Die Elektrifizierung des Krieges

geschrieben von Admin | 12. November 2020

Bei diesen Gegnern hat man es weniger mit Kalaschnikows und „Panzerfäusten“, sondern mit präzisen Mittelstreckenraketen, einer funktionstüchtigen Luftabwehr und elektronischer Kriegsführung zu tun. Das alles vor allem in den Weiten des Pazifiks – für Amerikaner tauchen dabei sofort die Trauma von Perl Harbor, den Philippinen und dem blutigen „Inselhopping“ auf dem Weg nach Japan auf. In einer breiten Allianz zwischen den Parteien im Kongress und Senat ist bereits der Umbau der Teilstreitkräfte eingeleitet worden. An dieser Stelle kommt die Kernenergie mit riesigen Schritten ins Laufen.

Die Rolle der Stützpunkte

Stützpunkte (Flugbasen, Häfen etc.) haben den Bedarf von Kleinstädten an elektrischer Energie und Wärme. Sie müssen auch und gerade im Krieg sicher versorgt werden. Um welche finanzielle Größenordnung es sich dabei dreht, sieht man an den Energiekosten von 3,4 Milliarden US$ des US-Militärs (Fiskaljahr 2018) für seine 585 000 Einrichtungen und seine 160 000 Unterstützungsfahrzeuge. Damit im Kriegsfall diese Einrichtungen und die kämpfende Truppe sicher versorgt werden können, ist ein erheblicher logistischer Aufwand nötig. Nicht nur das, in den neun Jahren des Irak- und Afghanistan-Krieges sind 52% aller Opfer (18 700 Kriegsopfer) bei den Versorgungsfahrten eingetreten. Eine typische vorgeschobene Basis mit einer Grundlast von 13 MWel benötigt 16 000 Gallonen Diesel täglich. Das entspricht allein etwa sieben Tankwagen täglich. In den Weiten des Pazifiks unter feindlichen U-Booten und dem Beschuß durch Präzisionsmunition kaum zu leisten. Hier kommt die Idee des Einsatzes von Kernreaktoren. Durchaus keine neue Idee, aber mit neuer Technologie und neuen Randbedingungen.

Wie gewaltig die Stückzahlen sind, ergibt eine Studie der US-Army. Man hat zahlreiche Stützpunkte untersucht und kommt zum Schluß, daß man etwa 35 bis 105 Reaktoren mit einer elektrischen Leistung von 10 MWel und 61 bis 108 Reaktoren mit 5 MWel benötigt. Parallel hat das DOD („Verteidigungsministerium“) eine Untersuchung der Einrichtungen „in der Heimat“ (continental United States (CONUS)) durchgeführt. Es kommt zum Schluß, es sind 500 (!) Mini-Reaktoren sinnvoll. Abgesehen von den Einrichtungen in abgelegenen Regionen, werden die meisten Anlagen aus den öffentlichen Netzen versorgt. Man ist aber besorgt, daß die öffentlichen Netze immer anfälliger werden (Naturkatastrophen, Wind und Sonne etc.). Versorgungssicherheit ist aber für eine moderne Armee mit Radaranlagen, Raketenabwehr und totalem Kommunikationsanspruch überlebenswichtig. Im zweiten Weltkrieg konnte man notfalls einen Flugplatz noch mit Petroleumlampen betreiben – eine Abwehr von Interkontinentalraketen ohne Strom für das Rechenzentrum und das Phasenradar ist so wertvoll wie eine Steinaxt. Insofern stellen sich hier notwendige Investitionen anders dar: Da die Versorgungssicherheit im Vordergrund steht, muß auch beim Bezug „billiger Energie“ aus dem öffentlichen Stromnetz trotzdem die volle Leistung über Dieselanlagen vorgehalten werden.

Laserwaffen etc.

Seit dem (in Deutschland verlachten) „Krieg der Sterne“ Programm von Ronald Reagen, wird die Entwicklung von Hochenergie-Lasern mit Hochruck vorangetrieben. Die Klasse unter einem kW geht bereits an die Truppe, die Klasse bis 150 kW ist in der Erprobung. Die erste Anlage zur Abwehr von Drohnen ist bereits auf einem Schiff im Golf im Einsatz. Drohnen sind sehr billig und effektiv, wie man spätestens nach dem Einsatz durch den Iran gegen Ölanlagen in Saudi Arabien feststellen mußte. Weil sie so billig sind, kann man durch einen Sättigungsangriff schnell auch modernste Luftabwehr überfordern. Als Gegenmaßnahme bleiben nur Laser zum Schutz der Anlagen im Nahbereich – ohne teuere Raketen, sondern nur mit „Energie“.

Ein weiterer Schritt sind Geschütze (rail gun), die massive Geschosse mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit über große Entfernungen sehr präzise verschießen. Die erste Installation sollte auf den Zerstörern der Zumwalt-Klasse erfolgen. Dies sind vollelektrische Schiffe, die ein Gasturbinenkraftwerk zur wahlweisen Energieversorgung besitzen. Dieses Konzept hat sich aber nicht bewährt, da die elektrische Belastung (Trägheit des Bordnetzes durch An/Abschaltung so großer Leistungsspitzen, Wellenbildung im Bordnetz usw.) die gesamte Stromversorgung des Schiffes gefährdet. Man favorisiert z. Zt. deshalb sogar auf Schiffen separate „Mini-Reaktoren“.

Die Elektromobilität

Fahrzeuge mit Elektroantrieb besitzen zwei militärische Vorteile: Sie sind leise und haben nur sehr geringe Abwärme – sind also nur schwer zu orten. Erste Kleinlaster für den Einsatz bei Spezialeinheiten sind mit Elektroantrieb in der Erprobung. Grundsätzlich gilt auch hier, der Bedarf an elektrischer Leistung für Elektronik und (später) Bewaffnung nimmt stetig zu. Im Moment deutet sich deshalb ein Übergang zu hybriden Antriebssystemen an. Der immer größer werdende Bedarf an elektrischer Energie soll dann bei Stillstand (teilweise) aus Batterien gedeckt werden. Als Nebenprodukt ergibt sich noch der etwas geringere Spritverbrauch durch Vermeidung ungünstiger Teillast. Wenn es gelänge, hoch mobile Kleinstreaktoren in Frontnähe zur Verfügung zu haben, könnte bei einer Umstellung auf vollelektrische Fahrzeuge der erforderliche Nachschub auf ein Minimum begrenzt werden. Alle hierfür notwendigen Unterstützungseinheiten würden für den Fronteinsatz frei. Ganz besonders groß ist das Interesse bei den US-Marines: Bei einer Konfrontation mit China müßten deren Einheiten sich möglichst schnell auf unterschiedlichen kleinen Inseln bewegen, um einer Vernichtung durch Mittelstreckenraketen etc. zu entgehen. Die Logistik – tausende Meilen von der Heimat entfernt – ist dabei das zentrale Problem. Diese Problematik ergibt sich bereits bei der Abschreckung um den Frieden zu bewahren.

Die Finanzierung

Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß es in den USA eine breite Unterstützung für die Kernenergie quer durch die Parteien gibt. Dies schließt sogar „Umweltschutzgruppen“ mit ein. Eine völlig andere Situation als in Merkelhausen. Widerstände kommen in den USA – wenn überhaupt – nur aus der fossilen Industrie. Selbst dort muß man noch deutlich unterscheiden: Die Kohleindustrie kämpft inzwischen selbst ums Überleben. Der „Feind“ ist nicht mehr nur die Kernenergie, sondern auch der Erdgassektor, der durch den Hype um Wind- und Sonnenenergie einen totalen Imagewandel erfahren hat. Jede neue Windmühle und jeder zusätzliche Sonnenkollektor fördert den Absatz von Erdgas (Dunkel-Flaute) bei der Stromerzeugung. Deutlich erkennt man diese Tendenz bereits in Texas: Kohlekraftwerke werden geschlossen und Gaskraftwerke neu in Betrieb genommen. Der Druck kommt über die „Alternativenergien“, für die Texas geradezu ideale Vorraussetzungen hat (dünne Besiedelung, recht stetige Winde vom Golf und jede Menge Sonnenschein). Hinzu kommen noch günstige Gaspreise (Begleitgas aus der Ölförderung) bei allerdings zunehmenden und preisstabilisierenden Exporten (nach Mexiko per Rohrleitungen und nach Übersee als verflüssigtes Erdgas).

Bisher haben die vom Kongress zugewiesenen Mittel sogar die Anforderungen der Verwaltung übertroffen. So wurden im Haushaltsjahr 2020 für das DOE’s Office of Nuclear Energy („Fachbereich Kernenergie des Energieministeriums“) nicht nur $1,49 Milliarden für die Kernenergie-Forschung bereitgestellt, sonder $230 Millionen Dollar zweckgebunden für ein „Programm zur Demonstration fortschrittlicher Reaktoren“. Im Rahmen dieses Programms wurden drei Wege für die Kooperation mit der Privatwirtschaft beschlossen: Förderung von zwei „Demonstrationsvorhaben“ innerhalb der nächsten 5–7 Jahre, Risikominimierung bei Vorhaben, die einen erwarteten Entwicklungsbedarf von 10 Jahren haben und „fortschrittliche Reaktorkonzepte“ die einen Zeithorizont von mehr als 15 Jahren besitzen.

Der Kongress (Mehrheit Demokraten) hat das DOD („Verteidigungsministerium“) bereits 2019 (also Während der Präsidentschaft von Trump) aufgefordert seine Stützpunkte durch „Minireaktoren“ unabhängiger von der öffentlichen Stromversorgung zu machen (siehe 2019 National Defense Authorization Act (NDAA) Section 327 ). Darin wird gefordert, mindestens einen Stützpunkt bis zum 31.12.2027 durch einen zugelassenen „Minireaktor“ zu versorgen. Das DOD’s Office of Acquisition and Sustainment („Beschaffungsstelle des US-Verteidigungsministeriums“) arbeitet dafür eng mit dem DOE („Energieministerium“) zusammen. Ebenfalls 2019 wurden $70 Millionen im Haushaltsjahr 2020 für ein Konstruktions- und Testprogramm für mobile Kleinstreaktoren zur Versorgung vorgeschobener Militärbasen eingestellt. Dies war der Start des „Projekt Pele“. Im März 2020 wurden knapp $40 Millionen für die Unternehmen BWXT, Westinghouse, und X-energy für einen zweijährigen Konstruktionszeitraum bewilligt. Danach soll ein Prototyp beim National Laboratory (INL) gebaut und 2024 mit einer C-17 zu einem Stützpunkt in Alaska geflogen werden, um die Mobilität und den Betrieb unter Praxisbedingungen zu demonstrieren. Damit es mit der Kerntechnik vorangehen kann, hat das DOD im Haushaltsjahr 2021 über $100 Milliarden für Forschung, Entwicklung, Tests, und Auswertung (RDTE) beantragt. Das ist der größte Betrag in der Geschichte des DOD. Allgemein wird geschätzt, daß für die Umsetzung des „Minireaktor-Programms“ insgesamt $500 Millionen benötigt werden.

Genehmigungsproblematik

Eigentlich kann das US-Militär Reaktoren bauen wie es will. Beispiel hierfür sind die zahlreichen Reaktoren für U-Boote und Flugzeugträger. Übrigens mit einer exzellenten Verfügbarkeit und Sicherheitsbilanz. Allerdings mit einem entscheidenden juristischen Unterschied: Die Schiffe sind amerikanisches Territorium. Man braucht mit ausländischen Häfen nur über eine Genehmigung zum Einlaufen bzw. den einzuhaltenden Regularien zu verhandeln. Für Stützpunkte in anderen Ländern geht das sicher nicht. Dort wird man sich den jeweiligen nationalen Genehmigungsverfahren unterwerfen müssen. Das gilt schon für den Transport mobiler Reaktoren dort hin. Insofern ist es folgerichtig, daß man von Anfang an eine Zulassung durch das NRC (Genehmigungsbehörde für kommerzielle Kernkraftwerke) anstrebt. Da immer noch die Zulassung durch das NRC als internationaler „Goldstandard“ betrachtet wird, wird dies die Genehmigung im Ausland stark vereinfachen und beschleunigen.

Ganz so einfach ist die Sache allerdings nicht. Das NRC ist bisher auf die Genehmigung von Leichtwasserreaktoren spezialisiert. Für „fortschrittliche Reaktoren“ mit anderen Kühlmitteln, Brennstoffen und Sicherheitssystemen sind noch erhebliche Vorarbeiten zu leisten, bis das Risiko qualitativ und quantitativ nachvollziehbar bemessen werden kann. Je mehr Unternehmen mit unterschiedlichen Konzepten kommen, um so mehr kommt das NRC an seine Kapazitätsgrenzen. In diesem Fiskaljahr beträgt ihr Etat rund $860 Millionen, wovon etwa $430 Millionen auf die Reaktorsicherheit entfallen.

Kommerzieller Ausblick

Das US-Militär arbeitet schon immer eng mit der Privatwirtschaft zusammen und man ging schon immer unkonventionelle Wege: In den 1950er Jahren entwickelte man die Sidewinder Flugabwehrrakete: Einmal abgeschossen, suchte sie sich selbst über ihren Infrarot-Suchkopf ihren Weg ins feindliche Ziel. Ein echter Gamechanger im Luftkampf. Die Sache hatte nur einen Harken: Man brauchte große Stückzahlen, was aber beim damaligen Stand der Halbleitertechnik schlicht zu teuer war. Man ging einen typisch kapitalistischen Weg: Um die Stückpreise zu senken, brauchte man zusätzliche Stückzahlen aus dem zivilen Sektor. Die Spielkonsole war geboren.

In Punkto „Mini-Reaktoren“ zeichnet sich der gleiche Weg ab. Man kann bereits Minengesellschaften für solche Reaktoren begeistern. Überall wo Diesel-Kraftwerke in abgelegenen Regionen im Einsatz sind, besteht wegen der hohen Stromkosten ernsthaftes Interesse. Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich aus dem Hype für Elektrofahrzeuge. Will man Schwerlaster elektrifizieren, braucht man überall dort, wo man heute Tankstellen hat, Ladestationen. Diese brauchen aber enorme Leistungen, wenn man einen LKW auch in etwa 20 Minuten voll aufladen will. Hier kommen flugs Minireaktoren ins Spiel. Mit ihnen könnte man kontinuierlich Wärmespeicher beladen, die anschließend bei Bedarf große Spitzenleistungen über Dampfturbinen bereitstellen könnten. Es gibt bereits Pläne in Zusammenarbeit mit den Marketing-Genies von Tesla. Da freut sich doch das Grüne-Öko-Herz oder vielleicht doch nicht?

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Terrestrial Energy aus Kanada

geschrieben von Admin | 12. November 2020

Kanada zeigt, daß es keinen Zusammenhang zwischen der friedlichen Nutzung der Kernenergie und dem Streben nach Kernwaffen gibt. Man kann sehr wohl erfolgreich Kerntechnik ohne einschlägige Rüstungsindustrie betreiben. In der vollen Bandbreite von Grundlagen-Forschung, über Entwicklung, bis hin zur Produktion – wie einst auch in Deutschland.

Kanada ist nicht nur mit schier unerschöpflichen Vorkommen an fossilen Energien (Erdgas, Kohle und Öl), sondern auch mit sog. „Alternativenergien“ (Wasserkraft, Wind und Holz) reichlich gesegnet. Es wäre damit nahezu frei in seiner Entscheidung, welche Energieformen genutzt werden sollen. Diese Entscheidungsfreiheit haben Länder, wie Frankreich, Deutschland, Süd Korea oder Japan wegen ihrer eingeschränkten Ressourcen leider nicht. Kanada teilt aber mit vergleichbaren Ländern, wie Rußland oder Brasilien, den Nachteil schierer Ausdehnung. Beispielsweise befinden sich geeignete Flüsse nicht unbedingt in der Nähe der großen Städte, bzw. der Industriezentren.

Groß braucht klein

In Kanada zeigt sich diese Problematik sehr deutlich: In der Provinz Ontario wird mit 15 Candu-Reaktoren mehr als die Hälfte der dort verbrauchten elektrischen Energie erzeugt. Andererseits gibt es in vielen Städten im hohen Norden praktisch keine Alternative zu Diesel-Generatoren. Der Dieselkraftstoff muß überdies noch zu extremen Kosten dort hin transportiert werden. Kanada ist und bleibt aber auch ein „Rohstoffland“ mit zahlreichen abgelegenen Förderstätten für die eine Alternative gefunden werden muß. Eine Analyse ergab folgendes:

  • Ölsände: In 96 Anlagen wurde ein Bedarf an Heizdampf und elektrischer Energie für „Steam-Assisted Gravity Drainage“ festgestellt. Im Durchschnitt mit einer Leistung von 210 MWel pro Anlage plus Dampf.
  • Dampf für die Schwerindustrie: 85 Standorte der Chemieindustrie und Raffinerien mit einer Leistung von 25 bis 50 MWel plus Dampf.
  • Abgelegene Gemeinden und Bergwerke: 79 Standorte mit einem Leistungsbedarf von über 1 MWel plus erheblichem Wärmebedarf für die Nahwärmenetze. 24 Bergwerke ohne Netzanschluss.
  • Alte Kohlekraftwerke: 29 Blöcke an 17 Standorten mit einer durchschnittlichen Leistung von 343 MWel. Hier könnten (nur die) Kesselanlagen durch kleine Reaktoren ersetzt werden, wenn die sonstigen Anlagen noch in einem brauchbaren Zustand sind. Dies ergibt besonders kostengünstige Lösungen.

Es verwundert deshalb nicht, daß gegenwärtig 10 verschiedene Kleinreaktoren mit Leistungen zwischen 3 und 200 MWel zur Genehmigung bei den kanadischen Behörden eingereicht wurden. Es wird von der kanadischen Regierung angestrebt, etwa vier verschiedene Konzepte als Prototypen im nächsten Jahrzehnt zu errichten. Alle Reaktoren stammen aus privaten Unternehmen und sind überwiegend durch Risikokapital finanziert. Dies zeigt deutlich, welche Veränderungen die kerntechnische Industrie momentan durchläuft. Private Investoren wollen ihr Geld zurück und möglichst einen Gewinn oben drauf. Man kann also von der nötigen Ernsthaftigkeit und einem beschleunigten Arbeiten ausgehen – Zeit ist immer auch Geld. Es geht zur Zeit zu, wie in der Software-Branche. Allerdings darf man nicht aus den Augen verlieren, daß hier immer der Staat in Form der Genehmigungsbehörden ein ausschlaggebendes Wort mit zu reden hat!

Beschreibung des Reaktors

Bei dem Reaktor des kanadischen Unternehmens Terrestrial Energy handelt es sich um einen SMR (Small Modular Reactor) von der Bauart „Integral Molten Salt Reactor“, mit einer Wärmeleistung von 400 MWth (≈190 MWel).

Der gesamte Reaktor befindet sich in einem etwa 7 m hohen Stahlbehälter mit einem Durchmesser von etwa 3,5 m und einem Transportgewicht von 170 to. Das sind – verglichen mit den heutigen Komponenten von Druckwasserreaktoren – einfach zu transportierende und handhabbare Abmessungen. Solch ein Reaktor kann deshalb komplett in einer Fabrik (in Serie) angefertigt werden und erst anschließend zur Baustelle transportiert werden. Dort sind nur wenige Wochen bis Monate nötig, um die erforderlichen Anschlussarbeiten und die Inbetriebsetzung durchzuführen. Ein Vorteil gegenüber konventionellen Kernkraftwerken, der gar nicht zu überschätzen ist. Das wirtschaftliche Risiko (Baukosten, Finanzierungskosten und das Risiko eines Fremdstrombezuges) bewegt sich plötzlich in einer üblichen und allgemein akzeptierten (Lieferant ⟺ Kunde) Größenordnung.

Vorgeschichte

Vielen mag die angestrebte Inbetriebnahme des ersten Kraftwerks in der ersten Hälfte der 2020er-Jahren sehr unwahrscheinlich erscheinen. Es handelt sich hierbei aber keinesfalls um einen „Erfinder-Reaktor“, sondern eher um eine konsequente Weiterentwicklung. Man kann auf ein umfangreiches Forschungs- und Entwicklungsprogramm zu Salzschmelze-Reaktoren in den Jahrzehnten 1950 bis 1970 am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in den USA zurückgreifen. Es gipfelte im erfolgreichen Bau und Betrieb des Molten Salt Reactor Experiment (MSRE) und der Konstruktion des Small modular Advanced High Temperature Reactor (SmAHTR), der zur Produktion von Wasserstoff gedacht war. Allerdings sollte man auch nicht die notwendigen Arbeiten unterschätzen, die für die von der Genehmigungsbehörde geforderten Nachweise erforderlich sind. Weltweit sind diese Arbeiten bereits im Gange: Von Bestrahlungsexperimenten in den Niederlanden bis – man lese und staune – zur Forschung an Salzen in Karlsruhe (European Commission’s Joint Research Center).

Brennstoff und Kühlmittel

Salzbadreaktoren unterscheiden sich grundsätzlich von anderen Reaktortypen: Bei ihnen ist der Brennstoff auch gleichzeitig das Kühlmittel. Störfälle durch den Verlust des Kühlmittels – Fukushima und Harrisburg – sind ausgeschlossen. Es gibt auch keine Begrenzung durch den Wärmetransport innerhalb der Brennstäbe und durch die Brennstabhülle an das Kühlmittel. Der Brennstoff ist bereits während des Betriebs geschmolzen und im „Kühlmittel“ gelöst. Man verwendet hier die chemische Verbindung Uranfluorid. Dieses Salz wird in geringer Menge anderen Salzen, wie Natriumflourid, Berylliumfluorid bzw. Lithiumfluorid zugesetzt. Die genaue Zusammensetzung ist bisher nicht veröffentlicht. Sie richtet sich wesentlich nach der angestrebten Betriebstemperatur von 625 bis 700 °C. Die Salzmischung soll bei möglichst geringer Temperatur bereits schmelzen, aber andererseits muß sie auch langfristig im Betrieb möglichst chemisch stabil sein und bleiben. Das Salz ist bei diesem Reaktor sicherheitstechnisch das wesentliche (z. B. Korrosion) und kritische Bauteil.

Da das Salz im Laufe der Zeit durch die Spaltprodukte hoch radioaktiv wird, ist ein sekundärer Kreislauf mit dem gleichen Salz ohne Brennstoff vorgesehen. Die Wärmeübertragung findet durch Wärmetauscher innerhalb des eigentlichen Reaktorbehälters statt (Integrierte Bauweise). Die Druckverluste (ca. 5 bar) im Moderator und den Wärmeübertragern wird durch Pumpen innerhalb des Gefäßes überwunden. Die Wärmeübertrager sind redundant vorhanden, sodaß bei etwaigen Leckagen einzelne Übertrager einfach stillgelegt werden können.

Beladungsrhythmus

Man beschränkt sich bewußt auf die Verwendung von sehr gering angereichertem Uran für die Erstbeladung und auf Uran mit einer Anreicherung von etwa 4,75 % U235 als Ergänzung während des Betriebs. Damit verwendet man (erst einmal) handelsübliches Material. Prinzipiell ist auch Thorium und Plutonium einsetzbar. Bei solch geringer Anreicherung benötigt man zwingend einen Moderator. Es wird ein Block aus Reaktorgraphit im unteren Teil des Reaktorgefäßes verwendet, durch dessen Kanäle das Salz von unten nach oben strömt. Nur in diesen Kanälen findet die Kernspaltung statt.

Die ganze Einheit bleibt nur etwa sieben Jahre in Betrieb. Dann vollzieht sich ein „Brennstoffwechsel“ durch die Inbetriebnahme einer neuen Einheit in einem zweiten Silo. Die alte Anlage verbleibt in ihrem Silo, bis der wesentliche Teil ihrer Strahlung abgeklungen ist. Dieser Vorgang entspricht der Lagerung der Brennelemente im Lagerbecken eines Leichtwasserreaktors. Nach angemessener Zeit wird das Salz in spezielle Lagerbehälter umgepumpt und die restliche Einheit aus dem Silo herausgehoben und ebenfalls in das Zwischenlager auf dem Kraftwerksgelände gebracht:

  • Ziel ist ein Betrieb des Kraftwerks (theoretisch) ohne Unterbrechung.
  • Möglichst geringer Personalaufwand vor Ort, da (fast) keine Wartung und Inspektion nötig wird. Die Anlage wird zwar auf eine Lebensdauer von 60 Jahren ausgelegt, aber der „Reaktor“ nur sieben Jahre betrieben. Alle Arbeiten können wieder in einer Fabrik durchgeführt werden. Dort kann entschieden werden, was Schrott ist (Vorbereitung zur Endlagerung) oder wieder verwendet werden kann. Das Vorgehen erinnert an den guten, alten „Austauschmotor“ bei Kraftfahrzeugen.
  • Die alten Salze können in einer Wiederaufbereitungsanlage behandelt werden und die Spaltprodukte zur Endlagerung verarbeitet werden.

Salzschmelzen haben eine recht geringe Viskosität und lassen sich somit auch über längere Strecken gut pumpen. Wichtig ist hierbei, daß bereits den Reaktor ein „garantiert nicht strahlendes“ Salz verläßt (innen liegende Wärmeübertrager). Die Grenze des nuklearen Teils liegt somit am Rand des Silos. Der Charme eines solchen Reaktors liegt in seiner hohen Betriebstemperatur und seinem sehr geringen Betriebsdruck. Man kann mit relativ kleinem Aufwand noch einen einen dritten Kreislauf aus sogenanntem „Solarsalz“ anschließen. Damit gelangt man zu zwei völlig neuen Möglichkeiten:

  1. Man kann die Hochtemperaturwärme relativ einfach und kostengünstig über eine längere Leitung transportieren. Eine industrielle Nutzung wird damit möglich. Wohl kaum eine Industrie- oder Chemieanlage wird sich nach einem „Atomkraftwerk“ auf ihrem Gelände sehnen. Völlig anders dürfte sich die Situation darstellen, wenn die kerntechnische Anlage „deutlich“ neben dem eigenen Gelände steht und man nur Nutzwärme kauft.
  2. Durch die Verwendung von „Solarsalz“ – wie es heute beispielsweise bei Solarturmkraftwerken (manchen auch als Grill für Vögel bekannt) zur Stromproduktion in der Nacht eingesetzt wird. Eine vollständige zeitliche Entkopplung von Strom- und Wärmeproduktion wäre damit möglich. Der Reaktor könnte ständig mit voller Leistung gefahren werden und beim Einsatz einer Turbine mit „Übergröße“ hätte man ein perfektes Spitzenkraftwerk für die Regelung von „Flatterstrom“. Speicher mit geschmolzenem Salz haben nicht nur eine große Speicherkapazität (Phasenumwandlung), sondern weisen auch durch ihre Selbst-Isolierung (zuerst erstarrt eine Schicht an der Oberfläche), geringe Wärmeverluste über längere Zeiträume aus.

Notkühlung

Wenn tatsächlich eine Überhitzung eintritt, wirkt das passive Kühlungssystem. Der Reaktorbehälter steckt in einem weiteren Schutzbehälter. Dieser Schutzmantel entspricht dem Containment eines konventionellen Reaktors. Beide Behälter sind nicht isoliert. Steigt die Temperatur im inneren Behälter an, nimmt die Abstrahlung an den Schutzbehälter zu. Die Wärme wird durch Naturkonvektion über den Luftspalt zwischen Schutzbehälter und Silo abgeführt.

Reaktivitätskontrolle

Der Reaktor hat einen so starken negativen Temperaturkoeffizienten, daß er ohne Regelstäbe auskommt. Je höher die Temperatur der Salzschmelze wird – aus welchem Grund auch immer – um so weniger Kerne werden gespalten. Umgekehrt nimmt die Kernspaltung wieder automatisch zu, wenn mehr Wärme abgenommen wird. Es sind lediglich Abschaltstäbe für eine dauerhafte Abschaltung vorgesehen. Als weiteres passives Sicherheitssystem gibt es noch Kapseln die schmelzen und starke Neutronenabsorber frei setzen.

Konstruktionsvorgabe ist ein inhärent sicheres, walk-away sicheres Kernkraftwerk zu bauen. Alle treibenden Kräfte, die in einem Störfall radioaktive Materialien frei setzen können (Tschernobyl), werden vermieden. Deshalb werden alle unter hohem Druck stehende Komponenten (Wasser-Dampf-Kreislauf) vom Reaktor fern gehalten. Es muß für keine Druckentlastung gesorgt werden und kein Kühlwasser zum Reaktor gebracht werden.

Der Reaktor braucht überhaupt kein Notabschalt- oder Notstromsystem. Somit vereinfacht sich das Genehmigungsverfahren und die wiederkehrenden Sicherheitsprüfungen enorm. Alle Instrumentierungen und Steuerungselemente können konventionelle Produkte (Kostenreduktion) sein.

Schlussbemerkung

Das kanadische Genehmigungsverfahren ist vierstufig. Stufe 1 wurde bereits erfolgreich abgeschlossen. Man befindet sich nun in der zweiten Stufe. Der Zeitrahmen von etwa fünf Jahren bis zur Inbetriebnahme einer ersten Demonstrationsanlage scheint sehr ehrgeizig, wenn auch nicht unmöglich. Inzwischen sind alle namhaften kanadischen Ingenieurgesellschaften und die kerntechnische Industrie in das Projekt eingestiegen. Aus dem innovativen Startup mit rund 50 Beschäftigten ist eine schlagkräftige Armee mit zehntausenden Ingenieuren geworden. Es gibt praktisch kein Problem, für das keine erfahrenen Mitarbeiter zur Verfügung stehen. Wer schon mal mit kanadischen Unternehmen gearbeitet hat, kennt deren grundsätzlich optimistische und entschlossenen Rangehensweise. Wo deutsche Ingenieurzirkel in endlosen Sitzungen immer wieder neue Probleme erschaffen, probieren Kanadier einfach mal aus.

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