ereignissen liegt der Sachverhalt

indes anders: Kriegshandlungen richten sich

nicht gegen die jeweilige Einrichtung als solche,

sondern gelten dem Staat und seiner Bevölkerung

insgesamt. Der Staat soll als Ganzes

getroffen werden. Das ist der Grund, warum das


Kriegerische Ereignisse und nukleare Anlagensicherung – Welche Maßgaben gelten? ı Prof. Dr. Tobias Leidinger


Völkerrecht ein besonderes Schutzregime für

gefahrträchtige Einrichtungen bereithält und

gleichwohl unternommene Angriffe auf solche

Einrichtungen als Kriegsverbrechen einstuft

(siehe oben, I.). Darüber hinaus obliegt die

Landesverteidigung dem Staat: Er hat die

Verpflichtung, die für die Landes- und Bündnisverteidigung

erforderliche Befähigung und

Mittel sicher- und bereitzustellen (siehe oben,

II.). Dieser Aufgabe kann kein Betreiber – egal ob

bei einer konventionellen oder nuklearen Anlage

– ernsthaft gerecht werden.

Dementsprechend sind kriegerische Ereignisse –

anders als terroristische Sabotageakte – bei richtiger

Differenzierung kein Gegenstand atomrechtlicher

Schutzpflichten. Denn auch die beste

Anlagensicherung kann das Ereignis „Krieg“

nicht ausschließen oder die dagegen zu ergreifenden

Maßnahmen der Landesverteidigung

ersetzen. Die primäre Zivilschutz- und Verteidigungsaufgabe

des Staates liegt jedem anlagenspezifischen

Sicherungs- und Schutzkonzept

notwendig voraus.

IV. SEWD-Schutz als Basisschutz

Der Schutz gegen SEWD-Ereignisse, den kerntechnische

Einrichtungen aufweisen müssen,

gewährleistet gleichwohl einen Basisschutz in

Bezug auch auf vergleichbare kriegerische

Einwirkungen. Denn kerntechnische Anlagen

sind von vornherein besonders robust ausgelegt,

d.h. nicht nur gegen „Ereignisse von Außen“

(EVA), wie z. B. Erdbeben, Explosionsdruckwellen,

Flugzeugabsturz, etc., sondern eben auch

gegen gezielte Stör-Einwirkungen Dritter

(SEWD), die z. B. unter Verwendung unterschiedlichster,

für Terroristen möglicherweise

erreichbarer Tatmittel erfolgen könnten. Insoweit

wird der erforderliche Umfang der SEWD-

Anforderungen und Maßnahmen behördlicherseits

unter Berücksichtigung der anlagenspezifischen

Gegebenheiten bestimmt. Die dabei

konkret geltenden Maßgaben sind durch das

untergesetzliche Regelwerk, insbesondere durch

die sog. SEWD-Richtlinien, festgelegt. Welche

„Lastannahmen“ i. S. v. § 44 Abs. 1 AtG konkret

zu unterstellen sind, bestimmt die Behörde, der

insoweit ein gesetzlich eingeräumter Beurteilungsspielraum

(„Einschätzungsprärogative“)

zusteht (§ 44 Abs. 3 AtG). Für kerntechnische

Einrichtungen existiert ein zwischen Staat und

Betreiber eng abgestimmtes sog. integriertes

Sicherungs- und Schutzkonzept. Es sieht

anlagenspezifisch definierte betreiberseitige und

staatliche Maßnahmen vor, die ein effektives

Zusammenwirken von technischen, baulichen,

organisatorischen und personellen Anforderungen

und Schutzmechanismen sicherstellen.

Im Ergebnis ist dadurch der erforderliche Schutz

gegen Einwirkungen Dritter gewährleistet. Das

gilt dann gleichermaßen, wenn vergleichbare

Einwirkungen nicht als terroristische Akte,

sondern als Kriegshandlungen einzustufen sind,

weil sie im Rahmen bewaffneter Konflikte

zwischen Staaten erfolgen. Rein faktisch nicht

abgedeckt werden allerdings Angriffe unter

Einsatz schwerer (Kriegs-)Waffen, die letztlich

nur einer Armee zur Verfügung stehen.

V. Fazit

Kerntechnische Einrichtungen genießen besonderen

Schutz durch das Völkerrecht. Kriegerische

Angriffe auf solche Anlagen werden sogar als

Kriegsverbrechen geahndet. Die Aufgabe der

Landes- und Bündnisverteidigung obliegt allein

dem Staat, da nur er – und nicht der Betreiber

einer konventionellen oder nuklearen Anlage –

den Schutz der Zivilgesellschaft insgesamt

gewährleisten kann. Folgerichtig sind kerntechnische

Anlagen gegen konkrete Störmaßnahmen

Dritter, also z. B. terroristische Einwirkungen

geschützt, nicht aber können sie gegen kriegerische

Ereignisse ausgelegt sein, die dem Staat als

Ganzes gelten und Teil eines bewaffneten

Konflikts sind. Aufgrund des gegebenen SEWD-

Schutzes gehören kerntechnische Einrichtungen

gleichwohl zu den bestgeschützten Anlagen in

Deutschland; dieser Schutz wirkt auch gegen

Ereignisse kriegerischer Art, sofern sie in ihrem

Ausmaß mit Terroranschlägen vergleichbar sind.

Autor


Rechtsanwalt und Fachanwalt für Verwaltungsrecht

Luther Rechtsanwaltsgesellschaft mbH, Düsseldorf

tobias.leidinger@luther-lawfirm.com

Prof. Dr. Tobias Leidinger, Rechtsanwalt und Fachanwalt für Verwaltungsrecht,

ist Partner bei der Luther Rechtsanwaltsgesellschaft. Vor dem Hintergrund seiner

langjährigen Beratungstätigkeit in der Industrie und besonderen Projekt- und

Rechtsexpertise berät er private und öffentliche Unternehmen im Öffentlichen

Wirtschaftsrecht (einschl. Projektsteuerung), insbes. im Atom- und

Strahlenschutzrecht sowie im Anlagen-, Umwelt-, Bau- und Planungsrecht

(Rückbau von Nuklearanlagen, Errichtung und Genehmigung von nuklearen

Lagereinrichtungen, komplexe Infrastrukturvorhaben, etc.). Er ist zugleich

Direktor am Institut für Berg- und Energierecht der Ruhr-Universität Bochum und

als Fachbuchautor ausgewiesen.

SPOTLIGHT ON NUCLEAR LAW 39


Kriegerische Ereignisse und nukleare Anlagensicherung – Welche Maßgaben gelten? ı Prof. Dr. Tobias Leidinger


40

Arbeitsschutz verständlich erklärt –

Ein neues Buch hilft und setzt Maßstäbe

BUCHBESPRECHUNG

Unfallverhütung und Gesundheitsschutz, kurz als

„Arbeitsschutz“ bezeichnet, gehört zu den lästigen,

doch verpflichtenden Aufgaben jeder Führungspersönlichkeit

in Industrie, Handwerk und Büro. Kommt es

nämlich zu Verstößen oder gar zu Unfällen mit Sachbzw.

Personenschäden, können dem Verantwortlichen

leicht Disziplinarmaßnahmen oder strafrechtliche

Verantwortlichkeit drohen. Zudem ist Arbeitsschutz

eine Aufgabe wie „Staubwischen“ meint Verfasser Reinhard

Bojer. Denn man wird niemals damit fertig und

sauber geglaubte Flächen stauben wieder ein. Außerdem

gehört neben Kenntnis der Vorschriften und Richtlinien

dazu ein hohes Maß an beruflicher Erfahrung, um

vorausschauend Gefahren, gefährliche Arbeitspraktiken

und gefährliche Zustände auf dem Betriebsgelände,

auf den Betriebswegen und in allen Büro-,

Arbeits- und Lagerräumen zu erkennen und Unfällen

bereits im Ansatz vorzubeugen. Zusätzlich benötigt der

für den Arbeitsschutz Verantwortliche ein umgängliches

Gemüt sowie psychologische Kenntnisse in der

Mitarbeiterbetreuung und -führung. Doch wenn es

darauf ankommt ist auch Durchsetzungsvermögen

gefragt. Denn man macht sich mit Hinweisen auf potentielle

Gefahren und mit steten Anweisungen zwecks

Einhaltung der Arbeitsschutzvorschriften kaum

Freunde, sondern gilt als nörglerisch und pingelig.

Verfasser Bojer verfügt über viele Jahre einschlägiger

Berufserfahrung in der besonders sicherheitsorientierten

Nuklearbranche und hat sich deshalb

entschlossen für seine jüngeren Berufskollegen und

betrieblichen Arbeitsschutzverantwortlichen einen

Ratgeber zu verfassen, welcher praxisnah in die Probleme

des betrieblichen Arbeitsschutzes einführt. Auf

jeder Seite ist die langjährige Berufspraxis spürbar, auf

deren Grundlage vorliegendes Buch verfasst wurde.

Zugleich erläutert Bojer feinfühlig, wie es dem

Arbeitsschützer trotzdem gelingen kann, sich nicht als

Nörgler bei seinen Betriebskollegen unbeliebt zu

machen, sondern Verständnis und Interesse für die

Fragen des Arbeitsschutzes bei allen Mitarbeitern zu

wecken. Gleich am Anfang des Buches ist die höfliche

Frage erwähnt, die Bojer bei groben Verstößen gegen

den Arbeitsschutz dem Betreffenden zu stellen pflegt:

„Haben Sie Ihren Organspenderausweis dabei?“. Das ist

für den Betreffenden ein Schlag in die Magengrube,

doch man löst damit immerhin Denkprozesse aus. Denn

der Arbeitsschützer ist ja nicht aus Kleinkrämerei so

pingelig, sondern will seine Kollegen vor Körperschäden

und die Betriebsleitung vor den juristischen und finanziellen

Folgen schützen, welche immer dann drohen,

wenn bei Gefahr im Verzug nicht unverzüglich gehandelt

wird. Einprägsam, unterhaltend und anregend

schildert Bojer wo überall im Betrieb Gefahren lauern,

was bei schlecht gekennzeichneten Glastüren, Treppenstufen

und Türschwellen beginnt und bei verstellten

und blockierten Verkehrs- und Fluchtwegen, mangelhaft

gekennzeichneten Gefahrenstellen und allen

potentiellen Brand- und Explosionsgefahren endet. Das

Buch kostet wenig, öffnet aber sowohl dem arbeitsschutzmäßigen

Laien wie auch dem bereits über gewisse

berufliche Erfahrung verfügenden betrieblichen Leiter

die Augen über die Grundsätze des Arbeitsschutzes und

über Erfahrungswerte, um die Zahl der Arbeitsunfälle

zu minimieren. Sollte man dadurch gesundheitliche

Schäden bei den eigenen Mitarbeitern verhindern und

sich selbst vor den daraus resultierenden finanziellen

und juristischen Folgeschäden schützen, dann hat sich

der Erwerb des vorliegenden Buches bezahlt gemacht.

Den Verfasser würde es freuen, wenn man möglichst

reichhaltig auf seine Erfahrungswerte und fachlichen

Ratschläge zurückgreift.

Dr. Jürgen Schmidt

Advertisement

Reinhard Bojer

“Unfallverhütung leicht erklärt - Praktischer Ratgeber für

Arbeitsschutz im Betrieb, Handwerk und Büro”

INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft Berlin ©2022

Erscheinungsdatum: 1. Oktober 2022

Einführungspreis bei Vorbestellungen 19,80 €,

anschließend regulär 29,80 €

ISBN 978-3-00-072601-9

Buchbesprechung - Arbeitsschutz verständlich erklärt


Operating results 2021

In 2021 the six (6) German nuclear power plants generated

69.13 billion kilowatt hours (kWh) of electricity gross. The

three plants Brokdorf KBR (1,480 MWe gross), Grohnde

KWG (1,430 MWe gross) and Gundremmingen KRB C (1,344

MWe gross) with an total capacity of 4,254 MWe gross

ceased operation at the end of 2021, on 31 December 2021

24:00 h at latest, due to the revision of the German Atomic

Energy Act in the political aftermath of the accidents in

Fukushima, Japan, in 2011. The six nuclear power plants in

operation during the year 2021 contributed to electricity

production with an electric gross output of 8,545 MWe.

All six nuclear power plants in operation in 2021 achieved

results with a gross production greater than 11 billion

kilowatt hours, two power plants produced more than 12

billion kilowatt hours.

Additionally the Isar 2 and the Brokdorf unit achieved two of

the world’s ten best production results of gross generation in

2021 (“Top Ten”, Isar 2: third place, Brokdorf: fourth place.

First place: Grand Gulf 1, USA, 12.2 billion kWh, second

place: Palo Verde 1, USA, 12.1 billion kWh).

Worldwide, again, as in 2020, 43 nuclear power plant units

achieved production results of more than 10 billion kilowatt

hours gross in the year 2021.

At the end of 2021, 438 reactor units were in operation in 33

countries worldwide and 54 were under construction in 16

countries. The share of nuclear power in world electricity

production was around 10 %. German nuclear power plants

have been occupying top spots in electricity production for

decades thus providing an impressive demonstration of their

efficiency, availability and reliability.

Additionally German nuclear power plants are leading with

their lifetime electricity production. The Brokdorf, Emsland,

Grohnde, Gundremmingen C, Isar 2 and Neckarwestheim II

nuclear power plant have produced more than 360 billion

kilowatt hours since their first criticality, the Grohnde plant

even is the first nuclear power plant that generated more

than 400 billion kilowatt hours.

41

REPORT

Operating results of nuclear power plants in Germany 2020 and 2021

Nuclear power plant

Rated power

in 2021

Gross electricity

generation

in MWh

Availability

factor*

in %

Energy availability

factor**

in %

gross

in MWe

net

in MWe

2020 2021 2020 2021 2020 2021

Brokdorf KBR 1,480 1,410 10,552,306 12,032,352 90.72 100.00 80.86 92.59

Emsland KKE 1,406 1,335 11,410,500 11,356,583 95.44 95.44 93.76 95.37

Grohnde KWG 1,430 1,360 10,485,503 11,093,346 94.80 92.70 94.50 92.50

Gundremmingen KRB C 1,344 1,288 9,154,214 11,428,585 79.40 99.90 77.70 99.70

Isar KKI 2 1,485 1,410 11,666,574 12,068,285 93.16 94.79 92.99 94.62

Neckarwestheim GKN II 1,400 1,310 11,113,300 11,151,300 92.68 92.36 92.62 92.32

Total (in 2020 and 2021) 8,545 8,113 64,382,397 69,130,451 90.61 95.85 88.63 94.50

* Availability factor (time availability factor) kt = tN/tV: The time availability factor kt is the quotient

of available time of a plant (tV) and the reference period (tN). The time availability factor is a degree

for the deployability of a power plant.

** Energy availability factor kW = WV/WN: The energy availability factor kW is the quotient of available

energy of a plant (WV ) and the nominal energy (WN). The nominal energy WN is the product of nominal

capacity and reference period. This variable is used as a reference variable (100 % value) for availability

considerations. The available energy WV is the energy which can be generated in the reference period

due to the technical and operational condition of the plant. Energy availability factors in excess of 100 %

are thus impossible, as opposed to energy utilisation.

*** Inclusive of round up/down, rated power in 2021.

**** The Philippsburg KKP 2 nuclear power plant was permanently shutdown on 31 December 2020

due to the revision of the German Atomic Energy Act in 2011.

All data in this report as of 31 March 2022

Report



42

Brokdorf

REPORT

Operating sequence in 2021

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Electrical output in %

January February March April May June July August September October November December

The Brokdorf nuclear power plant (KBR) was online for a total of

100

8,760 operating hours in 2021 with a capacity factor of 99.4 %.

Gross 80 generation for the reporting year was 12,032 GWh.

No plant overhauls or refuelling took place in the 2021 operating

60

year.

40

20

Planned shutdowns

On 31 December 2021 24:00 hrs, KBR’s authorisation for

0

power operation, as stipulated in the revised Atomic Energy

Act (2011), expired. At the same time, the 33 rd operating

100

cycle ended after 434 operating days with the shutdown of

the 80 plant. The turbo generator set was taken off the grid at

23:59 on 31 December 2021.

60

40

Unplanned shutdowns and reactor/turbine trip

None. 20

0

Power reductions above 10 % and longer than for 24 h

None.

Delivery of fuel elements

Positionierung:

None.

Bezug, links, unten

X = 20,475 Y = 95,25 B = 173,5 H = 38,2

Waste management status

By the VGB: end of HKS6K the year 30 2021 % 35 loaded CASTOR © cask were

located atw: the 100 on-site 60 intermediate 0 0 storage Brokdorf.

Report



43

Operating data

Review period 2021

REPORT

Plant operator: PreussenElektra GmbH

Shareholder/Owner: PreussenElektra GmbH (80 %),

Vattenfall Europe Nuclear Energy GmbH (20 %)

Plant name: Kernkraftwerk Brokdorf (KBR)

Address: PreussenElektra GmbH, Kernkraftwerk Brokdorf,

25576 Brokdorf, Germany

Phone: 04829 752560, Telefax: 04829 511

Web: www.preussenelektra.de

First synchronisation: 10-14-1986

Date of commercial operation: 12-22-1986

Design electrical rating (gross):

1,480 MW

Design electrical rating (net):

1,410 MW

Reactor type:

PWR

Supplier:

Siemens/KWU

100

90

80

70

60

50

Availability factor in %

Capacity factor in %

93

93

93

90

78

81

93

The following operating results were achieved:

Operating period, reactor:

8,760 h

Gross electrical energy generated in 2021: 12,032,352 MWh

Net electrical energy generated in 2021: 11,436,585 MWh

Gross electrical energy generated since

first synchronisation until 12-31-2021:

383,305,680 MWh

Net electrical energy generated since


364,336,660 MWh

Availability factor in 2021: 100.00 %

Availability factor since

date of commercial operation: 90.09 %

Capacity factor 2021: 92.59 %

Capacity factor since


Downtime

(schedule and forced) in 2021: 0.00 %

Number of reactor scrams 2021: 0

40

30

20

10

0

10

9

8

93

2014

93

93

44

52

91

88

2015 2016 2017 2018 2019

Collective radiation dose of own

and outside personnel in Sv

91

2020

100

2021

Licensed annual emission limits in 2021:

Emission of noble gases with plant exhaust air:

1.0 · 10 15 Bq

7

6

Emission of iodine-131 with plant exhaust air:

Emission of nuclear fission and activation products

with plant waste water (excluding tritium):

6.0 · 10 9 Bq

5.55 · 10 10 Bq

5

4

Proportion of licensed annual emission limits

for radioactive materials in 2021 for:

Emission of noble gases with plant exhaust air: 0.06 %

Emission of iodine-131 with plant exhaust air: 0.00 %


with plant waste water (excluding tritium): 0.0000 %

Collective dose:

0.006 Sv

3

2

1

0

0.17

2014

0.14

2015

0.14

2016

0.13

2017

0.14

2018

0.16

2019

0.13

2020

0.01

2021

Report



44

Emsland

REPORT


100

90

80

70

60

50

40

30

20


100

80

60

40

20

10

0

0


100

Apart from the 16.6 days refueling outage the Emsland nuclear

power

80

plant had been operating uninterrupted and mainly at full

load during the review period 2021. Producing a gross power

generation

60

of 11,356,583 MWh with a capacity factor of 95.37 %

the power plant achieved a very good operating result.

40

Planned 20 shutdowns

34 rd Refueling and 33 rd overall maintenance outage:

0

The annual outage was scheduled for the period 30 April to

17 May. The outage took 16.6 days from breaker to breaker.

In addition to the replacement of 52 fuel elements the following

major maintenance and inspection activities were

100

carried out:

80

• 60Inspection of core and reactor pressure vessel internals.

• Inspection of pressurizer valves.

40

• Inspection of a reactor coolant pumps.

• 20Pressure test on different coolers and tanks.

• Inspection on main condensate pump.

0

• Maintenance works on different transformers.

• Different automatic non-destructive examination.


None.


26 March to 30 April: Stretch-out operation.


In 2021 no fuel elements were delivered.


No CASTOR © cask loading was carried out during the review

period 2021.

At the end of the year 47 loaded casks were stored in the

local interim storage facility, operated by BGZ.

General points

In the year 2021, the surveillance audit of the quality

management system (ISO 9001:2015) and the recertification

of the environmental management system (ISO

14001:2015) were successfully carried out.

Positionierung:

Bezug, links, unten

X = 20,475 Y = 95,25 B = 173,5 H = 38,2

VGB: HKS6K 30 %

atw: 100 60 0 0

Report



45

Operating data

Review period 2021

REPORT

Plant operator: Kernkraftwerke Lippe-Ems GmbH

Shareholder/Owner: RWE Power AG (87,5 %),

PreussenElektra GmbH (12,5 %)

Plant name: Kernkraftwerk Emsland (KKE)

Address: Kernkraftwerk Emsland,

Am Hilgenberg , 49811 Lingen, Germany

Phone: 0591 806-1612

Web: www.rwe.com




1,406 MW


1,335 MW

Reactor type:

PWR

Supplier:

Siemens/KWU

100

90

80

70

60

50



95

91

94

93

95

89

94

95



8,368 h





380,367,284 MWh



360,682,929 MWh







Downtime



40

30

20

10

0

10

9

8

95

2014

91

94

93

95

89

2015 2016 2017 2018 2019



94

2020

95

2021

7



1.0 · 10 15 Bq

6

Emission of iodine-131 with plant exhaust air:

(incl. H-3 and C-14)



5.0 · 10 9 Bq

3.7 · 10 10 Bq

5

4





(incl. H-3 and C-14)



Collective dose:

0.046 Sv

3

2

1

0

0.06

2014

0.10

2015

0.05

2016

0.09

2017

0.06

2018

0.07

2019

0.08

2020

0.05

2021

Report



46

Grohnde

REPORT


100

90

80

70

60

50

40

30

20

10



The Grohnde nuclear power plant was off the grid for a 26.7-day

100

overhaul with refuelling in the 2021 reporting year and achieved a

time 80 availability of 92.7 %. Gross generation amounted to

11,093,345.5 MWh.

60

The 2021 revision was also carried out with an elaborate protection

concept against Corona-19 for the personnel working in the

40

KWG. The last revision ended 13 hours earlier than originally

planned 20 when the grid was switched off on 15 April 2021.

According to the specifications of the load dispatcher, 6 load

0

reductions took place in 2021 for a total of 134 hours, as well as 151

grid and 108 primary controls for a total of 4,940 hours.

100

Planned 80 shutdowns

20 March to 15 April 2021: 38 th Refuelling and major annual

60

revision:

Nuclear power plant Grohnde was shut down as scheduled.

40

The main planned works during this year’s revision were:

• 20Unloading and loading with the replacement of 28

fresh fuel elements.

• 0Full inspection of 19 fuel elements.

• Eddy current test of 28 control elements.

• Visual inspection of 15 flow restrictor assemblies.

• XA Leak rate test.

• GY40/80 Maintenance level W5

incl. visual inspection of cylinder liners.

• Main redundancy 4/8 with rail inspection, branch inspections,

capacity inspections, valve and actuator inspections, tank inspections.

• VC10/30 D001 Engine revision/engine replacement.

• Special inspection programme of 55 storage assemblies in the

reactor protection system.

• During the inspection of the fuel assemblies, 2 fuel assemblies

with slight corner damage were located. These fuel assemblies

were replaced by fuel assemblies with similar burn-up behaviour.


None.

Power reductions above 10 % and longer than for

24 h

In the months of January, February, March, May, November

and December, load-following operation due to requirements

of the load of the load dispatcher.


In January 2021 28 U-/U-Gd-fuel elements were delivered.

• Start-up inspection of the fuel element centring pins


of the Positionierung:

UKG and OKG.

Between September and November 2021, a total of three

• TF40 Bezug, B001 Cleaning links, the unten nuclear intercooler.

CASTOR © -V/19 containers were dispatched to the ZL-KWG.

• TF40 X D001 = 20,475 Inspection Y of = the 95,25 intercooler pump. B = 173,5 H = 38,2

• TF20/30 VGB: S013/014 HKS6K Screw 30 % replacement

General points/management systems

on the quick-acting dampers.

atw: 100 60 0 0

In September 2021, the monitoring audit of the quality

• Pressure test of the recuperative heat exchanger TA00B001,

management system (ISO 9001) and the recertification of

• Internal and pressure inspection of HP cooler TA11/12 B001

and volume compensation tank TA20 B001.

the environmental management system (ISO 14001) and

• TH40/48 D001 Inspection of aftercooling and pool pump, the occupational health and safety management system

• Internal and pressure test of the feed water

(OHSAS 18001) were successfully carried out.

HP preheating section.

Report



47

Operating data

Review period 2021

REPORT

Plant operator: Gemeinschaftskernkraftwerk Grohnde GmbH & Co. OHG

Shareholder/Owner: PreussenElektra GmbH (83,3 %),

Stadtwerke Bielefeld (16,7 %)

Plant name: Kernkraftwerk Grohnde (KWG)

Address: Gemeinschaftskernkraftwerk Grohnde GmbH & Co. OHG,

P.O. bx 12 30, 31857 Emmerthal, Germany

Phone: 05155 67-1

E-mail: kwg-kraftwerksleitung@preussenelektra.de





1,430 MW


1,360 MW

Reactor type:

PWR

Supplier:

Siemens/KWU

100

90

80

70

60

50

40

84



89

73

82

92

90

95

93



8,121 h





409,853,683 MWh



387,484,616 MWh







Downtime



30

20

10

0

10

9

8

7

84

2014

89

75

86

93

90

2015 2016 2017 2018 2019



95

2020

93

2021



9.0 · 10 14 Bq

Emission of iodine-131 with plant exhaust air: 7.5 · 10 9 Bq



5.55 · 10 10 Bq

6

5

4







Collective dose:

0.096 Sv

3

2

1

0

0.25

2014

0.31

2015

0.52

2016

0.23

2017

0.12

2018

0.26

2019

0.11

2020

0.10

2021

Report



48

Gundremmingen C

REPORT



100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0


In the review period 2021, unit C of Gundremmingen nuclear

100

power plant was operated at full load. A gross total of

11,428,585 80 MWh of electricity was produced in 2021. This was the

best-ever operating result achieved since date of commercial

60

operation.

On 40 9 March 2021 the plant location achieved 700 billion kWh of

gross generation.

20

From 16 October 2021 unit C was in stretch-out operation because

of its permanent shutdown.

0

On 31 December 2021, unit C was permanently shut down due to

the revision of the German Atomic Energy Act in 2011. Since the

100

beginning of commercial operation in 1985, unit C produced, with

a 80time availability of up to 89 %, a gross total of up to

360,000,000 MWh of electricity.

60

Planned shutdowns

40

31 December: Permanent shutdown.

20

0


None.


24 – 25 January: period tests (35.3 h).

6 – 9 June: period tests and maintenance work (67.3 h).

5 – 6 September: period tests (36.0 h).

16 October – 31 December: Stretch-out operation.


In 2021, no fresh fuel elements were delivered.


In 2021, a total of 23 CASTOR © casks were loaded. Thus, at

the end of 2021, 103 CASTOR © casks with each 52 spent fuel

elements out of units B and C are stored in the local interim

storage.

General points

On 5 May 2021, a recertification audit according to OHRIS

was successfully carried out.

Positionierung:

Bezug, links, unten

X = 20,475 Y = 95,25 B = 173,5 H = 38,2

VGB: HKS6K 30 %

atw: 100 60 0 0

Report



49

Operating data

Review period 2021

REPORT

Plant operator: Kernkraftwerk Gundremmingen GmbH

Shareholder/Owner: RWE Power AG (75 %),

PreussenElektra GmbH (25 %)

Plant name: Kernkraftwerk Gundremmingen C (KRB C)

Address: Kernkraftwerk Gundremmingen GmbH,

Dr.-August-Weckesser-Straße 1, 89355 Gundremmingen, Germany

Phone: 08224 78-1, Telefax: 08224 78-2900

E-mail: kontakt@kkw-gundremmingen.de

Web: www.kkw-gundremmingen.de




1,344 MW


1,288 MW

Reactor type:

BWR

Supplier:

Siemens/KWU,

Hochtief

100

90

80

70

60

50

40

90



90

86

86

90

89

78

100



8,756 h





361,906,351 MWh



344,647,805 MWh







Downtime



Licensed annual emission limits in 2021

(values added up for Units B and C, site emission):

Emission of noble gases with plant exhaust air: 1.85 · 10 15 Bq




1.10 · 10 11 Bq

30

20

10

0

10

9

8

7

6

5

4

3

90

2014

90

86

88

90

89

2015 2016 2017 2018 2019



79

2020

100

2021

Proportion of licensed annual emission limits for radioactive

materials in 2021 for (values added up for Units B and C):





Collective dose:

0.29 Sv

2

1

0

1.14

2014

1.49

2015

0.84

0.89

0.55

2016 2017 2018 2019

Report


0.79

0.56

2020

0.29

2021


50

Isar 2

REPORT


100

90

80

70

60

50

40

30

20

10



With a gross electricity generation of 12.068 TWh and a work

capacity factor of 94.62 %, unit Isar 2 achieved an excellent operating

result in the second last operation year 2021. Due to the

80

increased load-following and control operation, the unit also made

an important contribution to grid stability, which, however,

60

reduced the net work that could be generated by 287.354 GWh.

The 40 highest generator capacity was reached on 9 February 2021

and amounted to 1,512 MW.

100

20

Planned 0 shutdowns

The refuelling with plant revision took place from 25 September

2021 to 14 October 2021 with a duration of 19.02 days. During the

100

revision, 48 new fuel assemblies were used.

This 80 is the last scheduled plant overhaul of KKI 2, i.e. no more scheduled

shutdowns are planned for the subsequent cycle until 31

60

December 2022.

40


None. 20

0

Power reductions above 10 % and longer than for 24

h

None.

Positionierung:

Safety Reviews

Bezug, links, unten

16 – 17 February: Special audit “Work planning for works and

services by service companies”.

25 February:

VGB:

Management

HKS6K 30

evaluation

%

KKI.

18 March: atw: Operations 100 60 review. 0 0

20 – 27 April: Internal audit “Project management and

implementation”.

24 June: Status discussion on the management system.

28 June – 7 July: Surveillance audit by DNV GL, Business Assurance

Zertifizierung und Umweltgutachter GmbH according to ISO

9001/14001/45001 and EMAS.

Due to the Corona pandemic, this audit was carried out in several

stages, partly as a remote audit.

8 July: Inspection in accordance with §16 of the Major Accidents

Ordinance – fire protection and immission control.

X = 20,475 Y = 95,25 B = 173,5 H = 38,2

15 – 29 October: Management system audit – Part 3

27 – 28 October: Process review “Monitoring of laws and

regulations”.

28 October and 2 November: Inspection of “Integrated Management

System” by TÜV-Süd experts.

WANO Review/Technical Support Mission

Due to the pandemic-related restrictions, the WANO review

planned from 8 to 12 November 2021 had to be cancelled.


In the reporting year 40 uranium fuel elements were delivered. No

fuel elements are in stock at the dry storage.


In 2021, no fuel elements were stored in the on-site interim storage

facility, operated by BGZ.

General points

In the year under review, the plant was mainly used in secondary

control operation and occasionally in primary control operation.

There was only one technical malfunction that led to a reduction in

output: On 8 July 2021, the plant output was briefly reduced to fix

a fault in the condensate discharge control system.

The deviation in capacity factor, related to the net electrical rated

output (1,410 MW), amounted to 7.71 % in the reporting year. The

revision accounted for approx. 5.21 %, power reductions at the

request of the grid dispatcher contributed approx. 2.33 %. Repairs,

malfunctions and operational power reductions, such as the startup

and shut-down process for the revision, only accounted for

approx. 0.17 % of this.

The Corona pandemic had no impact in terms of power generation

in 2021. However, the establishment and application of an effective

infrastructure for the best possible protection against Covid 19

infections posed considerable challenges for the operating team.

Impacts on the safety of the plant were avoided at all times.

Report



51

Operating data

Review period 2021

REPORT

Plant operator: PreussenElektra GmbH

Shareholder/Owner: PreussenElektra GmbH (75 %),

Stadtwerke München GmbH (25 %)

Plant name: Kernkraftwerk Isar 2 (KKI 2)

Address: PreussenElektra GmbH, Kernkraftwerk Isar,

Postfach 11 26, 84049 Essenbach, Germany

Phone: 08702 38-2465, Telefax: 08702 38-2466





1,485 MW


1,410 MW

Reactor type:

PWR

Supplier:

Siemens/KWU

100

90

80

70

60

50

90



89

96

91

95

96

93

95



8,304 h





389,497,328 MWh



367,781,944 MWh







Downtime



40

30

20

10

0

10

9

8

95

2014

89

96

92

95

96

2015 2016 2017 2018 2019 2020



93

95

2021


Emission of noble gases with plant exhaust air: 1.1 · 10 15 Bq




5.5 · 10 10 Bq

7

6

5

4




Emission of iodine-131 with plant exhaust air: < limit of detection



< limit of detection

Collective dose:

0.054 Sv

3

2

1

0

0.09

2014

0.25

2015

0.06

2016

0.14

2017

0.06

2018

0.05

2019

0.18

2020

0.05

2021

Report



52

Neckarwestheim II

REPORT


100

90

80

70

60

50

40

30

20

10



During the reporting year 2021 the Neckarwestheim II nuclear

power plant (GKN II) generated gross energy of 11,151,300 MWh.

100

The net electrical generation was 10,459,253 MWh, of which

10,131,305 MWh went into the public three-phase grid and

80

1,019,995 MWh to the static converter plant of Deutsche Bahn AG.

The 60 plant was on the grid for 8,090.5 hours. This results in a time

utilisation of 92.36 %.

40

Since the commissioning of the three-phase-machine machine,

362,506,184 20

MWh gross and 339,049,716 MWh net have been

generated.

0

Planned shutdowns

100

11 June to 9 July: 38 rd fuel reloading and annual major inspection:

• Refuelling with exchange of 40 new fuel elements.

80

• Tube sheet inspection on the steam generators JEA20/30.

• 60Major overhaul of the primary-side safety and blow-off valves

on the pressuriser JEF10.

40

• Major overhaul of the shaft and standstill seals of all 4 main

coolant pumps.

20

• Internal inspection of the volume compensation container

KBA20-BB001.

0

• Inspection of the nuclear intercoolers KAA30/40-BC001.

• Major overhaul of the main coolant pump LAC30 and

partial overhaul of the main coolant pump LAC 20.

• Major overhaul of pilot valves of main steam valves LBA30/40.

Positionierung:

Bezug, links, unten

X = 20,475 Y = 95,25 B = 173,5 H = 38,2

VGB: HKS6K 30 %

• Maintenance and testing in the main redundancy 4/8.

• Maintenance on transformers and both main grid connections.


None. atw: 100 60 0 0

Power reductions above 10 % and longer than for 24

h

10 May to 11 June: Stretch-out operation.

January to May

and

July to December: Load sequence operation.

Integrated management system (IMS)

EnKK (NPP P, GKN, KWO)

The integrated management system (IMS) of the EnBW Kern kraft

GmbH (EnKK) according to KTA 1402 with its partial system for

• nuclear safety (SMS),

• quality management (QMS/QSÜ),

• Occupational Safety Management (AMS) as well as

• environmental and energy management

(UMS, EnMS, Umwelt- und Energiemanagementsystem)

were also in 2021 continuously further developed. Scope and

content of each process descriptions were gradually adapted to the

different internal requirements and related approval criteria. The

completeness and effectiveness (conformity) of the processoriented

IMS, including the quality management measures (QM),

were confirmed by corresponding internal and external audits as

well as by an inspection by the assessor (ESN) and the supervisory

authority over several days at the GKN (Neckarwestheim) and KKP

(Philippsburg) sites.

EnKK’s energy management system was converted to the 50001:

2018 standard and successfully certified from 4 – 6 May 2021.

The IMS was adapted to the site-specific requirements in operation/residual

operation in accordance with KTA1402. Dismantlingspecific

adaptations (process dismantling and process logistics)

have been made and will take into force in the next year.


In 2021, 4 TN24E casks with 84 GKN II fuel elements and 1

CASTOR © V/19 cask with 13 GKN I fuel assemblies were loaded

and transported to the Neckarwestheim interim fuel storage facility

(BZN). At the end of 2021, there were 665 GKN II fuel assemblies

(dry storage, wet storage and reactor) in the GKN II plant.

Report



53

Operating data

Review period 2021

REPORT

Plant operator: EnBW Kernkraft GmbH (EnKK)

Shareholder/Owner: EnBW Erneuerbare und Konventionelle

Erzeugung AG (98,45 %), ZEAG Energie AG, Deutsche Bahn AG,

Kernkraftwerk Obrigheim GmbH

Plant name: Kernkraftwerk Neckarwestheim II (GKN II)

Address: EnBW Kernkraft GmbH, Kernkraftwerk Neckarwestheim,

Im Steinbruch, 74382 Neckarwestheim, Germany

Phone: 07133 13-0, Telefax: 07133 17645

E-mail: poststelle-gkn@kk.enbw.com

Web: www.enbw.com




1,400 MW


1,310 MW

Reactor type:

PWR

Supplier:

Siemens/KWU

100

90

80

70

60

50

40

93



93

94

89

81

88

93

92



8,097 h





362,506,184 MWh



339,049,716 MWh







Downtime



30

20

10

0

10

9

8

7

93

2014

93

95

89

81

94

2015 2016 2017 2018 2019 2020



94

92

2021

6



1.0 · 10 15 Bq

5




6.0 · 10 10 Bq

4

3




Emission of iodine-131 with plant exhaust air: < limit of detection



< limit of detection

Collective dose:

0.093 Sv

2

1

0

0.10

2014

0.12

2015

0.08

2016

0.15

2017

0.12 0.10

2018 2019

0.08

2020

0.09

2021

Report



54

KTG-FACHINFO

KTG-Fachinfo 15/2022 vom 03.06.2022

CDU/CSU-Bundestagsfraktion

will Weiterbetrieb der Kernkraftwerke

fordern

Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Mitglieder der KTG,

wie Bild-online aktuell berichtet, will sich die CDU/CSU-

Bundestagsfraktion nun der Mittelstands- und Wirtschaftsunion

(MIT) der CDU und CSU, dem Bayerischen

Landtag und der Bayerischen Staatsregierung anschließen

und ebenfalls den Weiterbetrieb von Kernkraftwerken für

drei bis fünf Jahre zur Sicherstellung der Energieversorgung

im Zusammenhang mit dem Krieg in der Ukraine

wegen der aktuellen Notlage fordern.

In einem Positionspapier der Arbeitsgruppe Umwelt,

Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz,

in dem auch der massive Ausbau der erneuerbaren Energie

gefordert wird, wird vorgeschlagen, dass sich die CDU/

CSU-Fraktion für die Nutzung der klassischen Kernenergie

als zeitlich begrenzte Brückentechnologie ausspricht. Die

Bundesregierung wird aufgefordert, rasch ein Gesetz zum

Weiterbetrieb der bestehenden Kernkraftwerke Emsland,

Isar 2 und Neckarwestheim 2 über das Jahr 2022 hinaus

auf den Weg zu bringen, damit dieser zeitlich noch

umsetzbar ist. Auch die Wiederaufnahme des Betriebs der

Ende 2021 abgeschalteten Kernkraftwerke (Grohnde,

Gundremmingen C und Brokdorf) soll geprüft werden.

So begrüßenswert es ist, das CDU und CSU mindestens in

einer Ausnahmesituation eine – wenn auch begrenzte –

neue Abwägung zu Gunsten der Kernenergie vornehmen,

so zweifelhaft ist, ob dies zu einer tatsächlichen Änderung

beim Fahrplan des Ausstiegs aus der Kernenergie führt,

nachdem die Union sich auf Bundesebene nunmehr in der

Oppositionsrolle befindet.


Ihre KTG-Geschäftsstelle

Nicolas Wendler

Bayerische Positionen

in der Energiepolitik vorgestellt


die Bayerische Staatsregierung hat am 17. Mai 2022 die

Bayerischen Positionen in der Energiepolitik vorgestellt,

die wie im Januar zwischen Bundeswirtschaftsminister

Habeck und dem bayerischen Ministerpräsidenten Söder

vereinbart u. a. darlegen sollen, wie der Ausbau der Windkraft

in Bayern beschleunigt werden kann bei gleichzeitiger

prinzipieller Erhaltung der so genannten

10-H-Regelung hinsichtlich des Mindestabstands von

Windkraftanlagen zu Wohnsiedlungen.

Die Positionen in der Energiepolitik decken allerdings zahlreiche

Aspekte und Themen der Energiepolitik ab, nicht nur

den Ausbau der Windkraft. So wird im Gegensatz zu manch

anderer Position der vergangenen Jahre der Fokus nicht

ausschließlich auf Klimaziele gelegt, sondern das energiepolitische

Zieldreieck insgesamt angesprochen und zwar in

der Reihenfolge Versorgungssicherheit, Bezahlbarkeit und

nachhaltige Produktion von Energien. Dementsprechend

widmen sich die ersten vier von 12 Abschnitten der

Versorgungssicherheit. Hier steht wiederum die Diversifizierung

von Energieimporten und Stromproduktion an

erster Stelle. Als einzelne Punkte werden hier gefordert der

Ausbau von LNG-Importkapazität, die regional bedeutsame

Befüllung des österreichischen Gasspeichers Haidach, der

ins bayerische Gasnetz einspeist, die Überprüfung von

geplanten und bereits erfolgten Stilllegungen von Kohlekraftwerken

und die befristete Verlängerung der Laufzeiten

von Kernkraftwerken. Wegen der unabsehbaren

Folgen für Bayern wird ein Gasembargo abgelehnt.

Näheres zur Kernenergie, außer dass der Weiterbetrieb

bei den Hauptforderungen gelistet ist, gibt es aber in der

Position nicht. Am 12. Mai fand allerdings im Ausschuss

für Wirtschaft, Landesentwicklung, Energie, Medien und

Digitalisierung des Bayerischen Landtags eine Anhörung

zum Thema „Kernenergie – mögliche Verlängerungen der

Laufzeiten, Auswirkungen des Auslaufens auf die

Netzstabilität“ statt, an der Vertreter des

Bundesumweltministeriums (BMUV), des Bayerischen

Staatsministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz

(StMUV), der Bundesnetzagentur, des

Übertragungsnetzbetreibers TenneT, der Leiter des

Kernkraftwerks Isar, Carsten Müller, sowie der

Energiewirtschaftsberater Dr. Björn Peters teilgenommen

haben und über die u. a. die Tageszeitung Fränkischer Tag

berichtete. Während Gerrit Niehaus für BMUV dessen

Position aus dem Prüfvermerk bekräftigte, dass es gegen

einen Weiterbetrieb einerseits Sicherheitsbedenken gebe

und dieser andererseits keinen wesentlichen Beitrag zur

Energieversorgung leisten könne, widersprach das StMUV

und machte zwei bisher nicht veröffentlichte Studien

geltend, „die belegen würden, dass eine

Laufzeitverlängerung rechtlich wie technisch machbar sei.“

Ludwig Kohler vom StMUV betonte, die Staatregierung

stehe zum Ausstieg, aber zur Vermeidung einer

Notsituation sei eine verlängerte Übergangsfrist von drei

bis fünf Jahren erforderlich. Carsten Müller erklärte für

den Betreiber des KKI, PreussenElektra, dass bis Ende Mai

eine Entscheidung der Bundespolitik erforderlich sei, weil

KTG-Fachinfo


sonst Fakten geschaffen würden, die irreversibel seien.

Das Uran sei laut Müller durchaus zu beschaffen, auch

ohne Russland. Der Vertreter der Bundesnetzagentur

betonte, dass Kernkraftwerke nicht benötigt würden, um

langfristig die Versorgung zu sichern. Sollte es im Winter

zu Energieengpässen kommen, könnten diese durch

Kohle-Reservekraftwerke kompensiert werden.

Kernkraftwerke könnten auch keinen „sinnvollen Beitrag

zu Kompensation“ ausfallender Gaskraftwerke leisten. Im

Landtag sind CSU, Freie Wähler, FDP und AfD für einen

Weiterbetrieb, Grüne und SPD dagegen.

Die Die anderen Punkte zur Versorgungssicherheit im

Positionspapier der Bayerischen Staatsregierung

behandeln den Ausbau einer Wasserstoffwirtschaft, in die

der Freistaat Bayern 450 Millionen Euro investiert. Der

Bund wird aufgefordert, sich für die Einbeziehung

Bayerns in das deutsche und europäische Wasserstoffpipelinenetz

einzusetzen, auch durch Wiederinbetriebnahme

und Umrüstung von Pipelines Richtung Süden

sowie den Neubau einer Pipeline nach Italien. Auch wird

gefordert, den Aufbau von Projekten zur Wasserstofferzeugung

nicht nur im Norden zu fördern. Die weiteren

Punkte zur Versorgungssicherheit sind der Ausbau der

Stromnetze, sowohl im Übertragungs- als auch im Verteilnetz

sowie ein neues Strommarktdesign, mit dem die

Finanzierung des Aufbaus von gesicherter Leistung

ermöglicht werden soll, die zur Flankierung des Ausbaus

erneuerbarer Energien erforderlich ist und die perspektivisch

mit Wasserstoff betreiben werden soll. Auf Grundlage

eines belastbaren Stresstests zum Versorgungssicherheitsmonitoring

soll der regionale Bedarf festgestellt

werden und der Bau von erforderlichen Anlagen durch

das neue Strommarktdesign, das auch die Bereitstellung

von gesicherter Leistung honoriert, ermöglicht werden.

Im Abschnitt zu wettbewerbsfähigen Energiepreisen

steht die Forderung einer umfassenden Energiepreisbremse

im Mittelpunkt, die neben einer Senkung der

Stromsteuer auf das europäische Mindestmaß u. a. auch

Zuschüsse aus dem Bundeshaushalt zu den Netzentgelten

wie im Kohleausstiegsgesetz zugesagt, den ermäßigten

Mehrwertsteuersatz auf Erdgas, Elektrizität und Fernwärme,

eine zeitnahe Umsetzung der temporären

Absenkung der Energiesteuern auf Kraftstoffe mit einer

längeren Dauer als drei Monate, eine Senkung der

Energiesteuern auf Heizöl und Erdgas und die Einführung

eines Industriestrompreises in Deutschland umfassen soll.

In Summe ergibt sich aus diesen Forderungen ein starker

Kontrast zur derzeit im Bundestag beratenen Novelle des

Energiesicherungsgesetzes. Dort ist keine Energiepreisbremse

egal auf welcher Handelsstufe vorgesehen,

sondern es soll vielmehr mit einer Preisanpassungsklausel

im Fall eines Ausfalls von Gasimporten ermöglicht werden,

dass mögliche deutliche Preissteigerungen als Folge einer

Angebotsverknappung durch den eventuellen Ausfall

russischer Gaslieferungen auch über die vertraglich

vereinbarten Preise hinaus im Markt und letztlich an die

Endkunden weitergegeben werden können. Dies dient

dem Zweck, eine Insolvenzkaskade und einen Zusammenbruch

der Gaslieferkette zu verhindern, der eintreten

könnte, wenn ggf. drastisch ansteigende Preise aus

vertraglichen Gründen nicht schnell genug an die nächste

Marktebene weitergegeben werden können. Allerdings

birgt die Preisanpassungsklausel in Abwesenheit eines

staatlichen Preisbremsmechanismus die Gefahr, dass beim

tatsächlichen Eintritt solcher Knappheitspreise sehr

schnell letztlich wirtschaftlich wie sozial untragbare

Endkundenpreise auftreten können. In einem solchen

Szenario könnte sich auch die Preisbremse der bayerischen

Positionen zur Energiepolitik schnell als

unzureichend erweisen.

Die weiteren sieben Punkte widmen sich dem rascheren

Ausbau erneuerbarer Energien in Bayern und den

Maßnahmen, dies zu ermöglichen. Anders als auf der

Bundesebene, die sich vor allem auf Windkraft und Solarenergie

konzentriert, spielen daneben in der bayerischen

Position auch die Erhaltung und der Ausbau der traditionell

bedeutenden Wasserkraft, die Bioenergie in Stromsowie

Gaserzeugung und die Geothermie eine wichtige

Rolle. Letztere soll nun besonders mit Blick auf den

Wärmemarkt ausgebaut und auch vernetzt werden, mit

dem Ziel, bis 2050 25 Prozent des bayerischen Raumwärmebedarfs

mit Geothermie zu decken.

Fraglich ist allerdings angesichts des bisherigen

Verhaltens der Bundesregierung in Energiefragen und der

Unentschlossenheit der Bayerischen Positionen in der

Energiepolitik, in denen es ein Potpourri von allem und für

jeden gibt, ob damit tatsächlich eine erkennbare Wirkung

auf die deutsche Energiepolitik entfaltet werden kann.

Wünschenswert wären mehr Pragmatismus und Bodenhaftung

auf jeden Fall.



Nicolas Wendler

Finnisch-Russisches

Kernkraftwerksprojekt infolge des

des Ukrainekrieges gescheitert


das neben Bau und Inbetriebsetzung von Olkiluoto 3

laufende Kernkraftwerksprojekt Hanhikivi des finnischen

55

KTG-FACHINFO

KTG-Fachinfo


56

KTG-FACHINFO

Energieunternehmens Fennovoima im nordfinnischen

Pyhäjoki ist endgültig gescheitert. Ursprünglich wollte der

finnische Betreiber das Kraftwerk ab 2007 in Zusammenarbeit

mit E.ON und mit Reaktoren von Toshiba oder

Areva errichten. Nach Fukushima zog sich E.ON zurück

und die Finnen fanden einen neuen Partner in der Rosatom-Tochter

RAOS. Das Kraftwerk sollte nunmehr gemäß

eines 2013 unterzeichneten Liefervertrages mit einer

neuen Version der WWER 1200-Reaktoren ausgestattet

werden, wobei es aber bei Hanhikivi zu großen Planungsund

Bauverzögerungen kam. Schon im Herbst 2021

verlangte das finnische Verteidigungsministerium zudem

eine Neubewertung des Projekts aus Sicherheitsgründen.

Wachsenden Druck auf den finnischen Betreiber übte

dann der Ukraine-Krieg aus. Deshalb kündigten die

Finnen vor wenigen Tagen den Vertrag mit RAOS, was

noch Rechtsstreitigkeiten mit Rosatom/RAOS nach sich

ziehen kann.

Quelle: www.heise.de/tp/features/Aus-fuer-finnischrussisches-Atomkraftwerk-7075569.html/


Dr. Jürgen W. Schmidt

Darüber hinaus stellen die Beschwerdeführer fest, dass

vom Betrieb von Kernkraftwerken, welche die heutigen

EU-Anforderungen erfüllen, keine wesentliche Grundrechtsgefährdung

mehr ausgehe, und es deshalb auch

nicht mehr im freien Ermessen des Gesetzgebers stehe,

die Nutzung dieser Kernkraftwerke zuzulassen oder nicht,

da ohne ihre Nutzung die Maßnahmen zum Klimaschutz

erheblich hinter dem Schutzziel zurückblieben. Eine realitätsgerechte

Abwägung von Risiken und Nutzen ergebe

aus Sicht der Beschwerdeführer, dass ein pauschales

Verbot der Kernenergienutzung nicht mehr verhältnismäßig

sei. Die Beschwerde stellt auch auf das Erfordernis

eines international ausgerichteten Handelns des Staates

beim globalen Schutz des Klimas ab. Dieses verpflichte ihn

– so das BVerfG in seinem Klimabeschluss 2021 – im

Rahmen internationaler Abstimmung auf Klimaschutz

hinzuwirken. Da die internationale Gemeinschaft durch

von ihr beauftragte Institutionen wie das International

Panel on Climate Change (IPCC), die International Energy

Agency (IEA) oder die EU-Kommission die Nutzung sicherer

Kernkraftwerke für vertretbar und für wichtig zum

Erreichen der Klimaziele erachte, sei ein nationales Verbot

der Kernenergienutzung aus Sicht der Beschwerdeführer

mit dieser Verpflichtung nicht vereinbar.


Verfassungsbeschwerde

gegen Ausstieg aus der Kernenergie


am 22. April 2022 wurde eine Verfassungsbeschwerde

gegen den Ausstieg aus der Kernenergie beim Bundesverfassungsgericht

in Karlsruhe eingereicht. Ein großer

Teil der zwölf Beschwerdeführer ist im pro-nuklearen

Verein Nuklearia e.V. engagiert.

Zur Begründung verweisen die Beschwerdeführer u. a.

darauf, dass die Schutzpflicht des Staates für Leben und

körperliche Unversehrtheit auch die Verpflichtung

umfasse, Leben und Gesundheit vor den Gefahren des

Klimawandels zu schützen, wie dies in der Entscheidung

des Bundesverfassungsgerichts zum Klimaschutzgesetz im

vergangenen Jahr festgestellt worden sei. Da aber der

Verzicht auf die Nutzung der klimaneutralen Kernenergie

aktuell die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle,

Mineralöl und Erdgas erhöhe, führe dies zu höheren CO₂-

Emissionen, was die Klimaerwärmung verstärke und die

Luft verschmutze. Beides gefährde die Gesundheit der

Beschwerdeführer.

Auch wird geltend gemacht, dass ohne Kernenergie die

Energieversorgung weniger robust sei, wodurch auch die

grundrechtlich umfassend geschützte Freiheit der

Beschwerdeführer gefährdet werde, da es in Krisensituationen

leichter zu großen Versorgungsstörungen und

Verbrauchseinschränkungen kommen könne.

Die Beschwerdeführer monieren, dass der Gesetzgeber

die Risiken durch den Atomausstieg bislang nicht erkannt

und sie nicht gegen die neu zu bewertenden Risiken der

Kernenergie abgewogen habe. Dazu sei er aber

verpflichtet, wenn neue Tatsachen oder Einschätzungen

vorlägen.

Nuklearia nahm die öffentliche Zeichnung und

Einreichung der Verfassungsbeschwerde zum Anlass für

eine Informationsveranstaltung und eine Demonstration

in der Karlsruher Innenstadt. Nun ist abzuwarten, ob das

Bundesverfassungsgericht die Beschwerde zum Anlass

nimmt, den Ausstieg aus der Kernenergienutzung gemäß

Atomgesetz von 2011 zu revidieren, der in einer

Entscheidung des Gerichts von 2016 weitgehend gebilligt

wurde, oder eher seine Entscheidung zum Klimaschutzgesetz

von 2021.


Nicolas Wendler

KTG-Fachinfo


VOR 66 EDITORIAL JAHREN 57

Vor 66 Jahren



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Vor 66 Jahren


VOR 66 JAHREN 60

Vor 66 Jahren


Inside

Die KTG gratuliert an dieser Stelle unseren besonderen Jubilaren ab und in ihren „ Neunzigern“.

Wir danken für die lange und treue Mitgliedschaft in der KTG und wünschen noch viele glückliche Lebensjahre.

August 2022

93 Jahre | 1929 2. Dipl.-Phys. Wolfgang Schwarzer, Weilerswist

98 Jahre | 1924 1. Prof. Dr. Wolfgang Stoll, Hanau

September 2022

KTG INSIDE 61

91 Jahre | 1931 22. Dipl.-Ing. Ludwig Seyfferth, Egelsbach

Herzlichen Glückwunsch!

Die KTG gratuliert ihren Mitgliedern sehr herzlich zum Geburtstag und wünscht ihnen weiterhin alles Gute!

August 2022

55 Jahre | 1967

29. Dipl.-Ing. Thomas Kluth, Krefeld

75 Jahre | 1947

5. Dr. Hartmut Lauer, Montferrier sur Lez / FR

75 Jahre | 1947

6. Dr. Michael Micklinghoff, Hemmingen

75 Jahre | 1947

6. Dr. Roland Schenkel, Baden-Baden

75 Jahre | 1947

7. Dr. Mohammad Ali Movahed, Kelkheim

76 Jahre | 1946

11. Dr. Manfried Lasch, Rettenbach

76 Jahre | 1946

19. Dr. Helga Kalinowski, Ohrum

78 Jahre | 1944

24. Dr. Gerd Uhlmann, Dresden

78 Jahre | 1944

29. Dipl.-Phys. Harald Scharf, AX Goes / NT

80 Jahre | 1942

28. Dipl.-Ing. Hans-J. Fröhlich, Berzhahn

81 Jahre | 1941

20. Dr. Willi Theis, Wien / AT

81 Jahre | 1941

21. Dipl.-Phys. Peter Kahlstatt, Hameln

82 Jahre | 1940

20. Dr. Herwig Pollanz, Linkenheim-

Hochstetten

83 Jahre | 1939

1. Dipl.-Ing. Gerhard Becker, Neunkirchen-

Seelscheid

83 Jahre | 1939

29. Dr.-Ing. E. h. Adolf Hüttl, Monte Estoril

(Parque Palmela) / PT

83 Jahre | 1939

31. Dr. Dietrich Ekkehard Becker,

Deisenhofen

84 Jahre | 1938

6. Prof. Dr. Rudolf Avenhaus, Baldham

84 Jahre | 1938

21. Dr. Gerhard Schücktanz, Altdorf

86 Jahre | 1936

31. Dr. Hartwig Poser, Radeberg-

Rossendorf

87 Jahre | 1935

29. Dr. Hans-Jürgen Engelmann, Peine

88 Jahre | 1934

15. Dipl.-Phys. Heinrich Glantz,

Eggenstein-Leopoldshafen

September 2022

45 Jahre | 1977

6. Daniel Scharf, Gelsenkirchen

55 Jahre | 1967

19. Dipl.-Ing. Tim Korbmacher, Altenberge

65 Jahre | 1957

20. Dipl.-Ing. Thomas Moser, Heidelberg

70 Jahre | 1952

6. Dipl.-Ing. (FH) Rudolf Skalitzky,

Landshut

71 Jahre | 1951

1. Dieter Porsch, Fürth

71 Jahre | 1951

5. Dipl.-Phys. Gerhard Keinhorst,

Backnang

72 Jahre | 1950

12. Dipl.-Ing. Luis Valencia, Steinfeld

73 Jahre | 1949

6. Manfred Erve, Oberasbach

73 Jahre | 1949

21. Otto Zach, Erlangen

73 Jahre | 1949

28. Matthias Holl, Essen

74 Jahre | 1948

6. Dr. Heinz-Peter Berg, Braunschweig

74 Jahre | 1948

8. Bärbel Leibrecht, Krefeld

74 Jahre | 1948

17. Robert Holzer, Bad Homburg

75 Jahre | 1947

17. Dipl.-Ing. Walter Anspach, Siegbach

81 Jahre | 1941

5. Prof. Dr. Manfred Popp, Karlsruhe

81 Jahre | 1941

14. Dr. José Lopez-Jimenez, Majadahonda

(Madrid) / ES

85 Jahre | 1937

22. Dr. Uwe Schmidt, Obertshausen

86 Jahre | 1936

7. Dr. Harald Stöber, Eggenstein-

Leopoldshafen

87 Jahre | 1935

27. Dipl.-Ing. Klaus Kleefeldt,

Karlsdorf-Neuthard

88 Jahre | 1934

13. Dipl.-Phys. Veit Ringel, Dresden

88 Jahre | 1934

30. Dr. Klaus Ebel, Ingersleben

OT Morsleben

89 Jahre | 1933

17. Dr. Ing. Manfred Mach, Breitenfelde

Wenn Sie künftig eine

Erwähnung Ihres

Geburtstages in der atw

wünschen, teilen Sie dies

bitte der KTG-

Geschäftsstelle mit.

KTG Inside

Lektorat:

Kerntechnische

Gesellschaft e. V. (KTG)

Berliner Straße 88A,

13467 Berlin

E-Mail: info@ktg.org

www.ktg.org

KTG Inside


62

Pressemitteilung zum Nuclear Innovation Prize

NEWS

Zwei deutsche Forschungsprojekte, die innovative

Lösungen im Bereich der nuklearen Entsorgung

entwickeln, wurden mit dem Nuclear Innovation

Prize ausgezeichnet. Der Preis wurde erstmalig

von der Europäischen Kommission vergeben und

zeichnet die jeweils drei besten Forschungsprojekte

bzw. innovativsten Produkte in der EU in den

Kategorien „Safety of reactor systems“ und „Radioactive

waste management“ aus. Die Preisträger

sind während den Konferenzen FISA 2022 und

EURADWASTE ’22, welche vom 31. Mai bis 3. Juni

in Lyon stattfanden ausgezeichnet worden.

Im Rahmen des Teilnahmewettbewerbs reichten

die Bewerber die wissenschaftlich-technische

Darstellung Ihres Projekts ein. Eine unabhängige

internationale Jury aus Vertretern der Wissenschaft

und der Industrie bewerteten die eingereichten

Beiträge.

Der 3. Platz in der Kategorie „Radioactive waste

management“ ging an das Projekt ROBBE zur

automatisierten Bearbeitung von Baugruppen

beim Rückbau von Kernkraftwerken. Die RWE

Nuclear GmbH und das Fraunhofer-Institut für

Graphische Datenverarbeitung (IGD) haben ein

robotergestütztes Verfahren zur Dekontamination

von Reststoffen mittels Hochdruckwasserstrahlen

entwickelt. Beliebige Reststoffteile werden auf

einen Drehtisch eingespannt und geometrisch

mittels eines Laserscanners vermessen. Aus den

Punktwolken des Laserscans wird ein

geometrisches Modell abgeleitet, an welchem die

Bahnen des Werkzeugs für das

Hochdruckwasserstrahlen berechnet werden. Das

entwickelte Verfahren erlaubt es erstmals

hochindividuelle Reststoffteile automatisch zu

dekontaminieren.

Der 2. Platz in der Kategorie „Radioactive waste

management“ ging an das Projekt QUANTOM zur

Entwicklung und Erprobung einer Fassmessanlage

zur zerstörungsfreien Charakterisierung radioaktiver

Abfälle. Die Framatome GmbH, das Aachen

Institute for Nuclear Training GmbH (AiNT) und

das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-

Technische Trendanalysen (INT) haben eine innovative

Fassmessanlage zur zerstörungsfreien stofflichen

Charakterisierung entwickelt, hergestellt

und getestet. Die Messanlage, mit der Bezeichnung

QUANTOM, basiert auf dem Verfahren der

Prompt-Gamma-Neutronen-Aktivierungs-Analyse

(PGNAA), welche Neutronen als durchdringende

Sonden zur Materialidentifizierung und Quantifizierung

nutzt. Bislang erfolgt eine Überprüfung

zur stofflichen Charakterisierung bei unzureichend

dokumentierten Abfallfässern durch eine aufwendige

Öffnung der Fässer, wodurch es zu Aktivitätsfreisetzungen

und Strahlenexpositionen kommt.

Die Möglichkeit, Abfallfässer zerstörungsfrei und

ohne Umverpackung stofflich zu analysieren,

vermeidet deutlich Strahlenbelastung und Sekundärabfall.

QUANTOM wurde als eine mobile, in

einem Standardcontainer integrierte, Messanlage

entwickelt. Dies ermöglicht den Einsatz der Messanlage

direkt dort, wo die Altabfälle gelagert oder

konditioniert werden.

Die Preisgelder der deutschen Preisträger betragen

20.000 Euro und 30.000 Euro. Beide deutschen

Projekte werden national innerhalb des Förderprogramms

FORKA – Forschung für den Rückbau

kerntechnischer Anlagen seitens des Bundesministeriums

für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Die Auszeichnungen zeigen, welche Vorreiterrolle

die deutsche Forschung im Bereich Rückbau

und nukleare Entsorgung international hat.

News

SEMINARPROGRAMM

2. JAHRESHÄLFTE 2022

Kommunikation und

Training für Kerntechnik

Erfolgreicher Wissenstransfer in der Kerntechnik – Methoden und praktische Anwendung

TERMIN 31. AUGUST – 01. SEPTEMBER 2022 WEBINAR PREIS 998,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referentinnen Dr. Tanja-Vera Herking Senior Consultant des IAOP | Dr. Christien Zedler Managing Director des IAOP

Veränderungsprozesse gestalten – Herausforderungen meistern, Beteiligte gewinnen

TERMIN 06. – 07. SEPTEMBER 2022 WEBINAR PREIS 998,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referentinnen Dr. Tanja-Vera Herking Senior Consultant des IAOP | Dr. Christien Zedler Managing Director des IAOP

Grundlagenschulung: Einführung in die Kern- und Entsorgungstechnik

TERMIN 15. – 16. SEPTEMBER 2022 BERLIN PREIS 1.398,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referent Sebastian Stransky Dipl.-Ing. für Kernenergietechnik, Berlin

Public Hearing Workshop – Öffentliche Anhörungen erfolgreich meistern

TERMIN 19. – 20. SEPTEMBER 2022 WEBINAR PREIS 1.598,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referent Dr. Nikolai A. Behr Medien- und Interviewtrainer, Deutsches Institut für Kommunikations- und Medientraining GmbH (DIKT)

Stilllegung und Rückbau in Recht und Praxis

TERMIN 27. – 28. SEPTEMBER 2022 BERLIN PREIS 1.598,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referenten Dr. Matthias Bauerfeind TÜV SÜD Energietechnik GmbH Baden-Württemberg | Dr. Christian Raetzke Rechtsanwalt, Leipzig

Das Strahlenschutzrecht und seine praktische Umsetzung

TERMIN 11. – 12. OKTOBER 2022 BERLIN PREIS 1.598,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referentinnen Dr. Maria Poetsch TÜV SÜD Energietechnik GmbH Baden-Württemberg | Dr. Christian Raetzke Rechtsanwalt, Leipzig

Atomrecht – Ihr Weg durch Genehmigungs- und Aufsichtsverfahren

TERMIN 08. NOVEMBER 2022 BERLIN PREIS 998,– € zzgl. gesetzl. USt.

Referent Dr. Christian Raetzke Rechtsanwalt, Leipzig

Für weitere Informationen besuchen Sie unsere Website

www.kernd.de/kernd/seminare

Anfragen und Anmeldungen: seminare@kernd.de

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atw - International Journal for Nuclear Power | 04.2022

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