Die USA debattiert über den Regulierungsprozess von modularen Atomkraftwerken. Die Inbetriebnahme eines modularen Reaktors trägt dazu bei, die Energieversorgung zu verbessern und verringert die Abhängigkeit von Kohle und Gas. Doch damit es bald klappt, muss das Genehmigungsverfahren beschleunigt werden. Der Bau großer, konventioneller Kernkraftwerke ist langsam und teuer. Das ist ein Grund, warum die Industrie ihre Zukunft auf eine neue Generation kleinerer, fortschrittlicher Reaktoren setzt. Diese befinden sich noch in der Entwicklung, versprechen aber kohlenstofffreie Energie. Zudem unterstützen die Kraftwerke in den sauberen Netzen der Zukunft das Auf und Ab der erneuerbaren Energie.
Auch Brennstoff für modulare Kernkraftwerke kommt aus Russland
Der Krieg Russlands in der Ukraine veranlasst die westlichen Länder, ihre Abhängigkeit von russischen Energieexporten zu durchbrechen. Grüne Technologien werden gefördert, die fossile Brennstoffe ersetzen sollen. Das Start-up-Unternehmen Oklo Inc. kann nach eigenen Angaben in etwa einem Jahr ein neues Kernkraftwerk bauen. Es ist nicht groß, aber es wird schnell gebaut werden. Sobald der Regulierungsprozess es zulässt kann der Bau beginnen, so Jacob DeWitte, Chief Executive Officer von Oklo.
Allerdings ist die Art von Brennstoff, mit der der Reaktor betrieben wirde, knapp und wird derzeit hauptsächlich aus Russland bezogen. Eine einheimische Versorgung würde Jahre dauern, bis sie in Gang kommt.
Herkömmliche Kernreaktoren haben eine Kapazität von etwa 1 Gigawatt (1.000 Megawatt). Das im Silicon Valley ansässige Unternehmen Oklo hat jedoch ein 15-Megawatt-System entwickelt, das etwa 10.000 Haushalte mit sauberem Strom versorgt. Die erste Anlage würde in ein kleines Lagerhaus passen und etwa 50 Millionen Dollar kosten. Laut DeWitte kann Oklo alle drei bis sechs Monate ein weiteres System herstellen. Dank des modularen Designs von Oklo wird das Kernkraftwerk schnell vor Ort montiert und in Betrieb genommen.
„All diese Dinge könnten wir in wenigen Monaten erledigen“, sagte DeWitte. „Es braucht Zeit, aber es sind keine Jahre.“
DeWitte sagt, dass der Entwurf fertig ist, aber ohne eine Genehmigung der Atomaufsichtsbehörde kann er nicht weitermachen. Oklo reichte im Jahr 2020 einen Antrag ein, den die Behörde im Januar mit der Begründung zurückwies. „Es fehlen wichtige Details“ – So lautete die Begründung. Das Unternehmen sagt, seine Technologie unterscheide sich von konventionellen Reaktoren, und das gelte auch für seinen Antrag; es rechnet damit, bis zum Jahresende eine überarbeitete Version einzureichen.
China und Russland betreiben bereits modulare Kernkraftwerke
Die Erwartungen an die fortschrittliche Kernenergie sind seit Jahren hoch gesteckt. China und Russland haben bereits einige kleine modulare Kernreaktoren gebaut,. Die US-Industrie kann bis jetzt noch wenig Greifbares vorzuweisen. Angesichts der aktuellen Krise könnten die Regierungen diesen Sektor als mögliche Lösung stärker unterstützen. Ein Großteil des Regulierungsprozesses wird beschleunigt, wenn die US-Regierung diesen Sektor zu einer Priorität für die nationale Sicherheit macht. Auf dem Capitol Hill gibt es bereits Bemühungen, das Genehmigungsverfahren für kleine Reaktoren zu straffen.
Bild: INSP – US Department of Energy programm, Public domain, via Wikimedia Commons
Durch den Einsatz von mehr Kernenergie im eigenen Land werden schließlich Brennstoffvorräte in den USA frei. Und wenn der Produktionsprozess erst einmal in vollem Gange ist, könnten kleine modulare Reaktoren in Teilen verschifft und in Übersee zusammengebaut werden. Dies verringert zudem die Nachfrage anderer Länder nach Kohle oder Erdgas.
Es existieren bereits mehrere Reaktorkonzepte für modulare Kernkraftwerke
Einige kleine Reaktorkonzepte sind möglicherweise schwieriger zu beschleunigen. TerraPower LLC kündigte letztes Jahr Pläne für ein 345-Megawatt-Kraftwerk in Wyoming an, das 2028 in Betrieb gehen soll. Das von dem Milliardär Bill Gates gegründete Unternehmen wird voraussichtlich Ende nächsten Jahres seinen Antrag auf eine NRC-Lizenz einreichen.
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Selbst bei voller staatlicher Unterstützung dauert der Bau anfangs vier bis fünf Jahre, sagte Jeff Navin, Direktor für externe Angelegenheiten bei TerraPower. Sobald die Produktion reibungslos läuft, würden nachfolgende Anlagen etwa drei Jahre dauern und jeweils etwa 1 Mrd. USD kosten.
Ein Teil der Herausforderung besteht darin, dass die meisten dieser fortschrittlichen Reaktoren mit neuen Technologien arbeiten. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Kernkraftwerken, die heute in Betrieb sind, wird TerraPower statt Wasser flüssiges Natrium als Kühlmittel verwenden. Es enthält auch ein Speichersystem für geschmolzenes Salz, um die Wärme zu speichern. Dies ermöglicht es den Betreibern, die Leistung zu erhöhen, wenn eine starke Nachfrage nach Strom besteht. Das Konzept von Oklo verwendet Flüssigmetall als Kühlmittel.
Brennstoff ebenfalls eine Hürde
Abgesehen von der technischen Herausforderung verwenden die Kraftwerke eine neue Art von Brennstoff, der derzeit nur begrenzt verfügbar ist. Brennstoff für konventionelle Reaktoren stellt man mit modernen Zentrifugen her, die Uran auf eine Konzentration von 4 bis 5 % anreichern. Für HALEU – High Assay Low-enriched Uranium – wird diese Konzentration mit denselben Maschinen auf fast 20 % erhöht. Der größte Teil des weltweiten Angebots an HALEU stammt aus Russland, und es gibt keinen kommerziellen Anbieter in den USA.
Die Centrus Energy Corp. versucht, diese Lücke zu schließen. Das Unternehmen verfügt bereits über eine NRC-Zulassung sowie über eine Demonstrationsanlage mit 16 Zentrifugen, die etwa eine Tonne HALEU pro Jahr herstellen können. Der Vorstandsvorsitzende Dan Poneman sagte, er benötige 42 Monate, um 120 Zentrifugen zu installieren, die für eine Jahresproduktion von 6 Tonnen ausreichen, und weitere sechs Monate, um weitere 120 Maschinen hinzuzufügen, was etwa 500 Millionen bis 1 Milliarde Dollar kosten würde.
Die Nuklearindustrie ist für ihre Langsamkeit bekannt, was zum großen Teil an den kritischen Sicherheitsaspekten liegt. Die Zeitpläne der Unternehmen, die auf die nächste Generation der Branche drängen, zeigen jedoch, dass diese fortschrittlichen Technologien in naher Zukunft einsatzbereit sein könnten.
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