Der erste kleine modulare Kernreaktor wurde gerade von den US-Aufsichtsbehörden genehmigt

Atomkraft könnte eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung des Energiesektors spielen, aber Reaktoren sind einfach zu teuer und kompliziert, um sie schnell in Betrieb zu nehmen. Ein neuer, kleinerer Reaktor könnte das bald ändern, nachdem er letzte Woche von der Nuclear Regulatory Commission die Zertifizierung erhalten hat.

Während Länder auf der ganzen Welt darum kämpfen, Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen zu ersetzen, ist die Debatte darüber, ob Kernkraft sollte eine Rolle spielen, wurde erhitzt. Während die Technologie große und zuverlässige Mengen an kohlenstofffreiem Strom liefern kann, haben Kosten- und Sicherheitsbedenken ihren Einsatz als Lösung für die Klimakrise zurückgehalten.

In den letzten Jahren ist jedoch eine Reihe neuer Unternehmen entstanden, die versprechen, viele dieser Bedenken zu umgehen, indem sie Reaktoren verkleinern. Sogenannt kleine modulare Reaktoren (SMRs) sind so konzipiert, dass sie klein genug sind, um in einer Fabrik gebaut zu werden, bevor sie dorthin geliefert werden, wo sie benötigt werden, was die Kosten erheblich senken sollte. Sie sind auch so konzipiert, dass sie viel sicherer sind als bestehende Reaktoren.

Ein Reaktor, der von einem in Oregon ansässigen Energieunternehmen entworfen wurde NuScale-Leistung ist das erste kleine modulare Reaktordesign, das für den Einsatz in den USA zugelassen ist von der Nuclear Regulatory Commission (NRC) und ebnet den Weg für neue Anlagen, die den Reaktor nutzen. Der Umzug war nicht gerade eine Überraschung, denn das Design bestanden habens abschließende Sicherheitsbewertung bereits im Jahr 2020, aber es ist ein entscheidender Schritt, um die Technologie tatsächlich in der Praxis einzusetzen.

Während sich einige in der Entwicklung befindliche SMRs auf exotische neue Konstruktionen stützen, die geschmolzenes Uran oder Thoriumsalze als Brennstoff verwenden, unterscheidet sich der NuScale-Reaktor mit dem Namen VOYGR nicht dramatisch von herkömmlichen Reaktoren in Originalgröße. es ist basierend auf einem Entwurf Anfang der 2000er Jahre an der Oregon State University unter dem Namen „Multi-Application Small Light Water Reactor“ entwickelt.

Das Design besteht aus einem 76 Fuß hohen und 15 Fuß breiten zylindrischen Sicherheitsbehälter, in dem der Reaktor untergebracht ist. Wasser wird über eine Reihe von Uran-Brennstäben geleitet, die durch Spaltungsreaktionen Wärme erzeugen. Das erhitzte Wasser steigt dann zu Dampfgeneratoren auf, die die Wärme des Wassers nutzen, um überhitzten Dampf zu erzeugen. Damit wird dann eine Turbine angetrieben, die Strom erzeugt.

Jedes Modul soll 50 Megawatt Energie erzeugen, aber das Unternehmen plant, bis zu 12 SMRs zu kombinieren, um ähnliche Leistungen wie herkömmliche Kernkraftwerke zu erzielen. Die SMRs sind mit neuartigen Sicherheitsfunktionen ausgestattet, die darauf ausgelegt sind, die Art von Katastrophen zu verhindern, die die öffentliche Meinung gegen Atomkraft verhärtet haben.

Zum einen werden Steuerstäbe, mit denen die Spaltreaktion durch Umhüllen der Brennstäbe gestoppt wird, von einem Elektromotor über dem Reaktorkern gehalten. Das bedeutet, dass sie bei einem Stromausfall durch die Schwerkraft automatisch in ihre Position fallen. Der gesamte Reaktor ist zudem in ein Wasserbecken getaucht, das im Notfall überschüssige Wärme abführen kann. Außerdem wird durch die Verwendung kleinerer Brennstoffmengen die erzeugte Gesamtwärmemenge stark reduziert.

Die Hoffnung ist, dass diese zusätzlichen Sicherheitsmerkmale – kombiniert mit reduzierten Kosten aufgrund der Möglichkeit, diese Reaktoren in einer Fabrik statt vor Ort in Massenproduktion herzustellen – zu einer Renaissance der Kernkraft führen könnten. NuScale arbeitet an einer Reihe von Projekten in den USA, darunter eine in Idaho die bis 2029 abgeschlossen sein soll.

Es wurden jedoch Fragen aufgeworfen, ob SMRs wirklich ihrem Ruf als billigere und sicherere Alternative zu herkömmlichen Kernkraftwerken gerecht werden. Eine Studie veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences im Mai festgestellt, dass diese kleineren Reaktoren entgegen den Behauptungen der SMR-Hersteller tatsächlich wahrscheinlich mehr radioaktiven Abfall produzieren als herkömmliche Anlagen.

In einem Artikel in Gegenstempel, Atomkraftexperte MV Ramana weist auch darauf hin, dass die Kosten für erneuerbare Energien gefallen Wind und Sonne ist bereits niedriger als die Kernenergie und sinkt weiter rapide. Im Gegensatz dazu ist die Atomkraft im Laufe der Jahre sogar teurer geworden.

SMRs könnten mehr kosten als größere Kernkraftwerke, fügt er hinzu, weil sie nicht die gleiche Größenvorteile haben. Theoretisch könnte dies durch Massenfertigung kompensiert werden, aber nur, wenn Unternehmen Hunderte von Bestellungen erhalten. Bezeichnenderweise haben einige Dienstprogramme schon zurückgetreten des ersten Projekts von NuScale wegen Kostenbedenken.

Vielleicht noch wichtiger, bemerkt Ramana, dass SMRs wahrscheinlich nicht rechtzeitig bereit sein werden, um zum Kampf gegen das Klima beizutragen. Es wird nicht erwartet, dass Projekte vor dem Ende des Jahrzehnts online gehen, bis zu diesem Zeitpunkt sagt das IPCC, dass wir bereits drastische Emissionsreduktionen vorgenommen haben müssen.

Die Technologie hat jedoch einige starke Booster, nicht zuletzt Präsident Joe Biden, der kürzlich angepriesen NuScale's „bahnbrechende amerikanische Technologie“ bei der Bekanntgabe eines Zuschusses für eine SMR-Anlage, die das Unternehmen in Rumänien bauen wird. Der Engineering-Gigant Rolls-Royce ebenfalls kürzlich gab eine Shortlist bekannt für den Standort seiner zukünftigen SMR-Fabrik, in der bis 16 2050 SMRs für die britische Regierung gebaut werden.

Ob SMRs ihr Versprechen halten können, bleibt abzuwarten, aber angesichts des Umfangs der Klimaherausforderung, vor der wir stehen, scheint es ratsam, alle verfügbaren Optionen zu prüfen.

Bild-Kredit: NuScale