Small Modular Reactor

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Small Modular Reactors (SMR, deutsch „kleine modulare Reaktoren“) sind Kernspaltungsreaktoren, die kleiner als herkömmliche Reaktoren sind sowie in einer Fabrik hergestellt und dann an einen Montageort gebracht werden können. Sie sollen einen geringeren Aufwand vor Ort, eine höhere Risiko-Eindämmungseffizienz und eine höhere Sicherheit der verwendeten Kernmaterialien ermöglichen. SMR wurden auch vorgeschlagen, um finanzielle Hindernisse zu umgehen, von denen konventionelle Kernreaktoren betroffen sind.

Projekte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für SMR gibt es verschiedene Entwürfe, von verkleinerten Versionen bestehender Kernreaktordesigns bis hin zu völlig neuen Entwürfen der vierten Kernkraftwerks-Generation. Es wurden sowohl thermische Neutronenreaktoren als auch schnelle Neutronenreaktoren vorgeschlagen. Weltweit werden derzeit (2017) von verschiedensten Firmen rund 60 SMR-Konzepte entwickelt, wobei die ersten diesbezüglichen Ideen und Entwürfe auf die 1950er-Jahre zurückgehen. Dabei gehen optimistische Schätzungen davon aus, dass 2035 knapp zehn Prozent aller neu gebauten Kernkraftwerke SMR sein werden. Sie sollen die Atomenergie rehabilitieren und auch Kritiker überzeugen, indem sie als so sicher bezeichnet werden, dass im Falle eines Atomunfalls keine Evakuierungszonen mehr notwendig seien; außerdem seien sie eine perfekte Kombination mit den erneuerbaren Energien, da sie im Gegensatz zu großen (Kern-)Kraftwerken flexibel, nämlich im Falle von Produktions- und Nachfrageschwankungen schnell ab- oder zuschaltbar seien. Nach Analysen der OECD-Nuklearsparte soll ihr Potenzial in Stromnetzen mit einem hohen Anteil an Erneuerbaren sogar am größten sein. Auch ihre Entsorgung mit dem Abwracken könne problemlos in einer Fabrik durchgeführt werden.[1]

Die in Corvallis (Oregon) ansässige Start-up-Firma Nuscale Power mit EU-Büro in London entwickelt kleine, gebrauchsfertig zu liefernde Reaktormodule mit einer Leistung von 50 MW und einem „integralen Reaktorbehälter“, worin sich Reaktorkern, Dampferzeuger sowie Primärkreislauf zusammen befinden, die sonst getrennte Einheiten bilden. Einzelne Module sollen sich mit 4,5 m Breite und 22 m Höhe per Schwertransport an ihre Einsatzorte bringen lassen, wo bis zu zwölf voneinander unabhängig arbeiten könnende Module mit dann zusammen 600 MW Leistung in einem Gebäude untergebracht werden sollen. Ende 2016 wurde die Zulassung des Modells für den US-Markt beantragt, am in Idaho vorgesehenen ersten Bauplatz wurden 2017 Umweltgutachten erstellt.[1]

Schwimmende SMR werden derzeit auch z. B. von der kanadischen Firma Dunedin Energy Systems für abgelegene Bergbauprojekte in den USA sowie als „Integraler Leichtwasser-Reaktor“ vom chinesischen Nuclear Power Institute in Chengdu in Kooperation mit der britischen Lloyd’s Register entwickelt. Dabei müssen solche Anlagen nicht nur den Sicherheits-Vorgaben der IAEO genügen, sondern auch denen der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation IMO, die dafür mittlerweile einen vorläufigen Anforderungskatalog aufgestellt hat; allerdings sind hier noch weitere Regularien und technische Anforderungen notwendig, z. B. auch für den Fall des Sinkens der Anlagen. Dabei steht die internationale Genehmigungspraxis insgesamt vor der Herausforderung der vorgesehenen länderübergreifenden standortgebundenen und hochstandardisierten Produktionen, also quasi von Typ- statt Einzelzulassungen.[1]

Auch Rolls-Royce möchte SMR in Großbritannien aufstellen. Die Reaktoren sollen sich mit einem Lkw transportieren lassen und in Massenproduktion hergestellt werden.[2]

Im Jahr 2021 beschloss TerraPower den Bau eines Small-Modular-Flüssigsalzreaktors in den USA.[3]

Prototypen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Von den Mitte 2017 weltweit in Bau befindlichen 60 Kernkraftwerken werden zwei als SMR bezeichnet:[1]

Bewertung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) hat am 10. März 2021 ein umfangreiches Gutachten präsentiert, das 136 verschiedene historische sowie aktuelle Reaktoren bzw. SMR-Konzepte betrachtet, 31 davon besonders detailliert. Das vom Öko-Institut im Auftrag des BASE erstellte Gutachten liefert eine Einschätzung zu möglichen Einsatzbereichen, der Endlagerfrage, Sicherheitsfragen und der Proliferations-Gefahr.[5]

Ergebnisse des Gutachtens sind unter anderem:

  • Um weltweit dieselbe elektrische Leistung zu erzeugen wie mit üblichen Atomkraftwerken, wäre der Bau von vielen tausend bis zehntausend SMR-Anlagen notwendig.
  • Gegenüber Atomkraftwerken mit großer Leistung könnten zwar einzelne SMR potenziell sicherheitstechnische Vorteile erzielen, da sie pro Reaktor ein geringeres radioaktives Inventar aufweisen. Die hohe Anzahl an Reaktoren, die für die gleiche Produktionsmenge an elektrischer Leistung notwendig ist, erhöht das Risiko jedoch insgesamt um ein Vielfaches.
  • Anders als teilweise von Herstellern angegeben, muss davon ausgegangen werden, dass bei einem schweren Unfall die radioaktiven Kontaminationen deutlich über das Anlagengelände hinausreichen.
  • Durch die geringe elektrische Leistung sind bei SMR die Baukosten relativ betrachtet höher als bei großen Atomkraftwerken. Eine Produktionskostenrechnung unter Berücksichtigung von Skalen-, Massen- und Lerneffekten aus der Atomindustrie legt nahe, dass im Mittel 3.000 SMR produziert werden müssten, bevor sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen würde.
  • Bei einem Wiedereinstieg in die Atomenergie wären wiederum lange Betriebs-, Sicherheits- und Störfallrisiken in Kauf zu nehmen. Umfangreiche Zwischenlager- und Brennstofftransporte wären weiterhin erforderlich. Auch ein Endlager wäre in jedem Fall weiter erforderlich.
  • Die Verwendung von bereits vorhandenen Uranreserven durch Partionierungs- und Transmutations-Konzepte (P&T) ist nur anwendbar für abgebrannte Brennstäbe. Allerdings wurden 40 Prozent davon in Deutschland bereits wiederaufgearbeitet. Die daraus entstandenen verglasten Abfälle wären nicht für P&T-Verfahren zugänglich.
  • Zwar könnten bestimmte Transurane wie Plutonium in ihrer Menge reduziert werden, auf der anderen Seite würde jedoch die Abfallmenge für andere langlebige radioaktive Spaltprodukte ansteigen, z. T. sogar um bis zu 75 Prozent (Cäsium-135) gegenüber der ohne P&T einzulagernden Menge.
  • Schließlich bliebe die Gefahr, dass das im P&T-Verfahren notwendigerweise abzutrennende Plutonium leichter für Waffenherstellung zugänglich wäre.

In der kritischen Gesamtbewertung heißt es: Keine der diskutierten Technologien ist derzeit und absehbar am Markt verfügbar. Gleichzeitig werden sie mit ähnlichen Versprechen wie zu den Reaktoren in den 1950ern und 1960er Jahren des vergangenen Jahrhunderts angepriesen.[6]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d deutschlandfunk.de, Wissenschaft im Brennpunkt, 16. Juli 2017, Dagmar Röhrlich: Schöne neue Reaktorwelt (30. Juli 2017)
  2. Rolls-Royce plans mini nuclear reactors by 2029, BBC vom 24. Januar 2020
  3. USA: Atomfirma von Bill Gates plant Reaktor in Wyoming. In: Der Spiegel. Abgerufen am 3. Juni 2021.
  4. Argentinisches Wirtschaftsministerium: Reactor argentino CAREM - La construcción en fotos. Abgerufen am 17. März 2021 (spanisch).
  5. Sicherheitstechnische Analyse und Risikobewertung einer Anwendung von SMR-Konzepten (Small Modular Reactors), auf base.bund.de, abgerufen am 6. Juni 2021
  6. Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung: Small Modular Reactors - Was ist von den neuen Reaktorkonzepten zu erwarten? 10. März 2021, abgerufen am 16. März 2021.