Uran ist ein chemisches Element, das als radioaktives und giftiges Schwermetall bekannt ist. Alle seine Isotope sind radioaktiv. Im Jahr 1938 rückte Uran in den Fokus der Wissenschaft, als Otto Hahn zusammen mit Fritz Straßmann, Lise Meitner und Otto Frisch die Kernspaltung entdeckte.

Übrigens: Isotope sind Varianten eines Elements, deren Atomkerne zwar dieselbe Anzahl an Protonen, aber unterschiedliche Anzahlen an Neutronen besitzen.

Eines der Uranisotope, das Isotop 235U, ist durch langsame Neutronen spaltbar. Es ist – neben dem aus Uran herstellbaren Plutoniumisotop 239Pu – das einzige natürlich vorkommende Nuklid, das eine Kettenreaktion bei der Kernspaltung ermöglicht. Dabei entstehen Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung sowie radioaktive Spaltprodukte.

Uran wird hauptsächlich als Energieträger in Kernkraftwerken und für Kernwaffen verwendet. In Kernkraftwerken dient es zur Erzeugung von Wärme und Strom. Da Uran kein fossiler Brennstoff ist, entstehen bei seiner Nutzung kaum CO2-Emissionen. Uran (chemie.de)

Diverse Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin, der Industrie oder der Forschung

Ob in der Medizin, der Industrie oder der Forschung – Uran spielt eine zentrale Rolle in zahlreichen Schlüsseltechnologien. Es wird etwa in der Diagnose und Behandlung von Tumoren eingesetzt oder auch zur Züchtung neuer Pflanzenarten genutzt. So konnte Bangladesch in den vergangenen Jahrzehnten seine Reisproduktion verdreifachen. Zudem wird Uran zur Bekämpfung von Bakterien und Schimmelpilzen verwendet, ohne dabei Radioaktivität freizusetzen. Die energiereiche Teilchenstrahlung eliminiert gesundheitsschädliche Mikroorganismen und verlängert die Haltbarkeit von Lebensmitteln. Anders als bei der Sterilisation durch Wasserdampf bleiben Vitamine und Aromen bei diesem Verfahren erhalten.

In der Industrie wird Uran in der Materialforschung genutzt, beispielsweise zur Untersuchung von Turbinen, Automotoren oder Flugzeugwänden. Damit können strapazierfähigere, leichtere und kostengünstigere Materialien entwickelt werden. Besonders interessant ist der Einfluss von extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, Druck oder Spannung. Neutronenstrahlen helfen dabei, verborgene Materialschäden frühzeitig zu erkennen. BfS - Uran

Uran hat sogar Potenzial für nachhaltige Anwendungen!

Aktuell wird an Verfahren gearbeitet, bei denen abgereichertes Uran als chemischer Katalysator verwendet wird, um Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff zu spalten. Urankatalysatoren könnten auch die Nutzung von Kohlendioxid und Stickstoff als Rohstoffe verbessern oder die Produktion von Ammoniak aus Stickstoff optimieren. Da die chemische Umwandlung von Kohlendioxid üblicherweise sehr energieintensiv ist, könnte Uran den Energieaufwand verringern und somit zu einer nachhaltigeren Nutzung beitragen. Zudem ist das Schwermetall noch in ausreichenden Mengen vorhanden, was es zu einem zukunftsträchtigen Rohstoff macht.

Der Uranmarkt

Laut dem Bundeswirtschaftsministerium reicht der derzeitige Uranvorrat noch für mehr als 240 Jahre, sodass genügend Ressourcen vorhanden sind. Diese langfristige Verfügbarkeit macht Uran zu einem stabilen Energieträger für verschiedene Anwendungen, von der Energieerzeugung bis hin zur Industrie und Forschung. Uran - Rechenspiele um die Zukunft - Wissen - SZ.de (sueddeutsche.de)

“Im Juli 2024 wurden in den USA 94 betriebsfähige Kernreaktoren gezählt. [...] In Europa ist Frankreich das Land mit den meisten betriebsfähigen Reaktoren in Kernkraftwerken. [...] Währenddessen plant allein China innerhalb der nächsten acht bis zehn Jahre 41 neue Atomreaktoren in Betrieb zu nehmen.”

In vielen Ländern der Welt, abgesehen von Deutschland, werden aktuell neue Kernkraftwerke errichtet. Insgesamt zehn afrikanische Länder haben zum Beispiel derzeit konkrete Pläne zum Bau eines Atomkraftwerks. Energie: „Wir dürfen den Anschluss nicht verpassen“ – Immer mehr Länder in Afrika setzen auf Atomkraft (handelsblatt.com)

Der Grund dafür liegt in der Sorge um mögliche Versorgungsengpässe, die dazu führen könnten, dass der Uranpreis stark ansteigt. Da Kernenergie für viele Staaten eine Schlüsselrolle bei der Sicherung ihrer Energieversorgung und der Reduzierung von CO2-Emissionen spielt, gewinnt der Bau von Atomkraftwerken an Bedeutung. Diese steigende Nachfrage nach Uran könnte den globalen Markt beeinflussen und Preisschwankungen verursachen.

Die Internationale Energieagentur (IEA) hat vorausgesagt, dass die weltweite Kernenergiekapazität bis zum Jahr 2040 auf 582 Gigawatt anwachsen wird, verglichen mit 415 Gigawatt im Jahr 2020. Der Bericht „Nuclear Fuel Report: Global Scenarios for Demand and Supply Availability 2021-2040“ zeichnet ein noch ambitionierteres Bild:

“Die Kernenergieerzeugungskapazität wird voraussichtlich um 2,6% jährlich wachsen und bis 2040 615 GWe erreichen. Mitte 2021 betrug die weltweite Nuklearkapazität rund 394 GWe (von 442 Einheiten) und etwa 60 GWe (57 Einheiten) befanden sich im Bau. Im Referenzszenario wird erwartet, dass die Kernkraftkapazität jährlich um 2,6% wachsen und bis 2030 439 GWe und bis 2040 615 GWe erreichen wird.” https://www.iea.org/reports/nuclear-power

Eine noch optimistischere Prognose stammt von der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA). Sie geht davon aus, dass die weltweite Nachfrage nach Kernenergie bis 2050 um mehr als 100 % steigen könnte. Diese Vorhersage unterstreicht das wachsende Interesse an Kernkraft als zuverlässiger Energiequelle für die zukünftige Energieversorgung und den globalen Klimaschutz.

https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1104_scr.pdf

Die Preisentwicklung von Uran: Tendenz weiter steigend?

Uran verteuerte sich 2023 erheblich - um fast 90 Prozent! Der Uranpreis erreichte letztes Jahr ein Niveau, das seit 2007 nicht mehr gesehen wurde. Mittlerweile hat der Preis etwas nachgegeben und bietet daher beste Einstiegschancen für ausgesuchte Uran-Unternehmen.

Nach Jahren der Preisschwankungen erlebt die Nuklearenergie derzeit wieder einen erheblichen Aufschwung. Während der Klimakonferenz in Dubai einigten sich 20 Nationen darauf, ihre Kernkraftkapazitäten bis 2050 zu verdreifachen, was den globalen Anteil der Kernenergie am Strombedarf signifikant erhöhen würde.

Die Unterzeichnerstaaten, vorwiegend aus Europa und Nordamerika, betonen die Notwendigkeit der Kernkraft für das Erreichen der Klimaziele. Diese Ansicht wird durch einen Bericht der “Internationalen Energieagentur” aus dem Jahr 2022 gestützt. IEA betont Schlüsselrolle der Kernenergie in den kommenden Jahren | Nuklearforum Schweiz | Jetzt informieren

Mit steigender Nachfrage nach Uran aufgrund der Klimaschutzbemühungen zeigt sich eine wachsende Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage. Das Beratungsunternehmen Ocean Wall aus London berichtet von einem deutlichen Nachfrageüberhang im Jahr 2023. Rohstoffpreise 2023: Diese Rohstoffe stiegen stärker als Gold (handelsblatt.com)

Der Uranmarkt ist derzeit besonders attraktiv, weil der Abbau von Uran zu einem sehr trägen und langwierigen Prozess geworden ist. Im Gegensatz zu Erdöl kann die Förderung von Uran nicht kurzfristig gesteigert werden, wenn die Nachfrage plötzlich anzieht. Viele Analysen und Prognosen deuten darauf hin, dass die Nachfrage in den kommenden Monaten und Jahren steigen wird, was zu Engpässen führen könnte, da die Produktionskapazitäten nicht schnell angepasst werden können. Diese strukturellen Herausforderungen im Uranabbau machen den Markt besonders sensibel für Veränderungen in Angebot und Nachfrage.

Kernenergie als Lösung für den Klimawandel?

Diese Idee mag zunächst überraschen, hat aber einen rationalen Kern: Kernenergie produziert nahezu keine Treibhausgasemissionen. Dieses Argument für Nachhaltigkeit gewinnt zunehmend an Bedeutung und könnte sich auch finanziell lohnen. Die Europäische Kommission hat 2022 Investitionen in neue Gas- und Kernkraftwerke unter bestimmten Bedingungen als klimafreundlich eingestuft. Taxonomie: EU-Kommission stuft Atomkraft und Gas als nachhaltig ein - DER SPIEGEL

In den vergangenen Jahren hat sich die Wahrnehmung der Kernenergie gewandelt.

Bedenken bezüglich Sicherheit und Endlagerung sind zurückgegangen. Interessanterweise stellt weniger die Radioaktivität als vielmehr die chemische Toxizität von Uran eine Gefahr dar. Die Kernenergie wird daher zunehmend als Instrument gegen den Klimawandel betrachtet, da sie praktisch emissionsfrei Strom erzeugt. Dieses Nachhaltigkeitsargument findet immer mehr Anhänger und zieht Investoren an. Bekannte Milliardäre wie Bill Gates und Warren Buffett etwa investieren in die Entwicklung neuer, kompakter Reaktortypen (Small Modular Reactors). Why Bill Gates Is Banking On Small Modular Nuclear Reactors (forbes.com)

Welch wichtige Rolle die Kernenergie bei der Dekarbonisierung spielen kann, insbesondere in Verbindung mit erneuerbaren Energien, hat kürzlich eine von der US-Regierung gesponserte Analyse herausgestellt. Im Rahmen von Präsident Bidens Agenda “Investing in America” kündigte die Biden-Harris-Regierung kürzlich über das US-Energieministerium (DOE) und das US-Landwirtschaftsministerium (USDA) mehr als 2,8 Milliarden US-Dollar an, um zuverlässige, erschwingliche und saubere Energie im Mittleren Westen zu unterstützen. Das DOE kündigte über sein Loan Programs Office (LPO) den Abschluss einer Kreditgarantie in Höhe von bis zu 1,52 Milliarden US-Dollar im Rahmen des Energy Infrastructure Reinvestment (EIR)-Programms des Inflation Reduction Act an Holtec Palisades an, um die Wiederherstellung und Wiederaufnahme des Betriebs eines 800-MW-Kernkraftwerks in Covert Township, Michigan, zu finanzieren. Biden-Harris-Regierung bringt saubere Kernenergie zurück und schafft Arbeitsplätze in der Gewerkschaft für saubere Energie im gesamten Mittleren Westen | USDA

Darüber hinaus wird der Neustart des Kraftwerks auch zur Bekämpfung der Klimakrise beitragen, da voraussichtlich 4,47 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen pro Jahr vermieden werden, was insgesamt 111 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen während der geplanten 25 Betriebsjahre entspricht. Biden-Harris-Regierung bringt saubere Kernenergie zurück und schafft Arbeitsplätze in der Gewerkschaft für saubere Energie im gesamten Mittleren Westen | USDA

Eine aktuelle, im September 2024, von der Behörde der US-Regierung gesponserte Analyse, “Pathways to Commercial Liftoff: Advanced Nuclear” behandelt die Potenziale, Herausforderungen und Lösungen für die großflächige Einführung fortschrittlicher Nukleartechnologien in den USA. Pathways to Commercial Liftoff: Advanced Nuclear (energy.gov)

Die nukleare Kapazität soll bis 2050 ausgebaut werden

In der Analyse wird konstatiert, dass die USA das Potenzial besitzen, die Kernenergiekapazität von etwa 100 GW (2024) auf 300 GW (2050) zu verdreifachen. Dies sei notwendig, um die steigende Energienachfrage zu decken, die durch Faktoren wie Datenzentren und Künstliche Intelligenz getrieben wird, die zuverlässige und kohlenstofffreie Energie benötigen.

Kernkraft mit wichtiger Rolle in der Energiewende

Kernenergie wird als unverzichtbare “saubere, zuverlässige Kapazität” (“clean firm capacity”) angesehen, die erneuerbare Energien ergänzt, indem sie eine konstante Energiequelle bietet. Dekarbonisierungsmodelle zeigen, dass mindestens 700-900 GW zusätzlicher sauberer Kapazität erforderlich sind, um die USA bis 2050 auf Netto-Null zu bringen. Kernenergie ist eine der wenigen Technologien, die dies auf großer Ebene leisten kann.

Die Analyse beschreibt verschiedene Kernreaktortechnologien, darunter: große Leichtwasserreaktoren (LWRs) für Massenstromproduktion, kleine modulare Reaktoren, die sogenannten SMRs, für flexiblere Einsatzmöglichkeiten, wie den Ersatz von Kohlekraftwerken oder die Versorgung industrieller Prozesse und Mikroreaktoren für den Einsatz an abgelegenen Standorten, in ländlichen Gemeinden oder bei Katastrophenhilfe.

Die Analyse gibt außerdem Aufschluss über die staatlichen Unterstützungen. Etwa substantielle Steuergutschriften und Finanzierungsmöglichkeiten durch das “Inflation Reduction Act” (IRA) sowie spezifische Programme des Energieministeriums (DOE), die die Kommerzialisierung fortschrittlicher Nukleartechnologien unterstützen sollen. Auch staatliche Demonstrationsprogramme und Forschungsvorhaben, z. B. das “Advanced Reactor Demonstration Program” (ARDP), sollen die Risiken neuer Technologien minimieren.

Die Analyse lenkt den Fokus auf die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Vorteile, die die Kernkraft bietet. Etwa, dass Kernkraftwerke nicht nur kohlenstofffreie Energie, sondern auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile wie hochwertige Arbeitsplätze und regionale wirtschaftliche Entwicklung bieten. Oder, dass nukleare Standorte weniger Land erfordern und geringere Anforderungen an den Netzausbau im Vergleich zu erneuerbaren Energien haben.

Die hohen Erstinvestitionskosten und Risiken, insbesondere bei den ersten Projekten, stellen allerdings aktuell eine Hürde für viele potenzielle Investoren dar. Deshalb sollte man die fortschrittlichen Nukleartechnologien als wesentliche Komponente der Dekarbonisierungsstrategie der USA begreifen. In der Analyse wird schließlich zu mehr Investitionen und Zusammenarbeit zwischen Regierung, Industrie und anderen Stakeholdern aufgerufen. Pathways to Commercial Liftoff: Advanced Nuclear (energy.gov)

Fazit: Diese verbesserte Wahrnehmung der Kernenergie hat das Interesse an Uran neu entfacht. Die Tatsache, dass Uran primär aufgrund seiner chemischen Eigenschaften und nicht wegen seiner Strahlung gefährlich ist, ist wenig bekannt. Die Rolle der Kernenergie im Kampf gegen den Klimawandel durch emissionsfreie Stromerzeugung gewinnt an Bedeutung und lockt sowohl Befürworter als auch Investoren an.