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Radioaktive Schrittmacher der arktischen Schifffahrt

Atombatterien gal­ten lan­ge als idea­le Energieversorgungsanlagen für ent­le­ge­ne Leuchttürme und Forschungsstationen in der Arktis. Über 1000 die­ser Geräte wur­den seit den 1970er Jahren betrie­ben. Nach dem Zerfall der Sowjetunion wan­del­te sich das Image die­ser ein­sti­gen Zukunftstechnologie all­mäh­lich. Proliferations- und Umweltsorgen bedeu­te­ten schliess­lich das Ende der radio­ak­ti­ven Batterien – nicht aber der Atomenergie in der Arktis.

Im Dezember 2018 mach­te Russlands Präsident Vladimir Putin die Staatskorporation Rosatom zur offi­zi­el­len «infra­struk­tu­rel­len Operateurin» der Nordostpassage. Damit wur­de die insti­tu­tio­nel­le Erbin des sowje­ti­schen Atomministeriums, die für Kernenergieprojekte in ganz Russland und weit dar­über hin­aus zustän­dig ist, zum mäch­tig­sten Player in der ark­ti­schen Schifffahrt. Seither ist sie dafür ver­ant­wort­lich, dass der Warentransit ent­lang der rus­si­schen Nordküste rei­bungs­los ver­läuft. Die Nordostpassage soll den Transportweg von Ostasien nach Europa deut­lich ver­kür­zen und die bis­he­ri­ge Route durch den indi­schen Ozean und den Suezkanal lang­fri­stig obso­let machen.

Dass sich aus­ge­rech­net Rosatom um die Infrastruktur die­ses Seewegs küm­mern soll, ist kein Zufall. Ihre Tochtergesellschaft Rosatomflot betreibt die berühm­ten Atomeisbrecher, die die Nordostpassage viel län­ger schiff­bar hal­ten, als es kon­ven­tio­nel­le Eisbrecher ver­mö­gen wür­den. Aber auch ein ande­res Element der ark­ti­schen Verkehrsinfrastruktur bedurf­te bis vor kur­zem nuklea­rer Expertise und mag den Entscheid zugun­sten Rosatoms beein­flusst haben: Seit den 1970er Jahren wur­den zahl­rei­che Leuchttürme und Funkfeuer ent­lang der Nordostpassage mit soge­nann­ten Radionuklidbatterien (Radioizotopnyj ter­mo­elek­tričes­kij gene­ra­tor; RITEG) betrie­ben. Rosatom spiel­te sowohl beim Betrieb als auch beim Rückbau und der Entsorgung die­ser klei­nen Energieversorgungsanlagen eine zen­tra­le Rolle. Wie und war­um aber gelang­te das viel­zi­tier­te «fried­li­che Atom» in die rus­si­sche Arktis? Welche Funktion hat­ten Atombatterien im Kalten Krieg und in der jüng­sten Vergangenheit und wel­che Spuren hin­ter­lies­sen die eigen­tüm­li­chen Geräte über ihre Ausmusterung hin­aus?

Eine sowje­ti­sche Atombatterie in der Wartung, 1970. Quelle: Atomnaja ener­gi­ja 28 (1970), S. 4.

Atombatterien: Genial oder gefährlich?

Radionuklidbatterien erzeu­gen Elektrizität, indem sie den soge­nann­ten Peltier-Effekt aus­nut­zen. Dieser ermög­licht es, über Temperaturunterschiede einen Stromfluss zu erzeu­gen. Als Wärmequellen nut­zen die­se Geräte kei­ne Kernspaltungsreaktionen, wie sie in den Reaktoren gros­ser Kernkraftwerke aus­ge­löst wer­den. Stattdessen dient die Zerfallswärme radio­ak­ti­ver Isotope als Energiequelle. Je nach Halbwertszeit des ver­wen­de­ten Isotops lie­fern sol­che Batterien über Jahre hin­weg Strom. Während der Kernenergieeuphorie der 1960er und 1970er Jahre gal­ten sie als idea­le Energieversorgungsanlagen für elek­tri­sche Geräte, die zwar einen rela­tiv gerin­gen Verbrauch auf­wie­sen, aber in schwer zugäng­li­chen Regionen zum Einsatz kamen. Nebst den ark­ti­schen Leuchttürmen fan­den Atombatterien unter­schied­li­cher Bauart und Grösse etwa in der Raumfahrt oder in der Medizin Anwendung. So wur­den zu Beginn der 1970er Jahre unter ande­rem Herzschrittmacher mit klei­nen RITEGs ein­ge­setzt oder Spionagesatelliten mit Energie aus Radionuklidbatterien ver­sorgt.

Die RITEGs in der sowje­ti­schen Arktis wur­den mehr­heit­lich mit dem Radioisotop Strontium-90 betrie­ben. Dieser Betastrahler ent­steht etwa bei der Kernspaltung in Kraftwerken und gilt als beson­ders gesund­heits­schä­di­gend, wenn er in den Körper gelangt. Weil Strontium-90 eben ein Abfallprodukt aus der Atomindustrie ist, ist es ver­hält­nis­mäs­sig gün­stig und leicht ver­füg­bar. Wegen der Toxizität der Wärmequelle stellt aber die Verwendung von sol­chen Radionuklidbatterien ein gros­ses Risiko dar: Einerseits, weil durch schlecht gewar­te­te Geräte poten­zi­ell Strontium-90 in die Umwelt und letzt­lich in die mensch­li­che Nahrungskette gelan­gen könn­te. Andererseits, so eine Befürchtung, könn­ten unbe­auf­sich­tig­te RITEGs gestoh­len und deren radio­ak­ti­ver Inhalt auf dem ille­ga­len Waffenmarkt lan­den. Das gefähr­li­che Strontium-90 wür­de sich zur Herstellung radio­lo­gi­scher Waffen eig­nen. Damit sind kei­ne eigent­li­chen Kernwaffen gemeint, son­dern soge­nann­te dir­ty bombs – kon­ven­tio­nel­le Sprengsätze, die radio­ak­ti­ves Material im Zielgebiet ver­tei­len.

Mit einer RITEG betrie­be­ner Leuchtturm bei Tallinn, damals Hauptstadt der Estnischen Sozialistischen Sowjetrepublik. Quelle: Atomnaja nau­ka i tech­ni­ka v SSSR, 1977.

In den 1960er und 1970er Jahren bestan­den sol­che Bedenken noch kaum. Stattdessen herrsch­te in der Sowjetunion – eben­so wie in zahl­rei­chen ande­ren Staaten – eine regel­rech­te Atom-Euphorie. Zwar war die Gefährlichkeit des radio­ak­ti­ven Isotops Strontium-90 schon damals ein gros­ses und durch­aus öffent­li­ches Thema, aber die RITEGs wur­den nicht als zusätz­li­che Risikofaktoren ver­stan­den. Vielmehr gal­ten sie als ein Weg, wie das gefähr­li­che Abfallprodukt einer sinn­vol­len Weiterverwendung zuge­führt wer­den konn­te. Gleichzeitig war die Entwicklung von Radionuklidbatterien eines von vie­len Feldern, auf dem die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion ihren wis­sen­schaft­lich-tech­no­lo­gi­schen Wettstreit aus­tru­gen. Die Inbetriebnahme von unzäh­li­gen RITEGs – von Herzschrittmachern über Satelliten bis eben zu ark­ti­schen Leuchttürmen und Funkfeuern – wur­de beid­seits des Eisernen Vorhangs mit Stolz an die Öffentlichkeit gebracht.

Forschung und Entwicklung von RITEGs in der Sowjetunion

Die sowje­ti­sche Regierung erkann­te das Potential von Atombatterien früh. Schon im Oktober 1960 grün­de­te der Ministerrat der Sowjetunion das Wissenschaftliche Allunions-Forschungsinstitut für Strahlungstechnik (Vsesojuznyj naučno-issledovatel’skij insti­tut radia­ci­onnoj tech­ni­ki; VNIIRT). Dort wur­den zahl­rei­che Kernenergieanwendungen für alle mög­li­chen volks­wirt­schaft­li­chen Bereiche ent­wickelt – auch Radionuklidbatterien für Leuchttürme und Wetterstationen.

Der erste sowje­ti­sche Radioisotop-Generator („Beta‑1“) nutz­te Cerium-144 als Wärmequelle und ver­füg­te über eine Leistung von 5,3 Watt. 1964 teste­te das VNIIRT mit „Beta‑2“ dann erst­mals einen Generator, der mit Strontium-90 betrie­ben wur­de. Ausgehend von die­sen Prototypen wur­den diver­se wei­te­re Generatoren ent­wickelt. „Beta‑3“ war zum Beispiel ein System, das spe­zi­ell für den Einsatz im hohen Norden kon­zi­piert wur­de. Daraus gin­gen schliess­lich „Beta‑S“ und „Beta‑M“ her­vor, die in den 1970er Jahren seri­ell her­ge­stellt und auf meteo­ro­lo­gi­schen Stationen in der rus­si­schen Arktis instal­liert wur­den. Ein ande­res System, „Efir‑M“, funk­tio­nier­te auch mit Strontium-90 und war auf die Verwendung in Leuchttürmen ent­lang der Nordostpassage aus­ge­rich­tet. Ein Gerät namens «Pingvin» (im Titelbild rechts) ver­sorg­te geo­ma­gne­ti­sche Einrichtungen in der Antarktis mit Energie, womit die Radionuklidbatterie nun an bei­den Polen im Einsatz war.

In den 1960er und 1970er Jahren ent­stand allein in der Sowjetunion eine Vielzahl ver­schie­de­ner Atombatterien, die über­all auf der Welt und im Kosmos zum Einsatz kamen. Neben den diver­sen Verwendungszwecken unter­schie­den sich die Modelle auch bezüg­lich der ver­wen­de­ten Radioisotope. Allerdings setz­te sich in vie­len sowje­ti­schen Geräten Strontium-90 als Wärmequelle durch – nicht zuletzt, weil es beson­ders preis­wert war.

Bei allen Unterschieden hat­ten die sowje­ti­schen RITEGs eines gemein­sam: Wegen ihrer enor­men Lebensdauer und des qua­si inexi­sten­ten Wartungsbedarfs schie­nen sie die Erforschung, Erschliessung und Nutzung von unwirt­li­chen, schwer zugäng­li­chen Räumen enorm zu erleich­tern. Über die Jahre wur­den mehr als 1’000 sowje­ti­sche RITEGs in Betrieb genom­men. Die mei­sten davon ent­lang der Nordostpassage, wo sie in Leuchttürmen jahr­zehn­te­lang als nuklea­re Schrittmacher der ark­ti­schen Schifffahrt fun­gier­ten.

Erst in der post­so­wje­ti­schen Zeit haben die Radionuklidbatterien all­mäh­lich eine Umdeutung erfah­ren: Einst gal­ten sie als Sicherheitsgaranten für die wirt­schaft­lich hoch­re­le­van­te Schifffahrt auf der Nordostpassage und als zuver­läs­si­ge Wärme- und Stromquellen für die Helden der Arktisforschung. Nachdem aber die Risiken der RITEGs immer deut­li­cher zuta­ge tra­ten, wur­de die ein­sti­ge Zukunftstechnologie mehr und mehr zum über­kom­me­nen Sicherheitsrisiko umin­ter­pre­tiert – als Sicherheitsrisiko, das weit über die Grenzen der sowje­ti­schen Nachfolgestaaten hin­aus­wirk­te.

Umdenken nach dem Kalten Krieg?

Ab Mitte der 1990er Jahre setz­ten sich ins­be­son­de­re die ande­ren Anrainerstaaten der Arktis und die Internationale Atomenergiebehörde (IAEA) für eine schnellst­mög­li­che Umrüstung der rus­si­schen Stationen und Leuchttürme ein. Während etwa die nor­we­gi­sche Regierung die wirt­schaft­li­chen Folgen ver­strahl­ter Fischbestände fürch­te­te, ver­such­te die ame­ri­ka­ni­sche Regierung in den 2000er Jahren die zahl­rei­chen Strontium-90 Quellen als poten­zi­el­le Bedrohung im Krieg gegen den Terrorismus zu eli­mi­nie­ren.

Nebst hohen Kosten stell­te dabei vor allem die man­gel­haf­te Datenführung ein gros­ses Problem für alle Programme zur Entfernung der ark­ti­schen Radionuklidbatterien dar. Im Zuge der sowje­ti­schen Zerfallskrise und meh­re­rer Reorganisationen der Kernenergieadministration seit der Perestrojka ging kri­ti­sches Wissen ver­lo­ren, so dass zeit­wei­se nie­mand zu wis­sen schien, wie vie­le Atombatterien über­haupt in der rus­si­schen Arktis ver­teilt waren und wo genau die­se lagen. Die wirt­schaft­li­chen Probleme der peri­phe­ren Gebiete im hohen Norden mach­ten aus­ser­dem den ille­ga­len Handel mit Altmetall zu einem lukra­ti­ven Nebenerwerb. Inzwischen sind diver­se Fälle bekannt, in denen Metalldiebe RITEGs wegen ihrer wert­vol­len Ummantelung zer­legt und sich dabei unwis­sent­lich einer hohen Strahlenbelastung aus­ge­setzt haben.

Ab 2008 setz­te die ein Jahr zuvor gegrün­de­te Staatskorporation Rosatom die Sicherung und Entsorgung der ark­ti­schen Atombatterien auf ihre Agenda. Nach offi­zi­el­len Angaben wur­den die letz­ten RITEGs bis Ende 2018 aus dem rus­si­schen Norden ent­fernt und in Zwischenlager gebracht, wo sie auf die Endverarbeitung und ‑lage­rung war­ten. Damit endet die Geschichte der nuklea­ren Schrittmacher für die ark­ti­sche Schifffahrt. Die strah­len­den Energiequellen wer­den aller­dings – wie alle hoch­ra­dio­ak­ti­ven Abfälle – noch jahr­zehn­te­lang ein Risiko für die Menschen und ihre Umwelt dar­stel­len und müs­sen mit gröss­ter Sorgfalt bear­bei­tet und gela­gert wer­den. Die Tatsache, dass die rus­si­sche Regierung Rosatom inzwi­schen zur zen­tra­len infra­struk­tu­rel­len Operateurin der Nordostpassage gemacht hat, ver­deut­licht aus­ser­dem, dass die Entfernung der maro­den sowje­ti­schen Atombatterien kei­nes­wegs mit einem Ende nuklea­rer Machbarkeitsfantasien in der Arktis gleich­zu­set­zen ist.

Titelbild: Die RITEGs „Beta‑S“ und Pingvin. Quelle: Atomnaja nau­ka i tech­ni­ka v SSSR, 1977.