(Grafik von Visual Capitalist veröffentlicht am 21. Oktober 2021)
Zerschlagene Atome: Die Geschichte von Uran und Kernkraft
Die Geschichte von Uran und Kernkraft
Uran gibt es schon seit Jahrtausenden, aber wir haben erst vor Kurzem begonnen, seine einzigartigen Eigenschaften zu verstehen.
Heute treibt das radioaktive Metall Hunderte von Kernreaktoren an und ermöglicht so eine kohlenstofffreie Energieerzeugung auf der ganzen Welt. Doch wie entstanden Uran und Atomkraft?
Die obige Infografik des Sprott Physical Uranium Trust skizziert die Geschichte der Kernenergie und beleuchtet die Rolle von Uran bei der Erzeugung sauberer Energie.
Von der Entdeckung zur Spaltung: Entdeckung von Uran
Wie bei jeder Materie lässt sich die Geschichte von Uran und Kernenergie bis zum Atom zurückverfolgen.
Martin Klaproth, ein deutscher Chemiker, entdeckte Uran erstmals im Jahr 1789, indem er es aus einem Mineral namens „Pechblende“ extrahierte. Er benannte Uran nach dem damals neu entdeckten Planeten Uranus. Aber die Geschichte der Kernenergie begann eigentlich im Jahr 1895, als der deutsche Ingenieur Wilhelm Röntgen Röntgenstrahlen und Strahlung entdeckte und damit eine Reihe von Experimenten und Entdeckungen auslöste – darunter auch die der Radioaktivität.
Im Jahr 1905 bereitete Albert Einstein mit seiner berühmten Theorie über Masse und Energie, E = mc 2, den Grundstein für die Kernenergie. Ungefähr 35 Jahre später bestätigten Otto Hahn und Fritz Straßmann seine Theorie, indem sie Neutronen auf Uranatome feuerten, wodurch Elemente entstanden, die leichter als Uran waren. Nach Einsteins Theorie wandelte sich die bei der Reaktion verlorene Masse in Energie um. Dies zeigte, dass eine Spaltung – die Aufspaltung eines Atoms in leichtere Elemente – stattgefunden hatte.
Nach der Entdeckung der Kernspaltung arbeiteten Wissenschaftler an der Entwicklung einer sich selbst erhaltenden nuklearen Kettenreaktion. Im Jahr 1939 zeigte ein Team französischer Wissenschaftler unter der Leitung von Frédéric Joliot-Curie, dass Kernspaltung eine Kettenreaktion auslösen kann, und meldete das erste Patent auf Kernreaktoren an.
Später im Jahr 1942 löste eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Enrico Fermi und Leo Szilard die erste nukleare Kettenreaktion durch den Chicago Pile-1 aus. Interessanterweise bauten sie diesen provisorischen Reaktor aus Graphitsteinen auf einem verlassenen Squashplatz der Universität von Chicago.
Diese Experimente bewiesen, dass Uran durch Spaltung Energie erzeugen kann. Die erste friedliche Nutzung der Kernspaltung erfolgte jedoch erst 1951, als der Experimental Breeder Reactor I (EBR-1) in Idaho den ersten Strom aus Kernkraft erzeugte.
Die Kraft des Atoms: Kernkraft und saubere Energie
Kernreaktoren nutzen die Eigenschaften von Uran, um Energie ohne Treibhausgasemissionen zu erzeugen. Obwohl Uran aufgrund seiner Radioaktivität einzigartig ist, weist es drei weitere herausragende Eigenschaften auf.
Die Materialdichte – Uran hat eine Dichte von 19,1 g/cm 3 und ist damit eines der dichtesten Metalle auf der Erde. Zur Veranschaulichung: Es ist fast so schwer (und dicht) wie Gold.
Sodann die Häufigkeit – Mit 2,8 Teilen pro Million kommt Uran etwa 700-mal häufiger vor als Gold und 37-mal häufiger als Silber.
Schließlich die Energiedichte – Uran ist extrem energiedicht. Ein 2,5 Zentimeter großes Uranpellet enthält die gleiche Energiemenge wie 120 US-Gallonen (ca. 454 l) Öl.
Dank seiner hohen Energiedichte ist die Nutzung von Uran als Brennstoff effizienter als andere Energiequellen. Dazu gehören erneuerbare Energien wie Wind und Sonne, die typischerweise viel mehr Land (und mehr Einheiten) benötigen, um die gleiche Strommenge zu erzeugen wie ein einzelner Kernreaktor.
Aber Atomkraft bietet mehr als nur einen kleineren Land-Fußabdruck. Es ist außerdem eine der saubersten und zuverlässigsten Energiequellen, die heute verfügbar sind, und wird voraussichtlich eine wichtige Rolle bei der politisch angestrebten „Energiewende“ spielen.
Die Zukunft von Uran und Kernenergie
Obwohl die Atomkraft bei der Diskussion um saubere Energie oft außer Acht gelassen wird, rückt sie durch die anhaltende Energiekrise wieder in den Fokus.
Mehrere Länder setzen auf Atomkraft, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und gleichzeitig zuverlässige Energienetze aufzubauen. Beispielsweise wird die Kernenergie voraussichtlich eine herausragende Rolle im britischen Plan spielen, bis 2050 Netto-CO2-Emissionen von Null zu erreichen. Darüber hinaus hat Japan kürzlich die Wiederinbetriebnahme von drei seiner Kernreaktoren genehmigt, nachdem es nach dem Unfall in Fukushima zunächst aus der Kernenergie ausgestiegen war.
Das Wiederaufleben der Kernenergie wird zusätzlich zu den bereits im Bau befindlichen Reaktoren wahrscheinlich zu einer höheren Nachfrage nach Uran führen – insbesondere, da die Welt auf saubere Energie umsteigt.