Small Modular Reactors(SMR) – zu deutsch Kleine Reaktormodule sind eine Idee, die Kernenergie dadurch zu revolutionieren, dass Kernreaktoren in großen Stückzahlen fabrikmäßig gefertigt werden. In Teil 1 wurden das Konzept und die Vorteile, die man sich davon erhofft vorgestellt. Diesen Artikel hatte ich mit der Aussage geschlossen, nicht überzeugt von den kleinen Reaktormodulen zu sein. Jetzt erzähl ich Euch, warum.

 

Nur wenige Firmen mit Erfahrung in der Kerntechnik arbeiten ernsthaft daran

Zwar werden bei der Diskussion auch alteingesessene Namen wie Toshiba und B&W genannt, das Gros der Entwickler sind aber Firmen, deren Namen weder in der Kerntechnik, noch in anderen Zusammenhängen bekannt sind, wie z.B. NuScale. Das Interessante an diesen SMR-Entwicklern ist, dass sie scheinbar einzig zum Zweck der SMR-Entwicklung ins Leben gerufen wurden und trotz jahre-, wenn nicht gar jahrzehntelanger Arbeit bis auf eine Ausnahme nicht mehr als frühe Entwürfe vorzuweisen haben. In der freien Wirtschaft ist nicht möglich, unbegrenzt lange ohne Produkt zu überleben. Und..

 

Es gibt kein Produkt

Nirgendwo auf der Welt gibt es einen SMR oder ein Demonstrationsmodell. Nicht mal was aus Glas, um das Prinzip zu verdeutlichen. Nichts – nur kleine Kunststoffmodelle, die nicht mehr als die Kreativität des Designers zeigen. Es ist auch schwierig, denn…

 

Es gibt keine Mini-Plants

Wenn man eine Anlage neuen Typs bauen will, dann fängt man nicht mit dem großen, kommerziellen Modell an, sondern arbeitet sich langsam hoch: Der 0,1-l-Glaskolben wird zum 10-l-Autoklaven wird zum 1-m³-Rührkessel usw. Beim Übergang zu immer größeren Apparaten in einem Mini-Plant lernt man den Prozess kennen, macht Erfahrungen und findet evtl. schon frühzeitig Fehler im Design. Diesen Punkt kann ich nicht genug betonen: Es rächt sich, wenn man gleich mit der Großanlage einsteigt, ohne alle Zwischenschritte zu gehen! Dieses Beispiel ist aus der Chemie, aber es gilt stellvertretend für alle Industrien. Zurzeit arbeitet keiner der SMR-Entwickler an einer wirklichen, physikalisch vorhandenen Demonstrationsanlage. Ein Grund dafür könnte sein…

 

Es gibt keine Fabriken

Wenn man auf der grünen Wiese eine Fabrik für die Massenproduktion eines ganz neuen Produktes bauen will, dann dauert das fünf Jahre. Eher länger. Dass zurzeit kein SMR-Entwickler wirklich Anstalten macht, eine große Fabrik zu bauen, kann man nicht samt und sonders verurteilen – auch die Fabrikation muss erst mal klein Anfangen. Und gerade an dieser Front tut sich nichts. Nicht mal im Labormaßstab, elektrisch beheizt, als Proof-Of-Concept. Und ehrlicherweise wundert mich das nicht, denn…

 

Es gibt keinen Markt

Glaubt man den Beiträgen bei den WNN, den rosig gemalten Diagrammen von NuScale oder den vielen Meinungen auf Blogs, die sich mit dem Thema Zukunft der Kernenergie befassen, dann gibt es überwältigende Nachfrage nach SMR. Mir fällt es schwer, das zu glauben, wenn weder die IEA, noch die IAEA, noch die NRC, noch die Hersteller selbst das behauptete Interesse an SMR nachweisen können. Die einzigen potentiellen Standorte, die tatsächlich immer mal wieder im Gespräch sind, liegen in Tennessee und Utah. Und auch da ist man nicht weiter als bei einer Absichtserklärung. Und an diesen ist die Geschichte der nicht realisierten Kernkraftwerke reich. Eine der Grundregeln des Marketings ist es, nichts zu vergessen, mit dem man werben kann – gäbe es die vielen Interessenten, dann würde man immer wieder von ihnen hören. Vielleicht liegt es ja daran, dass sich die Verantwortlichen doch bewusst sind…

 

Das alles, war schon mal da

SMR sollen als Package Unit fabriziert, geliefert und in das Kraftwerk eingebunden werden. Das ist tatsächlich einigermaßen neu. Allerdings scheint es mir unter den Konzepten viele Zombies zu geben, die nie richtig am leben waren und doch nicht wirklich sterben können:

 

Flüssigmetall-Kühlung haben alle Kerntechnik treibenden Nationen exzessiv erforscht und bisher sind nur die russischen BN-Reaktoren und der amerikanische FFTF (aber das war kein Kraftwerk) erfolgreich über längere Zeiträume in Betrieb[1]. Die Probleme, die die Handhabung von flüssigen Metallen macht, haben am Ende bisher jedem westlichen Leistungsreaktor das Lebenslicht ausgeblasen. Die großen westlichen Anlagen hatten über ihre gesamte Laufzeit hinweg mit Problemen zu kämpfen, die vor allem um die Beherrschung der flüssigen Metalle kreisten.
Flüssigsalz-Reaktoren finde ich an sich wirklich cool. Es ist eine völlig andere Herangehensweise an das gleiche Problem. Und vom technischen Standpunkt war das einzige “große” Experiment dazu ein voller Erfolg. Allerdings hat seitdem nie wieder jemand was aus der Idee gemacht: Nicht Admiral Rickover, der ein enorm erfolgreiches Kernenergieprogramm für die amerikanische Marine vorweisen kann, nicht die Industrie, die in den 1960er und 1970er Jahren viel Geld mit dem Bau von Leistungsreaktoren verdient hat, nicht die Forschungszentren, die auf die kaum weniger exotische Flüssigmetallkühlung setzten. Ich habe meine Zweifel, dass ein tatsächlich überlegenes Konzept so viele Jahre völlig unbeackert bleiben sollte.
Thorium-Reaktoren könnten, wären sie einfach zu bauen, eine wirklich tolle Sache sein, aber leider sind sie es nicht. Thorium ist, um den Worten Ratan Kumar Sinhas zu folgen, wie nasses Holz: Es brennt nicht von allein, sondern muss erst in einem Ofen getrocknet werden. Ich finde dieses Bild sehr passend – Thorium selbst ist nämlich nicht spaltbar. Man muss aus Thorium-232 erst Uran-233 erbrüten und diesen Brutprozess in der Praxis so effizient zu gestalten, dass sich der Bau eines kommerziellen Reaktors lohnt, ist äußerst aufwendig. In Deutschland und Amerika hat man es schon vor 40 Jahren versucht, hat es aber nicht hingekriegt[2].

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Kommentare (9)

  1. #1 Karl Mistelberger
    9. Februar 2017

    Abschalten ist eine Option, die Laufzeit verlängern eine andere:

    When nuclear power plants are built, the Nuclear Regulatory Commission (NRC) has the authority to issue initial operating licenses for a period of 40 years. Beyond that, the reactors need license renewals, and the NRC has granted 20-year license renewals to 74 of the 100 operating reactors in the United States. These reactors may now operate for a total period of 60 years. They represent a cumulative capacity of a little more than 69,000 megawatts (MW). The NRC is currently reviewing license renewal applications for an additional 17 reactors, and expects to receive seven more applications in the next few years.

    U.S. utilities already make significant investments in maintaining and upgrading the current fleet of U.S. nuclear power plants to ensure safe, secure, and reliable operation throughout their 40- or 60-year lifetimes. The Electric Utility Cost Group estimated that the industry invested $6.4 billion in capital projects to upgrade and maintain nuclear power plant systems during 2013.

    http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=19091

  2. #2 DasKleineTeilchen
    terra
    9. Februar 2017

    danke für.

    aber die nummer mit den moltensalts macht mich ferdisch :) ich komm über die 4 jahre lang erfolgreich laufende konzeptnummer in den 60gern einfach nich weg;

    “Ich habe meine Zweifel, dass ein tatsächlich überlegenes Konzept so viele Jahre völlig unbeackert bleiben sollte.”

    halbwegs logisch erscheint mir die nicht-fortführung einfach aus dem umstand, daß die gesamte nukleare infrastruktur zu diesem zeitpunkt schon längst auf siedewasser-reaktoren zugeschnitten und bereits im grossen umfang vorhanden war. sprich; der kuchen war bereits verteilt und vielleicht noch n bischen korruption und der unwille, nach jahrzehnten der forschung nochmal alles auf anfang zu setzen, selbst gegenüber der langfristigen vorteile (was sowieso eher der normalfall ist, right? “der” mensch halt, nach mir die sintflut & so; klimawandel anyone?) plus maybe waffenfähiges plutonium?

  3. #3 gedankenknick
    9. Februar 2017

    @DasKleineTeilchen
    Ähm… Da gabs aber schon das eine oder andere Problem, welches noch zu lösen wäre.
    a) Das Teil lief unter Leerlauf, die Energie wurde über einen Sole-Luft-Wärmetauscher ausschließlich für die Förderung der globalen Erwärmung benutzt. Soweit ich es kapiert habe, lief der Reaktor nie länger unter wirklicher (Voll-)Last.
    b) Das Ding war ein Demonstrator für einen Reaktor, der einen Fernbomber antreiben sollte. Siedewasserreaktoren hatten ihren Siegeszug mit den (amerikanischen) Nuklear-U-Booten, welche in Serie gingen, so dass die Industrie für die ziviele Welt schon mehr als ein wenig Erfahrung hatte. Der Bomber ist nie über das Konzept hinaus gekommen, es wurden preiswerter balistische Raketen gebaut.
    c) Die Korrosion der Reaktorteile durch die Salzschmelze war größer als angenommen. Kein Wunder – Salzschmelze!
    d) Es gab radioaktive Salzablagerungen in den Reaktorteilen, die so nicht vorgesehen waren.
    e) Erst beim entgültigen Abbau 1994 wurde festgestellt, dass größere Mengen Uran entwichen waren, wahrscheinlich als UF6. Fanden sich in den Abluftfiltern und machten größte Probleme.
    etc.

    Nicht, dass ich nicht denke, dass das Konzept nicht ein paar Vorteile gegenüber Siedewasser- und Flüssigmetall-Reaktoren hätte. Sehr nett ist der Auffangbehälter für die Salzschmelze (mit passiver Kühlung), der via der Schmelzsicherung einen GAU ziemlich effektiv verhindern kann. Aber “fertig” = “serienreif” ist das ganze Konzept m.E. noch lange nicht, da sind noch einige Probleme zu lösen…

    Die deutsche Wiki findet sich hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigsalzreaktor

  4. #4 Hoimrdengr
    9. Februar 2017

    Wenn man der Beschreibung z.B. bei http://dual-fluid-reaktor.de/ folgt, dann waren in den 60ern die Werkstoffe fuer eine grosstechnische Umsetzung noch nicht verfuegbar. Deren Idee, hochaktive Spaltprodukte quasi neutral zu brueten klingt bestechend – ein erster Ansatz, Nuklearabfall wirklich zu entsorgen.

    Eine Website im Schuelerzeitungsdesign laesst einen jedoch zweifeln, ob dass mehr als Ideen sind…

  5. #5 Jonas Schimke
    10. Februar 2017

    @gedankenknick,

    Es gab radioaktive Salzablagerungen in den Reaktorteilen, die so nicht vorgesehen waren.

    Kann ich mir gut vorstellen. Bekanntermaßen entsteht bei Kernreaktionen durch Folgerektionen fast das gesamte Periodensystem. Es werden also auch immer Kombinationen von schwer löslichen Salzen mit sehr hohem Schmelzpunkt auftreten, so dass Ablagerungen fester Stoffe in den Röhren garnicht zu vermeiden sind. Das dürfte zu erheblichen Problemen beim Betrieb des Realktors führen. Fraglich, ob so etwas in den Griff zu bekommen ist.

    Bei herkömmlichen Reaktoren gibt es ja auch das gerne verschwiegene oder heruntergespielte Problem, dass durch die Bildung gasförmiger langelebiger oder sogar stabiler, gasförmiger Zerfallsprodukte immer ein Teil der Brennstäbe platzt und die Gase entweichen. Das beantwortet dann auch die Frage, warum ein AKW immer einen hohen Schornstein hat, obwohl im Reaktor ja gar keine Verbrennung im eigentlichen Sinne stattfindet. :-)

  6. #6 DasKleineTeilchen
    terra
    10. Februar 2017

    danke für die details, @gedankenknick. ich gebs zu; ich war entgegen meiner gewohnheit tatsächlich zu faul, den wiki-artikel (den ich natürlich kannte) vorher in gänze zu lesen; mea culpa 😉

  7. #7 gedankenknick
    11. Februar 2017

    @Jonas Schimke
    Das ist gerade das Lustige am Flüssigsalzreaktor. Die entstehenden Gasblasen (Xenon), benutzt (bzw. missbraucht) man einerseits zur Steuerung des Flüssigsalz-Reaktors, andererseits läßt sich das Gas super aus der Schmelze entfernen, ohne dass sonst irgendwas am Reaktor kaputt geht oder umgebaut werden müsste. Stichwort für “andere” Reaktoren wäre “Xenonvergiftung”.

    Andere Gase entstehen erst viel später und dann doch überraschend – das UF6 war so wohl nicht vorgesehen…

    Ich will ja nicht mal behaupten, dass Flüssigsalzreaktoren eine SO schlechte Idee sind. Diese Art Reaktor hat durchaus ein paar hervorstechende Vorteile, gerade auf die Sicherheit gegen einen GAU. Bloß steht die Menschheit m.E. derzeit noch nicht auf einem materialwissenschaftlichen Stand, der den sicheren UND wirtschaftlichen Betrieb so eins Teils halbwegs garantiert.

    BTW: Ich fände es wirklich gut, wenn die Politik die Forschung an Schwerionen-Technik positiv beeinflussen würde. Soweit mein bescheidener Kenntnisstand reicht, wäre das eine Möglichkeit, den bestehenden hochradioaktiven Atommüll halbwegs kostengünstig und sicher aus der Welt zu schaffen. Und würde da EIN Land führend sein, könnte dieses sogar ein Geschäft daraus machen, den Atommüll anderer Länder zu minimieren…

  8. #8 Ishmael
    13. Februar 2017

    @Jonas Schimke:
    1) Die Brennelemente sind gegen Xenon-Überdruck beständig; ein Platzen eines Brennstoffrohrs ist nicht akzeptabel und wäre ein Störfall. Ihre Behauptung, dass “immer” “ein Teil” der Rohre platzt, ist m. E. nicht haltbar.

    2) Entstehende radioaktive Gase haben i.d.R. kurze Halbwertszeiten und werden in der sog. Abklingstrecke zurückgehalten, bevor sie über den Schornstein emittiert werden.

  9. #9 anderer Michael
    13. Februar 2017

    Doofe Frage: Warum betreiben die Firmen eine scheinbare ineffiziente Entwicklung dieser Minireaktoren und woher haben sie das Geld?