Allgemeine Geschichte der Kernkraft

1938 wurde von Otto Hahn und seinem Assistenten Fritz Strassmann in Berlin erstmals der Beweis einer Kernspaltung von Uran durchgeführt. 1939 brachte der dänische Physiker Niels Bohr die neuesten Erkenntnisse der Kernspaltungsforschung in die USA. Der Physiker Enrico Fermi von der Columbia University in New York erkannte die Chancen einer kontrollierten Spaltungs-Kettenreaktion und führte mit seinem Team 1942 in Chicago das erste erfolgreiche Reaktorexperiment, genannt Chicago Pile No 1, durch. 1956 gingen in Europa die ersten kommerziellen Kernreaktoren zur Stromerzeugung in Frankreich und Grossbritannien ans Netz.

Auch die militärische Anwendung entwickelte sich rasant: 1942 startete die USA das sogenannte Manhattan Projekt, teilweise mit bis zu 150'000 Mitarbeitern dotiert und unter hoher Geheimhaltung, mit dem Ziel der Entwicklung von Massenvernichtungswaffen mittels Kernspaltung. Parallel dazu arbeiteten deutsche, sowjetische und japanische Kernphysiker an der militärischen Nutzung der Kernenergie. Am 16. Juli 1945 fand der erste Kernwaffentest mit einer Kernwaffenexplosion unter dem Projektnamen «Trinity» statt. Am 6. und 9. August 1945 folgten die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki, die hunderttausende Opfer forderten.

Geschichte der Kernkraft in der Schweiz

Die rechtlichen Grundlagen der schweizerischen Kernenergiepolitik reichen zurück ins Jahr 1946, als das Parlament den ersten Bundesratsbeschluss zur Förderung der Atomenergie guthiess. 1955 gründeten über 120 Firmen in Würenlingen im Kanton Aargau die Reaktor AG, ein privatwirtschaftliches Forschungszentrum, das sich mit der industriellen Nutzung von Atomtechnik in der Schweiz befassen sollte. 1957 wurde die Gesetzgebung auf dem Gebiet der Kernenergie in der Bundesverfassung verankert. Zwei Jahre später, am 23. Dezember 1959, verabschiedete das Parlament das Atomgesetz. 1960 wurde das Eidgenössische Institut für Reaktorforschung (EIR) gegründet. Es war das Atomforschungszentrum der Schweiz und entstand aus der Reaktor AG. 1988 fusioniert es mit dem Schweizerischen Institut für Nuklearphysik (SIN) zum Paul Scherrer Institut (PSI).

Mit dem Bundesbeschluss zum Atomgesetz von 1978 wurde das Atomgesetz ergänzt; dabei wurden die Rahmenbewilligung und der Bedarfsnachweis zum Bau von Kernkraftwerken eingeführt und den Erzeugern radioaktiver Abfälle die Verantwortung für deren sichere Beseitigung übertragen. Atomgesetz und Bundesbeschluss wurden am 1. Februar 2005 durch das neue Kernenergiegesetz und die Kernenergieverordnung abgelöst. Die Erteilung einer Rahmenbewilligung für neue Kernanlagen durch Bundesrat und Bundesversammlung ist nach dem neuen Kernenergiegesetz dem fakultativen Referendum unterstellt.

Die Nuklearkatastrophe von Fukushima, Japan, im März 2011 führte zu einem Umdenken. Im Mai 2011 gab der Bundesrat bekannt, dass er sich für einen langfristigen Atomausstieg entschieden habe. Am 21. Mai 2017 stimmte das Schweizer Volk der Energiestrategie 2050 mit 58.2% Ja-Stimmen zu. Dies hatte zur Folge, dass der Bau neuer Atomkraftwerke verboten wurde und dass erneuerbare Energien und die effizientere Nutzung von Energie gefördert werden sollten.

Unfall im Versuchsreaktor Lucens

Der Versuchreaktor in Lucens, im Kanton Waadt, war der erste und einzige Kernreaktor der Schweiz, der mit schwerem Wasser moderiert und mit natürlichem Uran betrieben wurde. Er wurde in den 1960er-Jahren in einer unterirdischen Kaverne gebaut. Der Reaktor ging 1968 in Betrieb. Betrieben wurde er von einem Konsortium aus Schweizer Energieunternehmen und dem Bund.

Am 21. Januar 1969 ereignete sich im Reaktor ein schwerer Unfall: Als der Reaktor bei der Inbetriebnahme am 21. Januar 1969 die Leistung von 12 MW erreichte, stand aufgrund der Verstopfung, aufgrund von Korrosion zwischen Wasser und den Magnesiumhüllen der Brennstäbe, zu wenig CO2 zur Kühlung des Brennelements 59 zur Verfügung. In der Folge kam es in mehreren der sieben Brennstäbe von Brennelement 59 zu einer Überhitzung, die zunächst niemand bemerkte, da nicht jedes Brennelement mit einem Temperaturfühler im Uran ausgerüstet war. Bei gut 600 Grad schmolz schliesslich die Magnesiumhülle des zentral angeordneten Brennstabs und wenig später auch das darin enthaltene Uranmetall. Es bildet sich eine Säule aus flüssigem Metall (unten das schwere Uran, oben Magnesium). Der Schmelzvorgang erfasste auch die benachbarten Brennstäbe. Schliesslich begann das Metall im Kühlmittel CO2 zu brennen, was zu einer massiven Abgabe radioaktiver Spaltprodukte in das Kühlmittel führte, und die automatische Schnellabschaltung des Reaktors auslöste.

Damit ist zwar die nukleare Kettenreaktion gestoppt, nicht aber der Brand von Brennelement 59. Dieser setzte sich fort und führte zu einer Aufheizung der Graphitsäule, die die Brennstäbe einfasste. Die Graphitsäule wurde durchgebogen, berührte das umgebende Druckrohr, überhitzte es und liess es bei 700 bis 800 Grad unter dem Innendruck von 50 bar bersten. Die Explosion brachte zuerst eine der fünf Berstmembranen des Moderatortanks zum Brechen. Durch diese Öffnung wurde 1100 kg schweres Wasser, Uran-Magnesium-Schmelze und radioaktiv kontaminiertes Kühlgas in die Reaktorkaverne geschleudert.

Etwa eine Sekunde später führte eine chemische Reaktion zwischen schwerem Wasser (Moderator) und dem flüssigen Metall zu einer zweiten Explosion. Der Druckstoss führte zum Festklemmen der – zu diesem Zeitpunkt bereits eingefallenen – Steuerstäbe, tangierte hingegen nicht die (durch verstärkte Kalandriarohre) besonders geschützten Sicherheitssteuerstäbe. Der Druck liess jetzt auch die anderen vier Berstmembranen des Moderatortanks bersten und führte abermals zu einem Auswurf radioaktiver Stoffe in die Reaktorkaverne. Dieser Vorgang setzte sich in den folgenden Minuten fort, bis die Dekompression des Primärkreislaufs in die Reaktorkaverne abgeschlossen war.

Radioaktive Stoffe wurden bei der Kernschmelze freigesetzt, allerdings blieb die Kontamination dank der unterirdischen Bauweise und der schnellen Reaktion der Verantwortlichen auf die Kaverne und die unmittelbare Umgebung beschränkt. Der Unfall markierte einen Wendepunkt in der Schweizer Kernenergiepolitik. Er führte zu einer verstärkten Sensibilisierung für die Risiken der Kernenergie und zu strengeren Sicherheitsvorschriften.

Der Rückbau des Reaktors dauerte circa 5 Jahre bis 1974. Die bei Demontage und Zerlegung anfallenden radioaktiven Abfälle wurden in rund 230 Standardfässer gefüllt, beim Eidgenössischen Institut für Reaktorforschung EIR konditioniert und von diesem entsorgt. Der vollständige Rückbau der gesamten Anlage war 1995 abgeschlossen, 26 Jahre nach dem Unfall. Die Reaktorkaverne und weitere Teile wurden mit Beton verfüllt und ein Entwässerungssystem eingerichtet. 2003 wurden die letzten sechs auf dem Gelände der Anlage verbliebenen Grossbehälter ins zentrale Zwischenlager der ZWILAG in Würenlingen gebracht. Heute betreibt der Kanton Waadt in Teilen der Anlage ein Depot für Museen, Bibliotheken und Archive.

Die grossen kommerziellen Kernkraftwerke der Schweiz

Der erste grosse kommerziell genutzte Reaktorblock ging Ende 1969 in Beznau an der Aare (Kanton Aargau) in Betrieb. Beznau I ist ein Druckwasserreaktor mit Flusswasserkühlung und einer Nettoleistung von 365 MW. Es ist heute das weltweit älteste Atomkraftwerk am Stromnetz. Der baugleiche Reaktor Beznau II ging im März 1972 in Betrieb. Im November desselben Jahres folgte dann das AKW Mühleberg an der Aare (Kanton Bern). Es ist ein Siedewasserreaktor mit 373 MW Leistung und Flusswasserkühlung.

Die beiden grössten Kernkraftwerke in der Schweiz sind Gösgen an der Aare (Druckwasserreaktor mit 970 MW Leistung, Kanton Solothurn, in Betrieb seit November 1979) und Leibstadt am Rhein (Siedewasserreaktor mit 1165 MW Leistung, Kanton Aargau, in Betrieb seit Dezember 1985). Beide Reaktoren verwenden Kühltürme.

Obwohl die Schweiz in den 1950er und 1960er Jahren auch militärische nukleare Absichten verfolgte (zu Zeiten des kalten Krieges und vor dem Unfall des Versuchsreaktors in Lucens verfolgte man Szenarien wie man mit flugzeuggestützen (auf Basis von Mirage III) Atombomben bis Moskau fliegen könnte), wird heute Kernenergie in der Schweiz ausschliesslich zu friedlichen Zwecken genutzt: zur Stromerzeugung und für Anwendungen in Medizin, Industrie und Forschung. Der Anteil der Kernenergie an der inländischen Stromproduktion betrug im Jahr 2020 32.9% und fiel im Zuge des Ausbaus der erneuerbaren Energien sukzessive. Seit 2024 ist der Beitrag der Kernkraft an der Gesamtstromproduktion unter 30%. Die vier schweizerischen Kern-kraftwerke (Beznau I, Beznau II, Gösgen und Leibstadt) haben eine Gesamtleistung von rund 3 GW; ihre jährliche Verfügbarkeit im Jahr 2020 lag bei 88%. Seit 2019 ist das Kernkraftwerk Mühleberg ausser Betrieb und soll bis 2034 rückgebaut werden.

Sicherheitsmassnahmen

Bei der Auslegung, beim Bau und beim Betrieb der Kernanlagen müssen die Betreiber Schutzmassnahmen nach international anerkannten Grundsätzen treffen. Für den Fall, dass gefährliche Mengen radioaktiver Stoffe freigesetzt werden, haben sie zudem Notfallschutzmassnahmen zur Begrenzung des Schadenausmasses vorzubereiten.

Das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) ist die Sicherheits- und Strahlenschutzbehörde des Bundes auf dem Gebiet der Kernenergie. Es ist technisch-wissenschaftlich ausgerichtet. Das ENSI beaufsichtigt die schweizerischen Kernanlagen in Bezug auf die nukleare Sicherheit und den Strahlenschutz von der Projektierung über den Betrieb bis zur Stilllegung der Anlagen und der Entsorgung der radioaktiven Abfälle. Das ENSI legt sodann Sicherungsanforderungen und Beurteilungsgrundlagen zum Schutz vor unbefugten Einwirkungen (Sabotage) fest. Es beaufsichtigt die von den Betreibern getroffenen Sicherungsmassnahmen im technischen und organisatorischen Bereich. Das ENSI kontrolliert die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften und der Auflagen der Bewilligungsbehörde. Darüber hinaus berücksichtigt es die Erfahrung und den weltweiten aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik. Das ENSI informiert in seinen Jahresberichten über seine Aufsichtstätigkeit.

Als unabhängiges Gremium berät die Eidgenössische Kommission für nukleare Sicherheit (KNS) den Bundesrat, das Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK und das ENSI in Fragen der nuklearen Sicherheit von Kernanlagen.

Iodtabletten

Die Bewohner im Umkreis von 50km um bestehende aktive Kernkraftwerke bekommen vom Betreiber Iodtabletten zugestellt. Sie schützen die Schilddrüse, indem sie diese mit nicht radioaktivem Jod (Kaliumiodid) sättigen, damit diese danach kein radioaktives Jod mehr aufnehmen kann. Das radioaktive Jod wird dann über die Niere ausgeschieden. Radioaktives Jod in der Schilddrüse würde zu Schilddrüsenkrebs führen. Die Tabletten müssen zeitnah, d.h. wenige Stunden vor oder nach einer radioaktiven Exposition in der richtigen Dosierung eingenommen werden. Die Tabletten sollen nur auf Anordnung der Behörden eingenommen werden.

Jodtabletten sind eine wirksame Massnahme für Kinder, Jugendliche, Schwangere und Personen bis zu 45 Jahren zur Vorbeugung von Schilddrüsenkrebs. Für Personen über 45 Jahre ist neu eine Einnahme der Jodtabletten nicht mehr empfohlen.

Zwischenlager und Endlagerung nuklearer Abfälle

Wenn die Brennstäbe in den kommerziellen Kernkraftwerken an ihr Lebensende gelangt sind, müssen die immer noch stark strahlenden Abfälle verarbeitet, verpackt, zwischengelagert und schliesslich endgelagert werden. Weil es noch bis mindestens 2055 noch kein geeignetes Endlager gibt, und die hoch radioaktiven Abfälle wegen der starken Wärmeabgabe ohnehin noch mindestens 30-40 Jahre an der Oberfläche gelagert werden müssen, wurde im aargauischen Würenlingen, unweit des Kernforschungszentrums «Paul Scherrer Instituts» und nahe dem AKW Beznau ein Zwischenlager, das sogenannte ZWILAG, errichtet. Das ZWILAG wurde im April 2000 eingeweiht und verarbeitet und lagert seitdem zusammen mit dem 1992 in Betrieb genommenen Bundeszwischenlager (Bundes-ZWILAG) alle Kategorien radioaktiver Rückstände schweizerischen Ursprungs. Dazu gehören Betriebsabfälle und verbrauchte Brennelemente aus den kommerziellen Kernkraftwerken, Abfälle aus der Wiederaufarbeitung verbrauchter Brennelemente schweizerischen Ursprungs aus ausländischen Wiederaufarbeitungsanlagen, sowie radioaktive Abfälle aus Medizin, Industrie und Forschung.

Seit 1972 ist die NAGRA (Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle) auf der Suche nach einem geeigneten Standort für ein Endlager, einem Tiefenlager in geeignetem Untergrund. Aus geologischer Sicht am geeignetsten scheinen Opalinustonschichten zu sein. Die drei Standorte in der engeren Wahl waren Jura Ost, Nördlich Lägern und Zürich Nordost. Schliesslich hat man sich für den Standort «Nördlich Lägern» entschieden. 2024 reichte die NAGRA ein Rahmenbewilligungsgesuch für ein Tiefenlager an diesem Standort in der Gemeinde Stadel, genauer im Bereich des Ausgangs des Haberstal, ein. 2029 soll der Bundesrat über diese Rahmenbewilligungsgesuch entscheiden und danach dem Parlament und ca. 2031 auch dem Volk zur Abstimmung vorlegen, falls das Referendum ergriffen wird.