Kernenergie und Klima

Publiziert als Diskussionsbeiträge der Scientists for Future, 9, 1–98.

(Note:The article is in German, but provides a long English abstract.)

ZUSAMMENFASSUNG (English further below):

Angesichts der sich beschleunigenden Klimakrise wird die Bedeutung der Kernkraft, die derzeit ca. 10 % der weltweiten Stromproduktion ausmacht, für den zukünftigen Energieträgermix diskutiert. Einige Länder, internationale Organisationen, private Unternehmen sowie Forscher:innen messen der Kernenergie auf dem Weg zur Kli­ma­neutralität und zum Ende fossiler Energien eine gewisse Bedeutung bei. Dies geht auch aus Energie- und Klimaszenarien des IPCC hervor. Dagegen legen die Er­fahrun­gen mit der kommerziellen Nutzung der Kernkraft der letzten sieben Jahr­zehnte nahe, dass ein solcher Pfad mit erheblichen technischen, ökonomischen und gesell­schaftlichen Risiken verbunden ist. Der vorliegende Diskussionsbeitrag erör­tert Ar­gumente in den Bereichen „Technologie und Gefahrenpotenziale“, „Wirt­schaftlich­keit“, „zeitliche Verfügbarkeit“ sowie „Kompatibilität mit der sozial-ökolo­gischen Transformation“ und zieht dann ein Fazit.

Technologie und Gefahrenpotenziale: In Kernkraftwerken sind jederzeit katastro­phale Unfälle mit großen Freisetzungen radioaktiver Schadstoffe möglich. Dies zei­gen nicht nur die Großunfälle, z. B. die Ka­ta­strophen von Tschernobyl und Fukushima, sondern auch eine Vielzahl von Un­fäl­len, die sich seit 1945 in jedem Jahrzehnt und in jeder Region, die Kernenergie nutzt, ereignet haben. Von in Planung befindlichen SMR-Reaktorkonzepten („Small Modu­lar Reactors“) ist keine wesentlich größere Zuver­lässigkeit zu erwarten. Darüber hinaus besteht permanent die Gefahr des Miss­brauchs von waffenfähigem Spaltmaterial (hochangereichertes Uran bzw. Plu­to­nium) für terroristische Zwecke oder andere Proliferation. Die Endlagerung hoch­radio­aktiver Abfälle muss aufgrund hoher Halbwertszeiten für über eine Millio­n Jahre sicher gewähr­leistet werden; die damit verbundenen Langfristrisiken sind aus heu­tiger Per­spektive nicht überschaubar und weisen zukünftigen Generationen erheb­liche Las­ten zu.

Wirtschaftlichkeit: Die kommerzielle Nutzung von Kernenergie war in den 1950er Jahren ein Nebenprodukt militärischer Entwicklungen und hat seit dieser Zeit nie­mals den Sprung zu einer wettbewerbsfähigen Energiequelle geschafft. Selbst der laufende Betrieb von älteren Kernkraftwerken wird heute zunehmend unwirtschaft­lich. Laufzeitverlängerungen sind technisch und wirtschaftlich riskant. Beim Neubau von Kernkraftwerken der aktuellen 3. Generation muss mit Verlusten in Höhe meh­rerer Milliarden US-$ bzw. € gerechnet werden. Zusätzlich fallen erhebliche und der­zeit weitgehend unbe­kannte Kosten für den Rückbau von Kernkraftwerken und die Endlagerung radioak­tiver Abfälle an. Energiewirtschaftliche Analysen zeigen, dass die Einhaltung ambitio­nierter Klimaschutzziele (globale Erwärmung 1,5° bis unter 2 °C) ohne Kernenergie nicht nur möglich, sondern auch unter Berücksichtigung von Systemkosten mit erneuerbaren Energien kostengünstiger ist. Hierzu kommt, dass Unfallrisiken von Kernkraftwerken nicht versicherbar sind und Schäden daher immer sozialisiert werden müssen. Die in aktu­ellen Diskussionen genannten SMR-Konzepte („Small Modular Reactors“) und die Konzepte der sogenannten „Kernkraftwerke der 4. Generation“ (nicht-Leichtwasser-gekühlt) sind technisch unausgereift und weit von kommerziellen Einsätzen entfernt.

Zeitliche Verfügbarkeit: Angesichts des stagnierenden bzw. in allen Kernkraftstaaten (außer China) rückläufigen Kernkraftwerksbaus, Planungs- und Bauzeiten von zwei Jahrzehnten (und mehr) sowie absehbar geringen technischen Innovationen kann Kernkraft in den für die Bekämpfung der Klimakrise relevanten Zeiträumen von zwei bis maximal drei Jahrzehnten keine Rolle spielen. Die Anzahl des Baubeginns von Kernkraftwerken ist bereits seit 1976 rückläufig. Aktuell befinden sich lediglich 52 Kernkraftwerke im Bau und nur wenige Länder versuchen den Einstieg in die Kern­energie. Traditionelle Hersteller wie Westinghouse (USA) und Framatome (Frank­reich) sind finanziell angeschlagen und nicht in der Lage, im nächsten Jahrzehnt eine große Anzahl an Neubauprojekten in Angriff zu nehmen.

Kernkraft in der sozial-ökologischen Transformation: Die größte Herausforderung der großen Transformation, d. h. von sozial-ökologischen Reformen in Richtung zu einem gesellschaftlich gestützten zukunftsfähigen, klimaneutralen Energiesystem, liegt in der Überwindung der Widerstände („Lock-in“) des alten, von fossilen Kraftwerken dominierten Energiesystems. Kernenergie ist nicht geeignet, diesen Transforma­tionsprozess zu unterstützen, sondern blockiert diesen sogar: durch Innovations- und Investitionsblockaden. Nuklearer Wasserstoff ist weder aus technischen noch aus ökonomischen Gründen eine Option zur Steigerung der Auslastung von Kern­kraftwerken. Japan ist ein plastisches Beispiel für Transfor­mationsresistenz. In Deutschland schreitet die Atomwende zwar durch die Abschal­tung der letzten sechs Kernkraftwerke (2021 bzw. 2022) voran, jedoch sind weitere Schritte zu einem voll­ständigen Atomausstieg notwendig, u. a. die Schließung der Atomfabriken in Lingen und Gronau. Die Atomwende ist auch eine notwendige Be­dingung für eine erfolg­reiche Endlagersuche.

Fazit: Im vorliegenden Diskussionsbeitrag wird eine Vielzahl von Argumenten ge­prüft und am bestehenden Stand der Forschung abgeglichen. Dabei bestätigt sich die Einschätzung der Scientists for Future aus dem Diskussionsbeitrag „Klimaver­trägliche Energieversorgung für Deutschland“ vom Juli 2021, dass Kernenergie nicht in der Lage ist, in der verbleibenden Zeit einen sinnvollen Beitrag zum Umbau zu einer klimaverträglichen Energieversorgung zu leisten. Kernkraft ist zu gefährlich, zu teuer und zu langsam verfügbar; darüber hinaus ist Kernkraft zu transformationsresis­tent, d. h. sie blockiert den notwendigen sozial-ökologischen Transformationspro­zess, ohne den ambitionierte Klimaschutzziele nicht erreichbar sind.

ENGLISH:

In light of the accelerating climate crisis, nuclear energy and its place in the future energy mix is being debated once again. Currently its share of global electricity ge­n­eration is about 10 percent. Some countries, international organizations, private businesses and scientists accord nuclear energy some kind of role in the pursuit of climate neutrality and in ending the era of fossil fuels. The IPCC, too, includes nuclear energy in its scenarios. On the other hand, the experience with commercial nuclear energy generation acquired over the past seven decades points to the significant technical, economic, and social risks involved. This paper reviews arguments in the areas of “technology and risks,” “economic viability,” ’timely availability,” and “com­patibility with social-ecological transformation processes.”

Technology and risks: Catastro­phes involving the release of radioactive material are always a real possibility, as il­lustrated by the major accidents in Three Mile Island, Chernobyl, and Fukushima. Also, since 1945, countless accidents have occurred wherever nuclear energy has been deployed. No significantly higher reliability is to be expected from the SMRs (“small modular reactors”) that are currently at the plan­ning stage. Even modern ma­thematical techniques, such as probabilistic security analyses (PSAs), do not adequa­tely reflect important factors, such as deficient secu­rity arrangements or rare natural disasters and thereby systematically underestimate the risks. Moreover, there is the ever-present proliferation risk of weapon-grade, highly enriched uranium, and plutonium. Most spent fuel rods are stored in scarcely protected surface containers or other interim solutions, often outside proper con­tainment structures. The safe storage of highly radioactive material, owing to a half-live of individual isotopes of over a million years, must be guaranteed for eons. Even if the risks involved for future generations cannot be authoritatively determined to­day, heavy burdens are undoubtedly externalized to the future.

Nuclear energy and economic efficiency: The commercial use of nuclear energy was, in the 1950s, the by-product of military programmes. Not then, and not since, has nuclear energy been a competitive energy source. Even the continued use of existing plants is not economical, while investments into third generation reactors are pro­jected to require subsidies to the tune of billions of $ or €. The experience with the development of SMR con­cepts suggests that these are prone to lead to even higher electricity costs. Lastly, there are the considerable, currently largely unknown costs involved in dismant­ling nuclear power plants and in the safe storage of radioactive waste. Detailed ana­lyses confirm that meeting ambitious climate goals (i. e. global heating of between 1.5° and below 2° Celsius) is well possible with renewables which, if system costs are consi­dered, are also considerably cheaper than nuclear energy. Given, too, that nuclear power plants are not commercially insurable, the risks inherent in their operation must be borne by society at large. The currently hyped SMRs and the so-called Generation IV concepts (not light-water cooled) are techno­logically immature and far from commercially viable.

Timely availability: Given the stagnating or – with the exception of China – slowing pace of nuclear power plant construction, and considering furthermore the limited innovation potential as well as the timeframe of two decades for planning and con­struction, nuclear power is not a viable tool to mitigate global heating. Since 1976, the number of nuclear power plants construction starts is declining. Currently, only 52 nuclear power plants are being built. Very few countries are pursuing respective plans. Traditional nuclear producers, such as Westinghouse (USA) and Framatome (France) are in dire straits financially and are not able to launch a significant num­ber of new construction projects in the coming decade. It can be doubted whether Russia or China have the capacity to meet a hypothetically surging demand for nuclear en­ergy but, in any event, relying on them would be neither safe nor geopolitically de­sirable.

Nuclear energy in the social-ecological transformation: The ultimate challenge of the great transformation, i. e. kicking off the socio-ecological reforms that will lead to a broadly supported, viable, climate-neutral energy system, lies in overcoming the drag (“lock-in”) of the old system that is dominated by fossil fuel interests. Yet, make no mistake, nuclear energy is of no use to support this process. In fact, it blocks it. The massive R&D investment required for a dead-end technology crowds out the devel­opment of sustainable technologies, such as those in the areas of renewables, energy storage and efficiency. Nuclear energy producers, given the competitive en­viron­ment they operate in, are incentivized to prevent – or minimize – investments in renewables. For obvious technical as well as economic reasons, nuclear hydrogen
– the often-proclaimed deus ex machina – cannot enhance the viability of nuclear power plants. Japan is an exhibit A of transformation resistance. In Germany the end of the atomic era proceeds, and the last six nuclear power stations will be switched off in 2021 and 2022, but further steps are still needed, most importantly the search for a safe storage facility for radioactive waste.

By way of conclusion: The present analysis reviews a whole range of arguments based on the most recent and authoritative scientific literature. It confirms the assessment of the paper Climate-friendly energy supply for Germany – 16 points of orien­tation, pub­li­shed on 22 April 2021 by Scientists for Future (doi.org/10.5281/zenodo.4409334) that nuclear energy can­not, in the short time re­maining before the climate tips, meaningfully contribute to a climate-neutral energy system. Nuclear energy is too dangerous, too expensive, and too sluggishly deploy­able to play a significant role in mitigating the climate crisis. In addition, nuclear en­ergy is an obstacle to achieving the social-ecological transfor­mation, without which ambitious climate goals are elusive.