Energie-Fakten.de > Schwerter zu Pflugscharen – Megatonnen zu Megawatt. Kann Atomwaffenmaterial für friedliche Zwecke genutzt werden?
 Veröffentlicht: 22. November 2001; zuletzt aktualisiert: Februar 2007; sept. 2013; ergänzt durch Hintergrundmaterial März 2010.

Schwerter zu Pflugscharen – Megatonnen zu Megawatt

Kann Atomwaffenmaterial für friedliche Zwecke genutzt werden?

Von Hans-Jörg Wingender
(
Hans-Joerg.Wingender@energie-fakten.de)Grawe

Dieser Artikel wurde mehrfach aktualisert. Zwischenzeitlich wurde er durch zusammenfassendes Hintergrundmaterial ergänzt. Siehe Bereich „Siehe auch“: Hintergrundmaterial aus dem Jahr 2010.

Hier die Fakten (vereinfachte Kurzfassung)

Die Großmächte hatten während des Kalten Krieges riesige Mengen an Atomsprengköpfen angesammelt. Insbesondere nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion wurden Verhandlungen darüber geführt, wie die Zahl der Atomsprengköpfe reduziert werden kann und wie das Atomwaffenmaterial so aus dem Verkehr gezogen werden kann, dass es nicht mehr zur Herstellung von Atomwaffen benutzt werden kann.

1. Im START II Vertrag (1993) vereinbarten die USA und Russland, dass 500 t waffenfähiges Uran und 68 t waffenfähiges Plutonium aus den Arsenalen der Militärs herausgeholt werden. Da dieses Material mit großem Aufwand hergestellt worden war, sollte es zur Stromerzeugung benutzt werden. Daraus ergab sich das Schlagwort "Megatonnen zu Megawatt". Megatonnen ist die Einheit mit der die Sprengkraft von Sprengkörpern angegeben wird und Megawatt ist die Einheit für die elektrische Leistung. (Eigentlich müßte hier Megawattstunden stehen, weil das die Einheit für die elektrische Energie ist). Häufig wird auch das alte Motto der Friedensbewegung "Schwerter zu Pflugscharen" für dieses Vorhaben benutzt.

2. Atomsprengköpfe enthalten entweder hochangereichertes Uran, das vielfach als HEU (Highly Enriched Uranium) bezeichnet wird und zu mehr als 90 % aus dem Isotop U-235 besteht, oder waffentaugliches (weapon grade) Plutonium, das zu über 95 % aus dem Isotop Pu-239 besteht.

Die bei weitem häufigsten Kernkraftwerkstypen (Leichtwasserreaktoren) werden mit schwach angereichertem Uran betrieben. Dazu wird das natürlich vorkommende Uran (Natururan) mit etwa 0,7 % U-235 Anteil in Anreicherungsanlagen auf 3 bis 5 % U-235 Anteil angereichert (LEU; Lowly Enriched Uranium).

Alternativ kann sogenannter Mischoxidbrennstoff (MOX-Brennstoff) eingesetzt werden. Dazu wird Plutonium, das aus der Wiederaufarbeitung von abgebranntem Kernbrennstoff stammt und etwa 65 % Pu239 enthält, mit nicht angereichertem Uran (Natururan) vermischt. Der Plutonium-Anteil beträgt darin etwa 5 %. Will man MOX-Brennelemente einsetzen, müssen die Kernreaktoren u.a. bezüglich Abschaltsicherheit, Nachwärmeabfuhr und Kritikalitätssicherheit  spezielle Anforderungen erfüllen.

3. Aus Atomwaffenmaterial läßt sich im Prinzip ganz einfach Kernbrennstoff machen: man vermischt das hochangereicherte Kernwaffenmaterial mit nicht angereichertem Uran (z. B. Natururan) und schon hat man eine Zusammensetzung, die dem Kernbrennstoff entspricht. In der Praxis ist es dann doch nicht ganz so einfach, weil man zunächst das Material in die richtige chemische Form bringen muss und weil der Umgang mit dem Material entsprechende Sicherheitsmaßnahmen erfordert.

4. Eigentlich müßten sich doch alle friedliebenden Menschen freuen, wenn aus einem Zerstörungspotenzial (Atomwaffen) nützliche elektrische Energie wird. Trotzdem hört man viel Kritik.

  • Da gibt es ernsthafte Bedenken, ob bei dem ganzen Prozess immer alles ganz sicher ist. Können da Störfälle (nukleare Ereignisse, s. u.) auftreten oder könnten böse Menschen das Material abzweigen (Proliferation, s. u.), um dann wieder Sprengköpfe zu bauen? Natürlich muss man da aufpassen. Aber das sollte kein wirkliches Problem darstellen, denn vor der Verarbeitung ist das Proliferationsrisiko fertiger Sprengköpfe größer, und mit Kernbrennstoff geht man seit vielen Jahren sicher um. Und wenn der neue Brennstoff schließlich abgebrannt ist, ist das Proliferationsrisiko sehr viel geringer geworden. 
  • Dann gibt es die Ideologen, leider auch aus der Friedensbewegung, die schon deshalb gegen diese Programme sind, weil mit dem Brennstoff die von ihnen vehement bekämpften Kernkraftwerke betrieben werden.

5. Bei der Verarbeitung von waffenfähigem Uran sind Erfolge erzielt worden. Russland liegt sogar vor dem ursprünglichen Zeitplan. Bisher (Oktober 2001) wurden etwa 120 t Waffen-Uran zu Brennstoff verarbeitet; das ist etwa der Inhalt von 5000 Sprengköpfen.

Beim Plutonium gibt es außer viel Wind noch nichts Konkretes. Das Plutonium ist auch ideologisch stärker belastet.

Ausblick

Wir hoffen, daß dieses Programm wirklich abgeschlossen wird. Leider befindet sich in den Arsenalen der Militärs noch viel mehr Atomwaffenmaterial, so daß dieses Programm zwar die richtige Richtung vorgibt, das Gefahrenpotenzial aber nur unwesentlich verringert.

Aktualisierung (Februar 2004)

Die Situation in den beiden Programmen zur Rückführung von Nuklearwaffenmaterial als Brennstoff für Kernkraftwerke hat sich seit dem Bericht von 2001 nicht wesentlich verändert. Während das Uranprogramm (Megatonnen zu Megawatt) weiterhin wie geplant fortschreitet, stagniert das Plutoniumprogramm (Schwerter zu Pflugscharen) wieder einmal. Dazu hier zwei kurze Meldungen:

1. Bombenuran

Megatonnen zu Megawatt - Waffenuran zu Strom
Die Firmen USEC Inc. (USA) und Techsnabexport (TENEX, Russische Föderation) haben an den 10. Jahrestag der industriellen Durchführung des Programms „Megatonnen zu Megawatt“ erinnert. Das Ziel des Programms besteht darin, innerhalb von 20 Jahren 500 Tonnen russischen Kernwaffen-Urans – das Äquivalent zu 20 000 nuklearen Gefechtsköpfen – in Brennstoff umzuwandeln, der von USEC zum Einsatz in US-Kernkraftwerken erworben wird. Bisher wurden 200 Tonnen Waffenuran, entsprechend 8000 Gefechtsköpfen, im Rahmen des Programms umgearbeitet. William H. Timber, Präsident und Chief Executive Officer von USEC, erklärte hierzu, daß „USEC und TENEX in diesen 10 Jahren genügend waffenfähiges russisches Material in Brennstoff rezykliert haben, um eine Stadt der Größe von Boston oder Seattle für beinahe 300 Jahre mit Strom zu versorgen. Etwa 10 % der Elektrizität kommt jetzt in Amerika aus Kernkraftwerken, die diesen Brennstoff verwenden. Seit 1994 hat USEC in Russland für über 3 Milliarden US $ Brennstoff eingekauft und wir haben 40 % des Programms abgearbeitet." (Quelle: USEC und TENEX, 14. 01.2004)

2. Bombenplutonium

Schwerter zu Pflugscharen - Waffenplutonium zu Strom
USA: Die Errichtung der Mischoxid (MOX)-Brennstofffabrik auf dem Forschungsgelände von Savannah-River ist bis 2005 zurückgestellt worden. Der Grund dafür sind unterschiedliche Auffassungen der russischen und US-Vertragspartner in Haftungsfragen. Die amerikanischen Auftragnehmer verlangen die rechtliche Absicherung für den Fall, daß bei der von den USA ausgelegten russischen Anlage Probleme entstehen. Die USA und Russland haben sich verpflichtet, in parallel auszuführenden Programmen insgesamt 68 Tonnen Plutonium in MOX-Brennstoff umzuwandeln. Der US-Kongreß hat vergangenes Jahr 400 Millionen US$ bewilligt, um den Bau der Anlage zu beginnen, und Präsident Bush hat für nächstes Jahr 368 Millionen US$ für die Anlage beantragt. (Quelle: SpentFuel, 9 February 2004)

2. Aktualisierung (Februar 2007)

1. Vorbemerkung/Einleitung

Die Situation in den beiden Programmen zur Rückführung von Nuklearwaffenmaterial als Brennstoff für Kernkraftwerke hat sich seit 2001 nicht wesentlich verändert. Während das Uranprogramm (Megatonnen zu Megawatt) weiterhin wie geplant fortschreitet, stagniert das Plutoniumprogramm (Schwerter zu Pflugscharen) immer noch.

Langfristig angelegte politische Prozesse wie eben diese beiden Programme sind immer in Gefahr, unvorhersehbaren politischen Entwicklungen wie etwa der Entfremdung der entscheidenden Beteiligten oder der Verlagerung von Interessenschwerpunkten zum Opfer zu fallen oder geopfert zu werden. So etwas ist anscheinend hier noch nicht vorgekommen. Allerdings sind in beiden Fällen in den vergangenen drei Jahren Ereignisse eingetreten, die den Projekten zeitweilig bewegte oder gar dramatische Dynamik verliehen haben. Auslöser dafür waren bisher

  • einmal die politischen Differenzen der Partner hinsichtlich der Wertung und Nutzung des Nuklearprogramms der Islamischen Republik Iran,
  • zum anderen die wirtschaftsstrategischen Ziele der Russischen Föderation mit Blick auf die mittel- und langfristigen Strategie zu Ausbau und Nutzung des Kernenergiepotenzials im eigenen Land
  • sowie die Konkurrenzsituation der Partner bei der Ausbeutung der sich abzeichnenden Entwicklungen auf den Weltmärkten für Energie und Rohstoffe.

Hier ist nicht der Ort, diese Zusammenhänge darzustellen.

2. Waffenuran

2.1   Das US-russische Programm Megatonnen zu Megawatt

Die Umwandlung von waffenfähigem, hoch-angereichgertem Uran (HEU) aus russischen Nuklearwaffenbeständen zu niedrig angereichertem Uran (LEU) für die Verwendung als Brennstoff in Leichtwasserreaktoren (LWR) in den USA zur Stromerzeugung wurde trotz gelegentlicher juristischer, wirtschaftlicher und innenpolitischer Schwierigkeiten ziemlich nach Plan abgewickelt. Die Tabelle 1 und die Diagramme 1 und 2 zeigen deutlich den nahezu ungebrochen linearen Fortschritt des Programms bis Ende 2006. Es ist daher davon auszugehen, daß auch weiter nach Plan vorgegangen werden wird und Ende 2013 die Menge von 500 t HEU umgewandelt und 20 000 Gefechtsköpfe vernichtet sein werden. Zur weiteren Vertiefung wird auf die NUSEC Web-Adresse www.nusec.com verwiesen.

Der politische Wille zum Erfolg des Programms ist bei beiden Partnern ungebrochen. Dazu hilft sicher nicht unwesentlich die Tatsache, daß dieses Programm wohl das einzige Abrüstungsprogramm ist, das kein Geld kostet sondern beiden Seiten direkte finanzielle Ergebnisse bringt. Die etwa 12 Milliarden US$, die für den Brennstoff an Russland gezahlt werden, dienen dort zur Umstrukturierung der Verteidigungsindustrie, zur Stärkung der Wirtschaft, zum Ausbau der Nuklearindustrie und vermutlich auch zu weniger erwünschten Zwecken.

Jahr
HEU verarbeitet
(t, kumuliert)
LEU nach USA geliefert
(t, kumuliert)
Gefechtsköpfe vernichtet
(Anzahl, kumuliert)
1994
0
0 0
1995
6
186 244
1996
18
557 723
1997 36 1037 1441
1998 50 1487 2403
1999 71 2111 3254
2000 101 2969 4453
2001 131 3873 5655
2002 161 4752 6856
2003 191 5658 8059
2004 221 6549 9261
2005 252 7395 10467
2006 282 8265 11410
2007 322   12859
2008      
2009 382   15259
2010      
2011 442   17659
2012      
2013 500   20000

Tabelle 1: Projektverlauf: Ist-Stand von 1994 bis 2006 und Planung (Schätzwerte von USEC) von 2007 bis 2013  (Quelle: USEC, www.usec.com

verarbeitetes HEU
Diagramm 1:  HEU-Umwandlungsfortschritt, Fakten bis zum Jahr 2006
einschließlich, Prognose ab Jahr 2007 (Schätzwerte von USEC)

verarbeitete Gefechtsköpfe

Diagramm 2:  Anzahl der im Projekt von Russland vernichteten nuklearen
Gefechtsköpfe, Tatsache bis Ende 2006, Prognose ab Jahr 2007.

2.2 Einflußgrößen

Konkurrenten
Zu Beginn des Programms wurden Bedenken laut, die Gleichgewichte der Uranmärkte würden durch das Einbringen großer Brennstoffmengen gestört. Daher wurden Gerichtsverfahren angestrengt, um einen Ausgleich für mit USEC konkurrierende Handelsunternehmen zu erreichen. Die dadurch verursachten Verzögerungen im Programm konnten schnell beseitigt werden, als deutlich wurde, daß der Uranbedarf so stark anwuchs, daß der Markteinfluß des HEU-Programms vernachlässigt werden konnte.

  • Die finanziellen Bedingungen des HEU-Abkommens sind geregelt und auf beiden Seiten unbestritten. Daneben existiert der Handel mit angereichertem Uran, das mit dem „HEU Deal“ in keinerlei Zusammenhang steht. Für diesen Handel haben die USA gegenüber Russland in den frühen 90er Jahren eine Handelsschranke (Schutzzoll) errichtet, weil damals der russische Staat dringend Devisen benötigte und dazu u. a. auch schwach angereichertes Uran zu Dumpingpreisen auf den Markt warf. Diese Schutzpolitik ist alle fünf Jahre zu überprüfen und steht nun wieder zur Beurteilung an. Da sich die Handelspolitik der Russischen Foederation ebenfalls geändert hat, fanden im Sommer 2006 erste Gespräche zur Auflösung der Beschränkungen statt. Natürlich benutzt man auch das HEU-Abkommen, um auf die Dringlichkeit einer Auflösung der Restriktionen hinzuweisen. Eine Behinderung des Programmfortschritts war bisher nicht zu bemerken.
  • Wie schon im ersten Bericht (2001) erwähnt, gibt es in Russland noch weitere HEU-Bestände von geschätzten 500 bis 750 t. Dennoch wird eine Erweiterung des HEU-Abkommens auf Teile dieser Reserven (HEU-2-Deal) von Russland strikt abgelehnt (siehe Abschnitt 2.4 weiter unten).

2.3 Das US-HEU Abreicherungsprogramm

Im Jahr 1996 erklärte die US Regierung 174,3 t hoch angereicherten Urans (HEU) zu militärischem Überschußmaterial. Es stammt hauptsächlich von verschrotteten Gefechtsköpfen. Bis September 2006 wurden davon in zwei Programmphasen insgesamt 64 t HEU zu 1050 t LEU (schwach angereichertes Uran) umgewandelt. Damit kann ein Reaktor mit der Kapazität von 1000 MWe über etwa 50 Jahre betrieben oder der Strombedarf einer Stadt wie Boston 43 Jahre lang gedeckt werden.

2.4 Einige Worte über die Zukunft

  • Uranbedarf Russlands
    Das ehrgeizige Programm zum Ausbau der russischen Nuklearstromkapazität führt zu einem jährlichen Bedarf von ca. 8000 t Natururan. Die gegenwärtig in Betrieb befindlichen Minen können in naher Zukunft aber nur 5000 t liefern. Die Lücke soll zunächst durch Verwendung der vorhandenen Vorratsmengen und die Rezyklierung abgebrannter Brennelemente geschlossen werden. Zusätzlich sollen für den weiter steigenden Bedarf mittelfristig neue Minen erschlossen werden (z. B. Süd-Jakutien, Ost-Sibirien, Karelien). Es wird angegeben, daß der russische Uranbedarf zu befriedigen ist, wenn die Produktion bis 2010 um 40 % und bis 2020 um 240 % gesteigert wird.
    Die in Russland vorhandenen HEU Mengen von ca. 750 t könnten mit 1,5 % angereichertem Uran vermischt zu Reaktorbrennstoff (LEU) umgewandelt werden. Dieser Brennstoff entspräche einer Natururanmenge von 170 000 t und könnte den gegenwärtigen gesamt-russischen Jahresbedarf für 20 Jahre decken. Davon spricht aber niemand. Russland will wohl seine Arsenale nicht weiter reduzieren .
  • Brennstoff aus russischem Waffenuran für Südafrikas Reaktoren?
    Es gibt Pressemeldungen (dpa, 6. Dezember 2006; M&C News, 7. Dezember 2006) über südafrikanische Pläne, abgereichertes Waffenuran aus Russland für den Betrieb zukünftiger Reaktoren (sog. PBMR – Pebble Bed Modular Reactor, entspricht etwa dem in den 80er Jahren in Deutschland konzipierten HTR-Modul Reaktor) in der Republik Südafrika zu verwenden, die etwa ab 2015 sukzessive in Betrieb genommen werden sollen. Auskunft über Gespräche mit Russland in diese Angelegenheit wurde nicht gegeben.
    In Kenntnis der inner-russischen Diskussion Mitte 2006 würde eine solche Entscheidung positiv überraschen.

3. Waffenplutonium

Im Oktober 2006 veröffentlichte die  Zeitschrift atomwirtschaft nachfolgende Mitteilung
(atw 51. Jg (2006), Heft 10 – Oktober, Seite 660):

Amerikanisch-russisches Plutoniumabkommen bestätigt

Der amerikanische Energieminister Samuel W. Bodman und der Leiter der Russischen Föderalen Agentur für Atomenergie (Rosatom), Sergei Kirijenko, haben mit der Unterzeichnung einer gemeinsamen Erklärung am 13.07.2006 unterstrichen, je 34 t Plutonium aus militärischen Beständen zu Kernbrennstoff zu verarbeiten. Beide Staaten besitzen ungefähr je 100 t dieses Materials.
Anfang Juni 2000 hatten der damalige US-Präsident Bill Clinton und der russische Präsident Wladimir Putin ein entsprechendes Abkommen unterzeichnet.
Die USA wird zu diesem Zweck im Herbst 2006 mit dem Bau einer Mischoxid-(MOX) Anlage im Bundesstaat South Carolina beginnen. Russland seinerseits plant spätestens in den Jahren 2010 - 2012 im Schnellen Brüter BN-600 (Belojarsk 3) einen Teil seines waffenfähigen Plutoniums in Form von MOX-Brennstoff einzusetzen.

Andererseits häufen sich seit Mitte 2006 Meldungen, daß das Plutonium-Verwertungsprogramm (Schwerter zu Pflugscharen) vor dem Kollaps stehe.

In den USA sind die Kosten der beiden erforderlichen Anlagen (eine zur Abtrennung der Plutoniumteile aus den Sprengköpfen und eine zur Fabrikation des Mischoxid- (MOX)-Brennstoffs) innerhalb von fünf Jahren gegenüber den anfänglich projektierten Zahlen immens gestiegen: von ca. 0,5 auf 2,0 Milliarden US$ für die Demontage der Sprengköpfe beziehungsweise von 0,8 auf 4,7 Milliarden US$ für die Anlage zur MOX-Fertigung.

Der Bau der entsprechenden Anlagen in Russland „steht in den Sternen“. Russland ist anscheinend an der MOX-Herstellung für LWR nicht mehr interessiert, sondern will das Plutonium direkt in einem Brutrektor verbrennen. Um das US-Mißfallen an der russischen Haltung zu demonstrieren, hat ein Senatskomitee 35 Mio. US$ gestrichen, die einen Anschub für das russische Programm geben sollten.

Die Meldungen zum Plutoniumabkommen sind zur Zeit in Teilen widersprüchlich, in Teilen bestätigend. Es gibt gegenwärtig keine gesicherte Information über das Programm außer, daß es stagniert.

Weitere Informationen können Sie der Langfassung entnehmen.
Hier können Sie Kurz- und Langfassung (inkl. der 1. Aktualisierung 2004) gemeinsam als PDF downloaden. (../PDF Logo PDF, 56 kB). Diese Antwort entstand im Oktober 2001 und wurde im Februar 2004 und Februar 2007 aktualisiert.

Das Uran-Programm wurde Ende August mit der letzten Lieferung von LEU durch Russland beendet.
[Redaktion KT, Sept. '13]

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