Der erste nukleare Minireaktor ist in den USA sicherheitsgeprüft

Das Projekt ermöglicht die Energieerzeugung mit einer Art Minireaktor, der mit anderen Einheiten gekoppelt werden kann, um einen Betrieb ähnlich dem einer Anlage zu ermöglichen

Minikraftwerk

Bild: NuScale / Offenlegung

Projekte zur Schaffung eines Mini-Kernreaktors sind eine der Hoffnungen der Verteidiger der Kernenergie. Durch die Aufteilung einer Kernkraftanlage in eine Reihe kleinerer Reaktoren können diese Mini-Anlagen in großem Umfang hergestellt und dort platziert werden, wo sie betrieben werden, wodurch der Bau eines riesigen Komplexes vor Ort vermieden wird. Aus diesem Grund können Minireaktoren eine Lösung für die hohen Kosten für die Implementierung und Wartung eines Kernkraftwerks sein und Konstruktionsmerkmale ermöglichen, die dessen Sicherheit verbessern.

Am Freitag erhielt der erste modulare Minireaktor eine Konstruktionszertifizierung von der US-amerikanischen Nuclear Regulatory Commission, was bedeutet, dass er die Sicherheitsanforderungen erfüllt und für zukünftige Projekte ausgewählt werden kann, die eine Lizenzierung und Genehmigung beantragen.

Das Projekt stammt von NuScale, einem Unternehmen, das aus Forschungen an der Oregon State University hervorgegangen ist und vom US-Energieministerium erhebliche Mittel erhalten hat. Der Minireaktor ist ein 23 Meter hoher und 5 Meter breiter Stahlzylinder, der 50 Megawatt Strom erzeugen kann. Sie stellen sich vor, dass es möglich wäre, eine Anlage mit bis zu 12 dieser kleineren Reaktoren zu bauen, die sich in einem großen Reservoir befinden würden, ähnlich wie in aktuellen Kernkraftwerken.

Das grundlegende Design ist konventionell und verwendet Uranstäbe, um Wasser in einem internen Druckkreislauf zu erhitzen. Dieses Wasser überträgt seine hohe Temperatur über eine Wärmeaustauschspule auf einen externen Dampfkreislauf. Innerhalb der Anlage würde der entstehende Dampf zu einer Erzeugungsturbine geleitet, abgekühlt und zu den Reaktoren zurückgeführt.

Das Projekt verwendet auch ein passives Kühlsystem, so dass keine Pumpe oder bewegliche Teile benötigt werden, um den Reaktor sicher zu betreiben. Der interne Druckkreislauf ist so organisiert, dass heißes Wasser durch die Wärmeaustauschspulen aufsteigen und nach dem Abkühlen wieder in die Brennstäbe sinken kann.

Im Falle eines Problems ist der Reaktor ähnlich ausgelegt, um seine Wärme automatisch zu verwalten. Die Steuerstäbe, die sich um die Brennstäbe wickeln, Neutronen blockieren und die Spaltkettenreaktion stoppen können, werden von einem Motor aktiv über den Brennstäben gehalten. Bei einem Stromausfall oder einem Abschaltschalter fällt dieser aufgrund der Schwerkraft auf die Brennstäbe.

Die internen Ventile ermöglichen auch die Belüftung des Druckwasserkreislaufs in einem Vakuum innerhalb der doppelwandigen Ausführung, ähnlich einer Reaktorthermosflasche, wobei Wärme durch die Stahlaußenseite geleitet wird, die in das Kühlbecken eingetaucht ist. Ein Vorteil des kleinen modularen Aufbaus besteht darin, dass jede Einheit weniger radioaktiven Kraftstoff zurückhält und daher in einer solchen Situation weniger Wärme zum Ablassen hat.

Die NuScale stellte sein Projekt Ende 2016 vor, und die Genehmigung eines neuen Reaktortyps war keine leichte Aufgabe. Das Unternehmen hat nach eigenen Angaben während des gesamten Prozesses mehr als zwei Millionen Seiten mit angeforderten Informationen gesendet. Am Ende unterzeichnete die Agentur jedoch: "Das NRC kommt zu dem Schluss, dass die passiven Merkmale des Projekts sicherstellen werden, dass das Kernkraftwerk sicher abgeschaltet wird und bei Bedarf unter Notfallbedingungen sicher bleibt."

Einige modulare Reaktoren mit leichtem Wasser stehen kurz vor dem Beginn des Zertifizierungsprozesses. Unabhängig davon planen mehrere Unternehmen, sehr unterschiedliche Projekte wie Salzschmelze-Reaktoren vorzustellen. Diese Projekte sind jedoch noch weit von der Realität entfernt. NuScale hingegen beabsichtigt, seine ersten Reaktoren "Mitte der 2020er Jahre" einzusetzen.