Umrüsten von Kohlekraftwerken möglich?

In letzter Zeit tauchen immer wieder Pläne auf, ältere Kohlekraftwerke mit Kernreaktoren umzurüsten. Es erscheint notwendig, die Vor- und Nachteile etwas näher zu betrachten.

Der Ersatz

Bisher war es üblich, vollständig neue Kernkraftwerke zu errichten und anschließend ältere Kraftwerke still zu legen. Vorteil ist die freie Wahl des Standortes und die freie Gestaltung des Kernkraftwerks. Man erhält ein neues Kernkraftwerk (KKW) aus einem Guss. Allerdings ist dies auch die teuerste Lösung. Da der Neubau von KKW unter hohen Investitionen leidet, die zwar zu einem geringen Strompreis über die Laufzeit (heute mehr als 60 Jahre) führen, wird händeringend nach neuen Strategien gesucht. Als ein Weg erscheint die Umrüstung vorhandener Kohlekraftwerke mit SMR (Small Modular Reactor) als Wärmequelle. Man hofft dadurch die notwendigen Investitionen zu senken oder zumindest zu strecken. Grundsätzlich kann man schon jetzt festhalten, daß sich so etwas wahrscheinlich nur bei „jüngeren“ Kohlekraftwerken lohnt, bei denen noch eine Restlaufzeit von Jahrzehnten vorhanden ist. Volkswirtschaftlich dürfte es günstiger sein, diese Kraftwerke bis an ihre (wirtschaftliche) Lebensdauer weiter zu betreiben und erst dann still zu legen. Gleichwohl kann man auf jeden Fall den Standort „retten“ und weiter betreiben.

Der Standort

Jedes Kraftwerk braucht einen „Stromanschluss“, eine Wärmesenke, Betriebspersonal und diverse Infrastruktur. Das Kraftwerk muß seine erzeugte elektrische Energie in das vorhandene Stromnetz einspeisen. Bleibt man bei der vorhandenen Leistung, kann man die Hochspannungsleitungen und die notwendigen Schaltanlagen – sofern sie noch geeignet sind – weiter verwenden. Erste Schwierigkeit hierbei ist nicht technischer Art, sondern liegt in den speziellen Vorschriften für KKW. Der „Stromanschluss“ ist sicherheitsrelevant für die Notkühlung. Es müßten daher inhärent sichere Reaktoren verwendet werden, die keine aktive Notkühlung benötigen. Ähnliche Schwierigkeiten können bei der Genehmigung des alten Standorts entstehen – zumindest, wenn der Standort in unmittelbarer Nähe zu Wohngebieten liegt. Auch hierfür spielt die Sicherheitstechnik eine entscheidende Rolle.

Kraftwerke sind in ihren Gemeinden meist sehr beliebt: Sie bieten gut bezahlte Arbeitsplätze, die Gemeinde bekommt außergewöhnliche Steuereinnahmen und es fällt auch sonst noch einiges ab, um die gute Nachbarschaft zu fördern. Würde ein Kohlekraftwerk in ein KKW umgebaut werden, könnten alle Arbeitsplätze – sofern gewollt – erhalten bleiben. Viele könnten ohne Umschulung weiter arbeiten, einige müßten ihre Fachkenntnisse erweitern. Alles meist sehr kleine Unannehmlichkeiten im Vergleich zur Aufgabe. Wie die Erfahrung zeigt, wurden Gemeinden durch die Schließung überwiegend in den Abgrund gezogen: Die Preise für Immobilien sinken, viele Handwerker verlieren ihre Aufträge und die Einnahmen der Gemeinde sinken bei steigenden Ausgaben.

Jedes Kraftwerk braucht Kühlwasser. Es muß ein ausreichend großer Fluß vorhanden sein, ein See, ein Meeresarm oder eine ausreichende Wasserquelle für einen Kühlturm. Bleibt man in gleicher Größenordnung, kann man die vorhandenen Anlagen des Kohlekraftwerks weiter nutzen. Oft ist das Kühlwasser ein ganz wesentlicher Faktor bei der Standortsuche. Es muß nicht nur Wasser vorhanden sein, sondern es müssen auch alle Umweltauflagen erfüllbar sein. Was aber schon Jahrzehnte problemlos genutzt wurde, kann auch weiter genutzt werden.

Der Turbosatz

Im Turbosatz wird die Energie des Dampfes in elektrische Energie umgeformt. Der Generator wird durch die Turbine angetrieben. Turbine und Generator sind aufeinander abgestimmt (z. B. Drehzahl). Beide stehen auf dem elastisch gelagerten Turbinentisch (auf Federpaketen aus Stahlfedern). Wichtig dabei ist, daß alle drei Komponenten ein System bilden. Unterhalb befinden sich die Kondensatoren, in denen der Dampf durch das Kühlwasser niedergeschlagen wird. Ob Generator und Kondensatoren ohne große Umbauten weiterverwendet werden können, hängt von der Turbine ab.

Die Turbine ist für einen bestimmten Dampfzustand (Druck p und Temperatur t) und einen Massenstrom (kg/s) ausgelegt. Genau hier liegt die Problematik: Kohlekraftwerke sind für möglichst hohe Temperaturen und Drücke ausgelegt. Je höher die Dampftemperaturen, um so besser der Wirkungsgrad und damit um so geringer der Kohleverbrauch. Stellvertretend sei hier das Kraftwerk Boxberg Q genannt, das seit 2000 Strom ins Netz liefert. Es war seinerzeit das modernste Braunkohlekraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 43% bei einer Leistung von 906 MWel. Hierfür ist ein Frischdampfdruck von 260 bar bei einer Temperatur von 540°C und einer Zwischenüberhitzung auf 580°C nötig. Damit ergeben sich bereits die Schwierigkeiten für eine Umnutzung durch Kernenergie:

  • Die Blockgröße erfordert mehrere SMR (Small Modular Reactor, definitionsgemäß mit einer Leistung < 300 MWel), die auf eine gemeinsame Turbine arbeiten müßten. Dies ist kein Vorteil, sondern eher ein Nachteil.
  • Die Austrittstemperatur der Reaktoren muß rund 600°C betragen. Damit fallen alle Leichtwasserreaktoren raus (Druckwasserreaktor 165 bar, 330°C; Siedewasserreaktor 71 bar, 286 °C ).
  • Wegen der notwendigen Austrittstemperatur von ungefähr 600°C kommen nur „zukünftige“ Reaktoren, wie z. B. aus den Familien: Gasgekühlt (z.B. HTR-PM, Xe-100), Salzschmelze (z.B. Kairos, Terrestrial Energy, Moltex Energy Waste Burner) oder Flüssigmetalle (BREST, TerraPower) in Frage. Es gibt noch unzählige andere Projekte, aber die aufgeführten Typen sind bereits auf dem Weg, den „Papier-Reaktor-Status“ zu verlassen. Realistisch betrachtet, dürften aber noch ein bis zwei Jahrzehnte bis zur Reife vergehen.
  • Hat man einen Reaktor gewählt, muß noch ein Dampferzeuger konstruiert werden. Keine einfache Aufgabe, denn auch dieser ist einmalig. Die Dimensionen sind bei der gesamten Dampfmenge von etwa 2400 to/h nicht zu unterschätzen. Sicherheitstechnisch problematisch ist die gewaltige Druckdifferenz von über 200 bar. Undichtigkeiten wirken hier immer in Richtung Reaktor. Es müssen bei der Paarung Kühlmittel des Reaktors / Frischdampf noch ganz neue Fragen bezüglich der Werkstoffe beantwortet werden.
  • Ein besonderer Stolperstein ist noch die bei Kohlekraftwerken übliche Zwischenüberhitzung: Wenn der Frischdampf aus dem Hochdruckteil der Turbine austritt, wird er noch einmal zum Kessel zurückgeschickt und wieder möglichst hoch erhitzt, bevor er in den Mitteldruckteil der Turbine zur weiteren Entspannung eintritt. Bisher hat so etwas noch keiner gebaut. Im Gegenteil, in den Anfangstagen der KKW hat man es mit einer fossilen Überhitzung versucht, da man mit Nassdampfmaschinen noch nicht so weit war.

Zusammenfassung

Die Größenordnung scheint verlockend: 2021 wurden 10244 TWh elektrischer Energie weltweit durch Kohlekraftwerke erzeugt (Stromverbrauch in Deutschland etwa 503,8 TWh). Dazu mußten fast 8,2 Milliarden to Kohle gefördert werden. Man muß es sich noch einmal in aller Ruhe deutlich machen: Weltweit wurde rund zwanzig mal so viel Strom aus Kohle gewonnen, wie ganz Deutschland in einem Jahr (2021) verbraucht hat! Schon das verdeutlicht die Unmöglichkeit, auch nur mittelfristig Kohle durch Kernenergie ersetzen zu wollen. Wenn es auch für manchen „Klimatologen“ eine bittere Erkenntnis sein mag, King Coal wird noch für Jahrzehnte – wenn nicht gar Jahrhunderte – dominieren, ob nun Deutschland aus der Kohleverstromung aussteigt oder nicht.

Jedes Kohlekraftwerk ist eine Milliardeninvestition. Hinzu kommt noch die Infrastruktur (Bergwerke, Massengutfrachter, Eisenbahnen etc.). Nur eine so dekadente Gesellschaft, wie die Deutsche, kann glauben, daß man ohne Konsequenzen einen solchen Kapitalstock vernichten kann. Andere Gesellschaften haben ganz andere Sorgen, als ausgerechnet die „Klimakatastrophe durch von Menschen freigesetztes CO2“. Der Rest der Welt, wird seine Kohlekraftwerke bis zu deren wirtschaftlichem Ende betreiben. Schließlich sind diese Teil der „Wohlstandsmaschine“, die zur weiteren Entwicklung zwingend nötig ist. Wenn es um die Einsparung von Kohle geht, bleibt auch noch der Weg, alte Kraftwerke mit geringem Wirkungsgrad durch neue zu ersetzen. Es wird sein, wie es immer war, erst wenn der Brennstoff so teuer wird, daß sich Alternativen lohnen, wird die Anzahl der Kohlekraftwerke schrumpfen. So bereits geschehen in den USA, wo (zeitweise) Erdgas günstiger war.

Realistisch betrachtet, kann höchsten der Zuwachs des weltweiten Strombedarfs durch Kernenergie abgedeckt werden. Eine Umrüstung erscheint bestenfalls in Einzelfällen sinnvoll. Die Entwicklung der Kernenergie wird davon unbeeinflußt weitergehen. Es werden weiterhin „große“ Leichtwasserreaktoren gebaut werden und die Entwicklung „kleiner“ Reaktoren wird ebenfalls weiter vorangehen. Sie werden vielmehr ganz neue Anwendungen (z. B Industrie, Nahwärme etc.) und die kostengünstige Beseitigung des „Atommülls“ erschließen. Sie werden somit auch an den Marktanteilen von Gas und Öl knabbern. Der Anteil von Wind und Sonne ist bereits (gerade in Europa) über das sinnvolle Maß hinausgeschossen – da hilft auch kein neues Schlangenöl aus „Grünem Wasserstoff“.

Reaktoren mit Salzschmelzen

Wenn man Salze hoch genug erhitzt, schmelzen sie und werden dünnfüssig wie Wasser. Es besteht also die Möglichkeit auf dieser Basis Reaktoren mit flüssigem Brennstoff zu bauen. Die Handhabung und Messtechnik für Salzschmelzen wurde erst Anfang des 20. Jahrhunderts für die Aluminiumindustrie entwickelt. Bis heute handelt es sich um ein recht exotisches Teilgebiet der Technik. Bereits 1944 schlug L.W. Nordheim einen Brutzyklus zur Nutzung von Thorium (Th232 —> U233, zerfällt nach Neutroneneinfang in mehreren Schritten) als Brennstoff vor. Bereits 1949 schlug A.M. Weinberg einen Reaktor mit Uran und Thorium haltigen Salzen des Fluor als Betriebsmittel für Flugzeuge vor. Bis heute, ist der Name Weinberg mit einer kontroversen Philosophie über Kernreaktoren verbunden. In den USA gipfelte diese Entwicklung im MSRE (Molten Salt Reactor Experiment), der von 1965 bis 1969 in Betrieb war. Es ist also beileibe keine neue Erfindung, sondern eher die Wiederaufnahme einer alten Entwicklungsschiene, deren Vor- und Nachteile im weiteren etwas beleuchtet werden sollen.

Die Neutronenfrage

Die Wahrscheinlichkeit für eine Kernspaltung hängt maßgeblich von der Geschwindigkeit der Neutronen im Reaktor ab: Je langsamer sie sind, um so größer ist bei Uran und Plutonium die Wahrscheinlichkeit einer Kernspaltung (Spaltungsquerschnitt in barn). Aber Vorsicht, dies gilt nur für die ungeraden Isotope (U233, U235, Pu239 etc.). Will man auch die geraden Isotope spalten (U238 etc.) geht das nur mit schnellen Neutronen. Man kann sogar mit Natururan (0,7% U235) kommerzielle Reaktoren bauen (Deuterium oder Graphit als Moderator), aber schon bei Leichtwasser (Druckwasser- oder Siedewasserreaktor) muß man das Uran aufwendig anreichern (ca. 3–5% U235). Will man auch das U238 spalten, muß man zwingend schnelle Neutronen verwenden und braucht eine sehr viel höhere Anreicherung bzw. entsprechend viel Plutonium.

Warum diese Vorüberlegungen? Neutronen werden durch Zusammenstöße mit den Materialien des Reaktors zwangsweise abgebremst. Man ist also nicht mehr frei bei der Auswahl der Salze. Wählt man „leichte“ Salze aus Lithium und Beryllium ist die Abbremsung bereits so stark, daß man nicht mehr von schnellen Neutronen sprechen kann. Man baut automatisch einen Reaktor mit thermischem Neutronenspektrum. „Thermisch“ ist eine Geschwindigkeitsangabe über die Temperatur im Reaktor, da man wegen der Brownschen Molekularbewegung diese Geschwindigkeit nicht unterschreiten kann. Will man ein härteres (schnellere Neutronen) Spektrum, muß man zwingend auf „schwere“ Salze aus z. B. Chlor übergehen.

Die Salze

Standard ist immer noch das Molten Salt Reactor Experiment (MSRE). Der MSRE wurde 1960 geplant, wurde 1965 zum ersten Mal kritisch und lief bis 1969 mit verschiedenen Brennstoffen. Er hatte ein thermisches Neutronenspektrum und eine Leistung von 7,34 MW. Das Salz bestand aus 65% Li7 F, 29,1% BeF2, 5% ZrF4 und 0,9% UF4 (alles in Molenprozent). Man kann hier schon einige grundlegende Überlegungen ableiten:

  • Um ein thermisches Spektrum zu erhalten muß das Salz überwiegend aus „leichten“ Kernen gebildet werden (Li7, F19, Be9, Zr90). Trotzdem war auch hier noch ein zusätzlicher Moderator aus Graphit erforderlich. Die Salze dürfen auch nicht parasitär gegenüber den Neutronen sein (zu große Einfangquerschnitte). Dies gilt besonders, wenn man aus dem Thorium Uran erbrüten will.
  • Es handelt sich um eine Mischung aus Fluorsalzen. Fluor ist bei Raumtemperatur gasförmig. Es gehört zu den stärksten Oxidationsmitteln und reagiert mit fast allen Elementen sehr heftig. Dies ist wichtig, da ja bei jeder Kernreaktion auch die chemische Verbindung zerbricht und nahezu das gesamte Periodensystem neu entsteht. Die radioaktiven Spaltprodukte sollen auch im Salz gebunden (Sicherheit bei Störfällen) werden.
  • Der Anteil an spaltbaren Atomen ist mit unter einem Prozent recht klein. Das Salz ist quasi nur mit Brennstoff – und später den Spaltprodukten – „verunreinigt“. Das ist wichtig, da die Salzmischung mit allen möglichen Bauteilen des Reaktor in Kontakt kommt und zu Korrosion führt – bis heute ein Problem dieses Reaktortyps.

Man hat den MSRE mit U235 (Anreicherung 32%), U233(≈91,5%) und Pu239 F3 erfolgreich betrieben. Das letzte Salz führt unmittelbar zum „Waste Burner“, in dem man Reaktorplutonium und Minore Aktinoide aus Leichtwasserreaktoren verwendet.

In der Natur kommen die beiden stabilen Isotope Li6 (7,6 %) und Li7 (92,4 %) vor. Für einen MSR ist nur Li7 erwünscht, da aus Li6 durch Neutroneneinfang (großer Querschnitt) radioaktives Tritium entsteht. Generell gilt, daß die Salze sehr rein sein müssen, was sie teuer macht.

Will man ein schnelles Neutronenspektrum, darf das Salz nur wenig leichte Kerne enthalten. Chlorsalze sind die Favoriten. Sie sind insbesondere für Uran-Plutonium-Kreisläufe das Salz der Wahl. Sie stehen damit in unmittelbarer Konkurrenz zu „schnellen Brütern“ mit Natrium oder Blei als Kühlmittel. Natürliches Chlor besteht zu 75,76% aus Cl35 und 24,24% Cl37. Cl35 und Cl36 haben sehr viel größere Einfangquerschnitte als Cl37. Es empfiehlt sich daher, möglichst reine Chlorsalze aus nur dem Isotop Cl37 zu verwenden. Diese sind aber sehr teuer.

Die Entfernung der Spaltprodukte

Durch Kernspaltung und Neutroneneinfang bildet sich mehr oder weniger das gesamte Periodensystem. Man kann lediglich Wahrscheinlichkeiten für die Zusammensetzung angeben:

  • Die Spaltprodukte sind radioaktiv. Damit ergibt sich der simple aber durchschlagende Zusammenhang: Je mehr davon in einem Reaktor vorhanden sind, desto größer ist die (potentielle) Freisetzung bei einem Störfall.
  • Die Art und Anzahl der Spaltprodukte bestimmt die Nachzerfallswärme nach Abschaltung des Reaktors und damit die erforderliche Notkühlung.
  • Die Spaltprodukte gehen neue chemische Verbindungen ein. Dies macht den Korrosionsschutz so komplex. Die neu gebildeten Verbindungen haben aber auch andere physikalische Eigenschaften (Schmelztemperatur, Dampfdruck etc.). Dadurch kann es auch bei Zwangsumlauf zu Ablagerungen und Ausgasung kommen.
  • Durch z. B. Gasblasen ändert sich der neutronenphysikalische Zustand im Reaktor. Deshalb sieht man mindestens eine kontinuierliche Gasabscheidung vor. Was alles gasförmig ist, hängt stark von der Betriebstemperatur ab. Beileibe treibt man durch das sog. Strippen mit Edelgas nicht nur die gewünschten, sondern auch andere Verbindungen aus, die sich dann in kalten Bereichen niederschlagen. So hat man z. B. beim Abbruch amerikanischer Salzbadreaktoren unerwartete Konzentrationen von Uranfluoriden in Abgasfiltern gefunden.
  • Reaktoren werden über die verzögerten Neutronen geregelt. Das sind Neuronen, die erst beim Zerfall gewisser radioaktiver Elemente frei werden. Dies macht zumindest die Berechnung kompliziert, da sich nicht nur ein zeitliches, sondern auch ein örtliches Problem ergibt. Anders als bei Reaktoren mit Brennelementen, bewegen sich die Kerne mit der Strömung des Salzes weiter. Sie werden unter Umständen an Stellen frei, wo man sie nicht braucht oder gar nicht haben will.

Verringerung des Inventars zur Sicherheit

Salzbadreaktoren sind nahezu drucklos. Dies ist gegenüber Leichtwasserreaktoren ein Vorteil. Platzt z.B. eine Rohrleitung, führt das nur zu einem Auslaufen und nicht zu einer „Explosion“. Hochdruckdampf hat enorme zerstörerische Kräfte. Es wird auch immer damit argumentiert, daß der geringe Druck zu dünnen Wänden und damit einer billigeren Konstruktion führt. Dies gilt es gegen die aggressive Chemie des heißen Salzes abzuwägen. Es wird wohl kaum gelingen, jemals 60+ Jahre Betrieb – wie bei modernen Leichtwasserreaktoren – zu erreichen.

Das Risiko eines Unfalls hängt immer von der Wahrscheinlichkeit (überwiegend eine Folge von Konstruktion und Betriebsumständen) und dem Schaden (überwiegend das Inventar an radioaktiven Stoffen zum Zeitpunkt des Unfalls) ab. Bei allen Reaktoren ergibt sich maßgeblich das radioaktive Inventar aus der (bis zum Unfall) produzierten Energie. Pauschale Urteile sind sinnlos. Werden unterschiedliche Reaktoren diesbezüglich verglichen, sind z.B. sehr genau die Wechselintervalle des Brennstoffs zu berücksichtigen. Bei heutigen Leichtwasserreaktoren wird jeweils ein Drittel des Brennstoffs jährlich entnommen. Demgegenüber gibt es bei Salzbadreaktoren Konzepte, bei denen diese zig Jahre laufen sollen und dann am Stück ausgetauscht werden.

Bei Salzbadreaktoren ist zumindest theoretisch eine kontinuierliche Wiederaufbereitung während des laufenden Betriebs möglich. Dies kann durch Abzweigen eines kleinen Teilstroms und Wiederaufbereitung in einem angeschlossenen chemischen Prozess geschehen. Andere Konzepte sehen ein Abscheiden durch Verdampfung im Vakuum vor. Man geht dabei von der Annahme aus, daß die Gase nur Spaltprodukte und keinen Brennstoff enthalten. Verbindliche Aussagen wird man erst nach vielen Betriebsjahren in vielen Reaktoren machen können. Leichtwasserreaktoren haben bezüglich der Genehmigung in diesem Sinne einen unschlagbaren Vorteil. Entscheidend ist nicht zuletzt die Frage ob der Kunde (meist gestandene Kraftwerker) sich mit soviel Chemie anfreunden kann.

Sicherheit

Reaktoren mit Salzschmelze sind inhärent sicher: Meint, sie brauchen kein System zur Schnellabschaltung. Sie gehen von selbst aus, wenn die Temperatur ansteigt, weil dadurch die Kettenreaktion in sich zusammenbricht. Sie können darüberhinaus auch noch „walk away“ sicher gebaut werden. Durch die große Wärmespeicherkapazität und dem großen Abstand zum Siedepunkt (Druckanstieg) ist eine dauerhafte Kühlung für die Nachzerfallswärme ohne ein (aktives) Notkühlsystem möglich. Unfälle, wie z. B. in Fukushima, scheinen damit physikalisch ausgeschlossen.

Ob allerdings MSR vollkommen ohne Regelstäbe etc. auskommen können, wird der Genehmigungsprozess zeigen. In der Öffentlichkeit geistert immer ein Pfropfen umher, der eine Rohrleitung verschließt und bei zu hoher Temperatur aufschmilzt und den Weg in einen Sicherheitstank frei gibt. Diese Vorstellung ist sehr laienhaft. Um einen solchen gefrorenen Pfropfen zu erzeugen, muß dieser im Betrieb dauerhaft aktiv gekühlt werden. Das ist gar nicht so einfach und es ergibt sich ein recht komplexes Bauteil. Trotzdem sind bei den Versuchsständen immer Undichtigkeiten aufgetreten. Im Ernstfall muß diese Verstopfung – auch nach jahrelangem Betrieb – sicher und schnell aufschmelzen. Auch das keine einfache Aufgabe. Es handelt sich nach längerer Zeit nicht mehr um das ursprünglich eingefrorene Salz. Es ergeben sich Schichtungen, Kristallisation usw. Jedenfalls hat die Praxis gezeigt, daß solche Pfropfen 10 bis 15 Minuten brauchen, bis sie den Weg in den Tank freigeben. Etliche Entwürfe sehen deshalb zusätzlich aktive Ventile vor.

Wertung

Es gibt nicht den einzig selig machenden Reaktortyp. Jedes Prinzip hat ganz spezifische Vor- und Nachteile. Es hängt alles vom Anwendungsfall ab:

  • Will man nur elektrische Energie erzeugen, wird der MSR genauso wenig die Leichtwasserreaktoren verdrängen, wie die Wärmepumpe den Heizkessel.
  • Braucht man sehr hohe Temperaturen, sind die gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren die Wahl.
  • Will man auch das U238 nutzen, sind mit Natrium oder Blei gekühlte schnelle Reaktoren zumindest bisher unübertroffen. Sie sind auch hervorragend geeignet um die Minoren Aktinoide zu beseitigen und die Entsorgungsfrage ganz neu zu stellen.
  • Will man auch Thorium als zusätzliche Energiequelle nutzen, sind die Schwerwasserreaktoren eine echte Alternative.
  • Braucht man einen nuklearen Schiffsantrieb, bleiben (wahrscheinlich) nur Druckwasserreaktoren und MSR. Sie sind die einzig kompakten Reaktoren ohne freie Oberflächen.
  • MSR sind von Natur aus für „nicht ganz so hohe Temperaturen“ (<600°C) hervorragend geeignet. Spätestens nach dem Krieg gegen die Ukraine ist klar geworden, wie wichtig Wärme für die Industrie ist.

Gleichwohl ist es dringend nötig, endlich mal einen SMR zu bauen. Es macht einfach keinen Sinn, ewig nur über Vor- und Nachteile zu philosophieren. Man muß in der Technik praktische Erfahrungen sammeln. Schließlich sehen die heutigen Leichtwasserreaktoren der Generation III+ auch anders aus, als deren erste Generation. Am Ende entscheidet immer der Markt. Wir haben doch bei unseren Autos auch eine ganze Palette unterschiedlicher Antriebssysteme zur Auswahl.

Was ist los in Dänemark?

Was geschieht im schönen Dänemark, daß sich gleich zwei junge Unternehmen (Seaborg Technologies und Copenhagen Atomics) mit der Entwicklung von Kernreaktoren der Generation IV beschäftigen? War doch bisher für alle „Ökos“ Dänemark das Paradies für Windkraft und Bioenergie. Konnte man sich doch bisher einen schlanken ökologischen Fuß machen, da die Bevölkerung nicht einmal doppelt so groß ist wie die von Berlin und 76% der Arbeitnehmer in der Dienstleistung tätig sind und damit 79% des BIP erwirtschaften. Das bisschen Stahl für die Windmühlen, den Dünger für die intensive Landwirtschaft und die paar Autos konnte man sich bequem auf dem Weltmarkt zusammen kaufen. Die damit verbundenen Umweltbelastungen und der Energieverbrauch gehen halt auf das Konto der Erzeuger. Apropos Autos: Unsere grüne Verkehrssenatorin in Berlin bekommt immer leuchtende Augen, wenn sie von der „Fahrradstadt“ Kopenhagen schwärmt. Warum sollte man auch nicht in Kopenhagen Fahrrad fahren, ist doch annähernd so groß wie Bremen und genauso flach. Allerdings gibt es dort in der Innenstadt Hauptverkehrsachsen mit 3 Fahrspuren + 1 Busspur + 1 Fahrradspur. Nur die Fußgänger müssen sich etwas anpassen, da diese Magistralen nur mit zweimal grün zu überqueren sind. Schön sind auch die Nahverkehrszüge mit großen Fahrradabteilen. Trotzdem stehen die Pendler von und nach Kopenhagen (Großraum über 1,5 Millionen) täglich im Stau. Man kann eben nicht alles haben: Billige Wohnung und gut bezahlter Arbeitsplatz in Bullerbü geht nirgends auf der Welt.

In Dänemark ist aber ein weiteres dickes Ende abzusehen: Bereits heute wird schon oder erst – je nach Blickwinkel – die Hälfte der elektrischen Energie durch Windkraft erzeugt. Ein Netz mit so hohem fluktuierenden Anteil überhaupt am Laufen zu halten, geht nur mit der Wasserkraft in Norwegen, der Kernenergie in Schweden und der Kohle in Deutschland. Da aber alle „Ökos“ in Europa glauben, sie könnten ihre Stromlücken problemlos beim Nachbarn auffüllen, ist damit bald Schluß. Was bleibt, sind die hohen Stromkosten und wahrscheinliche Zwangsabschaltungen. Absehbar zeichnen sich die Grenzen des Wachstums der Windindustrie ab. Die immer größer werdenden Konflikte mit Umweltschützern und den belästigten Anwohnern haben die Schlangenölverkäufer bereits auf die Nord- und Ostsee hinausgetrieben. In einem in der Menschheitsgeschichte bisher nie da gewesenen Ausmaß und Tempo wird das Meer industrialisiert. Es ist halt wie mit den Schornsteinen der frühen Industrialisierung: Einige wenige waren ein willkommenes Fortschrittssymbol, aber ab einem gewissen Ausmaß zeichnete sich der Fluch der Luftverschmutzung ab. Einige wenige „Vogelschredder“ steckt die Natur locker weg, aber eine voll gepflasterte Nordsee wird zur ökologischen Katastrophe für Fauna und Flora. Wer gegenteiliges behauptet, ist ein Ignorant und hat nichts aus der Technikgeschichte gelernt.

Klein und smart passt gut zusammen

Es ist kein Zufall, daß sich gerade die dünner besiedelten Staaten für kleine und „moderne“ Reaktoren interessieren:

  • Ihre (lokalen) Netze sind meist zu klein, um konventionelle Reaktoren wirtschaftlich betreiben zu können.
  • Sie verfügen über keine Schwerindustrie, die die erforderlichen großen Bauteile (z. B. Reaktordruckbehälter) herstellen kann. Es sind deshalb besonders „drucklose“ Konzepte von Interesse.
  • Sie verfügen über zahlreiche kleine fossile Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (Fernwärme, Industriebetriebe) die ersetzt werden müssen.
  • Dänemark verfügt über eine beachtliche Flotte großer Containerschiffe (Maersk) für die neue Antriebskonzepte gefunden werden müssen (synthetische Brennstoffe und/oder nuklear).
  • Die skandinavischen Länder betreiben seit Jahrzehnten Leichtwasserreaktoren, die bereits eine Menge abgebrannter Brennelemente angehäuft haben – aber zu wenig für eine konventionelle Wiederaufbereitung. Die derzeitige Lösung, der dauerhaften unterirdischer Zwischenlagerung in Bergwerken, schreit förmlich nach neuen Ansätzen.

Geht man von diesen Rahmenbedingungen aus, ist es nicht verwunderlich, daß sich gleich zwei Unternehmen mit der Entwicklung von Reaktoren mit Salzschmelzen beschäftigen.

Salzschmelze-Reaktoren

Wenn man geeignete Salze auf einige hundert Grad erhitzt, werden sie flüssig wie Wasser. Andererseits sind sie dann noch weit entfernt zu verdampfen und damit Druck aufzubauen. Mit einfachen Worten: Man kann einen Reaktor bauen, der beachtliche Temperaturen (bis etwa 700°C) bereitstellt und trotzdem nahezu drucklos bleibt. Wenn man nun Salze aus Uran, Thorium, Plutonium und Minoren Aktinoiden (das sind die, die eine so langfristige Lagerung des Atommülls erforderlich machen) bildet und unter die Salzlösung mischt, erhält man einen Brennstoff, der gleichzeitig der Wärmeträger ist. Also anders als bei konventionellen Reaktoren, wo fester Brennstoff in Hüllrohre verpackt, mit Wasser, Natrium etc. zur Kühlung umgeben wird. Beide Konstruktionsweisen haben spezifische Vor- und Nachteile, die hier nicht näher diskutiert werden. – wie immer in der Technik, wo es grundsätzlich nur Optima gibt und nicht (nur) das Gute oder Schlechte. Selbst wenn man die Reaktortechnik auf Salzschmelzen einengt, ergeben sich noch dutzende verschiedene Konstruktionen. Es empfiehlt sich daher, vorab Gedanken zu machen, welche Anwendungen man anstrebt.

Die Gemeinsamkeiten der Dänen

Sowohl Seaborg, wie auch Copenhagen Atomics streben langfristig eine Serienproduktion an. Dafür müssen die Reaktoren so klein (Gewicht und Abmessungen) sein, daß sie sich komplett fertigen und transportieren lassen. Seaborg will sie auf Bargen in Werften installieren und anschließend betriebsbereit über den Wasserweg zum Verbraucher schleppen. Copenhagen Atomics geht noch einen Schritt weiter und will die komplette Anlage mit Pumpen, Wärmeübertragern und allem notwendigen Zubehör in einen handelsüblichen 40-Fuß-Container einbauen. Es geht also in die Richtung „Autofabrik“ und weit weg von der verfahrenstechnischen Großbaustelle heutiger Kernkraftwerke. Das kann die Kosten senken und vor allem ganz neue Märkte erschließen: Seit dem Krieg gegen die Ukraine wird auch hier breiten Schichten die Bedeutung von „Wärme“ und nicht nur elektrischer Energie für eine Industriegesellschaft bewußt. Es gibt einen riesigen Bedarf für Wärme mit „ein paar hundert Grad“ z. B. in der chemischen und verarbeitenden Industrie. Man stelle sich einmal vor, man könnte die tausende Kessel (< 100 MWth), die überwiegend aus teurem Erdgas und Heizöl nur Warmwasser und Dampf für die Produktion herstellen, durch „Nukleare Container“ ersetzen. Angeliefert und aufgestellt in wenigen Tagen, gemietet und betreut (die Reaktoren laufen voll automatisch) von Service Unternehmen, die für ein paar Cent die erforderliche Wärme bereitstellen. Welch verlockende Perspektive gegenüber dem irren Umweg aus „Grünem Wasserstoff“ Niedertemperaturwärme machen zu wollen.

Es gibt aber noch ein weiteres Anwendungsfeld, das sich Laien nicht so ohne weiteres erschließt, aber Reedern unter den Nägeln brennt: Seeschiffe geraten durch strengere Umweltschutzvorschriften und explodierende Treibstoffpreise immer mehr unter Druck. Langfristig bleibt nur der nukleare Antrieb als Ausweg, wenn man „fossil“ nicht mehr will. Egal ob bei großen Schiffen durch Reaktoren an Bord oder durch voll elektrischen Antrieb bei kleineren Schiffen mit „nuklearen Tankstellen“ auf dem Meer. Viele Reeder setzen auch auf Ammoniak als Treibstoff. Diesen Sektor hat auch Copenhagen Atomics in seinen Überlegungen.

Salzschmelze, zwei Fliegen mit einer Klappe?

Wenn man auf der Basis von Thorium arbeitet, erschließt man sich einen neuen Brennstoff, der noch viel häufiger als Uran vorkommt und zur Zeit schlicht weg Abfall (z. B. bei der Gewinnung seltener Erden) ist. Thorium erzeugt im Gegensatz zum Uranzyklus heutiger Leichtwasserreaktoren praktisch keinen langlebigen Atommüll (Plutonium-Isotopen, Minore Aktinoide). Im Gegenteil, man kann mit ihnen den Reaktor starten und sie so gewinnbringend vernichten. Copenhagen Atomics bezeichnet ihren Reaktor deshalb auch als „Waste Burner“. Gestartet wird der Reaktor mit einem Gemisch aus Thoriumfluorid und Plutoniumfluorid. So wie sich das Plutonium aufbraucht, wird gleichzeitig aus dem Thorium spaltbares Uran-233 „erbrütet“. Wichtig dabei ist, daß man – anders als für Mischoxid-Brennelemente für Leichtwasserreaktoren – kein möglichst reines Plutonium benötigt, sondern es kann durchaus mit Spaltprodukten verunreinigt sein (Proliferation) und soll sogar alle Minoren Aktinoide mit umfassen. Man kommt so zu wesentlich einfacheren Aufbereitungsverfahren für den zwischengelagerten „Atommüll“. Angestrebt sind hier eher reine (kurzlebige) Spaltprodukte, die einfach endgelagert werden können – kleine Menge (< 5%) und kurze Zerfallszeiten, die schnell zu schwach strahlendem „Restmüll“ führen. Ist der Gleichgewichtszustand erreicht, wird nur noch Thorium verbraucht.

Arbeiten wie bei Rickover

Man kann es sich heute gar nicht mehr vorstellen: Das erste Atom-U-Boot überhaupt, die USS Nautilus, wurde in nur fünf Jahren „erfunden“ und gebaut – und das mit den Hilfsmitteln der frühen 1950er Jahre. Dies war nur durch einen ingenieurtechnisch streng pragmatischen Ansatz möglich. An diese Vorgehensweise fühlt man sich bei Copenhagen Atomics erinnert. Werkstoffprobleme (Korrosion in heißem Salz) werden durch Tests gelöst. Zu diesem Zweck hat man sich eigene Prüfstände entwickelt, in denen vollautomatisch verschiedene Salzmischungen und (handelsübliche) Werkstoffe unter Betriebsbedingungen untersucht werden. Nicht „kaufbare“ Komponenten, wie z. B. die Umwälzpumpen sind selbst entwickelt und getestet worden. Das Gleiche betrifft die gesamte Instrumentierung und die notwendige Regelung. Salzmischungen in der erforderlichen Reinheit sind zumindest nicht in den erforderlichen Mengen zu kaufen. Deshalb wurde eine eigene Salzproduktion aufgebaut. Man ist jetzt an dem Punkt angekommen, einen „nicht nuklearen“ Reaktor in Originalgröße in Betrieb zu nehmen und damit Dauertests durchzuführen zu können.

Die Philosophie dahinter ist, nicht Unmengen von Papier und Berechnungen zu produzieren, mit denen man zu einer Genehmigungsbehörde geht und jahrelange theoretische Diskussionen führt, bis endlich mal etwas gebaut wird. Sondern ein konkretes Objekt vorzuzeigen und damit in den Genehmigungsprozess einzusteigen – quasi den Spieß umzudrehen. Was augenscheinlich funktioniert, muß mit starken Argumenten sicherheitstechnisch entkräftet oder eben zugelassen werden. Heute ist es eher üblich, bei theoretischen Diskussionen für jedes gelöste Problem drei neue aufzuwerfen. So kommt es, daß bei allen SMR-Projekten dreistellige Millionenbeträge der Investoren verbrannt sind, bevor der erste Spatenstich erfolgt. Das ist auch nicht verwunderlich, wenn man Genehmigungsverfahren als Stundenlohnarbeiten durchführt.

Bauen, statt nur Papier zu produzieren, hat noch einen weiteren Vorteil. So ist es Copenhagen Atomics gelungen, Gerätschaften die sie für den eigenen Reaktor entwickelt haben, bereits an andere Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu verkaufen. Dies generiert nicht nur Umsatz während der Entwicklungsphase, sondern ermöglich ganz natürlich die Zusammenarbeit mit anderen Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Darüberhinaus wird so sehr schnell aus einem Startup eine Marke.

Der schwierige Übergang in die nukleare Phase

An diesem Beispiel zeigt sich, in welch fatale Lage sich Europa selbst gebracht hat. Es mangelt nicht an klugen Köpfen, die sich für Kerntechnik begeistern. Immer mehr junge Leute gehen wieder den anspruchsvollen Weg eines Studiums der Kerntechnik. Das Bild von einer Jugend der „Freitagshüpfer“, die irgendwas aus den Weiten der „Genderwissenschaften“, dem „Klimaschutz“ oder sonstigen „Geschwätzwissenschaften“ studieren, um möglichst schnell eine Stellung im Staatsdienst zu ergattern, ist eine Erfindung der (meisten) Medien. Es wäre auch genug privates Kapital vorhanden, trotz aller Subventionen für „Grüne Technik“. Es klemmt heute an ganz anderen Dingen.

Ein Extrembeispiel ist Deutschland. Hier wäre ein Genehmigungsverfahren neuer Reaktoren gar nicht mehr möglich. Was ist, wenn Plan A, wir machen alles mit Wind, Sonne und Erdgas einfach nicht funktionirt? Wie lange glaubt man die Bevölkerung noch auf Kurs halten zu können, wenn die Energiepreise weiter steigen und Massenarbeitslosigkeit die Folge wird? Seit Minister Trittin hat man die deutschen Fachbehörden systematisch ruiniert, indem man frei werdende Stellen stets nach ideologischer Grundhaltung besetzt hat. Man hat sogar – im Gegensatz zu unseren Nachbarn – alles, was irgendwie nach Kerntechnik aussieht, an den Universitäten „auslaufen“ lassen. Was nicht sein darf, kann auch nicht sein.

Wie wird man in Dänemark reagieren, wenn im nächsten Schritt mit radioaktiven Stoffen gearbeitet werden müßte? Welche Behörden haben den Willen und die Fähigkeiten den Bau eines „Forschungsreaktors“ zu genehmigen und zu begleiten? Wahrscheinlich wird dieses Projekt, wie viele andere, Europa Richtung USA oder Asien verlassen müssen. Europa ist in Fragen von Wissenschaft und Technik zu einem mittelalterlichen Kirchenstaat verkommen. Erforscht oder gar gebaut werden darf nur noch, was das Wohlgefallen der „geistigen Obrigkeit“ findet.

Deutschland und die TAXONOMIE

Wenn man die staatsnahen Medien und die meisten deutschen Politiker zu der Veröffentlichung der Taxonomie zur Nutzung von Kernkraft- und Gaskraftwerken hört, denkt man unwillkürlich an „den Geisterfahrer“: Der Geisterfahrer hört in seinem Autoradio die Warnung vor einem Geisterfahrer auf seiner Strecke. Kopfschüttelnd stellt er die Frage: Wieso einer? Man kann es gar nicht fassen, daß die Europäer (bis auf die zwei Kleinstaaten Österreich und Luxemburg) alle Kernkraftwerke wollen, wo doch Deutschland so „tapfer vorangeht“. Flugs wittert man eine Verschwörung in der Veröffentlichung zum Jahresende.

Geschichte

In Wirklichkeit wird die Taxonomie seit mindestens zwei Jahren im Europäischen Parlament und Europarat heftig diskutiert. Es wurden zu den Arbeitspapieren weit über tausend schriftliche Stellungnahmen eingereicht. Allein zum Entwurf vom März 2020 haben 46 591 Interessenten ihre Stellungnahmen abgegeben. Wo waren da unsere Grünen Abgeordneten? Überdies hat die Kommission auch noch 200 Fachleute befragt und ist nicht einfach selbsternannten „Atomexperten“ gefolgt. Ausgerechnet Bündnis90/Die Grünen – die vehementen Verfechter eines europäischen Zentralstaats – sind nun ganz beleidigt, daß sie nicht ihren Willen bekommen. Dumm gelaufen. Hatte man sich doch für besonders schlau gehalten, indem man über das planwirtschaftliche Instrument einer Taxonomie die Investitionen in die nahestehende Windindustrie lenken wollte. Sozialisten sind immer ganz heiß darauf, das Geld anderer auszugeben. Nur wollen die bösen Kapitalisten ihr Geld nicht mit Windmühlen und Sonnenkollektoren verbrennen. Wenn der Staat Subventionen gibt, gern, aber wenn man eigenes Geld investieren soll, sollte am Ende auch eine hübsche Rendite stehen. Könnte sein, daß der Kinderbuchautor Habeck nun einen Schnellkursus in Wirtschaft – als bereits frisch gebackener Wirtschaftsminister – bekommt. Vielleicht hätte er mal lieber die Maus vor Amtsantritt gefragt?

„Grüne“ Kernkraftwerke

Die Kommission übernimmt brutal die Theorie von der Erderwärmung durch CO2 und legt fest, daß Kernkraftwerke weniger als 100 Gramm CO2 -Äquivalent pro kWh (Abkürzung: CO2 e/kWh) in ihrem Lebenszyklus erzeugen und deshalb gut fürs Klima sind – Basta. Dabei ist festzustellen, daß ein Kernkraftwerk durch seinen Betrieb genauso viel CO2 wie ein Windrad oder eine Photovoltaik-Anlage ausstößt – nämlich nichts. Alle Anlagen benötigen aber gleichermaßen Stahl, Beton usw. Bei deren Herstellung wird natürlich CO2 freigesetzt. Wieviel, entscheiden die Bilanzierer der Planwirtschaft. Hinzu kommen noch Betriebsstoffe für z. B. LKW in der Uranmine oder die Kräne zur Montage der Windmühlen. Nur soviel: Die Angabe solcher Zahlen – ohne deren genauen Weg der Ermittlung – ist völlig wertlos. Macht sich aber gut, da sie Seriosität ausstrahlt.

Das Märchen von der nicht beherrschbaren Hoch-Risiko-Technologie

Wir erinnern uns: Nach dem Tsunami in Japan hat die größte Kanzlerin aller Zeiten spontan ihre Ministerpräsidenten zusammengerufen und den „Atomausstieg“ verkündet. Nachdem sie zuvor mit der FDP einen Wahlkampf für eine Laufzeitverlängerung geführt und gewonnen hatte. Die Anbiederung bei den Grünen war umsonst. Kurz darauf gewannen die Grünen die Landtagswahl in Baden-Württemberg und sitzen heute zusammen mit der FDP in der Bundesregierung. Witzig daran ist nur, daß der FDP heute ihre damalige Unterordnung wieder auf die Füße fällt. Gleiche Nummer noch einmal oder etwas dazu gelernt?

Egal, die Kommission hat dieses Märchen brutal zerstört, indem sie verfügt, Kernkraftwerke, die mindestens der Generation III+ entsprechen und von den nationalen Institutionen nach internationalen Regeln geprüft und genehmigt sind, sind sicher (genug). Deutschland steht es selbstverständlich zu, seine „Atomangst“ weiter zu pflegen – nur kann es nicht verlangen, die „German Angst“ auch auf andere Nationen zu übertragen.

Das Märchen von der ungelösten Entsorgungsfrage

Auch hier geht die Kommission pragmatisch vor. Die Bedingungen sind erfüllt, wenn für schwach und mittel aktive Abfälle Endlager bestehen. Für hochaktive Abfälle muß bis 2050 ein geologisches Endlager in Betrieb sein. Bis dahin reicht die Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente. Es gilt der Grundsatz Wiederverwendung vor Endlagerung. Dies könnte für Deutschland noch eine böse Kröte werden. Geht man doch in Grün-Deutschland von einer Endlagerung der kompletten Brennelemente aus, damit die Mengen entsprechend groß bleiben und eine möglichst lange Gefährdung konstruiert werden kann. Was passiert eigentlich, wenn unsere Nachbarn diesen Weg für zu gefährlich halten und einen Verstoß gegen EU-Richtlinien monieren? Plötzlich sind wir nicht mehr die Musterschüler des Umweltschutzes, sondern eher die Umweltsünder Europas. Gerade Deutschland hält doch die Fahne des Recycling (auch für die letzten verdreckten Joghurtbecher) immer hoch und reibt dies allen anderen beckmesserisch unter die Nase. Ist Plastic tatsächlich gefährlicher als Plutonium?

„Grüne“ Gaskraftwerke

Wer jetzt immer noch glaubt, Deutschland könnte sich nach dem Atom- und Kohleausstieg mit Gaskraftwerken als sogenannte Übergangslösung in das Paradies der „Erneuerbaren“ rüber mogeln, sollte sich schleunigst mit der Taxonomie beschäftigen. Erstaunlich ist, wie dieses Kapitel in den Medien verschwiegen wird oder sogar als Zugeständnis für Deutschland dargestellt wird. Bei Lichte betrachtet, ist diese Taxonomie eher eine Absage an Gaskraftwerke.

Übergangslösung bis 2030

Erdgaskraftwerke, für die eine Baugenehmigung bis 2030 erteilt wird, erfüllen nur dann die Taxonomie, wenn sie weniger als 270g CO2 e/kWh freisetzen oder 550kg CO2 e/kW als Mittelwert über 20 Jahre. Um die Tragweite dieser beiden Zahlen zu verstehen, ist eine kleine Zwischenrechnung und etwas Fachkenntnis notwendig.

Die modernsten Erdgas-Kombi-Kraftwerke die man kaufen kann, haben einen elektrischen Wirkungsgrad von 60%, aber auch nur in ihrem Bestpunkt im Grundlast-Betrieb (d. h. sie laufen 24h täglich, 7 Tage die Woche durch). Wären also genau die Kraftwerke, die nach unserer Talkshow-Königin Claudia Kemfert die Netze „verstopfen“ würden. Unsere Windmüller und Sonnenkönige brauchen aber Kraftwerke, die nur ihre wetterabhängigen Lücken auffüllen. Sonst müßte ihr Strom kostenpflichtig entsorgt werden. Im realen Netz kann deshalb auch ein modernstes Kombi-Kraftwerk nicht einen Wirkungsgrad von 60% im Lastfolgebetrieb einhalten. Doch auch schon dieser Wert wäre im Sinne der Taxonomie tödlich. Wenn man eine Kilowattstunde Erdgas verbrennt, werden ungefähr 200g CO2erzeugt. Bei einem Wirkungsgrad von 60% werden somit über 330g CO2 für jede kWh elektrischer Energie erzeugt. Oder anders herum: Wenn man nur 270g CO2 freisetzen darf, wäre ein Wirkungsgrad von 74% erforderlich. Das ist aber für ein (rein elektrisches) Kraftwerk thermodynamisch unmöglich.

Betrachtet man den anderen möglichen Grenzwert von 550kg CO2 e/kW als Mittelwert über 20 Jahre, sieht die Sache nicht viel besser aus: Wenn die Leistung von 1 kW das ganze Jahr über betrieben wird, ergibt das eine Arbeit von 8760 kWh. Bei der Verbrennung von 8760 kWh Erdgas würden rund 1752 kg CO2 pro Jahr erzeugt. Es dürfen aber nur 550kg CO2 e/kW im Jahresmittel freigesetzt werden. Daraus folgt, daß die Anlage nur 2750 Stunden (Jahresnutzung 31%) im Jahresmittel betrieben werden darf. Ein reines Spitzenlastkraftwerk, was nicht ausreicht, um die Dunkelflauten in Deutschland aufzufüllen. Von Wirtschaftlichkeit ist hier ohnehin nicht die Rede. Von dem kleinen fiesen e im Grenzwert auch nicht. Hier müssen die Schadstoffe, der Transport und Leckagen (CH4 hat den Faktor 25) mit ihren „Treibhausgaswerten“ noch hinzu gerechnet werden. Die einschlägig bekannten „Abmahnvereine“ der Dieselkrise werden sich schon die Hände reiben.

Gaskraftwerke allgemein

Erdgaskraftwerke dürfen über ihre Betriebsdauer von 20 Jahren nur weniger als 100 g CO2e/kWh freisetzen. Damit ist der nächste grüne „Gottseibeiuns“ auf der Bildfläche erschienen: Die Abscheidung von CO2 (CCS). Ausdrücklich ist die unterirdische Lagerung vorgeschrieben. Auch hier sei von Kosten gar nicht die Rede.

Das Erdgas darf mit Biogas verschnitten werden, welches die Bedingungen der EU-Vorschrift 2018/2001 erfüllt.

Kraft-Wärme/Kälte-Kopplung

Auch hier gilt der Maximalwert von 100 g CO2 e/kWh. Allerdings beziehen sich die kWh auf die Summe aus elektrischer Energie und nutzbarer Kälte- bzw. Heizenergie. Da man nicht mehr Energie raus bekommen kann, als man reinsteckt, ist auch dieser Wert ohne Abscheidung von CO2 kaum realisierbar. Zudem müßten solche Anlagen wärmegeführt sein (Außentemperatur) und könnten nicht zur nachfrageorientierten Stromversorgung eingesetzt werden. Unbeantwortet bleibt die Frage, ob hiermit nicht die gesamte Industrie der Blockheizkraftwerke (BHKW) ab 2030 gleich mit ausgerottet wird – also noch ein weiterer Ausstieg?

Übergangslösung für KWK bis 2030

Solche Anlagen müssen eine Primärenergieeinsparung von mindestens 10% gegenüber der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme haben. Sie dürfen höchstens 270g CO2e/kWh freisetzen. Dies ist machbar, wenn sie – analog zu Wärmepumpen – nur zur Abdeckung der Heizlast bis etwa 0°C eingesetzt werden. Wirtschaftlichkeit spielt auch hier für die Kommission keine Rolle. Ferner muß sie eine vorhandene Anlage mit hohem CO2 Ausstoß ersetzen oder eine getrennte Erzeugung von Strom und Wärme oder eine Anlage, die mit fester oder flüssiger fossiler Energie betrieben wurde. Ferner muß die Anlage mindestens 30% „Gase mit geringem Kohlenstoffgehalt“ mit verfeuern (ab Januar 2026) und 55% ab Januar 2030 und bis 2035 vollständig auf „erneuerbare Gase“ umgestellt sein. Unter „erneuerbaren Gasen“ soll wohl Biogas und Wasserstoff gemeint sein. Besonders über letzteres werden sich die Motorenbauer freuen. Der Ersatz muß zu einer Einsparung von mindestens 55% GHG per kWh produzierter Energien führen. Das dürfte für bereits bestehende BHKW ein Killerkriterium sein.

Zusammenfassung

Wer glaubt, Erdgas erhält ein grünes Label, der irrt sich gewaltig. Wie oben gezeigt wurde, sind die Anforderungen (nahezu) unerfüllbar. Es geht mit großen Schritten in die politisch erträumte Wasserstoffwirtschaft. Alle Michel, die nun wieder glauben, Grenzwerte der EU sitzt man einfach aus, sollen sich mal lieber an die Grenzwerte für Stickoxide bei Dieselmotoren erinnern. Wahrscheinlich ist es sogar viel zu spät noch grundlegende Änderungen vorzunehmen. Viel wahrscheinlicher ist es, daß wir mit Kernkraftwerken an den Grenzen zugepflastert werden (Niederlande 2, Polen 6, Tschechien 2). Wir dürfen dann Strom dort zu deren Preisen kaufen. Wobei halt, niemand kann unsere Nachbarn dazu zwingen, den Willen müssen wir uns schon durch höhere Preise erkaufen. Das Ergebnis wird eine massive (gewollte?) Abwanderung der Industrie sein. Arbeitsplätze und Steuern gehen verloren. Armes Deutschland, scheint hier nicht übertrieben. Wie viel schlimmer die Lage noch werden kann, zeigt ein polnisches Industriekonsortium, das 20 SMR bauen will. Das ergibt schöne „Chemieparks“, in denen deutsche Firmen hoch willkommen sein werden und ausreichend und zuverlässig mit billiger Energie versorgt werden. Wer glaubt, das Kernenergiezeitalter geht durch die Abschaltung von Reaktoren in Deutschland zu Ende, leidet einfach nur an Realitätsverlust.

Bill Gates Weg zu Natrium

Bill Gates hat schon frühzeitig die Bedeutung der Energieversorgung erkannt. Anders, als viele andere, hat er auf die Zukunft der Kernenergie gesetzt und bereits 2006 sein Unternehmen TerraPower gegründet. Es sollte kein Reaktorhersteller, sondern ein Unternehmen für Innovationen sein. Heute, nach eineinhalb Jahrzehnten scheint sich seine Vision durch den Bau eines Kernkraftwerks zu verwirklichen. Bill Gates war immer eine Verkaufskanone, der die Nachfrage des Marktes sehr gut einschätzen konnte. Er brachte die Betriebssysteme MS-DOS und Windows zum Betrieb von Schreibtisch-Computern über uns – ein Milliardengeschäft und es entstand eine ganz neue Industrie. Übertragen auf die Kernenergie lautete sein Konzept:

  • Weg von dem zentralen Großkraftwerk, hin zu dem „persönlichen“ Kleinreaktor in der Gemeinde.
  • Weg von der durch Hollywood verunglimpften Megawatt-Maschine des Leichtwasser-Reaktors, hin zu einer unvorbelasteten (neuen) Technik.
  • Umschiffung der „Atommüll-Problematik“.
  • Kein Kampf gegen die populäre Wind- und Sonnenenergie, sondern deren Vereinnahmung durch die Ausnutzung ihrer grundlegenden Schwäche der Dunkel-Flaute.
  • Geringer Preis durch große Serien.

Der Traveling Wave Reactor (TWR)

Der TWR spukt schon seit den 1950er Jahren durch die Fachwelt. Das Konzept geht von einer Spaltung mit schnellen Neutronen aus. Der Trick besteht nun darin, eine Zone mit hoher Anreicherung zu betreiben, die von abgereichertem Uran umgeben ist. Der Neutronenüberschuss in dieser Spaltungszone erbrütet in der angrenzenden Zone mit abgereichertem Uran Plutonium. So wie Spaltstoff verbraucht bzw. erbrütet wird, wandert die Welle durch den Reaktorkern. Bei einer linearen Anordnung wird gern die Analogie einer abbrennenden Kerze benutzt. Bei einer klassischen Anordnung mit Brennstäben in konzentrischer Schichten wird der Wanderweg noch komplexer und schwieriger vorhersehbar. Der Charme liegt nun darin, daß man theoretisch einen Reaktor bauen könnte, der mit nur einer Beladung versehen ist und sein Uran vollständig aufbrauchen könnte. Es würde keine Wiederaufbereitung benötigt und es bliebe nur (wenig) „nukleare Asche“ zur Endlagerung übrig. Leider konnte bisher niemand einen solchen Reaktor bauen.

Eine beträchtliche Vereinfachung kann man durch den Übergang zu einer „stehenden Welle“ erzielen. Dabei werden in bestimmten Zeitabständen die Brennelemente – wie bei einem Leichtwasserreaktor – umgelagert, aber nicht ausgelagert. Die Spalt- und Brutzonen bleiben dadurch örtlich definiert. Diese Umlagerung geschieht mit einer Lademaschine im Reaktor, ohne diesen öffnen zu müssen. Der gesamte Brennstoff verbleibt für (geplant) 40 Jahre im Reaktor. Es befinden sich sogar einige „frische“ Brennelemente mit abgereichertem Uran im Reaktor als Reserve, für den Fall, daß beschädigte Brennelemente ersetzt werden müssen. Während dieses ein bis zwei Wochen dauernden “fuel shuffling” muß der Reaktor allerdings außer Betrieb bleiben. Das gezielte Durchmischen der Brennelemente dient drei Zwecken:

  1. Der Kontrolle der Leistungsverteilung im Reaktorkern und des Abbrandes, damit die Brennstäbe stets in ihrem sicheren Betriebsbereich verbleiben. Eine technische Herausforderung ist dabei die unterschiedliche Wärmeproduktion in den Spalt- und Brutzonen, die zu unterschiedlichen lokalen Kühlmitteltemperaturen führen. Um diese zu vergleichmäßigen, müssen die Strömungsgeschwindigkeiten entsprechend angepaßt werden. Die Feineinstellung soll durch verstellbare Drosselkörper in den Brennelementen geschehen.
  2. Durch die Bildung von Plutonium verändert sich (lokal) die Reaktivität. Das Umsetzen in Verbindung mit Regelstäben sorgt für die Einhaltung der Betriebszustände.
  3. Die Lebensdauer des Kerns wird vergrößert. Sie hängt maßgeblich von der Anzahl der Brennelemente mit abgereichertem Uran im Kern ab.

Der Betrieb und die Konstruktion von TWR ist erst durch die heute (kostengünstig) verfügbare Rechenleistung möglich. Üblicherweise muß der Kern in 20 000 bis 40 000 Zellen örtlich unterteilt werden. Für jede Zelle wird über Monte-Carlo Simulationen die Absorption der Neutronen berechnet. Dabei müssen die Querschnitte von mehreren hundert Spaltprodukten und deren Zerfallsketten (etwa 3400 Nuklide) zeit- und energieabhängig berücksichtigt werden. TerraPower verwendet dafür ein Computer-Cluster mit 1104 Kernen, die parallel rechnen können.

Einschub: Die Nachhaltigkeit

Was auch immer mit dieser Förster Erkenntnis bei der Kernenergie genau gemeint sein mag, beziehen sich doch „Atomkraftgegner“ meist auf die Uranvorräte und die Energiekosten. Bekannt ist der Werbeslogan: „Die Sonne schickt keine Rechnung“ – ganz neben bei, die Uranlagerstätte auch nicht. Bei einem Preis von $50 für ein pound Yellocake (U3 O8), entsprechend $130 pro kg Uran, ergibt das Kosten von $0.0025 pro kWhel bei einem Leichtwasserreaktor. Dies macht lediglich einen Anteil von 5% an den Strom-Gestehungskosten aus. Selbst bei einem TWR ohne Wiederaufbereitung können etwa 50% des abgereicherten Urans genutzt werden. Daraus folgt eine rund 50fache bessere Ausnutzung des Natururans. Der Urananteil sinkt auf vernachlässigbare $0,00005 pro kWhel .

Jetzt zu den Beständen: In 2009 gab es bereits 1 500 000 to abgereichertes Uran und 270 000 to abgebrannter Brennelemente. Bisher „Atommüll“, aber in schnellen Reaktoren nutzbar. Allein im Meer sind 4 Milliarden to Uran gelöst (3,3 Mikrogramm pro Liter). Praktisch eine unerschöpfliche Quelle, da allein die Flüsse über 10 000 to Uran jährlich in die Meere spülen, wiederum gespeist aus der Verwitterung der Erdkruste. Unter Einbeziehung einer Wiederaufbereitung reichen die Vorkommen für mehr als eine Milliarde Jahre, um den gesamten Energiebedarf der heutigen Menschheit zu liefern. Ist das nachhaltig genug? Von Thorium ist bisher noch keine Rede gewesen. Die Sonne brennt auch nur noch 10 Milliarden Jahre, hat aber bereits in ca. 5 Milliarden Jahren die Erde verbrannt.

Der Natrium-Reaktor

Der TWR mutet als ein etwas theoretisches Konzept an, war aber ausreichend genug, um die chinesische Regierung darauf anspringen zu lassen. Im Jahr 2015 unterzeichnete TerraPower mit China National Nuclear Corporation einen Vertrag über den Bau eines TWR als Versuchsanlage nördlich von Peking. Ein genialer Schachzug. Im Jahr 2019 wurde der Vertrag auf Druck der US-Regierung wegen des Diebstahls geistigen Eigentums wieder aufgelöst. Allerdings war nun die US-Regierung unter Zugzwang, zumal TerraPower bereits eine halbe Milliarde in die Entwicklung investiert hatte.

Der Natrium-Reaktor unterscheidet sich von üblichen schnellen Brütern durch einen zusätzlichen Kreislauf aus Solarsalz (Natriumnitrat etc.). Das hat einen sicherheitstechnischen und betriebstechnischen Vorteil: Die Brennstäbe werden durch Natrium gekühlt, das dabei kurzzeitig radioaktiv wird. Noch im Reaktorbehälter befinden sich Wärmeübertrager, die die Energie an einen sekundären Natriumkreislauf übertragen, der nicht mehr radioaktiv ist. Beide Kreisläufe sind nahezu drucklos. Bei einem konventionellen Brüter wird nun die Energie im Dampferzeuger an den unter hohem Druck stehenden Dampfkreislauf übertragen. Durch den hohen Druck kann bei einem Schaden das Wasser in den Natriumkreislauf eindringen und heftig mit dem Natrium reagieren. Beim Natrium-Reaktor gibt der sekundäre Natriumkreislauf seine Energie an einen ebenfalls drucklosen Kreislauf aus Salzschmelze ab. Damit hat man eine klare sicherheitstechnische Schnittstelle: Ab dem Solarsalz ist alles konventionelle Kraftwerkstechnik. Ein entscheidender Kostenfaktor. Der nukleare Teil – mit all seinen Genehmigungs- und Überwachungsanforderungen – ist bei so einem SMR nur klein. TerraPower geht z. B. für seinen Reaktor mit 80% weniger „nuklearem Beton“ aus.

Ein weiterer Grund ist das geplante Eindringen in den Markt für Solarkraftwerke. Schon heute haben die Solarkraftwerke, z. B. in Kalifornien, ernsthafte wirtschaftliche Schwierigkeiten. Da für alle der Sonnenstand gleich ist, produzieren alle zur Mittagszeit den meisten Strom und des Nachts gar nichts. Dies führt zu entsprechend geringen Preisen bei der Netzeinspeisung. Derzeitiger Trend ist daher die Installation von Batteriespeichern, um wenigstens eine Zeitverschiebung von etwa zwei Stunden – weg von der maximalen Produktion, hin zu der Spitzen-Nachfrage im Netz („duck curve“) – zu erzielen. Mehr ist mit Batterien kaum sinnvoll. Hier setzt TerraPower an: Der Natrium-Reaktor soll eine Nennleistung von 345 MWel haben. Er kann aber auch bis auf etwa 240 MWel (z. B. in Schwachlastzeiten in der Nacht) zurück genommen werden, indem er die Wärme teilweise in den Salzspeicher einlagert. In den Zeiten hoher Preise an der Strombörse, kann er für etwa 5 1/2 Stunden die Leistung auf 500 MWel durch zusätzliche Entnahme aus dem Speicher steigern (Hinweis für Connaisseure: Eine Dampfturbine läßt sich im Bereich von 50% bis 100% nahezu ohne Einbußen beim Wirkungsgrad betreiben.).

Wer steht hinter dem Natrium-Reaktor?

Nachdem das China-Abenteuer beendet war, sind GE Hitachi Nuclear Energy und Bechtel massiv in das Projekt eingestiegen. Alle drei zusammen haben sich gemeinsam für das Advanced Reactor Demonstration Program (ARDP) beworben. TerraPower ist der „Erfinder“, GE Hitachi hat Jahrzehnte Erfahrung mit natriumgekühlten schnellen Reaktoren (z. B. PRISM) und Bechtel ist ein erfahrener „Erbauer“ zahlreicher Kernkraftwerke – nicht zuletzt stehen Milliarden Kapital und zehntausende Fachkräfte dahinter. TerraPower und GE Hitachi sind auch mit dem Idaho National Laboratory wegen des Neubaus des „Versatile Test Reactor“ eng verbunden.

Beim Kühlmittel Natrium bietet sich die Verwendung einer metallischen Uran-Zirkon-Legierung für die Brennstäbe an. Anders als bei Leichtwasserreaktoren, die Uranoxid verwenden. Außerdem erfordert die Erstausstattung eine Anreicherung von bis zu 20% U235 in der Spaltzone („Zündung“). Dafür lassen sich diese Brennstäbe später besonders elegant durch Aufschmelzen (Abscheidung aller leicht flüchtigen Spaltprodukte) und elektro-chemische Verfahren reinigen. Man erhält ein Uran-Plutonium-Gemisch, das zu neuen Brennstäben verarbeitet werden kann. Darüberhinaus sind die Plutonium-Isotopen, wegen der langen Verweilzeit im Reaktor, ohnehin völlig ungeeignet zur Waffenproduktion (Proliferation). Fürs erste hat man sich mit Centrus Energy für die Brennstoffentwicklung zusammen getan. Centrus verfügt in seinem Werk in Piketon, Ohio bereits über AC-100M Zentrifugen, die für das Department of Energy (DOE) HALEU (High Assay Low Enriched Uranium) produzieren.

Bereits als potentielle Kunden und Betreiber sind die Versorger PacifiCorp, (eine Tochter des legendären Investors Warren Buffett’s mit seinem Berkshire Hathaway Fond; Großinvestor in Sonnenenergie), Energy Northwest und Duke Energy als Stromversorger mit an Bord.

Kemmerer, Wyoming: Kohle zu Kernkraft

Kemmerer ist eine Kleinstadt, etwa 100 km nordöstlich von Salt Lake City. Das dortige Kohlekraftwerk Naughton (3 Blöcke, 823 MWel) soll 2025 stillgelegt werden. Aus vier Standorten wurde dieses Kraftwerk für den ersten Natrium-Reaktor ausgewählt. Die vorhandene Infrastruktur (Hochspannungsnetz, Kühlwasser etc.) kann weiter genutzt werden. Ferner beabsichtigt man das Betriebspersonal nach erfolgter Umschulung weiter zu beschäftigen. Für den Bau werden etwa 2000 Menschen benötigt, später etwa 250 Dauerarbeitsplätze im Kernkraftwerk geschaffen. Es ist also nicht verwunderlich, daß TerraPower mit offenen Armen empfangen wurde. Wyoming produziert rund 40% der Kohle in den USA, aber die Förderung ist in 2020 um 1/3 gegenüber 2018 eingebrochen.

Man meint es immer noch sehr ernst mit der Weiterentwicklung der Kerntechnik in den USA. Es gibt kaum einen Unterschied zwischen Trump und Biden. Im Oktober 2020 wählte das DOE zwei Typen (Natrium und Xe-100) für sein Advanced Reactor Demonstration Program (ARDP) aus. Diese beiden bekommen jeweils etwa die Hälfte der Baukosten als Fördermittel für ihren ersten Reaktor im kommerziellen Betrieb. Der Pferdefuß dabei ist, sie müssen innerhalb von fünf bis sieben Jahren am Netz sein – von der Konstruktion über das Genehmigungsverfahren bis zur Montage. Ein enormer wirtschaftlicher Druck, für ein Projekt mit geschätzt über fünf Milliarden Kosten. TerraPower hat im März 2021 den Vertrag mit Fertigstellungstermin 2028 unterschrieben. TerraPower erwartet die Baugenehmigung 2023 und die Betriebsgenehmigung 2026.

Der Bundesstaat Wyoming hat ein Gesetz erlassen (House Enrolled Act 60), das es erlaubt Kohle- und Erdgaskraftwerke durch SMR mit gleicher Leistung zu ersetzen. Es ist bereits die Stilllegung der PacifiCorp Kraftwerke: Dave Johnston (922 MWel), Jim Bridger (2442 MWel), Naughton (832 MWel) und Wyodak (402 MWel) beschlossen.

Generation IV aus Kanada

Das kanadische Unternehmen Terrestrial Energy Inc plant den Bau eines Small Modular Reactor (SMR) auf dem Gelände des bestehenden Kernkraftwerks Darlington.

Der Reaktor

Der IMSR400 ist ein Reaktor mit einer thermischen Leistung von 400 MWth. Bei reiner Stromerzeugung kann er damit etwa 195 MWel liefern. Brennstoff und Kühlmittel sind Fluoride (Salzschmelze) mit und ohne Uran. Das „I“ bedeutet, daß sich alle wesentlichen Komponenten (Salzschmelze, Pumpen, Regelstäbe, Wärmeübertrager etc.) in einem hermetisch verschlossenen Behälter befinden. Dieser hat ungefähr eine Höhe von 7m und einen Durchmesser von 3,6m. Er kann relativ dünnwandig sein, da er nahezu drucklos ist. Die komplette Einheit soll in einer Fabrik vorgefertigt werden und verbleibt sieben Jahre im Kraftwerk in Betrieb. Dieser „Topf“ wird in einen weiteren Behälter im Kraftwerk gestellt, der die Funktion eines Containment übernimmt. Zwei dieser Behälter befinden sich in einem unterirdischen Silo. Nach sieben Betriebsjahren – wenn der Brennstoff erschöpft ist – wird der Reaktor auf den zweiten frischen Reaktor umgeschaltet. Der erste verbleibt im Silo, bis die Strahlung entsprechend abgeklungen ist. Dann wird die radioaktive Schmelze abgepumpt und der entleerte Reaktorbehälter in ein Zwischenlager auf dem Kraftwerksgelände abgestellt. Während des siebenjährigen Betriebs wird – im Gegensatz zu heutigen Leichtwasserreaktoren – der Reaktorbehälter nicht geöffnet.

Der Reaktor ist selbstregelnd. Steigt die Temperatur an, erlischt die Kernspaltung (negativer Temperaturkoeffizient) selbsttätig. Über die eingebauten Umwälzpumpen kann die Leistung – wie bei einem Siedewasserreaktor – sehr schnell verändert werden. Wird mehr Salzschmelze durch den Graphit-Moderator gepumpt, wird entsprechend mehr Uran (Anreicherung <5%) gespalten und die Leistung steigt. Soll der Reaktor dauerhaft abgeschaltet werden, fahren Regelstäbe in den Moderator ein. Vor einer unbeabsichtigten Leistungsexkursion schützen Kapseln mit löslichen Neutronenabsorbern, die beim Schmelzen in die Salzschmelze frei gesetzt werden.

Die Nachzerfallswärme wird über den Reaktorbehälter und das „Containment“ passiv an die Umgebungsluft abgeführt. Der Reaktor wäre damit „walk away“ sicher. Der Reaktor besteht wärmetechnisch aus drei Kreisläufen: Die im Brennstoff entstandene Energie wird durch Wärmeübertrager an einen sekundären Kreislauf aus gleichem Salz, aber ohne Uran und Spaltprodukte abgegeben. Dieser überträgt die Energie an einen tertiären Kreislauf aus „Solarsalz“ außerhalb des Reaktors. Diese etwas umständlich anmutende Anordnung garantiert, daß nur nicht radioaktive Salzschmelze den Reaktorbereich verläßt. Diese heiße Schmelze kann gespeichert werden, unmittelbar zur Dampferzeugung (konventionelle Anlagentechnik) verwendet oder als Fernwärme industriellen Prozessen zugeführt werden. Damit ergibt sich eine bisher nicht gekannte Flexibilität. Der Reaktor kann stets mit voller Leistung laufen (optimale Kosten) und die erzeugte Wärme den Anforderungen entsprechend aufgeteilt werden. Dies ermöglicht völlig neue Konzepte mit Wind- und Sonnenenergie. Ein ähnlicher Ansatz wurde bereits bei Solar-Turm-Kraftwerken probiert (daher der Name Solarsalz). Man kann das heiße Solarsalz (etwa 600°C) direkt einem Dampferzeuger zuführen oder in isolierten Tanks lagern. Wenn keine Sonne scheint, wird die gespeicherte Energie über einen konventionellen Dampfkreislauf zur Stromproduktion genutzt. Neben einer industriellen Nutzung (Heizwärme hoher Temperatur) zielt dieses Reaktorkonzept darauf ab, die immer größer werdenden Mengen an „Flatterstrom“ (Photovoltaik und Windmühlen) doch noch einer sinnvollen Verwendung zu führen zu können. Es ist daher kein Zufall, daß gerade die Großinvestoren (z. B. Berkshire Hathaway), die Milliarden Subventionen für „Erneuerbare“ abgegriffen haben, brennend an solchen Reaktorkonzepten interessiert sind, um ihre „gestrandeten Investitionen“ wieder flott zu machen. Sind die Subventionen abgelaufen, kann nur noch der Börsenpreis erzielt werden. Wie wir bereits in Deutschland sehen, reicht dieser aber meist nicht aus, um die Anlagen wirtschaftlich weiter zu betreiben. Die Sonne schickt zwar keine Rechnung, aber sie gibt auch kein Geld für die Betriebskosten.

Der Standort Darlington

Darlington liegt im Südosten von Kanada, nahe der Grenze mit den USA. Das Kernkraftwerk Darlington ging 1992–1993 in Betrieb und besteht aus vier Schwerwasser-Reaktoren vom Typ CANDU 850 mit je 878 MWel Nettoleistung. Eine hervorragende kerntechnische Infrastruktur ist also vorhanden. Die kanadische Regierung beschloss deshalb auf dem Gelände den ersten SMR in Kanada bauen zu lassen. Eine Genehmigung für den Standort (Umweltschutz etc.) liegt bereits vor. Es stehen drei Reaktortypen zur Auswahl: GE Hitachi’s BWRX-300 (Siedewasserreaktor), X-energy’s Xe-100 (Helium- Hochtemperaturreaktor) und der IMSR400 (Salzschmelze). Beste Aussichten haben wahrscheinlich zwei IMSR400 (Zwillingsanlage) mit zusammen 380 MWel, da sie eine rein kanadische Entwicklung sind. Kanada hofft auf bessere Exportmöglichkeiten, wenn alle Rechte kanadisch sind. Der Weltmarkt für den Ersatz alter Kohlekraftwerke in dieser Leistungsklasse ist riesig. Kanada hat traditionell Exporterfolge in Ländern, die nicht so gut mit den USA standen und gegenüber russischer Technik abgeneigt waren. Nur kauft heute kein Land mehr einen Papier-Reaktor. Es müssen Referenzkraftwerke vorgezeigt werden. Gleichwohl verzichtet die CNSC (Canadian Nuclear Safety Commission) nicht auf die jahrzehntelangen Erfahrungen in den USA und kooperiert mit der NRC (Nuclear Regulatory Commission) seit 2019 in einem gemeinsamen Zulassungsverfahren. Der IMSR (Integral Molten Salt Reactor) ist damit der erste unkonventionelle Reaktor, der gleichzeitig gemeinsam untersucht wird.

Kerntechnik heute

Kerntechnik ist heute mehr denn je ein internationales Geschäft. Je früher man zusammen arbeitet, umso leichter geht später der Verkauf und Bau in unterschiedlichen Ländern und Kulturen. Ebenso läßt sich der enorme Kapitalbedarf besser schultern. Außerdem sind Unternehmen der Kerntechnik ausnahmslos Spezialisten mit jahrzehntelanger Erfahrung und Know How. Für „Newcommer“ ist der Einstieg in diese Welt mit ihrer ausgeprägten Sicherheitskultur nur schwer möglich.

So entwickelt Terrestrial den Graphitmoderator zusammen mit Frazer-Nash, einem britisch-australischen Ingenieurunternehmen. Frazer-Nash bringt die praktischen Erfahrungen aus mehreren Jahrzehnten mit den 14 AGRs (Advanced Gas-cooled Reactors) in GB ein. Getestet wird das Reaktorgraphit seit 2020 von der niederländischen NRG (Nuclear Research and Consultancy Group) in deren Hoch-Fluss-Reaktor in Petten.

L3Harris liefert einen Simulator für den IMSR. Er dient nicht nur für die Ausbildung der zukünftigen Betriebsmannschaft (Orchid), sondern unterstützt schon die Entwickler mit der Simulations-Software MAPPS (hoch auflösende Simulation und Visualisierung aller Komponenten). L3Harris ist ein US-Unternehmen, der Simulator wird aber in Kanada entwickelt und gebaut.

Terrestrial Energy hat das kanadische Ingenieurunternehmen Hatch (9000 Mitarbeiter) mit der Planung, Ausschreibung, Bauplanung und der Kostenschätzung beauftragt. Hatch hat bereits eine Studie über den volkswirtschaftlichen Nutzen des Projekts veröffentlicht. BWXT Canada wurde mit der Planung des Dampfkreislaufs beauftragt. Der Entwicklung des Dampferzeugers (Solarsalz / Wasser) kommt dabei eine zentrale Bedeutung für das Projekt zu. Für den späteren Betrieb wurde Ontario Power als lokaler Versorger einbezogen. Selbst mit dem deutschen Pumpenhersteller KSB sollen Pumpen für den Primärkreislauf (Salzschmelze mit Uran) des IMSR entwickelt werden.

Durch die frühe Einbeziehung von Spezialisten als Partnerunternehmen für bestimmte Baugruppen, kann nicht nur die Entwicklungszeit, sondern insbesondere auch das Genehmigungsverfahren beschleunigt werden.

Brennstoff

Insbesondere für einen etwaigen Export müssen komplett neue Safeguards (Maßnahmen zur Überwachung von Nuklearmaterial) für diese Uran-Salze entwickelt werden. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit dem CNL (Canadian Nuclear Laboratories) und der IAEA (International Atomic Energy Agency).

Für Brennstoffe in der Form von Salzschmelzen muß ein kompletter neuer Brennstoffkreislauf aufgebaut werden. Um die Sache nicht noch komplizierter zu machen, beschränkt sich Terrestrial Energy auf Uran mit einer Anreicherung von unter 5% U235 – also Brennstoff, wie er heute weltweit in Leichtwasserreaktoren verwendet wird. Damit kann man alle Vorstufen (Urangewinnung, Konversion und Anreicherung) bis zur Herstellung von Brennelementen komplett übernehmen. Erst mit der Herstellung der Uransalze scheiden sich die Wege. Dabei darf man auch die aufwendigen Transportketten nicht außer Acht lassen. Es ist deshalb beim IMSR auch kein Wechsel der Brennelemente vorgesehen. Der komplette „Reaktor“ soll nach sieben Betriebsjahren komplett durch einen „frischen Reaktor“ ausgetauscht werden. Man muß also nach sieben Jahren keine abgebrannten Brennelemente, sondern die ganzen „Töpfe“ mit all ihren Einbauten als „Atommüll“ zwischenlagern. Dies geschieht wohlwissend anfangs durch stehen lassen im Silo. Wenn die Strahlung auf ein handhabbares Maß abgeklungen ist, werden die „Töpfe“ in ein Zwischenlager auf dem Kraftwerksgelände abgestellt. Eine Wiederaufbereitung des Brennstoffs und eine Dekontamination der alten Reaktoren ist bis auf weiteres nicht vorgesehen. Prinzipiell ist dies möglich, aber erst sinnvoll, wenn man eine größere Anzahl verbrauchter „Reaktoren“ hat.

Partner beim Aufbau einer kompletten Kette für die Brennstoffversorgung ist Centrus Energy. Darüberhinaus gibt es auch eine Zusammenarbeit mit dem Brennstoffkonzern Cameco (Uranförderung, Reinigung, Konversion, Brennelemente für CANDU-Reaktoren etc.). Cameco möchte in den Bereich SMR diversifizieren und zusammen mit Terrestrial den Weltmarkt bedienen. Parallel gibt es eine ähnliche Zusammenarbeit mit Orano und Westinghouse für den Brennstoffkreislauf. Ziel ist es von Anfang an mit einer möglichst breiten Zulieferindustrie zu starten, um potentiellen Kunden eine unabhängige Versorgung zu ermöglichen. Die Energieversorger sind es heute gewohnt, über Systemgrenzen hinweg, Brennelemente für ihre Leichtwasserreaktoren einkaufen zu können. Versorgungssicherheit ist stets ein Killerkriterium.

Auch treten die engen Bindungen zwischen Kanada und GB wieder hervor: Das NNL (UK National Nuclear Laboratory) übernimmt viel Entwicklungsarbeit für den Brennstoff. In Bezug auf die notwendigen Tests der Brennstoffsalze greift man auf die jahrzehntelange Erfahrung in den USA zurück. Das ANL (US Department of Energy’s Argonne National Laboratory) übernimmt eine zentrale Rolle. Dies ist insbesondere für den Bau eines IMSR in den USA von ausschlaggebender Bedeutung, da bei diesem Reaktor das Brennstoffsalz der Kernbereich eines Genehmigungsverfahrens sein dürfte.

Politik

Die kanadischen Regierungen (auf Bundes- und Landesebene) stehen voll hinter dem Projekt. Es wurde nicht nur der unmittelbare Sinn der Energiegewinnung, sondern auch der industriepolitische und volkswirtschaftliche Vorteil erkannt. Kanada will ein unabhängiges Industrieland bleiben. Kerntechnik ist eine Schlüsseltechnologie, die alle anderen „High Tech Bereiche“ (Werkstofftechnik, Automatisierung, Software, usw.) nutzt und vor sich her treibt. Sie schafft jede Menge hochqualifizierter und gut bezahlter Arbeitsplätze. Überall in der Welt liegt das Lohnniveau deutlich über dem Durchschnitt.

Kanada hat schon immer – anders als in Deutschland – auf eine große Zustimmung in der Bevölkerung geachtet. So ist es sicherlich kein Zufall, daß Terrestrial nicht nur ein Grundsatzabkommen mit der FNPA (First Nations Power Authority) abgeschlossen hat, sondern auch Mitglied geworden ist. Die FNPA ist die einzige gemeinnützige Organisation im vollständigen Besitz und unter der Kontrolle der Indianerstämme (First Nations) in Nordamerika. Längst haben die Ureinwohner erkannt, daß es wenig Sinn macht, sich nur mit ein paar Arbeitsplätzen in den Bergwerken auf ihren Gebieten abspeisen zu lassen. Sie wollen gezielt in die Stromproduktion investieren, um die Lebensumstände ihrer Stämme zu entwickeln und gut bezahlte Arbeitsplätze für ihre Kinder zu erschaffen. SMR bieten für sie eine völlig neue Chance.

Der kanadischen Regierung ist es ernst. So hat sie im Oktober Terrestrial einen Zuschuss von umgerechnet 14 Millionen Euro gegeben, damit sie über 200 zusätzliche Mitarbeiter einstellen können, die das Genehmigungsverfahren beschleunigen sollen. Dieser Betrag wird als Investition des nationalen Innovationsfonds verbucht. Es ist weiterhin Ziel, bis 2028 den ersten IMSR ans Netz zu bringen. Dabei sollte man beachten, daß die kanadische Regierung durchaus nicht alle Eier in einen Korb legt. Parallel wird an noch zwei ausgewählten SMR gearbeitet: Dem nicht so exotischen Xe-100 von X-energy’s, einem Helium-Hochtemperaturreaktor und dem nahezu baufertigen Siedewasserreaktor BWRX-300 von Hitachi. Darüberhinaus werden natürlich die CANDU-Reaktoren modernisiert und weiter entwickelt. Kanada setzt voll auf Kernkraft.

Wie die Niederlande die Kerntechnik fördern wollen

Die deutsche „Energiewende“ strahlt nun auch bis in die Niederlande. Wenn die Versorgung mit preisgünstiger Grundlast aus dem nahegelegenen rheinischen Braunkohlerevier nicht mehr möglich ist, muß Ersatz her: Erdgas scheidet aus, weil die eigene Förderung stark rückläufig ist und das Gas dringend für Haushalte, Industrie und Landwirtschaft gebraucht wird. Sonne und Wind geht nicht, da schon Deutschland fanatisch auf diese Karte setzt. Wenn in Deutschland Dunkelflaute herrscht, dann auch in den Niederlanden. Was bleibt also anderes als Kernkraftwerke? Im Februar 2021 erschien zu dieser Thematik ein bemerkenswertes Papier der e-lise Stiftung. Dort werden 13 Punkte aufgestellt, die als Appell an die niederländische Regierung gerichtet sind und als Voraussetzung für einen zügigen Ausbau der Kernkraftwerke (bisher nur ein Druckwasserreaktor mit 482 MWel in Borssele seit 1973 in Betrieb) angesehen werden können. Die Punkte sind so grundsätzlich, daß sie im Folgenden wiedergegeben und kritisch gewürdigt werden sollen.

1 Garantien gegen politische Schwankungen anbieten

Richtig, aber traurig ist die Feststellung, daß immer mehr Investoren unwillig sind, Milliarden in langfristige Energieprojekte zu investieren. Ausdrücklich angeführt als schädliches Beispiel wird der „Atomausstieg“ (wörtlich im Original und in der englischen Übersetzung) in Deutschland. Es ist schon beängstigend, wie schon wieder in Europa ≫Privateigentum≪ und ≫Rechtssicherheit≪ als Grundwerte einer freien und demokratischen Gesellschaft gefordert werden müssen. Wie wir heute wissen, war der „Atomausstieg“ nur der erste Schritt in die dunklen Nebel des Sozialismus. Es folgte der „Dieselskandal“, der „Kohleausstieg“ und jüngst in Berlin der „Mietendeckel“. Zwar alles noch irgendwie durch Gerichte geglättet, aber bereits abschreckend genug. Man sollte deshalb mit der Forderung nach besonderen Bürgschaften für Kernkraftwerke äußerst vorsichtig sein. Es geht hier längst nicht mehr um Energieformen, sondern um nichts weniger als um Freiheit und Wohlstand.

Richtig ist, daß die Dramen um den EPR (Olkiluoto, Flamanville gegenüber Taishan) das Vertrauen der Investoren zerstört haben. Richtig ist auch die Feststellung, daß die Politik durch ständige Verschärfung der Anforderungen maßgeblich verantwortlich ist. Insofern ist eine vollständige Genehmigung vor Baubeginn mit über die Bauzeit eingefrorenen Bedingungen zwingend notwendig. Nur so sind Verzögerungen eindeutig zu zu ordnen. Versäumnisse der Verwaltung werden genauso schonungslos aufgezeigt, wie mangelnde Planung (Olkiluoto) und Pfusch der Hersteller (Flamanville). Nur so können Mehrkosten – notfalls vor Gericht – eingetrieben werden. Behörden müssen genau wie Privatunternehmen für Fehlverhalten finanziell haften.

2 Neue Wege finden, damit staatlich gestützte Kredite mit niedrigen Zinsen für den Neubau bereitgestellt werden können

Vordergründig richtig ist die Feststellung eines überdehnten „Marktes“ für elektrische Energie. Die zufällige wetterabhängige Überproduktion verursacht nicht kostendeckende oder sogar negative Preise (Entsorgungskosten). Man sollte endlich aufhören mit dem ökosozialistischen Neusprech vom „Strommarkt“. Bezüglich „alternativer Energien“ handelt es sich um reinrassige Planwirtschaft mit politisch vorgegebenen Produktionsquoten, staatlich garantierten Preisen, Anschlusszwang, Abnahmezwang, alles das bei kostenloser Infrastruktur. Kostenlos wohlgemerkt nur für die politisch gewünschten Neureichen. Die Kosten fallen natürlich an, werden aber voll und ausschließlich zu Lasten der Stromkunden umgelegt. Der Markt fängt erst an der Strombörse an. Dort findet – wenn auch unvollständig – eine Preisbildung durch Angebot und Nachfrage statt. Planwirtschaft und Markt lassen sich aber schon von der Theorie her nicht miteinander verknüpfen. Irgendwann erfolgt – wie bereits in Texas geschehen – die Explosion des Systems durch Mondpreise ($US9 für eine kWh zur Zeit des Kälteeinbruchs). Weitere staatliche Eingriffe werden nötig. Die Todesspirale wird immer enger, wie man es schon von der untergegangenen „DDR“ oder UDSSR her kannte.

Richtig – wenngleich trivial – ist die Feststellung, daß die spezifischen Kosten stark abhängig vom Zinssatz und der Laufzeit der Kredite sind. Da ein Kraftwerk erst Einnahmen erzielt, wenn es ans Netz gehen kann, ist hier Laufzeit mit Bauzeit gleich zu setzen. Dies erklärt schon mal wesentlich, warum die Baukosten von Flamanville gegenüber Taishan (EPR) bzw. Vogtle gegenüber Sanmen (AP1000) mehr als doppelt so hoch sind. Vor allem der Zinseszinseffekt schlägt bei langen Bauzeiten gnadenlos durch. Der Zinssatz für eine Investition setzt sich aus dem allgemeinen Zins (maßgeblich durch die Notenbank bestimmt) und dem individuellen Ausfallrisiko – quasi eine Versicherungsprämie – zusammen. Vereinfachend gesagt: Je höher die Wahrscheinlichkeit ist, daß die Bank ihr Geld nicht wiedersieht, um so höher der Zinssatz. Aus diesem Zusammenhang schlagen die Autoren drei Finanzierungsmodelle vor:

  1. Der Staat tritt als Bauherr auf und finanziert zu den günstigen Zinsen seiner Staatsanleihen (z. Zt. in Deutschland sogar negativer Zins). Bei Fertigstellung verkauft er das Kraftwerk an private Investoren. Entweder zu einem vorher vereinbarten Preis oder nach Angebot und Nachfrage.
  2. Der Staat übernimmt für die erforderlichen Kredite eine Bürgschaft. Der Investor muß für die Bürgschaften eine übliche Gebühr entrichten, bekommt dafür aber nahezu Konditionen einer Staatsanleihe am Kapitalmarkt.
  3. Der Energieversorger arbeitet nach dem RAB-Modell (Regulated Asset Based Finanzierungsmodell). Dabei werden – wie in guter alter Zeit – die Strompreise für die Endkunden staatlich kontrolliert. Alle Kosten müssen nachgewiesen werden (in diesem Fall die vereinbarten Zwischenrechnungen) und werden in vollem Umfang an die Stromkunden weitergegeben. Für seine Kosten und sein Risiko erhält der Energieversorger einen festgelegten „Zinssatz“ vergütet.

Bei Modell 1 übernimmt der Steuerzahler – wie bei vielen anderen Infrastrukturmaßnahmen auch – das volle Risiko. Dies kann nur politisch gerechtfertigt werden, wenn man die Stromversorgung als unverzichtbare Grundleistung für alle Bürger betrachtet. Die Übernahme einer staatlichen Bürgschaft ist rechtlich zweifelhaft (unerlaubte Subvention nach EU-Beihilferecht). Modell 3 ist ein Schritt zurück in – gar nicht so schlechte – alte Zeiten. Dazu müßte sich die Politik aber eingestehen, daß die Sprüche von „Deregulierung“ und „Strommarkt“ nichts als Neusprech oder Luftnummern waren. Da es inzwischen eine ganze neue Klasse Energiewende-Gewinner gibt wohl nur möglich, wenn ein entsprechender Politikerwechsel stattfinden würde.

Gar nicht diskutiert wird eine Aufforderung an die Finanzwirtschaft zur Entwicklung innovativer Modelle. Kraftwerke im Allgemeinen sind Investitionen mit hohem Anlagewert, sehr langen Laufzeiten und über Jahrzehnte genau kalkulierbaren Rückflüssen (bei entsprechender politischer Sicherheit). Also genau das, was beispielsweise Versicherungen und Pensionsfonds benötigen. In der guten alten Zeit nannte man Aktien deutscher Versorger gern „Papiere für Witwen und Waisen“. Heute stellt man mehr oder weniger erstaunt fest, daß der Hersteller Westinghouse (Neubau, Wartung und Reparatur, Brennelemente etc.) kein Pleite-Unternehmen, sondern unter neuer Führung von Brookfield eine unerwartete Ertragsperle ist. Wenn der Staat seinen Klassenkampf-Modus bei der „Atomkraft“ aufgeben würde, wäre auch jede Menge „Risikokapital“ vorhanden. Manch ein Investor würde sein Geld lieber in ein innovatives Kraftwerk stecken, als in einen Lieferservice auf Fahrrädern. Aber auch der Staat könnte Modelle entwickeln, wie im Ausland bereits bei Pipelines (Master Limited Partnership) und dem finnischen Kernkraftwerk Hanhikivi (Mankala-Kooperative; Anteilseigner kommen entsprechend ihrem Kapitalanteil für die Kosten auf und erhalten dafür die entsprechende Energiemenge geliefert) erprobt.

3 Eine Makroökonomische Analyse über die Kosteneinsparungen infolge Kernenergie durchführen

Kernkraftwerke sind sehr kapitalintensiv. Der Bau erfordert unmittelbar eine große Investition, liefert dafür aber über die Laufzeit (60+ Jahre) kontinuierlich und bedarfsgerecht elektrische Energie zu geringsten Produktionskosten. Wegen der langen Planungs- und Bauzeiten erwarten Investoren, daß die Regierung diese Investitionen absichert. Da aber Prognosen über Jahrzehnte nur schwer erstellbar sind, ergeben sich durch die notwendigen konservativen Annahmen vermeintlich hohe Preise im Vergleich zu kurzlebigen Investitionen wie Windmühlen oder Photovoltaik. Die Autoren meinen, daß eine erhebliche Kapitalbeteiligung des Staates Vertrauen schaffen könnte, da dadurch private und öffentliche Investoren im selben Boot sitzen würden und politische Ekstasen weniger verlockend wären.

Die Einsparung von CO2 – Abgaben durch Kernenergie ist trivial. Je höher diese sind, desto (relativ) günstiger ist die damit erzeugte elektrische Energie. Billiger Strom ergibt einen erheblichen Nutzen für private und industrielle Verbraucher. Dabei ist aber zu beachten, daß CO2 – Abgaben politisch sind und damit zeitlich und gesellschaftlich höchst variabel. Viel wichtiger wäre eine Analyse der über die Strompreise hinausgehenden Vorteile der Kernenergie (Versorgungssicherheit, technische Innovationen, überdurchschnittlich attraktive Arbeitsplätze etc.). „Gesellschaftlicher Nutzen“ ist aber prinzipiell ein Wiesel-Wort und damit mit Vorsicht zu genießen. Nicht ohne Grund werden solche Begriffe bevorzugt von Sozialisten erschaffen, um ihren Utopien einen wissenschaftlichen Anspruch zu geben.

4 Zusammenarbeit zwischen Energieversorgern und Lieferanten um eine ausgewogenere Kostenstruktur zu erzielen

Wenn man die Investitionen im „Westen“ (Europa, USA) und „Osten“ (China, Rußland, aber auch Süd-Korea, Indien) für Kernkraftwerke vergleicht, fällt sofort der extreme Unterschied auf. Abgesehen von der schon besprochenen unterschiedlichen Finanzierung fallen aber weitere gravierende Unterschiede auf. Die internen (zusätzlichen) Kosten (Bauüberwachung, Abwicklung der Finanzierung, Rechnungsprüfung etc.) der Eigentümer sind im „Westen“ wesentlich höher. Ebenso die indirekten Kosten (Genehmigungsverfahren, Rechtsstreitigkeiten etc.) für den Eigentümer. Und nicht zuletzt – aber weitaus geringer als wahrscheinlich vermutet – die unterschiedlichen Lohnkosten. Die extrem geringeren Baukosten in China sind auf eine Serienbauweise (erfahrenes und geübtes Personal auf allen Stufen) und nur noch zwei integrierte Konzerne, die sich ihre (unterschiedlichen) Kernkraftwerke „selber“ bauen, zurückzuführen. Hier ist noch eine Menge Einsparpotential im „Westen“ vorhanden. Für integrierte Konzerne gibt es allenfalls noch in den USA eine Perspektive. In Europa ist die industrielle Basis schon viel zu weit weggebrochen. Es kann nur eine engere Zusammenarbeit zwischen Energieversorgern, Herstellern und öffentlicher Verwaltung angestrebt werden.

5 Möglichkeiten zur nationalen und internationalen Zusammenarbeit mit dem Ziel von Serienfertigung ausfindig machen

Es wird richtig festgestellt, daß die massive politische Unterstützung und die immensen Subventionen bei Wind und Sonne das Investitionsrisiko verkleinert haben. Durch diesen seit Jahrzehnten anhaltenden Zustand waren die Kostensenkungen durch Serienproduktion und Prozessoptimierung erst möglich. Es ist allerdings mehr als fragwürdig, wollte man dieses Vorgehen nun auch für die Kerntechnik fordern. Vielmehr sollte man die sofortige Einstellung der Subventionen und Sonderrechte fordern. Der Spuk wäre in kürzester Zeit vorbei. Wie schnell das gehen könnte, zeigt in Deutschland gerade das Auslaufen der ersten Förderprogramme nach 20 Jahren. Obwohl längst bezahlt, werden die Mühlen überwiegend abgerissen, weil mit den erzielbaren Strompreisen nicht einmal die laufenden Betriebskosten abgedeckt werden können! Deutlicher kann man keine Fehlinvestition darstellen – selbst wenn der Wind keine Rechnung schickt.

Ein erster, wesentlicher Schritt wäre die Harmonisierung der Genehmigungsverfahren. Man verlangt auch nicht für jedes Flugzeug oder Auto eine komplett neue Zulassung. Selbstverständlich wird die Genehmigung in anderen Ländern bzw. die Zulassung durch internationale Gremien anerkannt – sonst setzt man sich sehr schnell dem Vorwurf von „Handelshemmnissen“ mit allen Konsequenzen aus. Das heißt nicht, daß man nicht länderspezifische Vorschriften (z. B. über Kühlwasser) einhalten muß. Mit dem nötigen politischen Willen läßt sich das sehr schnell umsetzen, denn in keinem anderen Industriezweig ist die internationale Zusammenarbeit und die laufende Kontrolle durch supranationale Institutionen enger als in der Kerntechnik. Aus dieser Standardisierung ergibt sich folgerichtig auch eine Arbeitsteilung über die Grenzen hinweg. Sind erstmal kalkulierbare Stückzahlen für Komponenten vorhanden, finden sich auch (konkurrierende) Lieferanten. Innerhalb von Europa zeichnet sich für SMR eine enge Kooperation zwischen GB, Polen, Estland, Tschechien, Rumänien, Finnland, Schweden und Irland ab. Die vermeintlich „kleinen Länder“ können als Verband eine mächtige Nachfragemacht entwickeln.

6 Den Verwaltungseinheiten ermöglichen, durch den gemeinsamen Bau von Kernkraftwerken ihre regionalen Energiestrategien umzusetzen.

Dieses Kapitel ist sehr speziell auf die föderale Struktur der Niederlande zugeschnitten. Wichtig ist jedoch die Widerlegung des „grünen Arguments“, daß der Bau von Kernkraftwerken viel zu lange dauert um „klimawirksam“ zu sein und man deshalb mit Wind und Sonne schnellstens Fakten schaffen müsse. Hilfreich für alle „Atomkraftgegner“ ist der Hinweis auf die Bauzeit von fünf Jahren für das KKW Borssele, Fertigstellung 1973. Ebenso die unterschiedlichen natürlichen Vorraussetzungen verschiedener Regionen (Wind an der Nordsee oder in Süddeutschland usw.) und die deshalb notwendigen verschiedenen Lösungsansätze.

7 Energieversorger ermutigen ihre fossilen und Biomassekraftwerke durch Kernkraftwerke zu ersetzen

In den Niederlanden wurden 13 Kraftwerksstandorte (Kohle, Biomasse, Gas) ermittelt, die durch neue Kraftwerke ersetzt werden müssen. Die Leistung beträgt überwiegend unter 1000 MWel und ist damit für SMR geeignet. An neun Standorten könnten jeweils zwei SMR gebaut werden. An diesen Standorten ist die Infrastruktur (Netzanschlüsse, Kühlwasser etc.) bereits vollständig vorhanden. Da an diesen Standorten bereits über längere Zeiten Kraftwerke in Betrieb sind, gibt es gute Kenntnisse über die Umweltbedingungen und reichhaltige Daten und Dokumentationen. Das sind beste Vorraussetzungen für ein schnelles Genehmigungsverfahren. Man Vergleiche dies beispielsweise mit der Situation bei einem Offshore-Windpark.

8 Forschung zum Einsatz der Kernenergie außerhalb der Stromerzeugung anregen

Es wird der Primärenergiebedarf hinterfragt. Elektroenergie ist nicht alles. Es gibt auch einen großen Wärmebedarf für Heizung und Industrie (Rotterdam ist ein großes petrochemisches Zentrum in Europa). Forschung bezieht sich hier auf die Verknüpfung der unterschiedlichen Verbraucher mit verschiedenen Reaktortypen. Auf der Verbrauchsseite gilt es Wasserstoffgewinnung, synthetische Kraftstoffe, Meerwasserentsalzung, Raumwärme, Industriewärme, Stahlerzeugung und Großchemie abzudecken. Bezüglich der Reaktoren sind die notwendigen Temperaturen bereitzustellen und langfristig die Wiederverwendung von „Atommüll“ in schnellen Reaktoren zu ermöglichen (Neudeutsch: cradle-to-cradle strategy).

9 Genehmigungsverfahren für innovative Reaktorkonzepte

Ein grundsätzliches Problem für ein Genehmigungsverfahren besteht in der mangelnden Ausstattung der öffentlichen Verwaltung und der Überwachungsinstitutionen (mit Personal und Technik), sowie mangelnder Erfahrung. Diese Mängel führen zu holprigen und langwierigen Verfahren. Die (unnötig langen) Verfahren wiederum zu mangelnder Unterstützung durch die Öffentlichkeit. Gegenmaßnahmen sind die Übernahme bereits erfolgreicher Zulassungen im Ausland. Es muß nicht alles von vorn gemacht werden, sondern es reicht ein Nachvollziehen im Austausch mit den ursprünglichen Institutionen. Eine sogenannte Module Design Certification (MDC), bei der die Zulassung zweigeteilt ist: Ein Reaktor wird im ersten Schritt grundsätzlich sicherheitstechnisch zugelassen und erst im zweiten Schritt werden die standortspezifischen Einflüsse berücksichtigt. Dabei können international zugelassene Berechnungsverfahren, Spezifikationen usw. übernommen werden. Übergang zu einer risikoorientierten Betrachtung, bei der Industriestandards übernommen werden (z. B der Reaktor muß „nuclear grade“ sein, für die Turbine reicht der übliche und erprobte Standard).

10 Das Wissen über Kernenergie in den Verwaltungen verbessern

Es wird darauf hingewiesen, daß Kerntechnik und Strahlenschutz mehr als den Bau von Kernkraftwerken umfassen. Im Gegenteil wird die Anwendung in Forschung, Medizin und Industrie beständig umfangreicher. Auch in den Niederlanden sind die Fachabteilungen in den Verwaltungen beständig verkleinert bzw. an den Rand gedrängt worden. In Deutschland kam seit Rot/Grün noch die Vereinnahmung durch die „Atomkraftgegner“ hinzu: Funktionierende und mit ausgewiesenen Fachleuten besetzte Behörden wurden systematisch zerstört, indem man gerade die Besten durch Schikanen, Entzug der Mittel usw. in die innere bzw. tatsächliche Kündigung trieb. Die „lukrativen Posten“ wurden anschließend mit ausgewählt unfähigen, aber um so festerer ideologischen Grundhaltung besetzt. Ein probates Mittel: Fachlich überforderte, sind stets besonders fügsam gegenüber Anweisungen von oben. Woher sollten sie auch bei einer Kündigung eine vergleichbar vergütete Position wieder her bekommen? Wie zerstörerisch und nachhaltig das wirkt, zeigt sich gerade wieder im Zusammenhang mit der „Endlagersuche“ in Deutschland. Fachleute der Kerntechnik sind längst in andere Sparten bzw. ins Ausland abgewandert.

11 Seelenfrieden beim Strahlenschutz herstellen

Strahlenschutz gründet auf Berechtigung, Optimierung und Grenzwerten. Die Berechtigung von „Strahlung“ ist z. B. im Bereich der Medizin ethisch allgemein gerechtfertigt. Bei der friedlichen Nutzung der Kernenergie scheiden sich plötzlich die Gemüter. Die Optimierung – lediglich ein anderes Wort für die Abwägung von (angeblichem) Schaden und Nutzen – ist unter Fachleuten selbstverständlich. ALARA (As Low as Reasonably Achievable) ist das täglich Brot eines jeden Strahlenschutzbeauftragten. Beim Arbeitsschutz muß ständig „Strahlengefahr“ gegen andere Gefahren abgewägt werden. Allerdings ist es in unserer europäischen (teilweise) saturierten Wohlstandsgesellschaft dringend notwendig, die „sozioökonomischen“ (wie man heute so sagt) Gesichtspunkte wieder in den Mittelpunkt zu rücken. Spätestens nach den Evakuierungen in Fukushima sollte auch der „Strahlenängstigste“ ins Nachdenken gekommen sein.

Völlig zu Recht, wird von den Autoren die fatale Konsequenz der Linear No Threshold (LNT) Hypothese für die Festlegung von Grenzwerten angeführt. Wenn man fälschlicherweise annimmt, es gäbe keinen Schwellwert für die Strahlungsdosis, ist ein Rennen gegen Null in sich logisch. Schon bei den „Atomkraftgegnern“ gehörte das Narrativ von den wenigen Gramm Plutonium, die ausreichen die ganze Menschheit auszurotten zum festen Bestandteil der Propaganda, mit dem sich trefflich schlichte Gemüter ängstigen ließen. Nur wegen des LNT-Irrglaubens kann man sich vor der Einleitung von Wasser in den Pazifik fürchten, dessen Gehalt an Tritium neunfach unter dem Wert für Trinkwasser (bei lebenslangem Gebrauch) liegt. Nur wegen des LNT-Irrglaubens glaubten tatsächlich viele Menschen an Millionen zusätzlicher Krebstote durch Tschernobyl und Fukushima. Nur wegen des LNT-Irrglaubens konnte der Irrsinn um den Endlagerstandort Gorleben bis heute am Kochen gehalten werden. Nur wegen des LNT-Irrglaubens gruseln sich manche Deutsche vor den Kernkraftwerken in den Nachbarländern.

12 Seelenfrieden in der Gesellschaft herstellen – die „Atommüllfrage“ selbst stellen

Hier wird speziell auf die Situation in den Niederlanden eingegangen. Auch in Deutschland wird der „Atommüll“ gern als Totschlagargument gegen die friedliche Nutzung der Kernenergie eingesetzt. Es ist dringend notwendig, sprachlich präziser mit den auftretenden Formen umzugehen. „Abgebrannte Brennelemente“ sind noch lange kein Müll, genau so wenig wie Altpapier. Sie bestehen aus rund 95% noch weiter verwendbarem Brennstoff in der Form von Uran und Plutonium. Kernenergie ist die einzige Industrie, die von Anbeginn an das „Recycling“ in alle Planungen einbezogen hat. Selbst die Reststoffe der Wiederaufbereitung (Spaltprodukte und Minore Aktinoide) sind nicht unbedingt Restmüll. Schließlich enthalten sie das gesamte Periodensystem mit zahlreichen Wertstoffen. Letztendlich ist die Aufbereitung oder Endlagerung eine rein wirtschaftliche Frage, deren Antwort deshalb von Brennelemente komplett endlagern (Finnland, Schweden) über die Rückgewinnung der Brennstoffe (Frankreich) bis hin zur Gewinnung von Elementen aus dem Restmüll der Wiederaufbereitung (USA, Russland) geht. Für alle Formen der Abfälle gibt es erprobte Lagerkonzepte von geologischen Endlagern (Bergwerk oder Tiefbohrung) bis technischer Langzeitlagerung (Trockenlagerung von Brennelementen). Die ständig wiedergekäute Parole von der ungelösten Atommüllfrage wird durch ihre beständige Beschwörung keinesfalls richtiger. Leider wahr ist allerdings, daß die kerntechnische Industrie zu wenig zur Aufklärung darüber beigetragen hat.

13 Sicherstellen, daß Kernenergie als nachhaltig in die EU-Taxonomie aufgenommen wird

Die EU-Taxonomie ist eine kulturmarxistische Schöpfung um das alte Gespenst des Sozialismus in Europa unter dem neuen Namen „Great Reset“ wieder hoffähig zu machen. Die Illusion der Verelendung der Arbeiterklasse und die daraus resultierende revolutionäre Kraft ist im Wohlstand des Kapitalismus untergegangen (Pol Pot im Pariser Mai 68). Wenn die Zerstörung des gehaßten Systems also nicht von unten erfolgt, muß man es von oben versuchen. Man glaubt soviel vom Kapitalismus verstanden zu haben, daß das über staatlich gelenkte Kreditvergabe gelingt: Private Finanzinvestoren sollen nur noch Kredite für als nachhaltig definierte Energien vergeben dürfen. Was die alte Försterweisheit (wenn man mehr Bäume fällt, als nachwachsen, hat man bald keinen Wald mehr) mit fossilen oder Kernenergie zu tun hat, mögen die Funktionäre wissen. Man hat es allerdings schon mal vor gar nicht all zu langer Zeit als „Peak Oil“ zu verkaufen versucht. Spätestens seit der „Shale Revolution“ in der Gas und Ölindustrie ist es auch um dieses Untergangsszenario still geworden. Im Gegenteil, für kurze Zeit wurde das Erdgas sogar als Heilsbringer gegen die böse Kohle und Kernenergie gepuscht. Das reichte aber noch nicht aus, um die Gesellschaft durchdringend zu schädigen. Deshalb glaubt man nun die Atmosphäre als endlich entdeckt zu haben. Alles ist schädlich, nur Wind und Sonne führen ins (kommunistische) Paradies. Auch das wird wieder scheitern, spätestens wenn die breite Masse merkt, wie sie um ihren hart erarbeiteten und bescheidenen Wohlstand gebracht werden soll.

Es ist zwar legitim sich eine Gleichbehandlung mit Wind und Sonne zu wünschen, aber nicht auf Kosten anderer Energieformen. Wohin die Reise geht, ist klar. Als man in Deutschland aus der Kernenergie ausstieg, stand die Braunkohle (freudig) abseits. Woher sollte der Strom denn sonst kommen? Heute geht auch die Steinkohle in die Arbeitslosigkeit und über die „Klimaschädlichkeit“ von Erdgas wird schon diskutiert. Die Öko-Sozialisten haben ihre Hausaufgaben gemacht: Alles ist mit preisgünstiger Energie möglich – ohne geht nichts. Also äußerste Vorsicht vor falschen Freunden. Es ist an der Zeit, die Stärken der Kerntechnik offensiv in der Gesellschaft zu vertreten und nicht von einer grünen Dividende am Katzentisch der Gesellschaftsveränderer zu träumen.

SMR-2021 Einleitung

Die Kerntechnik bekommt gerade einen unerwarteten Aufschwung: Immer mehr junge Menschen drängen in die einschlägigen Studiengänge, es entstehen unzählige neu gegründete Unternehmen und es steht plötzlich auch viel privates Kapital zur Verfügung. Darüberhinaus zeigt dieser Winter in Texas auch dem gutgläubigsten Menschen, daß eine Stromversorgung (nur) aus Wind, Sonne und Erdgas ein totes Pferd ist.

  • Texas ist nahezu doppelt so groß wie Deutschland, hat aber nur etwa ein Drittel der Einwohner, die sich überwiegend in einigen Großstädten ballen. Windparks waren deshalb höchstens ein Thema für Vogelfreunde und Landschaftsschützer. Texas ist darüberhinaus auch noch sehr windreich durch seine Lage „zwischen Golf und mittlerem Westen“.
  • Texas liegt etwa auf der „Breite der Sahara“ (Corpus Christi 27°N, Amarillo 35°N; Kanarische Inseln 28°N, Bagdad 33°N). Mal sehen, wann in Deutschland wieder von der Photovoltaik in der Sahara gefaselt wird.
  • In Texas kommt das Erdgas aus der Erde. Trotz der inzwischen gigantischen Verflüssigungsanlagen für den Export, muß immer noch Erdgas abgefackelt werden. Das alles ändert aber nichts an der Tatsache, daß im Ernstfall nur das Gas am Anschluss des Kraftwerks zählt. Kommt noch parallel zum Strombedarf der Bedarf für die Gebäudeheizungen hinzu, ist schnell die Grenze erreicht. Wohl gemerkt, das Gas kommt in Texas aus der Erde und nicht aus dem fernen Russland.

Das Kapital ist bekanntlich ein scheues Reh. Nach den Milliarden-Pleiten in Texas wird man sich schnell umorientieren. Darüberhinaus fängt die Bevölkerung an zu fragen, warum man eigentlich zig Milliarden Steuergelder mit Wind und Sonne versenkt hat.

Was sind SMR?

SMR (Small Modular Reactor) sind kleine Kernkraftwerke mit einer elektrischen Leistung von bis zu 300 MWel. Eine ziemlich willkürliche Grenze, die auf kleine Reaktoren abzielt, die gerade noch mit der Eisenbahn (in den USA) transportierbar sein sollen. Eine weitere Untergruppe sind Mikroreaktoren mit einer elektrischen Leistung von bis zu etwa 10 MWel. Bei den bisherigen Kernkraftwerken hat man immer größere Leistungen (z. B. EPR mit 1650 MWel) angestrebt, um die in der Verfahrenstechnik üblichen Skaleneffekte zu erzielen. Problem dabei ist, daß man einen erheblichen Montageaufwand auf der Baustelle hat, da alle Bauteile sehr groß werden. Bei den SMR geht man umgekehrt den Weg, das Kraftwerk weitesgehend in Fabriken in Serie zu fertigen und zu testen. Es steht also Kosteneinsparung durch Skaleneffekte gegen Serienfertigung (wie z. B. im Flugzeugbau). Welcher Weg letztlich kostensparender ist, kann vorab gar nicht gesagt werden. Vielmehr kann durch SMR ein völlig neuer Markt der „kleinen Netze“ erschlossen werden. Das betrifft beileibe nicht nur Schwellenländer, sondern vielmehr lernen wir in Deutschland gerade, welche enormen Netzkosten entstehen, wenn man zentrale Windparks baut. Ferner ist die Finanzierung wegen des kleineren (absoluten) Kapitalbedarfes weniger risikoreich und damit leichter handhabbar. Ein „Kraftwerk von der Stange“ erfordert eine wesentlich kürzere Zeitspanne – also Vorfinanzierung – von der Bestellung bis zur Inbetriebnahme. Hinzu kommt, daß die kleineren Bauteile auch nur kleinere Fertigungsanlagen erfordern. Beispielsweise baut Indien zur Zeit 15 Schwerwasserreaktoren, da dafür alle Komponenten im eigenen Land hergestellt werden können. Der ursprünglich angedachte Bau von konventionellen Druckwasserreaktoren wurde aufgegeben, da dafür wesentliche Komponenten (z.B. Reaktordruckbehälter) im Ausland gegen Devisen gekauft werden müßten. Aus gleichem Grund treffen SMR auch in Europa (z. B. Tschechien, Großbritannien) auf großes Interesse.

Die Sicherheitsfrage

Bei kleineren Kraftwerken kann man näher an die Städte heranrücken und damit Kraft-Wärme-Kopplung in vorhandenen Fernwärmenetzen abgasfrei betreiben. Finnland z. B. plant mittelfristig die vorhandenen Kraftwerke in den Ballungszentren durch SMR zu ersetzen. Analog gelten die gleichen Überlegungen für Fernkälte und Meerwasserentsalzungsanlagen z. B. in der Golfregion. Will man jedoch in der Nähe von Großstädten bauen, müssen solche Kernkraftwerke zwingend „walk away“ sicher sein, damit sie überhaupt genehmigungsfähig sind. Dazu gehört insbesondere der Verzicht auf eine aktive Notkühlung. Reaktoren kleiner Leistung kommen dem physikalisch entgegen: Um die Leistung zu produzieren, ist eine entsprechende Anzahl von Kernspaltungen notwendig. Bei der Kernspaltung entstehen radioaktive Spaltprodukte, die auch nach der Abschaltung noch Zerfallswärme produzieren. Bei kleinen Reaktoren ist diese Nachzerfallswärme so gering, daß sie problemlos passiv abgeführt werden kann – oder anders ausgedrückt, die Temperatur im abgeschalteten Reaktor steigt nur so weit an, daß keine Grenzwerte erreicht werden. Dies war z. B. beim Unfall in Fukushima völlig anders. Dort hat die Nachzerfallswärme gereicht, um eine Kernschmelze auch noch nach der Abschaltung der Reaktoren auszulösen.

Damit Kernkraftwerke in oder in unmittelbarer Nähe zu Städten akzeptiert werden, muß faktisch gewährleistet sein, daß keine (nennenswerte) Radioaktivität das Betriebsgelände überschreitet. Damit an dieser Stelle kein Missverständnis entsteht: Es gibt keine absolute Sicherheit. Es wird auch zukünftig Unfälle in Kernkraftwerken geben, genauso wie immer wieder Flugzeuge abstürzen werden. Trotzdem fliegen Menschen. Der Mensch ist nämlich durchaus in der Lage, Risiken und Vorteile für sich abzuwägen – solange er nicht ideologisch verblödet wird. Selbst eine ideologische Verblödung kann aber nicht unendlich lange aufrecht erhalten werden: Gerade durch Tschernobyl und Fukushima sind die Märchen der „Atomkraftgegner“ von „Millionen-Toten“ etc. als Propaganda entlarvt worden. Auffällig still ist es in den letzten Jahren um die „Gefahren durch Atomkraft“ geworden. Übrig geblieben ist einzig die Lüge von dem „Millionen Jahre strahlenden Atommüll, für den es keine Lösung gibt“. Auch dieser Unsinn wird sich von selbst widerlegen.

Die Vielzahl der Entwürfe

Es gibt unzählige Entwürfe von Kernreaktoren. Jeder Professor, der etwas auf sich hält, erfindet einen neuen Reaktor zu Übungszwecken. Der Weg zu einem Kernkraftwerk ist aber lang. Irgendwann stirbt die überwiegende Anzahl wegen irgendwelcher unvorhergesehenen Detailprobleme. Hier werden nur Entwürfe betrachtet, für die ausreichend Unterlagen aus Genehmigungsverfahren, Veröffentlichungen etc. zur Verfügung stehen. Immerhin blieben noch über 90 Konzepte übrig, die sich auf dem Weg zu einem Prototypen befinden. Für jedes einzelne Konzept wurde bereits mindestens ein zweistelliger Millionenbetrag investiert und ein Unternehmen gegründet. Als erstes soll etwas Systematik in dieses Angebot gebracht werden. In späteren Folgen werden dann einzelne Entwürfe näher vorgestellt und diskutiert werden.

Neutronenspektrum

Je langsamer Neutronen sind, je höher ist die Wahrscheinlichkeit einer Spaltung eines U235 – Kerns. Demgegenüber können alle schnellen Neutronen auch Kerne von U238 bzw. anderer Aktinoiden spalten. Schnelle Reaktoren haben den Vorteil, daß sie mit „Atommüll“ (so verunglimpfen „Atomkraftgegner“ immer die abgebrannten Brennelemente aus Leichtwasserreaktoren) betrieben werden können. Eine verlockende Perspektive: Betrieb der Kernkraftwerke mit „Abfall“, bei gleichzeitiger Entschärfung der „Endlagerproblematik“ auf wenige Jahrzehnte bis Jahrhunderte. Nur hat alles seinen Preis, gerade kleine Reaktoren (im räumlichen Sinne, nicht nur im übertragenen, bezogen auf die Leistung) sind schwierig als schnelle Reaktoren zu bauen. Es ist deshalb nicht verwunderlich, daß 59 Entwürfe mit thermischem Spektrum und nur 20 als schnelle Reaktoren ausgeführt sind.

Die angestrebten geringen Abmessungen (Transport) sind faktisch auch bei thermischen Reaktoren nur über eine höhere Anreicherung realisierbar. Mit der bei heutigen Druckwasserreaktoren üblichen Anreicherung von weniger als 5% lassen sich kaum SMR bauen. Man hat deshalb den neuen Standard HALEU mit einer Anreicherung von knapp unter 20% eingeführt. Der Begriff „thermisch“ im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit von Neutronen bezieht sich auf die Geschwindigkeitsverteilung der brownschen Molekularbewegung. Je höher deshalb die Betriebstemperatur eines Reaktors ist, um so höher auch die Geschwindigkeit der Neutronen und damit um so geringer die Wahrscheinlichkeit einer Spaltung eines Urankernes. Deshalb sind „Hochtemperaturreaktoren“ schon wegen der neutronenphysikalischen Auslegung anspruchsvoller.

Moderatoren

Wenn man Neutronen abbremsen will, benötigt man einen Moderator. Bei den Leichtwasserreaktoren ist das das Arbeitsmedium Wasser. Die einfachste Konstruktion ist der Siedewasserreaktor, bei dem der im Reaktor erzeugte Dampf unmittelbar die Turbine antreibt (5 Entwürfe). Demgegenüber wird beim Druckwasserreaktor erst in einem zusätzlichen Wärmeübertrager der Dampf erzeugt (24 Entwürfe). Eine gewisse Sonderstellung nehmen Schwerwasserreaktoren ein, in denen Deuterium die Funktion des Moderators übernimmt (2 Entwürfe). Bei Mikroreaktoren kommen noch andere Moderatoren zum Einsatz.

Kühlmittel

Bei thermischen Reaktoren kommen Wasser, Helium und Salzschmelzen zur Anwendung. Bei Wasser sind die erreichbaren Temperaturen durch die abhängigen Drücke begrenzt (31 Entwürfe). Für eine reine Stromerzeugung ist das jedoch kein Hinderungsgrund. Will man hohe Temperaturen erreichen, bleibt Helium (20 Entwürfe) oder eine Salzschmelze (13 Entwürfe). Bei beiden kommt man mit relativ geringem (Helium) oder gar Atmosphärendruck (Salze) aus. Will man schnelle Reaktoren bauen, bleibt nur Helium (2 Entwürfe), Blei (9 Entwürfe), Natrium (5 Entwürfe) oder Salzschmelzen (3 Entwürfe). Tauscht man Wasser gegen andere Kühlmittel, wird man zwar den hohen Druck und den Phasenübergang los – was oft als Sicherheitsgewinn dargestellt wird – handelt sich aber damit eine Menge neuer Probleme ein: Einfrieren bei Raumtemperatur (Blei und Salzschmelzen), Korrosion (Blei und Salzschmelzen), Staub (Helium), Brandgefahr (Natrium), Zeitstandsfestigkeit usw. Es verwundert deshalb nicht, daß die Überzahl der Entwürfe bei Wasser als Moderator und Kühlmittel bleibt. Durch die überragenden thermodynamischen Eigenschaften des Wasser-Dampf-Kreisprozesses ist das für eine Stromproduktion auch kein Hinderungsgrund. Oft gehörte Argumente von möglichen höheren Wirkungsgraden sind bei den geringen Brennstoffkosten eher Scheinargumente. Anders sieht es mit der Entwicklung von schnellen Reaktoren aus. Blei und Natrium haben hier eine überragende Stellung. Allerdings sind die Preise für Natururan immer noch im Keller und die Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente ist ebenfalls konkurrenzlos billig. In einigen Jahren könnte jedoch ein geschlossener Brennstoffkreislauf aus politischen Gründen (Angst vor Atommüll) zum Renner werden. Momentan liegt Russland bei dieser technischen Entwicklung mit großem Abstand vorn. Die USA haben das erkannt und starten gerade eine beeindruckende Aufholjagd.

Brennstoff

Standard ist immer noch Uran. Bei schnellen Reaktoren kann man den „Abfall“ der konventionellen Reaktoren weiter nutzen. Thorium bleibt vorläufig auch weiter ein Exot. Das Uran kann in unterschiedlichen chemischen Verbindungen (metallisch, Uranoxid, Urannitrid, Legierungen usw.) im Reaktor verwendet werden und in unterschiedlichen geometrischen Formen (als Brennstäbe, als TRISO-Elemente, im Kühlmittel aufgelöst usw.) eingebaut werden. Der Brennstoff ist in seiner chemischen Zusammensetzung und seiner geometrischen Form bestimmend für die maximale Betriebstemperatur. Ferner ist er das erste Glied der Sicherheitskette: Er bindet während des Betriebs die Spaltprodukte und soll diese auch bei einem Störfall zurückhalten. SMR benötigen wegen der höheren Anreicherung mehr Natururan und sind wegen der höheren Trennarbeit teurer in der Herstellung als konventionelle Brennelemente.

Die Hersteller

Mit deutlichem Abstand sind die beiden führenden Länder in der Entwicklung von SMR Russland und die USA.

Alle Projekte befinden sich in einer unterschiedlichen Realisierungsphase von Konstruktion, Genehmigungsverfahren, über Bau bis Probebetrieb. Der chinesische SMR vom Typ ACPR50S (Druckwasserreaktor in klassischer Bauweise mit 50 MWel) ist fast fertiggestellt. Er soll bei Serienfertigung als schwimmender Reaktor auf einem Ponton verwendet werden. Der argentinische SMR Carem (integrierter Druckwasserreaktor mit 30 MWel) ist eine Eigenentwicklung und soll 2023 in Betrieb gehen.

Land LWR Gas Blei Natrium Salz Summe
Argentinien– – – – 1
China– – 7
Dänemark– – – – 
Finnland– – – 
Frankreich1– – – 
GB1– – – 
Indonesien– – – 
Japan– 
Kanada– – 
Luxemburg– – – – 
Russland11 – 17 
Schweden– – – – 
Südafrika– – – – 
Süd Korea– – – 
USA21 
Summe29 17 13 – 
Betrachtete SMR-Entwürfe nach Ländern und Typen geordnet.

Der chinesische HTR-PM (Hochtemperaturreaktor, Kugelhaufen mit Helium, 105 MWel) befindet sich im Testbetrieb. Sein Vorläufer HTR-10 von der Tsinghua University, China (Kugelhaufen mit 2,5 MWel) ist seit 2018 in Betrieb. Der japanische HTTR 1 (prismatischer Hochtemperaturreaktor, Helium, 30 MWth) ist seit 2007 mit Unterbrechungen für Umbauten in Betrieb. Der russische RITM-200M (modularer Druckwasserreaktor mit 50 MWel) ist seit 2020 auf Eisbrechern in Betrieb und soll bis 2027 in Ust-Kuyga in Sibirien als Kraftwerk in Betrieb gehen. Der russische KLT-40S (Druckwasserreaktor in klassischer Bauweise, 35 MWel) ist zweifach auf einem schwimmenden Ponton seit 2020 in Pevek in Chukotka als Heizkraftwerk in Betrieb.

Tschernobyl, Nyonoksa…

Am 8.August gab es in Nyonoksa wieder einmal ein Nuklearunglück mit (wahrscheinlich) acht Toten. Knapp einen Monat nach einem Brand auf einem Atom-U-Boot, bei dem 14 Besatzungsmitglieder starben. Zum Glück ist diesmal die Freisetzung von radioaktiven Stoffen nicht so groß wie in Tschernobyl – alles andere jedoch – wie gehabt: Geheimniskrämerei, nur Dinge zugeben die bereits in „West-Medien“ veröffentlicht sind und Täuschung durch Falschinformationen. Trotzdem soll hier versucht werden etwas Licht ins Dunkel zu bringen.

Übereinstimmend wird von einem Anstieg der γ-Strahlung in Severodvinsk am 8.8.2019 in der Zeit von 11:50 bis 12:30 (lokal) auf 2 μSv/h berichtet. Sie soll gegen 16:00 wieder auf ihren Normalwert zurückgegangen sein. Greenpeace spricht von einer Erhöhung auf das 20-fache des Normalwerts. Es gibt keine näheren Angaben über die Isotopenzusammensetzung oder die genauen Ausbreitungsverhältnisse. Severodvinsk ist eine Großstadt mit ca. 185 000 Einwohnern, 45 km westlich von dem militärischen Versuchsgelände in Nyonoksa. Anders als noch in Tschernobyl ist dort die Bevölkerung sensibilisiert (zwei Marinewerften auf denen auch Atom-U-Boote gewartet werden) und vorbereitet (private „Geigerzähler“ etc.). Gleichwohl verbreiteten die Nachrichten Angst und Schrecken unter der Bevölkerung. Insbesondere der Transport der Verletzten und Toten durch Hilfskräfte unter Vollschutzkleidung. So wird z. B. von Panikkäufen von „Jodtabletten“ aus den Apotheken der Stadt berichtet. Ganz offiziell wurde für die Dvina Bay das Schwimmen und Fischen „wegen giftigem Raketentreibstoff Heptyl“ für einen Monat untersagt. Es ist mal wieder das typische Verhalten russischer Regierungen: Geheimniskrämerei und Halbwahrheiten, die das Vertrauen der eigenen Bevölkerung untergraben. Leider muß man auch diesmal wieder dem „Westen“ eine gewisse Komplizenschaft unterstellen. Westliche Geheimdienste wissen über das Geschehen viel mehr, als sie bereit sind zu veröffentlichen. Hat sich doch dieser Murks nur 300 km entfernt von der finnischen Grenze ereignet. Es ist offensichtlich nach wie vor die Forderung von Edward Teller aus den 1980er Jahren richtig, alle Geheimdiensterkenntnisse öffentlich zu machen. Manch einem gutgläubigen „Putin-Versteher“ würde sicherlich hören und sehen vergehen. So ging schon 2015 ein Test auf dem gleichen Versuchsgelände in Nyonoksa schief: Die Kontrolle über einen Marschflugkörper ging verloren und dieser raste in ein Wohngebäude. Aber die Unglücksserie reist nicht ab: In Sibirien ging im gleichen Zeitraum ein Munitionslager hoch – mit umfangreicher Zerstörung in der Umgebung. Man stelle sich nur mal vor, die Bundeswehr oder das US-Militär hätte eine solche Pannenserie mit so vielen Toten und so viel Umweltverschmutzung in nur einem einzigen Monat. Zumindest das Staatsfernsehen könnte sich vor lauter Sondersendungen mit „Atomexperten“ gar nicht wieder einkriegen. Aber schon meine Mutter sagte: Wenn zwei das Gleiche tun, ist es noch lange nicht das Selbe.

Übereinstimmend wird berichtet, bei dem Unglück (es fällt mir schwer, so etwas noch als Unglück zu bezeichnen) handelt es sich um einen Fehlstart eines Burevestnik (Nato Bezeichnung: Skyfall) Marschflugkörpers mit einem Kernreaktor als Antrieb. Bisher gab es 13 Tests, die – bis auf einen – alle beim Start explodiert sind. Gleichwohl protze Putin in einer Fernsehsendung mit einem Video seiner Wunderwaffe und verkündete, daß diese noch dieses Jahr an die U-Bootflotte übergeben werden sollte. Hoffentlich nicht, denn dann wäre ein zweiter Fall Kursk vorprogrammiert. Damals war auch ein neuartiger „Wundertorpedo“ Ursache für den grausamen Tod der Besatzung. Nichtsdestotrotz schwelgte Putin in seiner Fernsehshow von der Überlegenheit dieses Marschflugkörpers, der locker um die Welt fliegen kann und jede „Raketenabwehr“ austrickst. Glaubt dieser „Führer“ tatsächlich, daß seine Untertanen solchen Blödsinn glauben?

Was man bisher sagen kann

Wir leben heute im „internet-Zeitalter“. Wenn man den Arbeitsaufwand nicht scheut, kann man eine Menge Fakten zusammentragen. Es gibt auch in Rußland Menschen, die ungewöhnliche Dinge in ihrer Umgebung mit der Kamera festhalten, ihre Kenntnisse weiterleiten und nicht zuletzt private Umweltschützer, die akribisch frei zugängliche Satellitenaufnahmen auswerten, usw. usw. Nur Öffentlichkeit kann die Putins dieser Welt zwingen, die Karten auf zu decken.:

  • Ort Am 8. August 2019, gegen 9:00 Ortszeit gab es eine heftige Explosion nahe der Stadt Nyonoksa, einer Hafenstadt an der Dvina Bucht, etwa 20 km (45 Straßenkilometer) von der Schiffbaustadt Severodvinsk entfernt. Nyonoksa ist seit Jahrzehnten ein Testgelände für Marineraketen einschließlich auch Interkontinentalraketen (ICBMs). Der Luftraum war großräumig in der Zeit vom 8.-11. August gesperrt (NOTAM).
  • Installation Satellitenbilder zeigen, daß der Versuch auf einem Ponton, etwa 4 km vor der Küste statt fand. Die Bevölkerung wurde vor Trümmerteilen am Strand gewarnt. Warum der Test nicht in den vorhandenen Anlagen an Land ausgeführt wurde ist unbekannt.
  • SEREBRYANKA ist ein Spezialschiff für die Bergung und den Transport von radioaktiven Abfällen. Es befand sich auf Reede in der Nähe des Pontons und kam unmittelbar nach dem Vorfall zur Hilfe. Dieses Schiff wurde auch schon bei den Tests auf Novaya Zemlya beobachtet.
  • Messungen Zufällig(?) stellten die Überwachungsanlagen der CTBTO (Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization) in Dubna, Kirov, Bilibino und Zalesovo wegen angeblicher technischer Schwierigkeiten die Datenübermittlung während des Tests ein. Ein norwegisches Forschungsinstitut geht sogar von zwei Explosionen (eine unter Wasser und eine oberhalb) aus. Das Norsar Research Institute unterhält eigene Seismographen und Infraschallstationen in Skandinavien.
  • Opfer Offiziell hat es acht Tote gegeben. Drei Soldaten und fünf Techniker von Rosatom (Alexei Vyushin, Evgeny Koratayev, Vyacheslav Lipshev, Sergei Pichugin und Vladislav Yanovsky).
  • Strahlung Es sind zahlreiche Meßwerte aus verschiedenen Orten vorhanden. Sowohl offizielle (Regionalbehörden, Meteorologische Stationen etc.), aber auch von Bürgern und Umweltschutzorganisationen. Alle sind bemerkenswert übereinstimmend. Man kann wohl mit ziemlicher Sicherheit sagen, daß keine Gefahr für die Bevölkerung besteht (Kurzzeitig bis 20-fach der Hintergrundstrahlung). Das medizinische Personal wurde nicht über die radioaktive Belastung der Verletzten informiert. Nachdem Ärzte aus den Krankenhäusern massiv Kritik äußerten, bot der Gesundheitsminister kostenlose Untersuchungen in einer Spezialklinik in Moskau an. Bei einem Arzt wurde dort eine Inkorporation von Caesium-137 festgestellt. Die Opfer wurden unter Schutzkleidung nach Moskau transportiert. Dies ist durch zahlreiche Bilder und „Handy-Filme“ dokumentiert. Eine Woche nach dem Vorfall registrierten Luftmeßstationen in Norwegen Spuren von Jod.
  • Testreihe Der aktuelle Versuch hat nach Valentin Kostyukov, Leiter des Forschungszentrums von Rosatom, eine „intensive Vorbereitung“ von mehr als einem Jahr erfordert. Nach Angaben aus den USA ist dies die 14. Versuchsreihe. Nur zwei waren teilweise erfolgreich. Bisher wurden die Versuche überwiegend auf dem alten Kernwaffentestgelände in Novaya Zemlya durchgeführt. In diesem ohnehin hoch belasteten Gebiet konnte man ungestört weiter rumsauen. Eine Erklärung für die Verlegung in bewohnte Gebiete weiter südlich, dürfte die routinemäßige Überwachung durch Seeaufklärer sein, die nach Spuren von Kernwaffentests suchen.

Marschflugkörper oder Rakete

Marschflugkörper sind technisch betrachtet Flugzeuge. Wegen der kleinen Tragflächen brauchen sie eine hohe Mindestgeschwindigkeit um den notwendigen Auftrieb zu erzeugen. Werden sie aus einem Starter (Schiff oder LKW) abgeschossen, benötigen sie eine zusätzliche Raketenstufe um erstmal ihre Mindestgeschwindigkeit erreichen zu können. Genau diese scheint bereits explodiert zu sein (Warnung vor Heptyl in der Bucht). Fliegt so eine cruise missile erstmal, kann sie trotz ihres kleinen Triebwerks und Treibstoffvorrats mehrere tausend Kilometer entfernte Ziele treffen. Der Witz dabei ist, daß sie dabei möglichst tief fliegt um unter gegnerischem Radar hindurch zu tauchen und dabei stets ihre Richtung ändert. Ihr Vorteil liegt also in ihrer schweren Entdeckbarkeit. Ist sie erstmal entdeckt, kann sie wegen ihrer relativ geringen Geschwindigkeit leicht abgeschossen werden.

Anders verhält es sich mit ballistischen Raketen. Je weiter sie fliegen sollen, um so höher müssen sie aufsteigen. Sie sind dadurch leicht aus großer Entfernung auszumachen. Ihre Flugbahn ist gut vorhersehbar und sie können trotz ihrer hohen Geschwindigkeit relativ treffsicher abgeschossen werden.

Marschflugkörper mit Kernreaktor

Die Idee einen Marschflugkörper mit Kernreaktor zu bauen, ist nicht nur verbrecherisch, sondern auch ziemlich idiotisch. Man diskutiert immer wieder den Einsatz von Kernreaktoren im Weltraum. Allerdings ist man sich darüber einig, solche Reaktoren erst in Betrieb zu nehmen, wenn sie sicher in der Umlaufbahn angekommen sind. Ab dem Moment, wo sie kritisch werden, produzieren sie nämlich Spaltprodukte und Neutronen in großer Zahl. Ein Marschflugkörper, angetrieben durch einen Kernreaktor, ist also fliegender Atommüll. Schon jeder Testflug ist damit vorsätzliche Umweltverschmutzung. Der einzig gelungene Testflug der Burevestik endete im Polarmeer. Bisher wurden die Reste noch nicht erfolgreich geborgen. Wer solch einen Nachbarn wie Rußland hat, braucht keine Feinde mehr.

Der militärische Nutzen scheint äußerst fragwürdig. Man kann zwar in einem Staustrahltriebwerk die Brennkammer durch einen Reaktor ersetzen, gewinnt dadurch aber nicht viel. Was will man mit einem Marschflugkörper, der um die Welt fliegt oder ewig im Zielgebiet kreist. Je länger er unterwegs ist, je größer die Wahrscheinlichkeit entdeckt zu werden. Aufgrund des schlechten Wirkungsgrades eines Staustrahltriebwerks bei der geringen Geschwindigkeit eines Marschflugkörpers würde er wie ein Stern leuchten. Seine Abstrahlung ist leicht mit Standardmitteln völlig passiv zu orten. Hinzu kommt noch die hinterlassene Spur seiner ionisierenden Strahlung. Er wäre für jede F-35 auf Patrouille ein leichtes Opfer. Um was geht es also wirklich bei diesen Tests in Nyonoksa? Die Frage stellt sich um so mehr, da die USA schon in den 1950er Jahren ein ähnliches Projekt – SLAM (Supersonic Low Altitude Missile), auch „The Big Stick“ genannt – verfolgt und aufgegeben haben.

Putins Politikverständnis

Kaum ein Politiker versucht die Menschen so dreist für dumm zu verkaufen. Das Verhaltensschema ist spätestens seit der Annektion der Krim bekannt: Erst heißt es, Uniformen und Waffen könnte man in jedem Militaria-Shop kaufen, dann sind es Soldaten, die ihren Urlaub nutzen und darauf hätte er natürlich keinen Einfluß um nach erfolgreicher Aktion, ganz offiziell die Truppen zu ehren. Immer, wenn schon Bilder durch die Welt gehen, Dementis auf dem Niveau eines Knaben, der beim Kirschen klauen auf frischer Tat ertappt wurde. Ist die Aktion in seinem Sinne erfolgreich verlaufen, war es natürlich seinem langfristigen Plan zu verdanken. Schuld sind von Anfang an die anderen, er war ja nur gezwungen zu reagieren, um die Ehre seines Rußland zu retten.

Mit bekannter Unverfrorenheit reicht er genau jetzt eine Resolution im Sicherheitsrat gegen die USA ein, wegen der nicht Verlängerung des INF-Vertrages und eines nuklearen Wettrüstens. Das alles, nachdem er seit Jahren an einem Marschflugkörper mit Kernreaktor rummurksen läßt. Was wäre denn gewesen, wenn der Test erfolgreich gewesen wäre? Noch letztes Jahr hat er doch – in einer eher peinlichen Fernsehshow – genau dieses Teufelsding als Wunderwaffe gepriesen, mit dem sein Rußland (Nigeria with Nukes) einen Vorsprung von Jahrzehnten hätte. In was eigentlich, in Umweltzerstörung? Welchem sozialistischen Modell eifert er nach? Der Volksrepublik China wohl eher nicht, die inzwischen die Welt mit Autos, Computern und Mobiltelefonen überhäuft, sondern wohl eher dem Hungerkommunismus Nordkoreas. Man sollte erwarten, daß er durch die Politik von Ronald Reagen und dem Zusammenbruch des Sowjetreiches etwas gelernt hat: Steigen die USA auf seine nuklearen Fieberträume ein, reicht all sein Öl und Gas nicht aus. Was aber soll dann China machen? Seelenruhig zuschauen wohl kaum. Wenn es jetzt nicht gelingt Putin zu stoppen, wird eine weltweite nukleare Rüstungsspirale ausgelöst, gegen die der kalte Krieg nur ein Kindergeburtstag war. An irren Ideen mangelt es nicht, man muß sich nur Russlands derzeitige (nukleare) Aufrüstung anschauen.

Die Rolle von Rosatom

Besonders beängstigend in diesem Sinne ist die zivile und militärische Verknüpfung der Kerntechnik in Rußland. Fünf der acht Todesopfer waren Techniker von Rosatom. Sie wurden bereits am 12. August in Sarov, 400 km östlich von Moskau, mit militärischen Ehren beigesetzt. Sarov mit über 90000 Einwohnern ist bis heute noch eine „geschlossene Stadt“ (d. h. Zutritt nur mit Sondererlaubnis). Größter Arbeitgeber ist nach wie vor das Forschungslabor von Rosatom. Es besteht seit 1947 und in ihm wurde z. B. die größte Kernwaffe (Zar-Bombe) aller Zeiten gebaut. Heute ist man stolz, auch Kernbrennstoffe für zivile Reaktoren herzustellen. Liegt in dieser engen örtlichen und personellen Verknüpfung an verschiedenen Standorten der Grund für die Exporterfolge von russischen Kernkraftwerken in Iran, China, Indien, Türkei, Ägypten usw.? Geht es dabei wirklich nur um elektrische Energie? Schauen wir mal, wie problemlos die Kooperation in Finnland läuft. Die Finnen haben mit Sicherheit kein Interesse an Kernwaffen, sind aber nicht bereit, irgendwelche Kompromisse in Sicherheit und Qualität einzugehen. Dieser Exporterfolg könnte noch richtig teuer für Rußland werden.

Die Rolle unserer „Atomkraftgegner“

Alle, die immer noch glauben, bei den Grünen und Greenpeace ginge es nur um die Gefahr und Angst vor Strahlung, müssen sich doch langsam wundern, warum nun eine solche Stille in diesem Lager herrscht. Frau Sylvia Kotting-Uhl z. B., die sich von jedem Castor-Behälter bedroht fühlt und um die Asse nicht in den Schlaf kommt, fühlt sich etwa nicht durch fliegenden Atommüll gefährdet? Der Genosse Trittin, der jedes „AKW“ bekämpft hat und heute die Rücklagen für den „Atommüll“ mit verwaltet, findet die Versenkung von ausgebrannten Kernreaktoren im Polarmeer tatsächlich in Ordnung? Das kann doch wohl nicht sein. Eine intensive Nachfrage bei jedem Auftauchen dieser Herrschaften und ihrer Parteigenossen scheint deshalb dringend angeraten. Oder sollte es wirklich böse kapitalistische und gute sozialistische Strahlung geben? Kardinal Marx und der EKD-Ratsvorsitzende Bedford-Strom als berufliche Moralisten sollten ihre geliebte Kanzlerin schnellstens auffordern, eine weitere Kommission einzusetzen. Nicht zuletzt alle Naiven, die glauben Kernenergie ist gut fürs Klima (weil doch so „CO2 -arm“), werden spätestens dann merken wo die Reise hingeht, wenn Kanzler Habeck den Mantel der Geschichte ergriffen hat.

„Atommüll“ im Bohrloch

Für ein Tiefenlager als Endlager für hochaktiven Abfall gibt es zwei Möglichkeiten: Anlage eines kompletten Bergwerks oder Tief-Bohrungen. Bisher wurden Bergwerke (Finnland, Frankreich, Schweden, USA etc.) favorisiert. Im letzten Jahrzehnt hat aber die Bohrtechnik durch die Förderung von shale-oil und gas („fracking“) rasante Fortschritte gemacht. Man kann heute nicht nur einige tausend Meter senkrecht in die Tiefe bohren, sondern auch noch bis zu 5 km waagerecht. Dabei ist entscheidend, daß man die waagerechten Bohrungen bis auf etwa einen Meter zielgenau innerhalb einer Schicht ausführen kann. Damit ergeben sich völlig neue Aspekte für den Bau eines Endlagers.

Bergwerk oder Bohrfeld

Der klassische Weg ist die Anlage eines Bergwerkes. Bis man mit der Einlagerung beginnen kann, muß man tatsächlich ein komplettes Bergwerk mit allen zugehörigen Einbauten errichten. Entscheidender Faktor ist hierbei der Mensch: Bergleute müssen von der ersten Stunde bis zum endgültigen Verschluß – ein Zeitraum von rund 100 Jahren – in diesem Bergwerk arbeiten. Das erfordert einen enormen Aufwand für die Sicherheit und begrenzt die Tiefe: Es muß nicht nur eine mehrere Kilometer lange Rampe für den Transport der Abfallbehälter aufgefahren werden, sondern zusätzlich noch Schachtanlagen für die Belüftung und den Personentransport. Für all die aufwendige Technik müssen im Berg komplette Werkstätten, Sozialräume etc. eingerichtet und betrieben werden. Ein enormer Kostenfaktor. Abschließend müssen alle Einbauten und Installationen (Kabel, Rohrleitungen usw.) wieder zurückgebaut werden und alle Hohlräume sorgfältig verfüllt und abgedichtet werden. Bei einem konventionellen Bergwerk holt man nur die wertvollen Dinge raus und läßt das Bergwerk absaufen und langsam in sich zusammenfallen. Genau das geht bei einem Endlager nicht. Hier muß der ursprüngliche Zustand des Gebirges möglichst gleichwertig wieder hergestellt werden – ist doch das Gestein die entscheidende Barriere eines Endlagers. Durch all diese bergmännischen Tätigkeiten wird die ursprüngliche Einlagerungsstätte erheblich verletzt. Dabei sind nicht nur die Hohlräume wieder zu verschließen, sondern auch die durch den Abbau gestörten Randzonen entsprechend abzudichten.

Legt man ein Bohrfeld an, muß zu keinem Zeitpunkt irgendein Mensch unter Tage arbeiten. Alle Bau-, Einlagerungs- und Verfüllarbeiten werden ausschließlich von der Oberfläche aus ausgeführt. Die Arbeiten gehen abschnittsweise vor sich. Sobald eine Bohrung fertiggestellt ist, kann sie befüllt werden und (wunschgemäß sofort) wieder fachgerecht verschlossen werden. Für jede Bohrung sind nur einige Monate erforderlich und anschließend ist sofort der Endlagerzustand erreicht. Dies bedeutet eine enorme Flexibilität. Man muß nicht mehr ein zentrales Endlager betreiben, in dem alle radioaktiven Abfälle eingelagert werden, sondern kann mehrere spezielle Lagerstätten einrichten. Dies könnte auch eine bessere Akzeptanz bei der Bevölkerung bedeuten. Es gibt nicht mehr eine Region, die sich als „Atomklo“ der Nation verstehen muß, sondern viele Endlager sind möglich. Der Nutzen von einem Kernkraftwerk kann besser mit den (vermeintlichen) Nachteilen eines Endlagers ausgeglichen werden. Insbesondere durch horizontale Bohrungen werden ganz neue Gebiete für die Endlagerung gewonnen. Für ein Bergwerk braucht man eine möglichst dicke Schicht (z. B. Salzstock). Für horizontale Bohrungen reichen sehr dünne Schichten (Abweichungen von weniger als einem Meter bei der Bohrung) aus. Ein stark geschichteter Untergrund kann sogar von Vorteil sein, wie man von den Gaslagerstätten weiß. Einzelne Schichten im Untergrund sind oft so dicht, daß sie nicht einmal unter Druck stehendes Erdgas durchlassen. Ein gewaltiger Vorteil für ein Endlager.

Senkrecht oder horizontal?

Die Idee „Atommüll“ in tiefe Bohrungen zu versenken ist nicht neu. So hat man in den USA versuchsweise Bohrungen bis 5000 m Tiefe ausgeführt. In den unteren 1 bis 2 km sollten dann Kanister mit „Atommüll“ endgelagert werden. Hier galt das Prinzip: Je tiefer, je sicherer, denn Tiefe schützt vor durchgehenden Rissen und es verbleibt nur noch die (langsame) Diffusion zum Transport. Der „Atommüll“ sollte also mindestens drei Kilometer unter der Erdoberfläche gelagert sein. Bei dieser Bauart stehen die Kanister übereinander, was zu einer entsprechenden Belastung für den untersten Kanister führt. Gemildert kann dies werden, indem man mehrere Pfropfen in die Bohrung einbaut, auf denen jeweils ein separater Turm steht. Dies verkürzt aber die nutzbare Länge entsprechend und erhöht die Baukosten. Nachteilig ist auch bei einem Wassereintritt, daß die radioaktiven Stoffe – angetrieben durch den Auftrieb durch die Wärmeentwicklung – bevorzugt in der Bohrung und ihrer Störzone nach oben steigen wollen. Es ist also eine besonders sorgfältige Wiederverfüllung nötig, damit auch langfristig keine radioaktiven Stoffe in Grundwasser führende Schichten gelangen.

Bei einer horizontalen Lagerung ist der Auftrieb naturbedingt wesentlich kleiner, da die Wärmeentwicklung eher flächig auftritt. Technisch arbeitet man dem Auftrieb entgegen, indem man den horizontalen Teil leicht ansteigend ausführt. Flüssigkeiten und Gase haben dadurch die Tendenz sich entgegen der Hauptbohrung zu bewegen. Bei einer solchen Anlage spielt Wasser in der Einlagerungszone eine geringe Rolle. Anders als bei einem Bergwerk muß es gar nicht abgepumpt werden und es werden somit nicht die Strukturen gestört. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß es oberhalb ausreichende Sperrschichten gibt, die einen Austausch mit oberflächennahen Grundwasserschichten verhindern. Wie lange dieses Wasser schon keinen Kontakt mehr mit der Oberfläche hatte, kann man leicht über eine Isotopenanalyse ermitteln. So stammen beispielsweise die Wässer in den Ölfeldern von Texas (permian) überwiegend aus dem gleichen Meer, in dem auch die öl- und gasbildenden Organismen gelebt haben – sie sind Millionen Jahre alt. Genau die Schichten, die auch das Öl und Gas gefangen gehalten haben, haben auch sie von der Oberfläche fern gehalten. Ein weiterer Vorteil dieser alten Wässer ist, daß sie längst mit Mineralien gesättigt sind und keinen Sauerstoff mehr enthalten – sie können deshalb nur sehr schlecht den „Atommüll“ auflösen bzw. die Behälter korrodieren.

Die Konstruktion eines horizontalen Lagers

Der Bau eines solchen Endlagers vollzieht sich in drei Schritten: Im ersten Schritt wird eine ganz konventionelle Bohrung bis in die gewünschte Tiefe (mindestens so tief wie die geplanten Bergwerke) niedergebracht. Ist sie fertig gebohrt, wird sie komplett mit einem Stahlrohr ausgekleidet, welches einzementiert wird. Der Spezialzement verbindet das Rohr fest mit dem umgebenden Gestein und festigt die durch das Bohrgerät beschädigte Randzone (jeweils ungefähr einen halben Bohrungsdurchmesser um das Loch). Ab diesem Moment hat man also eine stabile senkrechte Rohrleitung nach unten. Im zweiten Schritt wird der Bogen als Übergang von der Senkrechten in die Horizontale gebohrt. Dies geschieht mit einem Winkel von etwa 0,25° pro Meter (300 bis 600 Höhenmeter zwischen Senkrecht und Waagerecht). Wie stark die Krümmung sein darf, hängt wesentlich von der Länge der „Müllbehälter“ ab. Schließlich sollen diese Behälter später ohne Belastung – wie ein Sattelzug auf einer Straße – um die Ecke gefahren werden. Will man z. B. komplette Brennelemente (in Deutschland z. B. ist eine Wiederaufbereitung politisch ausgeschlossen) einlagern, hat ein solcher Kanister eine Länge von knapp 5 m und wiegt rund 500 kg. Ist auch dieser Teil fertig gebohrt, wird er ebenfalls durchgehend bis zur Erdoberfläche verrohrt. Im senkrechten Teil besteht die Konstruktion nun aus zwei zentrischen Rohren, deren Zwischenraum ebenfalls zementiert wird. Im dritten Schritt wird die horizontale Bohrung ausgeführt. Man realisiert heute im Ölgeschäft bis zu 5 km lange Strecken. Wie lang eine Bohrung sein kann hängt maßgeblich von der Beschaffenheit der Schicht ab, in die die Endlagerung erfolgen soll. Dieser Teil wird nun ebenfalls verrohrt, was zur Folge hat, daß im senkrechten Teil nun drei Rohre ineinander gesteckt sind.

Die „Abfallbehälter“ bestehen aus Rohren mit einer Wandstärke von etwa 1 cm aus „Alloy 625“ (einem rostfreien Edelstahl, aus dem z. B. auch Rohre in Kernkraftwerken gefertigt werden). Hohlräume in den Behältern werden ausgefüllt und diese anschließend gasdicht verschweißt. Solche „Stangen“ – typische Durchmesser 23 bis 33 cm – sind außerordentlich stabil. Bis diese Behälter „durchgerostet“ sind, vergehen mindestens 50 000 Jahre. Ein Zeitraum, in dem fast alle Spaltprodukte bereits zerfallen sind. Erst dann müßte das Gestein seine Aufgabe als weitere Barriere erfüllen. Die Rohre zur Auskleidung der Bohrlöcher haben eine Lebensdauer von mehreren hundert Jahren.

Aus der Ölindustrie kennt man zahlreiche Verfahren, wie man solche Bohrungen befahren kann. Das Ein- und Ausbringen von Messgeräten, Kameras, Werkzeugen usw. ist Routine. Es gibt sogar Spezialfirmen, die abgebrochene oder verklemmte Bohrgestänge wieder aus einem Bohrloch fischen können. Die „Abfallbehälter“ werden wahrscheinlich mit einem elektrisch angetriebenen Traktor, an einem Stahlseil hängend, in die Rohre gedrückt bzw. wieder herausgezogen. Die Lagerung ist also für (mindestens) Jahrzehnte rückholbar. Auch dies eine politische Forderung, die eigentlich im Widerspruch zu einem Endlager steht.

Alle Arbeiten werden also von der Erdoberfläche aus ausgeführt. Einzige Besonderheit ist eine Abschirmung gegen die Strahlung während der Versenkung des „Atommülls“. In der Ölförderung ist es üblich, von einer kleinen Baustelle aus, mehrere Löcher zu bohren. Teilweise sogar mehrere Schichten übereinander zu erschließen. So könnte man auch ein recht großes Lagerfeld für viele Tonnen Abfall anlegen. Auch der oberirdische Platzbedarf wäre somit sehr viel kleiner als für ein vergleichbares Bergwerk.

Was könnte man einlagern?

Wie oben schon erwähnt, könnte man ganze Brennelemente ohne weitere Bearbeitung einlagern. Dies dürfte – wegen der enormen Rohstoffverschwendung – die Ausnahme sein. Viel eher wird man die verglasten Spaltprodukte mit den minoren Aktinoiden nach einer Wiederaufbereitung (französischer Weg) in solche Behälter gießen. Es sind aber auch andere Wege darstellbar. So fällt man in den USA in den militärischen Aufbereitungsanlagen Strontium und Cäsium (Halbwertszeit etwa 30 Jahre) aus der Spaltproduktlösung aus. So erhält man eine relativ große Menge kurzlebigen Abfall und eine relativ geringe Menge langlebigere Spaltprodukte. Diese Cäsium- und Strontium-Kapseln werden getrennt gelagert. Man kann hierfür einen besonders geeigneten Lagerort finden. Dampferzeuger aus Kernkraftwerken werden heute schon in Spezialfabriken zerlegt und dekontaminiert. Übrig bleibt eine große Menge handelsüblicher Schrott zu Wiederverwendung und ein kleiner Block eingeschmolzenen radioaktiven Materials. Diesen Abfall könnte man auch in die „Abfallbehälter“ gießen und endlagern. Heute wird es immer mehr üblich, kontaminierte Stoffe (Schutzkleidung etc.) vorher einzuäschern und nur noch das kleine Volumen der Asche zu lagern. Genauso könnte man belastete Filterharze in „Abfallbehälter“ umfüllen. Alles nur eine Frage der Kosten und des politischen Willens.