In Guangdong im Süden Chinas entsteht derzeit mit dem „China Initiative Accelerator Driven System“ eine Pilotanlage für einen neuartigen Hybrid-Reaktor, der hochradioaktiven Atommüll mithilfe eines Teilchenbeschleunigers in neuen Brennstoff umwandeln soll. Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften wollen den Prototyp im Megawatt-Bereich 2027 in Betrieb nehmen. Hintergrund ist ein zentrales Problem der Kernkraft, denn hochradioaktive Abfälle müssen bisher über sehr lange Zeiträume gesichert werden. Zugleich gilt der entscheidende Risikofaktor als technisch begrenzt, weil der Reaktorkern unterkritisch bleibt und der Prozess sofort endet, sobald der Beschleuniger abgeschaltet wird. Gelingt das Vorhaben, könnte sich die nötige Lagerdauer stark verkürzen, während sich die Ausnutzung des Brennstoffs deutlich erhöht (scmp: 06.03.26).
So arbeitet das neue System in Guangdong
Das Konzept basiert auf einem Accelerator Driven System, kurz ADS. Dabei nutzt die Anlage einen rund 350 Meter langen Teilchenbeschleuniger. Er beschießt einen unterkritischen Reaktorkern mit Neutronen. Deshalb kann der Reaktor die Kettenreaktion nicht selbst aufrechterhalten, wodurch das System als besser kontrollierbar gilt.
Technisch setzt CiADS auf einen Protonenstrahl mit hoher Stromstärke. Ein supraleitender Linearbeschleuniger bringt ihn auf etwa 80 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Danach trifft der Strahl auf eine flüssige Legierung aus Blei und Bismut. Dabei werden große Mengen an Neutronen frei, die Uran-238 in Plutonium-239 umwandeln sollen. Ein leitender Forscher beschreibt das Ziel so: „die dann Uran-238 in den neuen Kernbrennstoff Plutonium-239 umwandeln und so aus ‚Abfall‘ einen Schatz machen“.
Warum China auf Atommüll als Brennstoff setzt
Der Prototyp soll zunächst vor allem die Transmutation erproben. Gemeint ist die Umwandlung langlebiger radioaktiver Stoffe in andere Isotope, die schneller zerfallen oder weiter genutzt werden können. Dadurch könnte sich die notwendige Lagerzeit theoretisch von mehreren zehntausend Jahren auf wenige Jahrhunderte verkürzen. Außerdem würde die Brennstoffeffizienz steigen, weil das System deutlich mehr Energie aus vorhandenem Material gewinnen soll.
Die Technik ist jedoch nicht nur für die Entsorgung gedacht. China plant ausdrücklich ein Dual-Use-System, das zugleich Strom erzeugen kann. Herkömmliche Reaktoren nutzen nur einen Teil des energetischen Potenzials von Uran, während das ADS-Konzept Abfallstoffe in spaltbares Material und damit in nutzbaren Brennstoff überführen soll. Die Projektleiter verbinden damit sehr große Erwartungen und sprechen sogar von einer Perspektive, die den Energiebedarf der Menschheit für die nächsten 1.000 Jahre sichern könnte.
Belgien und USA forschen ebenfalls, aber langsamer
Trotz des Potenzials ist die Praxistauglichkeit bisher nicht belegt. Weltweit gibt es noch keine kommerziell nutzbaren ADS-Anlagen, sondern nur experimentelle Projekte. Genau darin liegt der entscheidende Vorbehalt, denn zwischen Laborerfolg und stabilem Dauerbetrieb liegt ein großer technischer Abstand. China drängt deshalb früh in eine Pilotphase, während andere Länder deutlich vorsichtiger vorgehen.
In Belgien läuft mit MYRRHA ein ähnliches, aber kleineres Vorhaben. Es wird vom Kernforschungszentrum SCK•CEN geleitet, wobei der Beschleuniger noch in diesem Jahr getestet werden soll. Der vollständige Reaktorbetrieb ist dort erst ab 2036 vorgesehen. Auch in den USA entsteht ein ADS-Projekt, das die Strahlungsdauer von Atommüll durch eine starke Reduktion problematischer Isotope senken soll. Der amerikanische Zeitplan ist jedoch weit weniger ehrgeizig, denn dort rechnet man erst in frühestens 30 Jahren mit einer Einsatzbereitschaft.
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