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Über dieses Buch

Dem nach der Tschernobyl-Katastrophe stark angewachsenen Informationsbedürfnis über die Möglichkeiten und Risiken der Kernkraft-Ausnutzung trägt diese Neuauflage Rechnung. In verständlicher Form wird in die technischen, militärischen, medizinischen und biologischen Probleme des Atomzeitalters eingeführt. Besondere Beachtung findet dabei das Dilemma der modernen Technik, häufig mit der Lösung alter Probleme neue zu kreieren.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einleitung Das Dilemma der modernen Technik

Einleitung Das Dilemma der modernen Technik

Zusammenfassung
Früher waren Wissenschaft und Technik meist bestrebt, die Aufmerksamkeit des Menschen auf diejenigen epochemachenden Entdeckungen und Erfindungen zu lenken, die eine ständig steigende Produktivität und eine stetige Hebung des Lebensstandards für eine zunehmende Zahl von Menschen zur Folge haben. Seltener hat man auch darauf aufmerksam gemacht, was dieses alles kostet. Man hat die Allgemeinheit eher glauben lassen, daß die Menschheit das alles umsonst bekommen hat, und daß diese Entwicklung sich in wachsendem Tempo unbegrenzt in die Zukunft fortsetzen kann. Und doch ist es eine der ältesten und bestfundierten Lebenserfahrungen des Menschen, daß alles seinen Preis hat. Es hat auch während der ganzen Zeit immer einzelne klarsehende Forscher und Techniker gegeben, die ernsthaft darauf hingewiesen haben, daß die Technik mehr Probleme schafft als sie löst, und daß sie durch Raubbau und mangelnden Überblick des Menschen droht, im Laufe von ein paar Jahrhunderten das fein abgestimmte Gleichgewicht zwischen allen Lebensprozessen der Erde, das die Natur in mindestens 500 Millionen Jahren aufgebaut hat, unwiederbringlich zu zerstören. Wir haben als Motto zwei dieser mahnenden Stimmen zitiert, aber die stürmischen Fortschritte der Technik haben bisher die meisten Warnungen erstickt.
Niels Arley, Helge Skov

Die technischen Probleme bei der Ausnützung der Kernenergie

Frontmatter

I. Übersicht über die Kernphysik

Zusammenfassung
Die Kernphysik ist heute noch eine zumeist empirische Wissenschaft, da wir uns hier außerhalb des Gültigkeitsbereiches der jetzigen Quantentheorie befinden. Wir brauchen ganz neue Ideen und Behandlungsmethoden, bevor wir zu einem theoretischen Verständnis und zu der Möglichkeit theoretischer Vorausberechnung der verschiedenen Atomkernprozesse gelangen können. Im Augenblick besteht nur wenig Aussicht, diese neuen Ideen, z. B. entsprechend Schrödingers Aufstellung der Wellenmechanik, zu finden, und die Experimentalphysik hat vor der theoretischen Physik einen Vorsprung. Wir können nur für einzelne Fälle in unserem Erfahrungsbereich unser Wissen in einfachen, qualitativen Modellvorstellungen zusammenfassen. Aber diese mangelhafte Kenntnis der Grundlagen ist kein Hindernis für die empirischen technischen Anwendungen. Wir können z. B. auch innerhalb der Radiotechnik Antennen und Sendestationen berechnen und dimensionieren, ohne ein tieferes Verständnis der noch ungeklärten Fragen zu besitzen, die uns etwa Elektronenladung und -struktur aufgeben. So wie Elektrotechnik, Flugwesen und Fernsehen jetzt selbständige technische Disziplinen sind, die nur die Grundlage mit der physikalischen Forschung, aus der sie ursprünglich entstanden sind, gemeinsam haben, hat sich die Kernenergie schon jetzt im Laufe der letzten Jahre zu einer selbständigen technischen Disziplin, „nuclear engineering“, entwickelt, die ebensoweit entfernt ist von der physikalischen Grundforschung Kernphysik, aus der sie entstanden ist, wie die anderen genannten technischen Disziplinen.
Niels Arley, Helge Skov

II. Die Probleme der Neutronenphysik

Zusammenfassung
Die Neutronen wirken als eine Art Zündhölzer, die die Urankerne anstecken, so daß diese einen Teil ihrer Energie in Form von Wärme abgeben. Für den Ingenieur, der einen Kernreaktor dimensionieren soll, in dem diese Wärme produziert und danach in gewöhnlichen Maschinen z. B. in elektrische Energie, Heizungswärme, zum Antrieb von Schiffen usw. umgesetzt wird, ist es notwendig, etwas darüber zu wissen, was mit den Neutronen geschieht, wenn diese durch Materie geschickt werden, und auf welche Weise es von der kinetischen Energie der Neutronen abhängt. Auch diese Probleme müssen empirisch beleuchtet werden, wenn wir auch hoffen, daß wir sie eines Tages mit Hilfe einer theoretischen Ableitung lösen können werden.
Niels Arley, Helge Skov

III. Die chemischen Probleme der Atomindustrie

Zusammenfassung
Zu einer selbständigen Atomindustrie gehört eine umfassende technisch-chemische und radio-chemische Indus trie. So wird von englischer Seite erklärt, daß allein für die Produktion von Plutonium aus natürlichem Uran für die Atombombenproduktion viel mehr Chemiker nötig sind als Physiker und nicht-chemische Ingenieure zusammengenommen, genauso wie die Kernkraftwerke große chemische Anlagen zur Herstellung und Reinigung des spaltbaren Brennstoffs und für die Behandlung und Aufbewahrung der radioaktiven Abfallstoffe erforderlich machen.
Niels Arley, Helge Skov

IV. Die Probleme der radioaktiven Abfallprodukte

Zusammenfassung
Eines der größten Probleme bei der friedlichen und militärischen Anwendung der Kernspaltungsenergie in größerem Ausmaß ist die Fortschaffung der beim Spaltprozeß gebildeten stark radioaktiven Stoffe, die in vielen Fällen eine sehr lange Halbwertszeit haben. Diese Probleme sind hier wesentlich schwieriger zu lösen, als für die Abfallprodukte von anderen industriellen Unternehmungen, weil die radioaktiven Abfälle viel giftiger und gefährlicher für alle lebenden Organismen sind. Im Gegensatz zur Beseitigung jeder anderen Art von Abfall ist das Risiko bei den radioaktiven Abfallstoffen, auch „Atommüll“ genannt, so groß, daß an der Sicherheit der Methoden nicht der geringste Zweifel bestehen dürfte. Es müssen strenge Vorschriften aufgestellt und ein Inspektions- und Warnsystem eingerichtet werden. Sichere Verwahrung bedeutet, daß der Abfall nicht mit irgendeinem lebenden Wesen in Berührung kommen darf. Wenn man die Halbwertszeiten der Isotopenabfälle Cäsium-137 (Halbwertszeit 33 Jahre) und Strontium-90 (Halbwertszeit 28 Jahre) betrachtet,bedeutet das 600 Jahre Aufbewahrung oder ein Zehntel der Zeit, wenn die beiden Isotope entfernt werden. Aber sichere Methoden hierfür in industrieller Form kennt man noch nicht.
Niels Arley, Helge Skov

V. Militärische Anwendungen der Kernenergie

Zusammenfassung
Wenn wir uns auch bei dieser kleinen Einführung in die Probleme des Atomzeitalters besonders mit der friedlichen Anwendung der Kernenergie beschäftigen, so ist es doch aus mehreren Gründen natürlich, auch die Probleme der militärischen Anwendung zu skizzieren. Erstens, weil die militärischen Anwendungen historisch gesehen vor den friedlichen stehen. Zweitens, weil, wie wir früher hervorgehoben haben (S. 42f.), die friedlichen und die militärischen Anwendungen der Kernenergie praktisch unlösbar zusammenhängen: Ohne Kernwaffen keine Kernkraft, mit Kernkraft auch Kernwaffen. Denn die militärischen Budgets haben die Kosten der Forschung sowie die der chemischen Atomindustrie gedeckt, ohne welche die Kernkraft nicht greifbar geworden wäre, die aber so teuer waren, daß sie für rein kommerzielle Ziele allein nicht hätten gerechtfertigt werden können. Umgekehrt produzieren friedliche Kernkraftwerke den Bombenstoff Plutonium als automatisch anfallendes Nebenprodukt obwohl nicht in einer für effektive Kernwaffen zweckmäßigen Form (S. 42)2. Drittens spielen die militärischen Anwendungen der Kernwaffen in der Großpolitik der Nachkriegszeit eine ausschlaggebende Rolle.
Niels Arley, Helge Skov

VI. Die Probleme der Kernspaltungsenergie

Zusammenfassung
Wir geben jetzt eine Übersicht über die existierenden Fissionsreaktoren und ihre Grundlagen mit besonderem Hinblick auf die Reaktorterminologie und die Funktionen der einzelnen Komponenten im Reaktor.
Niels Arley, Helge Skov

VII. Die Probleme der Fusionsenergie

Zusammenfassung
Wie wir im vorigen Kapitel gesehen haben, bringt die praktische Ausnutzung der Kernspaltungsenergie für die Energieproduktion in industriellem Maßstab eine Reihe außerordentlich komplizierter Probleme technischer und ökonomischer Art mit sich — auch Probleme politischer Art sind damit verbunden, weil die friedliche Anwendung der Kernspaltungsenergie unlöslich mit der militärischen Anwendung zusammenhängt. Es kommt dazu, daß der Weltvorrat an spaltbaren Stoffen begrenzt ist, genauso wie der abnehmende Vorrat an Kohle und Öl. Bei der Geschwindigkeit, mit der der ganze Energiebedarf der Welt wächst, ist es wahrscheinlich, daß praktisch alles leichter zugängliche Uran und Thorium nur ungefähr ein Jahrhundert ausreichen wird (S. 28) und daß die Gewinnung der schwieriger zugänglichen Vorräte an Uran und Thorium so große Energiemengen erfordert, daß zu bezweifeln ist, ob uns dabei überhaupt ein Überschuß an Energie übrigbleibt (S. 42). Aber hierzu kommt weiter, daß die evtl. Produktion von mehreren hundert Milliarden Kilowatt durch Kernspaltungsreaktoren zur Dekkung eines wesentlichen Teils des Energiebedarfs der Welt eine bedenkliche Sache ist wegen der biologischen Gefahren im Fall eines Reaktorunglücks, das von Zeit zu Zeit technisch unvermeidbar ist, und besonders wegen der Gefahren bei der Fortschaffung der enormen Mengen radioaktiven Abfalls.
Niels Arley, Helge Skov

VIII. Die Probleme des Gesundheitsschutzes

Zusammenfassung
Die Strahlen der radioaktiven Stoffe und damit auch die aus einem Reaktor kommenden Strahlen sind unsichtbar. Ihre Wirkungen auf Stoffe oder lebende Organismen sind nicht sofort erkennbar, sondern erst einige Zeit nach der Bestrahlung, was leicht zu Unachtsamkeit verleitet. Die Probleme der biologischen Gefahren und die Schutzmaßnahmen gegen sie sind von größter Bedeutung für jeden, der mit angewandter Kernphysik in Berührung kommt, gleichgültig, ob es sich um Arbeiter handelt, die rein routinemäßig mit radioaktiven Strahlen umgehen, oder um Ingenieure, die die Projekte oder den Betrieb von Reaktor-Anlagen leiten, oder um Forscher, die für ihre Untersuchungen radioaktive Präparate benutzen.
Niels Arley, Helge Skov

IX. Abschirmungsprobleme

Zusammenfassung
Wie früher besprochen, gibt es besonders zwei Strahlungsformen, die abgeschirmt werden müssen, nämlich die γ-Strahlung und die Neutronen, während α-, p- und β-Teilchen stark absorbiert werden. Weiter gibt es besonders zwei Fälle, in denen spezielle Abschirmung notwendig ist:
a)
Produktions- oder Forschungsarbeiten, bei denen γ-strahlende Isotope auftreten. Dies erstreckt sich von den enormen Dosen in den Plutonium-Fabriken bis zu den schwachen Dosen bei der Verwendung von radioaktiven Isotopen als Indikatoren.
 
b)
Reaktorarbeiten, bei denen gegen γ-Strahlen und schnelle und langsame Neutronen Schutzmaßnahmen ergriffen werden müssen.
 
Niels Arley, Helge Skov

X. Die Anwendung der Radioisotope

Zusammenfassung
Wir werden damit schließen, eine Übersicht über die praktischen Anwendungen der, besonders in Kernspaltungsreaktoren hergestellten, radioaktiven Isotope zu geben, obwohl diese keine direkte Verbindung mit der Kernenergie haben. Die radioaktiven Isotope werden von einigen Experten auf lange Sicht fast als wesentlich nützlicheres Ergebnis des Atomzeitalters für die Menschheit betrachtet als die Kernenergie selbst.
Niels Arley, Helge Skov

Die biologischen Probleme bei der Ausnutzung der Kernenergie

Frontmatter

XI. Die physikalischen Grundlagen der Radiobiologie

Zusammenfassung
Die Radiobiologie ist als selbständige Disziplin ziemlich jung, nur etwa 60 Jahre alt. Sie hat während des Krieges und danach einen riesigen Aufschwung genommen, der auf die Entwicklung des Kernreaktors und die zunehmende Anwendung ionisierender Strahlung in Industrie, Forschung und Medizin zurückzuführen ist.
Niels Arley, Helge Skov

XII. Die Wirkung der ionisierenden Strahlen auf den Menschen

Zusammenfassung
Die Untersuchung der Wirkung ionisierender Strahlen auf den menschlichen Organismus beruht besonders auf den Beobachtungen
a)
der Behandlung von Krebskranken mit lokaler Bestrahlung;
 
b)
der Resultate der beiden Atombomben über Hiroshima und Nagasaki;
 
c)
Der Unglücksfälle bei Arbeitern und Forschern, die durch ihre Arbeit mit ionisierender Strahlung, radioaktiven Isotopen, Kernreaktoren usw. zu tun gehabt haben.
 
Niels Arley, Helge Skov

XIII. Die Strahlungsgefahr für die gewöhnliche Bevölkerung

Zusammenfassung
Die Anwendung der ionisierenden Strahlung im täglichen Leben ist für die Zukunft der Menschheit von großer Bedeutung, und es besteht, wie im vorigen Kapitel besprochen, besonderer Grund, auf die mahnenden Stimmen der Genetiker zu hören, damit nicht eine unvorsichtige und verantwortungslose Anwendung der ionisierenden Strahlung unübersehbare Konsequenzen für die kommenden Generationen mit sich bringt.
Niels Arley, Helge Skov

XIV. Das Fall-Out-Problem

Zusammenfassung
In Kap. V.5 haben wir über die physikalische Seite des Fall-Out-Phänomens gesprochen, in Kap. VI.9 über die der Reaktorunfälle wie in Tschernobyl, und jetzt wenden wir uns den biologischen Problemen zu, die in den letzten Jahren wohl zu den am meisten diskutierten Fragen der Welt gehört haben. Wie in Kap. V erwähnt, ist die Wirkung des sog. Stratosphären-Fall-Out für die Bevölkerung von Bedeutung. Besonderes Interesse fordern deshalb die beiden künstlichen langlebigen Radioisotope Strontium-90 und Cäsium-137, die früher in der Natur nicht vorkamen, während sie heute überall auf der Erde in den Menschen nachgewiesen werden können. Wahrscheinlich muß auch der langlebige C-14, der bei Atombombenexplosionen in der Atmosphäre gebildet wird (s. S. 70), beachtet werden, weil der Gehalt an C-14 in der Atmosphäre (C-14 entsteht normalerweise durch kosmische Strahlung in der Atmosphäre s. S. 129), sich in der Zeit von 1954–1958 schnell vergrößert zu haben scheint 2. Dieses hat Leipunski und Linus Pauling hervorgehoben 3.
Niels Arley, Helge Skov

XV. Vergleich der Strahlenempfindlichkeit verschiedener Organismen und Gewebe

Zusammenfassung
Wenn man die Untersuchung der Strahlenwirkungen nicht nur bei Menschen, sondern auch bei Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen und organischen Stoffen durchführt, sind besonders drei Dinge ins Auge fallend:
a)
Die große Variation in der Dosis, die nötig ist, um in den verschiedenen Organismen eine Wirkung hervorzurufen.
 
b)
Der große Unterschied der Strahlungsempfindlichkeit in verschiedenen Geweben innerhalb desselben Organismus.
 
c)
Die äußerst geringe Energie, die ausreicht, um weitgehende Veränderungen hervorzurufen, oder auf andere Weise ausgedrückt: die enormen Verstärkereigenschaften der Organismen:
 
Niels Arley, Helge Skov

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