Rohstoff Uran

Uran ist der Rohstoff für den Betrieb der Kernkraftwerke. Es kommt nicht nur überall in der Erdkruste, sondern auch in den Ozeanen in riesigen Mengen vor. In der Schweiz findet sich Uran vermehrt in den Alpen. Jeder Mensch enthält Spuren von Uran, ebenso wie unsere Umwelt und viele Mineralwasser. Seit Urzeiten leben wir mit Uran und Radioaktivität. Uran ist Natur.

In Uran steckt enorm viel Energie

Uran ist sehr energiedicht. Deshalb benötigt ein 1000-Megawatt-Kernkraftwerk wie jenes in Gösgen pro Jahr nur rund 20 Tonnen (1 Kubikmeter) angereichertes Uran, um rund 8,5 Milliarden Kilowattstunden Strom zu produzieren. Diese Menge Uran hätte vom Volumen her leicht in einem Mittelklassekombi Platz, wäre das Uran nicht so schwer. Um 20 Tonnen angereichertes Uran zu erzeugen (der Anteil Uran-235 wird von 0,7 auf bis zu 5 Prozent erhöht), werden etwa 200 Tonnen Natururan (10 Kubikmeter) benötigt.

Uran ist sehr energiedicht. Deshalb benötigt ein 1000-Megawatt-Kernkraftwerk wie jenes in Gösgen pro Jahr nur rund 20 Tonnen (1 Kubikmeter) angereichertes Uran, um rund 8,5 Milliarden Kilowattstunden Strom zu produzieren. Diese Menge Uran hätte volumenmässig leicht in einem Mittelklassekombi Platz. Um 20 Tonnen angereichertes Uran zu erzeugen (der Anteil Uran-235 wird von 0,7 auf bis zu 5 Prozent erhöht), werden etwa 200 Tonnen Natururan (10 Kubikmeter) benötigt.

Aus Uran lässt sich sehr viel mehr Strom gewinnen als aus allen anderen Energieträgern. Was beispielsweise in einem Kohlekraftwerk volumenmässig in einer Stunde verfeuert wird, würde als Uran reichen, um alle Schweizer Kernkraftwerke ein ganzes Jahr zu betreiben.

Uran ist in der Natur weit verbreitet

Eine Tonne Gestein der Erdkruste enthält im globalen Durchschnitt 2 bis 4 Gramm Uran. Damit kommt Uran gleich häufig vor wie die Metalle Zinn oder Wolfram, aber viel häufiger als Silber und rund 500 Mal häufiger als Gold. Wie viele andere Metalle ist das Uran in Gesteinen nicht in reiner Form enthalten, sondern als Uranerz in Verbindung mit anderen Elementen. Über 200 natürliche Uranminerale sind bekannt. Das als Pechblende bezeichnete, uranhaltige Mineral Uraninit kommt auch in der Schweiz vor und ist bei Mineraliensammlern begehrt.

Wo die Erdkruste besonders viel Uran oder Thorium enthält, ist in der Regel eine erhöhte Strahlung messbar – nicht vom Uran oder Thorium, sondern von deren weit radioaktiveren Zerfallsprodukten. Sei es im Unterwallis, im Schwarzwald oder im indischen Kerala, wo diese natürliche Strahlung bis zu 20 Mal höher ist als im Schweizer Mittelland – überall leben Menschen wie an jedem andern «normalen» Ort.

Zahlreiche Förderländer und Quellen

Anders als Erdöl kommt abbauwürdiges Uran in zahlreichen Ländern vor. Die gegenwärtig grössten Förderländer Kasachstan, Kanada und Australien erzeugten im Jahr 2016 zusammen drei Viertel der weltweiten Produktion. Aber auch Niger, Namibia, Russland, Usbekistan, China und die USA bauen grössere Mengen Uran ab.

Aus Minen gefördertes Uran deckte im Jahr 2017 gut 90 Prozent des weltweiten Bedarfs von rund 60’000 Tonnen. Der Rest stammte aus Lagerbeständen oder aus der Abrüstung. Nach dem Ende des Kalten Krieges wurden die militärischen Uranvorräte der beiden grössten Atommächte Russland und USA abgebaut. Dabei wurde waffenfähiges Material sehr stark verdünnt (abgereichert), sodass es nur noch als Brennstoff für Kernkraftwerke verwendet werden kann. Mit dieser Weiterverwertung wertvoller Rohstoffe unterstützen Kernkraftwerke die Abrüstung.

Ein weiterer Teil des Urans für Kernkraftwerke stammt aus der Wiederaufarbeitung (Recycling) von ausgedientem Kernbrennstoff oder der erneuten Anreicherung von Anreicherungsrückständen. Recycling ist auch in der Kernenergie ein bekannter Prozess, der im Hinblick auf Ressourcenschonung und nachhaltige Entwicklung von verschiedenen Ländern genutzt wird. In der Schweiz ist die Wiederaufarbeitung von Brennstoff seit 2006 nicht mehr erlaubt (2006: 10-jähriges Moratorium, 2016: Verbot).

Die Schweizer Kernkraftwerke beziehen ihren Kernbrennstoff auf dem Weltmarkt. Dabei handelt es sich um Uran, das entweder direkt oder über sogenanntes Blending angereichert wird. Beim Blending wird Uran mit einem geringen Gehalt an Uran-235, zum Beispiel aus der Wiederaufarbeitung, mit stärker angereichertem Uran gemischt, um einen für die Nutzung im Kernkraftwerk passenden Anreicherungsgrad zu erreichen.

Die Uranreserven reichen noch sehr lange

Gesicherte Angaben über die Gesamtmenge der abbauwürdigen Uranvorkommen auf dem Festland gibt es keine, da viele geologisch interessante Gebiete noch gar nicht erkundet worden sind. Auch ändert sich die Einschätzung, was abbauwürdig ist, je nach Marktpreis und Technologieentwicklung. Zahlen zu den globalen Uranreserven beziehen sich deshalb immer auf die heute bekannten Lagerstätten und auf einen bestimmten Uranhandelspreis, zu dem die Vorkommen wirtschaftlich abbaubar sind.

Die bekannten konventionellen Uranvorkommen reichen bei einem Uranpreis von 130 Dollar pro Kilogramm (Uranpreis im Jahr 2014; 2018 lag er deutlich tiefer) für 60 Jahre, gemessen am heutigen Verbrauch. Steigt der Preis auf bis zu 260 Dollar pro Kilogramm Uran würden sich auch Vorkommen erschliessen lassen, die aufwändiger im Abbau sind. Dann reichen gemäss der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung der Industrieländer (OECD) die bekannten Uranreserven bei heutigem Verbrauch für die nächsten 135 Jahre. Dazu kommen die noch vermuteten, unentdeckten Uranreserven, die mindestens hundert Jahre länger reichen.

Fossile Ressourcen zur Energiegewinnung zu verbrennen, beraubt zukünftige Generationen wertvoller endlicher Rohstoffe, die in Industrie, Medizin und Landwirtschaft unverzichtbar sind. Uran hingegen bietet sich als Energiequelle geradezu an, denn es ist kaum anderweitig nutzbar. Es ist äusserst ausgiebig – die Brennstoffkosten machen nur einige wenige Prozent der Gestehungskosten von Atomstrom aus. Deshalb hätte auch ein deutlich höherer Uranpreis kaum Auswirkungen auf die Strompreise. Und die weltweiten Uranreserven reichen noch sehr weit, selbst bei einem weltweiten Ausbau der Kernenergie. Das bedeutet auch in Zukunft eine hohe Versorgungssicherheit bei tiefen und preisstabilen Kosten.

Uranbergbau mit Rücksicht auf Mensch und Natur

Im Bergbau fällt Uran oft als Nebenprodukt bei der Gewinnung anderer Rohstoffe wie Kupfer, Silber, Gold oder Vanadium an. Im Jahr 2017 wurden 4 Prozent des Urans so gefördert. Weitere 46 Prozent wurden im Unter- oder Obertagebau erschlossen. Der Hälfte des Urans wird heute aber durch sogenannte In-situ-Laugung gewonnen. Dabei löst man mittels einer durch Bohrlöcher gepumpten Flüssigkeit das Uran aus dem umgebenden Gestein heraus.

Das Umweltbewusstsein der Minengesellschaften ist heute allgemein hoch. Die Belastungen für Umwelt und Mitarbeiter werden so gering wie möglich gehalten. Die Minenarbeiter im Untertagebau werden speziell geschützt. Je nach Einsatzort kommen Atemschutz, Anzüge und ferngesteuerte Geräte zum Einsatz.

Alle Uranminen stehen unter nationaler behördlicher Aufsicht. Viele wenden die internationale Umweltmanagementnorm ISO 14001 an und sind entsprechend zertifiziert. Sie verpflichten sich damit, Mensch und Umwelt vor schädlichen Einflüssen zu schützen und die Naturlandschaft nach Ende des Minenbetriebs wiederherzustellen. Ebenso ist der Prozess zur Zertifizierung des sozialen Verantwortungsbewusstseins vieler Minengesellschaften im Gang. Auch die meisten Kernkraftwerke sind gemäss ISO 14001 zertifiziert. Damit verpflichten sie sich unter anderem, bei ihren Lieferanten auf die Umweltverträglichkeit zu achten.

Sorgfältige Abfallbehandlung

Beim Uranbergbau entstehen die bei jedem Erzabbau üblichen Erzrückstände. Zusätzlich fällt Strahlung aus den natürlichen Tochterprodukten von Uran an. Auch feste Abfälle aus dem Abbau und der Verarbeitung des Erzes sind mit radioaktivem Thorium, Radium und Radon durchsetzt. Deshalb wird mit den Abfällen umsichtig umgegangen.

Die Abfallgesteine, auch Tailings genannt, werden sortiert, die grösseren Stücke entweder in Haufen gelagert oder zurück in die Mine gebracht. Der Schlamm aus der Verarbeitung wird in Becken gepumpt, die mit Wasser bedeckt sind, um allfällige Strahlung abzuschirmen. Bei der Stilllegung werden diese Becken mit Lehm und Erde aufgefüllt, sodass die Strahlung an der Oberfläche wieder auf das Umgebungsniveau sinkt.