Gesundheit : Spaltbare Kugelhaufen

Bei der Weiterentwicklung der Kernkraftwerke liegen Hochtemperatur-Reaktoren gut im Rennen. Der Trend geht zu kleineren Anlagen

Paul Janositz

Kernkraftwerke arbeiten nach einem einfachen Prinzip. Durch Spaltung von Atomkernen wird Energie gewonnen. Die entstehende Wärme wird auf ein Kühlmedium, üblicherweise Wasser, übertragen, wodurch dieses erhitzt wird. Es entsteht Wasserdampf, der eine Turbine antreiben kann, mit der Strom gewonnen wird.

Die Kernkraftwerkstypen unterscheiden sich durch die verwendeten Brennstoffe, die Art der Kühlung und die Moderatoren. Letztere dienen dazu, die bei der Kernspaltung entstehenden „schnellen“ Neutronen abzubremsen, da sonst keine Kettenreaktion in Gang kommt.

Bei den deutschen Reaktortypen wird Wasser verwendet. In russischen Reaktoren des Tschernobyl-Typs ist zudem Graphit im Einsatz, ebenso wie beim gasgekühlten Kugelhaufenreaktor, der auch als Hochtemperaturreaktor (HTR) bekannt ist. Dieser Typ wurde in Hamm-Uentrop vor fast 20 Jahren wegen technischer Unzuverlässigkeiten eingemottet, jetzt stellt er eine Hoffnung für die Wiedergeburt der Kernenergie dar.

In Deutschland wird Kernenergie mit Leichtwasserreaktoren gewonnen. Man unterscheidet Druckwasser- und Siedewasserreaktoren, je nachdem, ob Wasser als Kühlmittel im Kreis zu den Dampferzeugern geführt wird oder ob es direkt als Dampf die Turbinen erreicht.

Eine deutsch-französische Kooperation durch die Firmen Siemens und Framatome brachte in den 1990er Jahren den EPR (European Pressurized Water Reactor) hervor. Diese Weiterentwicklung des Druckwasserreaktors verspricht mehr Sicherheit durch ein Auffangbecken für eine eventuelle Kernschmelze sowie durch getrennte Bauweise der einzelnen Reaktorteile und verbesserte Regeltechnik. Zudem sind die Gebäude gegen Flugzeugabstürze besonders gesichert. Der erste EPR-Reaktor soll 2009 in Finnland Strom produzieren. Auch die Türkei, China, Russland und Frankreich sind interessiert.

Gefahren birgt aber auch der radioaktive Abfall wie verbrauchte Kernbrennstäbe. Bis die Strahlung auf unbedenkliche Werte absinkt, muss der Müll für Jahrmillionen gelagert werden. So richten sich die Anstrengungen darauf, den radioaktiven Abfall wieder in den Prozess einzubeziehen. Plutonium und anderes langlebiges problematisches Material könnten zu weniger gefährlichen Stoffen verarbeitet werden. Am Ende hätte man es mit Restmüll zu tun, der nur noch wenige Jahrhunderte strahlen würde. Zudem dürfte die Stärke der Strahlung so gering sein, dass man daraus jedenfalls keine Kernwaffen bauen könnte.

Das könnte den Schnellen Brüter wieder auferstehen lassen, der in Kalkar am Niederrhein wegen Sicherheitsbedenken 1991 eingemottet wurde, bevor er überhaupt angelaufen war. Der Brutreaktor wandelt das nicht spaltbare Uran-238 in Plutonium um. In Frankreich wurde mittlerweile der Brutreaktor „Superphoenix“ entwickelt. Auch in Japan setzt man auf diese Technologie, in Russland oder England gibt es ebenfalls Versuchsreaktoren.

Eine andere Art Brüter stellt der Thorium-Hochtemperatur-Reaktor dar, der aus Thorium spaltbares Uran erzeugt. Die vorherrschende Bauform ist der Kugelhaufenreaktor . Der Name stammt von den kugelförmigen Bauelementen, die im Reaktorkern angehäuft sind. Die Brennelemente bestehen zum größten Teil aus Graphit, in das kleine thoriumhaltige Partikel eingebaut sind.

Eine moderne Form des Hochtemperaturreaktors ist der PBMR (Pebble Bed Modular Reactor), an dem mit Hilfe deutscher Unternehmen sowie internationaler Forschungseinrichtungen wie dem MIT (Massachussetts Institute of Technology) in Japan, China, Südafrika oder Indonesien gearbeitet wird. In einigen Projekten wird die Kühlung mit einem Gas, etwa Kohlendioxid oder Helium, erprobt. Verfahren wie die Elektrolyse, um Wasserstoff, den Brennstoff der Zukunft, herzustellen, arbeiten gerade bei hohen Temperaturen effektiv. Für diesen Zweck eignen sich die Gas gekühlten Hochtemperaturreaktoren besonders.

Die Entwicklung geht generell in Richtung kleinerer Reaktoren, die dezentral gebaut werden. Das hat den Vorteil, dass einzelne Reaktoren weniger gefährliches Potenzial enthalten und billiger herzustellen sind. „Diesen Reaktor kann man allein lassen“, mit diesen Worten wird der südafrikanische Reaktorexperte Dave Nichols im Fachmagazin „Science“ zitiert. Auch die chinesische Regierung scheint von diesem Konzept überzeugt, hat sie doch 30 solcher Reaktoren geordert.

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