U.S. Energieministerium eilt zum Bau fortschrittlicher neuer Kernreaktoren

Im Rahmen der jüngsten Bemühungen um die Wiederbelebung der schwächelnden amerikanischen Atomindustrie will das Energieministerium (DOE) innerhalb von sieben Jahren zwei neue Prototyp-Kernreaktoren auswählen und bauen helfen, wie die Behörde letzte Woche bekannt gab. Die Reaktoren wären das Kernstück des neuen Advanced Reactor Demonstration Program des DOE, für das in diesem Haushaltsjahr 230 Millionen Dollar bereitgestellt werden. Jeder dieser Reaktoren würde im Rahmen einer 50:50-Zusammenarbeit mit einem Industriepartner gebaut und könnte vom DOE mit bis zu 4 Mrd. $ finanziert werden.

„Dies kann ein Wendepunkt sein“, sagt Jacopo Buongiorno, ein Nuklearingenieur am Massachusetts Institute of Technology. „

Aber selbst einige Befürworter der Kernkraft bezweifeln, dass das Programm den Bau neuer kommerzieller Reaktoren ankurbeln wird, solange Erdgas und erneuerbare Energien relativ billig bleiben. „Neubauten können nicht mit erneuerbaren Energien konkurrieren“, sagt Robert Rosner, Physiker an der University of Chicago. „

Kommerzielle Kernreaktoren liefern 20 % der elektrischen Energie der Vereinigten Staaten und 50 % der kohlenstofffreien Energie. Die amerikanische Atomindustrie hat jedoch seit Jahrzehnten mit Problemen zu kämpfen. Ihre Flotte umfasst heute 96 Reaktoren, gegenüber 113 zu Beginn der 1990er Jahre. Weitere Reaktoren sollen geschlossen werden, und es wird erwartet, dass der Anteil der Atomindustrie an der Elektrizitätsversorgung allmählich sinkt. Trotz dieses düsteren Bildes haben Ingenieure weiterhin Entwürfe für fortschrittliche Reaktoren entwickelt, die sicherer und effizienter sein sollen.

Die Trump-Regierung will der Atomindustrie neues Leben einhauchen. Im April kündigte das DOE Pläne an, den inländischen Uranabbau zu erhöhen und eine nationale Uranreserve einzurichten. Und es wird 160 Millionen Dollar der 230 Millionen Dollar, die der Kongress für das Reaktordemonstrationsprogramm zur Verfügung gestellt hat, für die Auswahl von zwei Entwürfen verwenden, die schnellstmöglich gebaut werden sollen, höchstwahrscheinlich im Idaho National Laboratory (INL) des DOE.

Das Programm zielt darauf ab, Ideen auszubrüten, die in der Entwicklung noch nicht weit fortgeschritten sind, sagt Ashley Finan, ein Nuklearingenieur und Direktor des National Reactor Innovation Center am INL. So arbeitet das DOE beispielsweise bereits mit NuScale Power zusammen, um die fabrikmäßig hergestellten kleinen modularen Reaktoren des Unternehmens zu entwickeln, was bedeutet, dass es für das neue Programm nicht in Frage kommt. Das Geld wird auch nicht in die Entwicklung eines Reaktors mit der Bezeichnung Versatile Fast Neutron Source fließen, dessen Bau am INL oder am Oak Ridge National Laboratory in Tennessee vom DOE bereits vorbereitet wird und der als Einrichtung für die materialwissenschaftliche Forschung dienen soll.

Ansonsten „ist dies eine offene Ausschreibung“, sagt Finan. „Ich denke, wir werden eine Menge Interesse und eine Menge großartiger Anwendungen für eine Vielzahl verschiedener Reaktortypen sehen“, sagt sie. Buongiorno sagt, dass sich die jüngsten Entwürfe auf Reaktoren konzentrieren, die kleiner sind als der Standard-Gigawatt-Leistungsreaktor. Ein kommerzieller Standardreaktor verbrennt Brennstoff mit einem Anteil von 3 bis 5 % spaltbarem Uran-235, um Wasser zu erhitzen und Dampfturbinen anzutreiben. Neue Konzepte könnten Kühlmittel wie geschmolzenes Salz zirkulieren lassen und Brennstoffe mit einem Uran-235-Gehalt von bis zu 20 % verbrennen, was sie effizienter machen könnte.

Einige Beobachter halten die Initiative für unrealistisch. Beamte des DOE könnten Schwierigkeiten haben, die vielversprechendsten unter den vielen unterschiedlichen Entwürfen zu identifizieren, prognostiziert M. V. Ramana, ein Physiker an der Universität von British Columbia in Vancouver. „Sie werden Äpfel, Birnen, Trauben, Pflaumen, alles miteinander vergleichen“, sagt er. Auch der Zeitrahmen von sieben Jahren sei unglaubwürdig, sagt Ramana, zumal das DOE möchte, dass die Reaktoren die Genehmigungsprüfung bei der Nuclear Regulatory Commission bestehen, was normalerweise mehrere Jahre dauert. „Es ist absurd zu glauben, dass sie das schaffen können.“

Buongiorno merkt jedoch an, dass die Prototypen für die kommerzielle Nutzung lizenziert und gleichzeitig gebaut werden könnten, wenn sie in einer DOE-Einrichtung wie dem INL stehen würden, das seit seiner Gründung 1949 als National Reactor Testing Station 52 verschiedene Versuchsreaktoren gebaut hat. Finan sagt, der Zeitrahmen sei „aggressiv“, solle aber die Entwickler in ihrer Arbeit anspornen. „Das ist ein Ziel, das schwierig, aber erreichbar ist“, sagt sie, „und das ist der richtige Weg.“

Ramana bezweifelt, dass die amerikanische Atomindustrie gerettet werden kann. Das größte Problem für die Atomindustrie sind die hohen Kapitalkosten für neue Reaktoren, die sich auf 7 Milliarden Dollar oder mehr belaufen können, auch wenn die Abfallentsorgung und die Besorgnis der Öffentlichkeit über die Radioaktivität bestehen bleiben. In deregulierten Märkten können sich Versorgungsunternehmen solche Kapitalkosten nicht leisten, weshalb billigere erneuerbare Energien die Kernenergie letztendlich ersetzen könnten, sagt er. „Dies ist eine auslaufende Industrie“, sagt er, „und je früher man das erkennt, desto besser.“

Aber die Kosten für Wind- und Solarenergie werden steigen, argumentiert Rosner. Der Strom aus erneuerbaren Energien schwankt unkontrolliert, und wenn sie auf 20 oder 30 % des Marktes anwachsen, werden sie aufgrund dieser Schwankungen erheblich teurer werden, meint er. Die Kernenergie wird dann wirtschaftlich wettbewerbsfähig werden und die erneuerbaren Energien als ständige kohlenstofffreie Energiequelle ergänzen, prognostiziert er. „Wenn die Vereinigten Staaten bis 2030 über eine Reihe fortschrittlicher Konzepte verfügen, ist das eine gute Investition, denn letztendlich werden wir diese Anlagen brauchen“, sagt Rosner.

Um in Zukunft Reaktoren bauen zu können, müssen die Vereinigten Staaten jedoch jetzt ihre Kapazitäten aufrechterhalten, sagt Buongiorno. „Wenn wir die gesamte Flotte die Toilette hinuntergehen lassen und erwarten, dass wir in 20 Jahren unser nukleares Know-how wie einen Schalter umlegen können, sind wir wahnhaft“, sagt er. „Man muss diese Fähigkeit aufrechterhalten.“

Das ist das Ziel des neuen DOE-Programms. Die Absichtserklärungen sind im Juni fällig, und das DOE will bis zum Ende des Haushaltsjahres, dem 30. September, die besten Entwürfe auswählen.