Neue Atomreaktoren – Die Erfolgsaussichten

Ein Artikel von Votan:
Volker Tanger ist Diplom-Physiker / Berater im Bereich IT-Sicherheit. Er ist Pirat und vertritt die Piraten in der BVV Berlin Marzahn-Hellersdorf, Piratenfraktion.

Next Generation (Gen-4) Atomreaktoren

Generation IV Reaktortypen

Generation IV Reaktortypen

Laut Generation IV International Forum könnten die Energie- und Entsorgungsprobleme durch “neue” Reaktortypen und Brutreaktoren gelöst werden. Die meist vorgeschlagenen Brutreatoren würden die Menge verfügbaren Brennmaterials deutlich vergrößern. Zunächst eine Vorstellung der Konzepte, dann eine Analyse. Die “neuen” Reaktorkonzepte sind dabei so alt, wie die derzeit genutzten. Vorgeschlagene Technologien sind:

Schnelle Brüter

Schnelle Brüter erzeugen aus “nutzlosem” Uran238 spaltbares (und waffenfähiges) Plutonium239. Die politische Motivation solcher Reaktoren dürfte offensichtlich sein.

Gas-Cooled Fast Reactor, GFR

Schneller Brüter, “Kühlung” durch Inertgas (Helium), das im Kern extrem erhitzt wird. Dadurch hoher thermischer Wirkungsgrad aber auch nichttriviale Materialprobleme.

 

Sodium-Cooled Fast Reactor, SFR/FHR/LFTR/PRISM

Kühlung durch flüssiges Natrium (das keine Moderatoreigenschaften hat), komplex/teuer: dreifach gestaffelter Natrium/Natrium/Wasser-Kühlkreislauf, Korrosionsprobleme durch Auswaschen von Legierungsmetallen aus Stahlwänden durch flüssiges Natrium, Natrium führt zu heftigen und explosionsartigen Bränden bei Kontakt zu Wasser und (Luft-)Feuchtigkeit, derzeit die verbreiteteste Variante, z.B. auch Schneller Brüter in Kalkar

 

Lead-Cooled Fast Reactor, LFR

Blei-Wismut-Schmelze als Kühlmittel(!) muss flüssig bleiben, Korrosionsprobleme durch Auswaschen von Legierungsmetallen aus Stahlwänden durch Schmelze, passiver (und dadurch ausfallsicherer) Primärkreislauf, positiver Voidkoeffizient (kann daher “durchgehen”)

Thermische Brüter

Thermische Brüter basieren auf dem Thorium/Uran233-Kreislauf mit deutlich kürzerer Halbwertszeit der Spaltprodukte (Jahrzehnte statt Jahrzehntausende), was eine Endlagerung deutlich vereinfacht. Das in Raumsonden genutzte, nicht spaltbare Plutonium238 ist ebenfalls ein Abfallprodukt dieses Zyklus.

Very-High-Temperature Reactor, VHTR

Gaskühlung (analog zum GFR), durch extrem hohe Temperaturen Materialprobleme, brennbarer Graphitmoderator, Kugelhaufen-Design in Praxis nicht beherrschbar z.B. THTR Hamm-Uentrop

 

Molten Salt Reactor, MSR/MSFR

Natriumsalz oder Thoriumfluorid als Kühlmittel und Brennelementträger in einem, dadurch Korrosionsprobleme wie beim SFR/FHR/LTFR, brennbarer Graphitmoderator, CoolPlug als Passiv-Notabschaltung, kaum erforscht/viel unbekannt.

Zusätzlich ist in der Diskussion der u.a. von Bill Gates in einem TED-Talk vorgestellte Laufwellenreaktor, der ein komplexer Sonderfall des natriumgekühlten Brüters ist, besser erklärt in der englischen Wikipedia.

Die idealisierte Darstellung, man bräuchte nur das Ding in die Erde buddeln und Energie abziehen funktioniert so nicht – der Management-Aufwand zum Beibehalten der “Welle” (insbesondere bei der “standing wave”-Konfiguration ist deutlich nichttrivial. Zudem existiert hier bisher nur eine Simulation.

Die Idee, den Reaktor nach Verbrauch der Brennelemente einfach im Erdboden zu lassen wird selbst bei glühenden Befürwortern der Thorium-Reaktoren kritisch gesehen; vorsichtig formuliert. Von einer Natrium-Flüssigschmelze umgebener Nuklearmüll in feuchtem Erdreich ist ein sicherheitstechnischer Alptraum.

AKWs ohne Brutreaktion

Super-Critical Water-Cooled Reactor, SCWR

Kein Brüter, durch Wasserdampfgas gekühlt, durch hohen Druck (>250bar) und hohe Dampftemperatur höherer Wirkungsgrad aber materialtechnisch problematisch, kontaminierte und damit kaum wartbare Turbine, teils positiver Voidkoeffizient (kann daher “durchgehen”)

Analyse

Seit 1946 sind erst rund 20 Brutreaktoren gebaut und betrieben worden – zumeist Testreaktoren. Aktuell sind noch 4 davon prinzipiell in Betrieb, wenn sie nicht gerade auf Grund von (meist Material-) Problemen abgeschaltet sind.

Bei fast allen je gebauten Brutreaktoren handelt es sich um schnelle Brüter mit Plutonium-Kreislauf, was vermutlich überwiegend aus politisch-militärischen Gründen so entschieden wurde.

Warum die der Kernenergie zugewandten sich auf die beiden Natrium(salz)-gekühlten Varianten versteifen, ist mir nicht ganz klar. Mit den schnellen Brütern ändert sich am Waffen-/Missbrauchspotential, und dem weiterhin problematischen Atommüll im Vergleich zu konventionellen AKWs gar nichts.

Die thermischen Brüter auf Thorium-Zyklus versprechen Vorteile, vor allem größere vorhandene Brennstoffmengen und handhabbarere Spaltabfälle. Die derzeit gehypten Flüssigsalzreaktoren (thermische Brüter) sind allerdings zuletzt in den 60er Jahren betrieben und erforscht worden. Aktuell existiert keine funktionsfähige Thorium-basierte Brütertechnik.

Bis zur Nutzbarkeit gibt es noch einige Probleme zu lösen:

An diesen Problemen wird seit über 60 Jahren ohne rechten Erfolg geforscht. Das “Generation IV International Forum” schlägt als Lösung “innovative materials” vor, derzeit Unobtanium (Kunstwort zur Beschreibung von Materialien, die nicht beschaffbar sind).

Aktuell wird in China wieder angefangen, Forschungsbrüter aufzubauen. Die Technik soll “in 30 Jahren” nutzbar sein. Ähnliches verspricht die Kernfusion auch schon seit ebensovielen Jahren…

Fazit

Kurz: Eine Beherrschbarkeit ist derzeit nicht absehbar.

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September 9, 2012 | abgelegt unter Allgemein, Kernkraftwerke, Kommentar 

Kommentare

2 Kommentare zu “Neue Atomreaktoren – Die Erfolgsaussichten”

  1. Die einfache Welt der Kernenergiebefürworter | Tante Jays Café am April 9th, 2013 12:49

    [...] sind Reaktoren der vierten Generation, also eine Quasi-Neuentwicklung. Hier werden die mal sehr schön aufgedröselt und es wird auch sehr schnell klar: Die Technik ist derzeit [...]

  2. Bauzeit und Baukosten für AKW mit AP1000 steigen : #AntiAtomPiraten am April 10th, 2013 07:41

    [...] Neue Atomreaktoren – Die Erfolgsaussichten Nach dem Atomausstieg bleibt das Problem mit dem Müll. Die Atomindustrie will dafür neue Atomkraftwerke vorschlagen. Diese werden hier kurz vorgestellt und bewertet. Du magst diesen Artikel? Teile ihn mit anderen:Tweet März 2, 2013 | abgelegt unter AP1000  [...]

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