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Dual-Fluid-Reaktor – ein enormes Echo

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Neben vielen zustimmenden Meinungen überwiegt die Skepsis gegenüber einer Realisierung des Dual-Fluid-Reaktors speziell in Deutschland. Viele dieser Meinungen werden in heiteren Sarkasmus verpackt: „Und selbst wenn der DFR noch zusätzlich Vanilleeis produzieren und CO2 verbrennen würde, die Grünen wären dagegen“, schreibt HaJo W. „Der DFR, ein potentiell richtig schönes Stück Technik. Leider muss hier erst einmal der Karren richtig tief im Dreck stecken (Blackout mit allem Drum und Dran), bis vielleicht realisiert wird, dass wir uns seit Jahren auf einem völlig destruktiven und damit falschem Weg befinden.“, schreibt Benjamin H. Und Leser Hans B. schreibt:  „… Ich bin mal gespannt, ob wir noch die Kurve nach dem Scheitern der Energiewende schaffen, oder in die völlige Bedeutungslosigkeit fallen werden! Vielleicht sind dann die Chinesen so gnädig und bauen uns so einen Dual-Fluid-Reaktor. Wir bezahlen dann mit Kartoffeln und Kuckucks-Uhren.“ 

Keine Sorge, die Erfinder sind flexibel und prüfen natürlich mit offenen Augen, welche Länder noch als Standort infrage kommen, wenn Deutschland sich verweigert.

Der Leser A. O. fragt nach dem flüssigen Brennstoffgemisch, dessen Beschreibung im Artikel leider zu kurz kam: „Ganz ohne Nuklearphysik wird er nicht funktionieren. Ich höre immer was von flüssigem Brennstoff. Das ist in der Nuklearphysik keine ausreichende Beschreibung. Also doch Thorium?“

Antwort: Es ist vor allem der Aggregatszustand „flüssig“, der entscheidende Vorteile mitbringt – für Sicherheit, Brennstoffverwertung und vor allem Ökonomie. Der allgemeine Begriff „Brennstoff“ soll genau das suggerieren, wozu der DFR in der Lage ist: Er kann JEDEN spaltbaren Brennstoff, egal, ob aus abgebrannten Brennstäben, Uran, Plutonium oder Thorium, nutzen.

Leser Dietmar S. hat ernsthafte Bedenken bezüglich der Wärmeabfuhr aus dem Kühlkreislauf: „Das größte Problem sehe ich in der Wärmeabfuhr aus einem Volumen in der Größe eines Kleinwagens mit einer Leistung von 1000 MW. Entweder muss die Wärme in Strom umgewandelt werden oder in die Atmosphäre abgegeben werden“.

Antwort: Die Bezugsgröße ist natürlich hier der Reaktorkern – bei 1.000 MW elektrischer Leistung wäre das beim DFR grob ein Kleinstwagen, bei einem Leichtwasser-Reaktor einige davon übereinander gestapelt und bei einem gasgekühlten Hoch-Temperatur-Reaktor bräuchte man einen Supermarktparkplatz voll von ihnen. Entscheidend ist hier in der Tat das verwendete Kühlmittel: Gase führen die Wärme schlecht ab, Metallkühlmittel wie das flüssige Blei im DFR stellen hier die gegenwärtig beste Option dar. Dank der hohen Betriebstemperatur sind beim DFR auch kompakte, superkritische Systeme für die Stromerzeugung geeignet.

Alexandra K. bedenkt die Proliferationsgefahr beim DFR: „Das Konzept des DFR scheint schlüssig und interessant. Nach meinen bescheidenen kernphysikalischen Kenntnissen überwindet es auch das Hauptproblem des Thorium-Flüssigsalzreaktors: das Erbrüten von waffenfähigem Plutonium“.

Antwort: Im Gegenteil, wird der DFR zum ersten Start mit Plutonium aus heutigen Reaktoren gefüttert, so ist dieses ohnehin von Anfang an waffenuntauglich. Wird er mit Waffenplutonium gefüttert, so wird dieses nach einiger Zeit ebenfalls waffenuntauglich. Der DFR ist also eine Waffenentschärfungsmaschine.

Leser Uwe D. hegt ernsthafte Zweifel, dass die zugegebenermaßen hohe Leistungsdichte technisch nicht realisierbar ist: „Nicht ganz glaubwürdig, leider. 1000 MW = 1 GW; wie hoch soll da der Wirkungsgrad sein, damit nicht der ganze PKW nach wenigen Sekunden in die Metallschmelze geht? Oder meinten Sie 1 MW? Das wäre nur ein Tausendstel davon, aber noch immer müsste der Wirkungsgrad 99% sein, damit man die restlichen 10 kW abführen kann“.

Antwort: Hier gehen einige physikalische Begriffe durcheinander. Die Leistungsdichte hat weder etwas mit der Temperatur noch mit dem Wirkungsgrad zu tun. Die hohe Leistungsdichte des DFR-Kerns wird durch die Metallkühlung ermöglicht, die die Wärme drei- bis sechsmal so gut ableiten kann wie heißes Wasser. Das ist genau der Unterschied zu den herkömmlichen Flüssigsalzkonzepten, bei denen die Leistungsdichte beschränkt werden muss, da Brennstoff und Kühlmittel ein Medium sind. Dies macht den Reaktorkern groß und teuer. Durch die Trennung beider Funktionen (Dual-Fluid-Prinzip) wird diese hohe Leistungsdichte und damit kompakte und kostengünstige Bauweise ermöglicht.

Mit Temperatur und Wirkungsgrad hängt das insofern zusammen, dass die kompakte Bauweise die Verwendung teurer, hoch widerstandsfähiger Materialien ermöglicht, was eine Steigerung der Betriebstemperatur auf 1.000°C ermöglicht. Die hohe Temperatur hat zwei Vorteile: Sie ermöglicht eine effektive Wasserstoffproduktion für synthetische Kraftstoffe, und sie steigert den elektrischen Wirkungsgrad auf bis zu 60 Prozent.

Die Leser Tom W. und Ferdi G. beziehen sich auf einen Artikel von „Ausgestrahlt“, der das DFR-Konzept als komplette Illusion beschreibt: „Die Suchmaschine meiner Wahl warf aber auch unerfreuliches aus: “Dual-Myth-Reaktor: Das Illusionskraftwerk”. Vielleicht können Sie sich in einem weiteren Artikel mal dazu äußern? Ist da möglicherweise nicht doch das eine oder andere valide Gegenargument dabei? Ich bin gespannt“.

Antwort: Der Artikel des Historikers Armin Simon, dessen wichtigste Leistung nach eigenen Angaben wohl darin bestand, „so gut wie keinen Castor-Transport verpasst“ zu haben, enthält eine Reihe von Falschaussagen, z.B. gleich am Anfang, dass der Notablass nicht erprobt sei (war bereits in den 1960er Jahren im Flüssigsalzexperiment MSRE in Betrieb), sowie Suggestivfragen, wie „ob das im Ernstfall auch funktioniert?“ Der DFR ist ja nicht gebaut, daher kann man das natürlich erst hinterher beweisen. Offenbar hat Herr Simon die grundlegende doppelt begutachtete Fachpublikation zum DFR nicht gelesen, wo auf all diese Fragen und auch weitere eingegangen wird.

Der Rest des Artikels besteht aus altbekannten Legenden, z.B. dass verglaster Atommüll nicht mehr behandelbar sei. In einer Bundestagsdebatte vom 14.2.20 haben sich die Grünen offenbar aus diesem Artikel bedient. Das IFK hat dazu eine Stellungnahme verfasst, die als Lektüre dringend zu empfehlen ist.

Leser Nico S. meint, dass das Konzept in Deutschland nicht vermittelbar sei, da Kanada schon mit dem Bau des DFR viel weiter sei: „Kanada ist bei dem Bau von den Dual-Fluid-Reaktoren (mit deutscher Lizenz) weit vorne.“

Antwort: Für die einen ist der DFR sinnlos, weil nicht baubar, für die anderen, weil schon gebaut. Die Kanadische Firma (Terrestial Energy) baut allerdings einen völlig anderen Typus Flüssigkernreaktor und hat dafür 2019 eine Design-Lizenz der Behörden erhalten. Der wesentliche Unterschied zum DFR ist die ausgelagerte Kühlung: Der Reaktorkern ist bei den Kanadiern homogen und wird nicht vom Kühlmittel umgeben. Dies wird wirtschaftliche Folgen haben, wie schon weiter oben in der Antwort auf den Leser Uwe D. beschrieben.

Leser Dubert G. hat bezüglich der komplexen Werkstoffanforderungen einen ganzen Fragenkatalog: „Zum geplanten Keramik-Behälter gibt es keine Regelwerke, keine Normen, keine Kennwerte zur Berechnung und keine Erfahrungen… Die geplanten Keramik-Rohrleitung sind technisch nicht realisierbar, da Keramik die dazu notwendige Verformbarkeit nicht besitzt.

Für das Refraktär Metall-Exoskelett gibt es keine Regelwerke, keine Normen, keine Kennwerte zur Berechnung und keine Erfahrungen… Die Konstruktionseigenschaften von Refraktär Metalle, wie Schweißbarkeit und chemischer Beständigkeit sind sehr schwierig. Es wäre eine Jahrzehntelange Normung notwendig. Bis dahin sind die Patente abgelaufen. Die waren eh nur Show.

Das Zusammenspiel zwischen Keramik-Behälter und Exoskelett kann aufgrund unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht funktionieren… Das ganze stellt eine Fehlkonstruktion erster Güte dar“.

Antwort: Bei „Dubert G.“ handelt es sich um einen langjährigen und beharrlichen Kritiker des DFR, (siehe Forumsbeitrag bei EIKE). Die Forscher des IFK haben seine Behauptungen vor einiger Zeit in einer Stellungnahme widerlegt.

Der Kritik fehlt das grundlegende Verständnis des DFR-Prinzips, obwohl dies in der  doppelt begutachteten Publikation zum DFR bereits im Jahre 2013 beschrieben wurde. So wird immer wieder behauptet, das Exoskelett bestünde aus Refraktärmetall, was von den Erfindern aber nie gesagt wurde.

Auch das Verständnis der Funktion des „Kerntechnischen Ausschusses“ (KTA) ist befremdlich. Die dort aufgestellten Regelwerke sind keine Naturgesetze, sondern aus der Erfahrung mit bereits entwickelten Kernkraftwerken abgeleitete Regeln. Auf neue Reaktortypen treffen diese überhaupt nicht zu und müssen dann natürlich neu entwickelt werden. Das stellt kein Problem dar und ist im Übrigen auch die Auffassung des KTA selbst, der bereits mehrmals hoch interessiert beim IFK zu Besuch war.

Einige Leser (Lucius D.G., Karl B. und Karsten D.) äußerten Kritik über die Webseite des DFR: „Wer nicht einmal eine zeitgemäße Website auf Englisch hinbekommt, kann eigentlich gleich einpacken…“.

Antwort: An alle, die sich über die mangelnde Professionalität des Auftritts beschweren: Dafür werden ja gerade die Spenden gesammelt, damit der Auftritt professioneller wird. In einem weiteren Schritt werden dann professionelle Risikokapitalgeber angegangen.

Es gibt zwei Webseiten: Die nur sehr spartanisch gestaltete Webseite des Instituts für Festkörper-Kernphysik (IFK) und die aufwändigere Webseite des Projekts Dual-Fluid-Reaktor (DFR). Letztere soll in den nächsten Wochen einen zeitgemäßen Auftritt bekommen. Man muss einfach wissen: Die Erfinder werden weder für das DFR-Projekt noch für das IFK bisher bezahlt – woher sollen die Produktionskosten kommen?

Letztendlich hat Leser Lutz N. mit seiner dialektischen Anmerkung recht, wenn er feststellt, dass der DFR nur ein „Papierreaktor“ ist, da es ihn noch nicht gibt. Er schreibt: „Die westlichen Wasserreaktoren haben inzwischen 18 000 Reaktorbetriebsjahre auf dem Buckel … Erst wenn der DFR mehr als 18 000 Reaktorbetriebsjahre läuft ohne entsprechenden Fehler, kann man sagen das er besser ist“.

Antwort: Das stimmt zweifelsohne. Aber es ist ein Henne-Ei-Problem. Wenn als Kritik am DFR angeführt wird, dass es ihn ja noch nicht gibt, wird es ihn natürlich auch nie geben. Es hat dereinst auch eine Weile gedauert, bis das Auto auf die Betriebskilometer der Pferdefuhrwerke kam.

Der Autor möchte sich beim DFR-Team für die fachliche Unterstützung und bei allen Lesern für die interessante Diskussion herzlich bedanken, natürlich auch im Namen des DFR Teams für die beim DFR-Projekt eingegangenen Spenden.

Zuerst erschienen bei der Achse.

Manfred Haferburg ist der Autor des autobiografischen Romans „Wohn-Haft“ (90 Kundenbewertungen: 4,9 von 5 Sternen). Als Schichtleiter im Kernkraftwerk kämpft er gegen Macht und Dummheit der Bonzen. Es macht ihn verdächtig, weil er sich der SED verweigert. Hexenprobe der Stasi ist eine erfolglose Anwerbung als Spitzel. Bald steht er auf allen Schwarzen Listen seines Heimatlandes. Eine Flucht misslingt, und eine Odyssee durch die Gefängnisse des „sozialistischen Lagers“ beginnt. Der Mauerfall rettet ihm das Leben, und ein neues Leben in Paris wird aufgebaut, während sich in Deutschland die Spitzel im Bundestag breitmachen und die ehemaligen Genossen sich gegenseitig ums SED-Erbe den Schädel einschlagen. Ein Buch, das den Leser schier atemlos umblättern lässt



Manfred Haferburg: Die Frohe Botschaft für die Energiewende – der Dual-Fluid-Reaktor

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Fangen wir mit der schlechten Nachricht an. Fast 20 Jahre haben Grüne, Linke und ihre Gläubigen nunmehr mit dem Wenden der Energie verbracht. Das große Sägen an dem Ast, auf dem wir alle sitzen, hat begonnen. Weiter so? Nach der Corona-Krise wird die deutsche Wirtschaft es doppelt schwer haben: Überwindung der Lockdown Folgen und die zweithöchsten Strompreise weltweit, nach Bermuda. Aber wir arbeiten dran, trotz staatlicher Stützungsmaßnahmen wird er weiter steigen. Es ist nämlich egal, ob die Stromkunden oder die Steuerzahler die stets steigenden Kosten tragen müssen, es kommt entweder aus der rechten oder der linken Tasche derselben Leute. Es ist bald soweit, den Energiewendern könnte das Geld der Anderen ausgehen.

Sie haben mehr als 30.000 Windräder in die deutsche Landschaft gestellt. Sie haben hunderte Quadratkilometer mit Solarpanelen bedeckt. Sie bauen auf mehr als zweieinhalb Millionen Hektar Energiepflanzen wie Mais und Raps an, um Strom und Diesel daraus zu machen.

Sie haben im Chor mit ihren Medien-Sympathisanten der Bevölkerung fast alle Energiequellen als Teufelszeug madig gemacht. Die Kernenergie ist schon lange passé, der Faden ist gerissen. Jetzt kommt die Kohle dran. Danach müssen Öl und Gas dran glauben. Der Plan ist, die „Erneuerbaren“ so lange aufzublasen, bis es keinen einzigen Ausblick in ganz Deutschland mehr gibt, wo nicht formschöne Windräder, blaublinkende Solarpaneele und grün-gelbe Biopflanzen das Auge erfreuen.

Energie aber lässt sich nicht wenden

Bisher hat es nichts gebracht, außer Strompreisen, die mit ihrem beharrlichen Anstieg alle Rekorde brechen. Es brachte nichts, außer hunderttausender armer Familien, denen der Strom abgestellt wurde, weil sie ihn nicht mehr bezahlen können. Es brachte nichts, außer zunehmender Gefahr für verheerende Stromausfälle. Das teuflische Kohlendioxid sind die Energiewender nicht losgeworden. Sie wollen unsere Welt dekarbonisieren, so, als wüssten sie nicht, dass wir alle aus Kohlenstoffverbindungen gemacht sind.

Die Energiewender haben 500 Milliarden Euro für ihren schönen Traum von der „erneuerbaren“ Energie ausgegeben, das Geld anderer Leute. Sie würden auch gerne das Doppelte nochmal drauflegen, natürlich wieder vom Geld anderer Leute.

Energie aber lässt sich nicht wenden. Die Energiewender haben sich mit den Falschen angelegt, nämlich der Physik und der Ökonomie. Die Ökonomie können sie vielleicht eine Weile mit noch mehr gedrucktem Geld bestechen. Doch die Physik macht keine Gefangenen. Und irgendwann auch die Ökonomie nicht. Vielleicht aber wollen die Energiewender einfach nur die Zeit hinauszögern, damit die geprellten Leute sie nicht für die gigantische Verschwendung zur Verantwortung ziehen. So kaufen sie lieber Zeit, wieder mit dem Geld anderer Leute. Oder einige sind wirklich so blöd, dass sie nicht verstehen, dass ihre Energiewende so nicht funktionieren kann. Auch wenn ich da wenig Hoffnung hege, langsam müssten auch die verbiestertsten Ideologen begreifen, dass es nicht funktioniert, immer wieder dasselbe zu versuchen und auf unterschiedliche Ergebnisse zu hoffen.

Nun zur guten Nachricht: Die Energiewende wäre noch zu retten.

Wie vom Himmel gesandt, wird eine Lösung angeboten: Deutsche Ingenieure haben eine Technologie entwickelt, die alle Probleme der Energiewende mit einem Schlag lösen könnte. Ein paar unverdrossene Physiker in Berlin forschen auf eigene Rechnung und haben sich das Patent auf den „Dual-Fluid-Reaktor“ gesichert.

Dieser völlig neuartige Kernreaktor der vierten Generation ist die Kröte, die von den Grünen geschluckt werden muss, wenn sie es ernst mit der Energiewende und dem Vorreiten meinen.

Das Herz jedes Grünen schlägt höher

Der Dual-Fluid-Reaktor hat Eigenschaften, die das Herz jedes Grünen höher schlagen lassen sollten. Er ist inhärent sicher, eine Kernschmelze ist ausgeschlossen, weil der Kern im Normalbetrieb schon geschmolzen ist. Er kann auch nicht durchgehen oder explodieren. Dafür kann er den radioaktiven Abfall herkömmlicher Reaktoren verbrennen (Transmutation), ja sogar das böse Bombenplutonium in Strom und kurzlebige Abfälle umwandeln. Radioaktive Endlager für mehr als 300 Jahre erübrigen sich somit. Und er arbeitet als Brutreaktor für eine erheblich bessere Kernbrennstoffausnutzung. Damit stehen Brennstoffvorräte für viele Jahrhunderte zur Verfügung.

Um die riesige Bedeutung dieser Erfindung zu beschreiben, muss ich die Unterschiede der bisherigen Kernreaktoren mit dem Dual-Fluid-Reaktor etwas herausarbeiten.

In einem herkömmlichen Reaktor wird eine Kettenreaktion energiearmer Neutronen in nuklearen Brennstäben, die mit Urantabletten gefüllt und umgeben von Wasser unter sehr hohem Druck sind, zur Energieerzeugung genutzt. Solche herkömmliche Reaktoren regulieren ihre Leistung mit beweglichen Steuerstäben. So soll gewährleistet werden, dass immer nur die gewünschte Neutronenmenge Wärme erzeugt. Wenn dies versagt, wird zu viel Energie frei und es kann durch unkontrollierte Freisetzung der im Reaktor gespeicherten Reaktivitätsreserve zum Auslegungsstörfall kommen, d.h. der Reaktorkern kann schmelzen (Tschernobyl). Dies kann auch geschehen, wenn der Kern nicht in allen Betriebssituationen ausreichend gekühlt werden kann (Fukushima).

Im metallgekühlten Dual-Fluid-Reaktor besteht der Spaltstoff aus einem geschmolzenen Gemisch von spaltbaren Materialien und Chrom, welches langsam durch einen Reaktorkern aus Keramik fließt, der zur Kühlung von flüssigem Blei umspült wird. Der Spaltprozess ist selbstregelnd, ohne Steuerstäbe, allein durch die abgenommene Wärme. Bei Temperaturanstieg verringert sich der Spaltprozess durch die Ausdehnung des Brennstoffes – die Reaktorleistung sinkt ganz von alleine. Wird mehr Wärme abgeführt, kühlt sich der Brennstoff ab und die Leistung steigt bis zum Gleichgewicht.

Der Dual-Fluid-Reaktor arbeitet im „drucklosen“ Zustand, statt mit Hochdruck von über 100 Bar in einem Druckwasserreaktor. Dieser große Vorteil vereinfacht die Konstruktion und Fertigung des Reaktors erheblich und macht das System sicher gegen Lecks.

Erntefaktor von „Ökostrom“-Erzeugern und modernen Kernkraftwerken. Mit freundlicher Genehmigung von https://dual-fluid-reaktor.de/

Nicht größer als ein Smart-PKW

Der wesentlichste Unterschied zu herkömmlichen Reaktoren besteht darin, dass bei herkömmlichen Reaktoren ein großer Vorrat an spaltbarem Material im Kern des Reaktors – ausreichend für ein bis zwei Jahre – vorgehalten wird, dessen kontrollierte, das heißt langsame Nutzung das größte Sicherheitsproblem dieser Technologie darstellt. Beim Dual-Fluid Reaktor hingegen ist stets nur die im Moment zur Energieerzeugung benötigte Brennstoffmenge im Reaktor – just in time – vorhanden. Er kann demzufolge nicht „durchgehen“, er kann höchstens „ausgehen“. Wird der Brennstoff trotzdem zu heiß, schmelzen Sicherungsstopfen und er fließt in Sicherheitsbehälter ab, rein durch die Schwerkraft.

Auf Grund seiner extrem hohen Energiedichte ist der Dual-Fluid-Reaktor erheblich kleiner, als ein herkömmlicher Reaktor gleicher Leistung. Ein Dual-Fluid-Reaktor ist bei der 1000 Megawattvariante nicht grösser als ein Smart-PKW. Dadurch kann er unterirdisch sicher gegen Flugzeugabstürze und terroristische Angriffe installiert werden.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied sind die hohen Temperaturen, mit denen der Dual-Fluid-Reaktor arbeitet und mit denen effizientere Energieumwandlung in Strom und Prozesswärme möglich werden. Je höher die Temperatur, desto besser der Wirkungsgrad und die Einsatzmöglichkeiten in der Chemieindustrie oder zur Gewinnung nichtfossiler, CO2-freier synthetischer Treibstoffe, die es erlauben, unsere vorhandene Mobilitätsinfrastruktur praktisch unverändert weiterzuverwenden.

Sicherheitskreislauf eines modernen Brüters. Mit freundlicher Genehmigung von https://dual-fluid-reaktor.de/

Ein Dual-Fluid-Reaktor kann die gleiche Leistung erbringen, wie viele hundert Windräder; CO2-frei, wetterunabhängig und exakt nach dem Bedarf des Stromnetzes. Und sein Strom kostet nur ein Viertel dessen, was die „erneuerbare“ Energien verursachen. Mit einem Bruchteil der Kosten der bisherigen Energiewende könnte Deutschland innerhalb von zwei Dekaden von einem Möchtegernvorbild zum echten Vorreiter der Energieerzeugung werden.

Doch ach! Warum fallen mir da Kalkar und der Transrapid ein? Wohl weil Kalkar-Reaktoren in Bielojarsk betrieben werden und der Transrapid in Schanghai fährt. Den Dual-Fluid Reaktor wird es mit Sicherheit geben, irgendwo anders, als bei uns. Danke, liebe Grüne und Rote, sägt nur weiter.

Sie sägten die Äste ab, auf denen sie saßen
Und schrien sich zu ihre Erfahrungen,
Wie man schneller sägen könnte, und fuhren
Mit Krachen in die Tiefe, und die ihnen zusahen,
Schüttelten die Köpfe beim Sägen und
Sägten weiter.

(Bertolt Brecht, Exil, III)

Hinweis: Die Erfinder planen ihre Webseiten gründlich zu überarbeiten; ergänzend soll neues Text-, Bild- und Videomaterial das Konzept besser erklären, damit baldmöglichst in die Investitionsphase eingetreten werden kann. Für die Erstellung dieser Materialien sind (steuerabzugsfähige) Spenden willkommen. 

„Ökostrom“-Erzeuger sind Sondermüll, der die Landschaft vollstellt. Moderne Kernkraftwerke verbrauchen sogar alten radioaktiven Abfall. Mit freundlicher Genehmigung von https://dual-fluid-reaktor.de/



Micro-Reactor, die Renaissance made in USA?

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Langsam zeichnet sich ab, welchen Weg die Trump-Administration für die Kernenergie vor hat. Nachdem die Fesseln des Obama-Zeitalters für die fossilen Energien erfolgreich durchschnitten wurden, wird der Umbau der Energieerzeugung nun auch konsequent auf die Kernenergie ausgedehnt. Die Reihenfolge war folgerichtig: Die meisten Arbeitsplätze und das schnellste Wirtschaftswachstum konnte kurzfristig nur über die Öl- und Gasindustrie geschaffen werden. Hier traf alles zusammen: Hohe Nachfrage zu akzeptablen Preisen auf dem Weltmarkt mit vorhandenem Wissen und Kapital im eigenen Land. Nebenbei wurde noch die Kohleindustrie stabilisiert und die überbordende Förderung für „alternative Energien“ zurechtgestutzt. Ein einziger Albtraum für jeden gläubigen „Klimaschützer“. Nachdem der Präsident nun das sichere Fundament für seine Wiederwahl gelegt hat, kehrt etwas Ruhe ein und man kann sich langfristigen Projekten wie der Kernenergie widmen.

Die Lage der Kerntechnik in den USA

Der Schock kam mit dem Desaster der Neubauprojekte Vogtle und Summers. Die USA sind nicht mehr in der Lage, einen in den USA entwickelten Reaktortyp fristgerecht und zu den vereinbarten Preisen fertigzustellen. Zu aller Schande wurden die gleichen Reaktoren in Lizenz in China errichtet und sind inzwischen am Netz. Es gibt in den USA — wie in Deutschland und Frankreich — keine leistungsfähige Industrie mehr, die solch komplexe Projekte unter den speziellen Randbedingungen der Kerntechnik durchziehen kann. Der Faden ist durch die jahrzehntelange Zwangspause beim Neubau einfach abgerissen. Man lernt in Vogtle und Olkiluoto genauso wieder von vorn, wie in den fünfziger und sechziger Jahren. Da sich auch in den USA keine weiteren Kernkraftwerke als Anschlussaufträge abzeichnen, droht eine Abwärtsspirale.

Wie immer, wenn man in einer Sackgasse steckt, muß man die Situation analysieren und neu denken. Es ist etwas von dem „Apple-Geist“ nötig, der mitten in der Krise der Computerindustrie das Smartphone erfunden hat. Heutige Kernkraftwerke erfordern riesigen Kapitaleinsatz, lange Bauzeiten (vom ersten Genehmigungsantrag bis zur Fertigstellung), große Stäbe von erfahrenen Fachkräften. Solche Randbedingungen sind heute nur noch in Staatswirtschaften zu realisieren. Will man verhindern, daß China und Rußland das weltweite Monopol für Kernkraftwerke erhalten, muß man deshalb genau hier ansetzen. Der eingeschlagene Weg läuft über eine Serienproduktion anstelle einer Kosteneinsparung über einen „Größenvorteil“. Ein revolutionärer Ansatz, wie einst der Umstieg vom „Handy“ auf das Smartphone. Ganz wichtig ist hierbei die Schaffung eines Zusatznutzens, der für sich allein einen Kaufanreiz darstellt — zumindest für eine vorhandene kaufkräftige Konsumentengruppe als Starter.

Tot geschriebene, leben länger

Die kerntechnische Industrie in den USA ist noch lange nicht tot. Jedenfalls so lange, wie sie über einschlägige Forschungszentren mit zehntausenden (der besten) Fachleute weltweit verfügt und eine — etwas im Verborgenen blühende — Reaktorindustrie vorhanden ist. Wenig beachtet, existiert das „Büro für Schiffsreaktoren“, welches 82 Kriegsschiffe mit Kernreaktoren unterhält, über sechs Werften, vier Übungsreaktoren an denen jährlich 3500 Studenten ausgebildet werden, zwei eigenen Forschungszentren (Bettis/Knolls), hunderten von klassifizierten Zulieferern und einem eigenen, kompletten Brennstoffkreislauf, verfügt. Dort weht immer noch der Geist von Admiral Rickover. Völlig geräuschlos — und vor allem ohne spektakuläre Unfälle — wird dort Reaktortechnik auf höchstem und sonst weltweit unerreichtem Niveau betrieben. Allein diese Organisation kann (wieder) als Keimzelle einer neuen Industrie dienen. Außerdem hat sich offensichtlich der öffentliche Wind gedreht: Es gibt mehr als 70 neugegründete Unternehmen, die sich mit den unterschiedlichsten Reaktortypen beschäftigen. Universitäten brauchen sich keine Sorgen mehr über den Nachwuchs zu machen.

In diesem Umfeld fehlt es nur noch an politischem Willen. Dieser scheint nun endlich in der Gestalt von Präsident Trump gekommen zu sein. Er hat das Zeug zu einem Kennedy der Kerntechnik zu werden. So, wie einst die Mondlandung zu einer Explosion der Raumfahrt geführt hat, könnte heute der „Micro-Reactor“ eine Initialzündung für einen neuen Industriezweig auslösen.

Was macht dieses Konzept so anders?

Grundgedanke ist die Serienfertigung. Die heutigen (unvorhersehbaren) Bauzeiten für Kernkraftwerke in westlichen Ländern sind für jeden Investor völlig indiskutabel. Zwar bekommt man nicht einmal ein Gaskraftwerk beim Kaufmann um die Ecke, aber zumindest Termingerecht in einem überschaubaren Zeitraum. Die unvorhersehbaren Zeiträume sind die Hauptursache für die hohen Kosten. Dies zeigen die Preise für baugleiche Kraftwerke in China überdeutlich — z. B. gegenüber den ewigen Baustellen in USA (Vogtel), Frankreich (Flamanville) und Finnland (Olkiluoto).

Die notwendige Erstinvestition für eine kleine Leistung ist entsprechend gering gegenüber einem großen konventionellen Kernkraftwerk. Das wirtschaftliche Risiko ist dadurch leichter handhabbar. In wie weit die Serienfertigung hierbei mit einer Kostendegression durch Größe mithalten kann, wird die Zukunft zeigen. Viel wichtiger ist jedoch, daß sich durch die geringen Leistungen völlig neue Märkte für die Kerntechnik erschließen. Auch die Großraumflugzeuge haben in der Luftfahrt nicht die Neuentwicklung kleiner Jets verhindert. Im Gegenteil, haben die kleinen Flugzeuge völlig neue Märkte erschlossen und damit die Luftfahrt insgesamt belebt.

Die Brennstoffkosten sind bei Kernkraftwerken vernachlässigbar — ausdrücklich auch unter Einschluß der notwendigen Entsorgungskosten! Man sollte deshalb nicht den Wirkungsgrad, sondern die Investitionskosten und die Robustheit in den Vordergrund stellen. Lange Betriebszeiten (geplant mindestens 10 Jahre) zwischen den Brennstoffwechseln ergeben schnell geringere Stromkosten zu festen Preisen (Leistung in kW x Betriebsstunden = produzierte Kilowattstunden) gegenüber Windmühlen und Sonnenkollektoren. Aber das absolute Killerargument gegenüber allen wetterabhängigen Verfahren ist: Immer wenn der Schalter umgelegt wird, ist die benötigte elektrische Leistung vorhanden. Ganz ohne Speicher und sonstigen teuren Ballast und auch noch ohne Luftbelastung.

Der ungesehene Markt

Alle Kleinreaktoren leiden unter dem „Henne-Ei-Problem“: Größere Stückzahlen sollen über eine Serienfertigung die Preise drastisch senken. Es fehlt aber der Kunde, der für einen ersten Reaktor bereit ist, das volle Risiko und den notwendigerweise erhöhten Preis zu tragen. Ein Problem, das der Flugzeugindustrie wohl bekannt ist. Es gibt jedoch einen Kunden, der mit diesem Phänomen gewohnt ist umzugehen und überdies noch durch den Steuerzahler gedeckt ist: Das Militär.

Für das US-Militär ist die Versorgung mit Energie stets ein strategisches Problem gewesen. Jeder Versorger muß im Ernstfall durch Kampftruppen (z. B. Begleitung von Konvois) geschützt werden — bindet also Kampfkraft. Außerdem schreitet mit stark zunehmender Geschwindigkeit die Elektrifizierung des Militärs voran (Kommunikation, Radargeräte usw., bis hin zu Waffensystemen selbst). Gleichzeitig werden die vorhandenen Stromnetze auch in USA durch den vermehrten Einsatz von „Erneuerbaren“ immer störungsanfälliger und die Stromkosten steigen immer weiter. Der Scheidepunkt zwischen immer mehr zusätzlicher Notstromversorgung zur Absicherung und Eigenversorgung rückt immer näher. Das US-Verteidigungsministerium ist für über 500 Liegenschaften mit mehr als einem Megawatt Anschlussleistung allein auf dem eigenen Staatsgebiet Auftraggeber und somit einer der größten Stromkunden überhaupt (ca. 21% des gesamten öffentlichen Verbrauchs). 90% dieser Objekte kann mit 4 x 10 MWel voll versorgt werden. Hinzu kommen noch langfristig Heizwärme und Trinkwasser (Meerwasserentsalzung). Im ersten Schritt wird aber eine reine Stromversorgung angestrebt. Da die Spitzenlast nur im Ernstfall benötigt wird, kann sich Zukünftig eine Umkehrung anbieten: Das militärische Kraftwerk speist Überschußstrom ins Netz und senkt damit die eigenen Kosten. Somit ergeben sich folgende Anforderungen:

  • Kleine Abmessungen und geringes Gewicht, damit die „Kleinkraftwerke“ später auch im Feld folgen können.
  • Um möglichst viele Anwendungsfälle zu erschließen, nur eine kleine Leistung — bis 10 MWel derzeit angestrebt.
  • Inhärente („walk away“) Sicherheit.
  • Möglicher Betrieb über den vollen Lastbereich mit hoher Änderungsgeschwindigkeit um Inselbetrieb zu gewährleisten.
  • Langzeit-Dauerbetrieb mit Brennstoff Wechselintervallen von mindestens 10 Jahren („Batterie“). Dies macht eine höhere Anreicherung von nahezu 20% (HALEU) nötig.
  • Weitestgehend vollautomatischer Betrieb durch Soldaten — nach kurzer Schulung und Einarbeitung.
  • Möglichst eine zivile Zulassung durch die NRC um die potentiellen Stückzahlen zu erhöhen und eine Einspeisung ins öffentliche Netz zu ermöglichen.

Das Genehmigungsverfahren

Heutzutage eine Genehmigung für einen neuen Reaktortyp zu erlangen, gleicht einem einzigen Hindernislauf mit ungewissem Ausgang. Von einer Behörde, die ein Monopol hat und überwiegend im Stundenlohn (rund 280$/h) arbeitet, kann man keine Sprünge erwarten. Sie wird sich noch grundlegend umorganisieren müssen um sich den neuen — teilweise noch in Arbeit befindlichen — Randbedingungen anzupassen: Bei Reaktoren so kleiner Leistung ist die Menge radioaktiver Stoffe (Spaltprodukte) so klein, daß auch im ungünstigsten Fall eine Gefährdung von Personen außerhalb des Betriebsgeländes ausgeschlossen werden muß. Eine schlimme Kröte für alle „Atomkraftgegner“! Eine inhärente Sicherheit, d. h. keine nukleare Explosion und auch keine Notkühlung ist erforderlich. Ein vollautomatischer Betrieb, der keine Fehlbedienung erlaubt. In diesem Zusammenhang ist interessant, daß die gesetzlichen Bestimmungen über die Nuklearversicherung bald routinemäßig auslaufen und zwangsläufig überarbeitet werden müssen. Es bietet sich an, für solche Reaktoren die Haftpflicht nur noch rein kommerziell auszugestalten. Eine (spezielle) Industrieversicherung mit kalkulierbar geringeren Kosten. Auch das wird für „Atomkraftgegner“ nur schwer verdaulich sein, da es doch zu deren Grundüberzeugungen zählt, daß Kernkraftwerke gar nicht zu versichern seien!

Wer an dieser Stelle glaubt, das seien alles nur Wunschträume, der täuscht sich gewaltig. Die NRC steht unter Druck. Sie hat schon lange den Bogen überspannt. Ganz entscheidend ist aber, daß sich mit der Wahl von Präsident Trump der Wind von gegen, in pro Kernenergie gedreht hat. Der Präsident ist nämlich in dieser Frage sehr mächtig: Nach dem Atomic Energy Act of 1954 kann er das Verteidigungsministerium (DoD) anweisen, einen solchen Reaktor für militärische Zwecke zu bauen und zu betreiben (siehe 42 U.S.C. §2121(b)). Es bedarf dazu ausdrücklich keiner Genehmigung durch die NRC (siehe 42 U.S.C. §2140(b)).

Allerdings ist der Eigenbau gar nicht gewollt. Es geht um die Wiederbelebung der kerntechnischen Industrie. Dafür ist aber eine Genehmigung und Überwachung durch die NRC nötig. Im Gespräch sind private Investoren und Betreiber. Das Militär würde nur für 40 Jahre den Strom zu einem festgelegten Preis kaufen. Das Kraftwerk könnte in unmittelbarer Nähe des Stützpunktes errichtet werden und von dieser wirtschaftlichen Basis aus, sein Geschäft erweitern. Ein Vorbild ist auch die NASA, die eng mit privaten Raketenherstellern zusammenarbeitet und von diesen Nutzlast kauft.

Der Zeitplan

Aktuell geht man von einer Realisierung innerhalb von 5 bis 10 Jahren für den „Neuen Reaktor“ einschließlich Brennstoffkreislauf, Genehmigungen und Bau aus. Für einen Kerntechniker hört sich das wie Science Fiction oder einer Geschichte aus vergangenen Zeiten (erstes Atom-U-Boot Nautilus etc.) an. Vielleicht knüpft Präsident Trump aber bewußt an diese Traditionen an. Ein solches Projekt ist weniger eine Frage der Ingenieurleistungen sondern viel mehr des politischen Willens. Gelingt es ihm, hat er wahrlich „America Great Again“ gemacht. Wenn Amerika wirklich wollte, hat es immer das Unmögliche geschafft: Manhattan Project, Nautilus, Apollo usw.

Nun ist es auch nicht so, als wenn man bei Stunde Null mit diesem Projekt anfängt. Technisch gibt es kaum Unwägbarkeiten. Politisch sind auch bereits die entscheidenden Gesetze durchgebracht. Es ist halt der unvergleichliche Donald Trump Regierungsstil: Immer viel Kasperletheater als Futter für die Medien und sonstige schlichte Gemüter, bei gleichzeitig harter Sacharbeit im Hintergrund.

Der Beitrag erschien zuerst auf der Website des Autors hier