Die Klimakrise bringt weltweit die Atomkraft wieder ins Gespräch. Reaktoren versprechen Energie ohne Emissionen, die das Klima schädigen. Ihre Stromlieferung ist nicht von äußeren Bedingungen wie Sonnenschein oder Windstärke abhängig und sie benötigen keine ausufernde Fläche. Außerdem versprechen Atomkraftwerke, es werde auch weiterhin Strom zu bezahlbaren Preisen geben. So sehen es die Befürworter. Die Kritiker erweisen auf nukleare Störfälle und das ungelöste Restmüllproblem.
Doch Reaktoren wie in den 1960er und 1970er will niemand bauen. "Atomkraft ja – aber anders als früher" – so kann man die verschiedenen Ansätze zusammenfassen. Nun haben russische Wissenschaftler ein gänzlich neues Reaktordesign vorgestellt – es handelt sich dabei um einen Hybrid-Reaktor. Einen Zwitter, der Elemente eines Fusionsreaktors mit Verfahren ähnlich denen aus einem konventionellen Uranmeiler vereint. (Lesen Sie hierzu: Wie neue Atomkraftwerke den Klimawandel stoppen wollen) Auf reinen Fusionsreaktoren liegen weltweit die größten Hoffnungen. Sie entfachen die Kraft der Sonne. Bei ungeheuer hohen Temperaturen verschmelzen in ihnen leichte Wasserstoffatome. Sie sind viel sicherer als die Uranmeiler, die auf dem Zerfall schwerer Atome aufbauen, und könnten unendlich viel Energie liefern, aber leider ist es technisch schwierig, das heiße Plasma im Zaum zu halten.
Spaltung trifft Fusion
Der russische Hybrid setzt gleichzeitig eine Spaltungsreaktion schwerer Kerne und die Synthese leichter Kerne ein und will so die Hauptnachteile beider Systeme umschiffen. Bauartbedingt wäre der Hybrid sehr viel sicherer als herkömmliche Anlagen. Dazu soll er weit weniger radioaktiven Abfall produzieren und benötigt nur wenig Uran. Entwickelt wurde das Projekt von der Polytechnischen Universität Tomsk, dem Russischen Wissenschaftlichen Forschungsinstitut für Technische Physik (VNIITF) und dem Budker-Institut für Kernphysik.
Professor Andrei Arzhannikov, Forscher des Budker-Instituts für Kernphysik, hat den Prozess erläutert. In einem ersten Schritt werde Plasma erzeugt und in einer Magnetfalle gefangen, darin würden Deuterium- und Tritium-Ionen erzeugt, die sich zu einem Heliumkern verbinden. Dieser Prozess produziert aber, anders als bei einem Fusionsreaktor, nicht die Energie, aus der am Ende der Strom erzeugt wird. Er dient nur dazu, hochenergetische Neutronen freizusetzen, mit denen dann der eigentliche Kernbrennstoff aus schweren Atomen beschossen wird. Das hört sich kompliziert an, hat aber mehrere Vorteile. 95 Prozent des Urans können durch das leichter verfügbare Thorium ersetzt werden. Außerdem ist eine unkontrollierte Kernreaktion ausgeschlossen. Die Mischung aus Thorium und Uran ist nicht in der Lage, eine selbstständige Kettenreaktion auszulösen. Stoppt der Neutronenstrom, hört der Zerfall der schweren Atome auf. Ein weiterer Vorteil betrifft die Verbreitung von Atomwaffen. Das spaltbare Material des Hybriden ist nicht für den Bau einer Atombombe geeignet.
Trend zu kleinen Reaktoren
Vorgestellt wurde ein theoretisches Konzept, es wurde kein Versuchsreaktor gebaut. Doch Russland gehört ohnehin zu den Atom-Nationen. Dort wird die Idee verfolgt, kleinere Reaktortypen für die Versorgung einer Stadt zu bauen. Diese Modelle sollen auf den Entwicklungen aufbauen, die das russische Militär mit den Reaktoren auf Schiffen und U-Booten nutzt. Ein ähnliches Konzept wird auch in Großbritannien verfolgt. Auch dort will der Kraftwerksbauer Rolls Royce Erfahrungen aus dem Bau von Reaktoren für Atom-U-Boote in den zivilen Bereich übertragen. Diese kleineren Reaktoren sollen dann in Serie in einer Fabrik gebaut werden und würden am Zielort nur noch endmontiert werden (Lesen Sie hierzu: Renaissance der Atomkraft - Rolls Royce will mindestens 15 Mini-Reaktoren bauen)
Quelle: Plasma and Fusion Research
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