Ein neuer Atomreaktor, an dem Forscher aus China gearbeitet haben, wurde erfolgreich präsentiert. Er ist absolut sicher vor einer Kernschmelze.
Im großen Medienrummel gehen Meldungen oftmals unter. Selbst Meldungen, die sich als historisch herausstellen können. Eine solche kommt aus China. Dort haben Forscher Tsinghua-Universität erstmals in der Weltgeschichte einen schmelzsicheren Kernspaltungsreaktor erfolgreich vorgeführt. Mit dieser AKW-Technologie wäre etwa eine Atomkatastrophe wie in Fukushima nicht mehr möglich. Denn die Reaktoren kühlen sich selbstständig ab.
Natürliche Abkühlung
Die Zwillingsreaktorkonstruktion kann jeweils 105 MW Leistung erzeugen und ist seit 2016 in Arbeit. Die erfolgreiche Demonstration ist ein wesentlicher Schritt, um Atomenergie sicherer zu machen.
Ursprünglich ist die Meldung über den wissenschaftlichen Erfolg im NewScientist. Im Titeltext heißt es dort zusammenfassend: „Die erste groß angelegte Demonstration eines Kernreaktors, der sich im Notfall selbst kühlt, war ein Erfolg und zeigte, dass es möglich sein sollte, Kernkraftwerke ohne das Risiko einer gefährlichen Kernschmelze zu bauen.“
Das Magazin Interesting Engineering hat über den Vorstoß genauer berichtet:
Bei der Kernspaltung werden große Mengen an Wärmeenergie erzeugt, die für die Stromerzeugung nützlich ist, aber auch ein Risiko für die Reaktion darstellt. Kernreaktoren sind mit eingebauten Kühlmechanismen ausgestattet, die die Wärme von der Reaktion ableiten, andernfalls kann der Reaktor überhitzen oder sogar explodieren.
Die Kühlmechanismen verwenden in der Regel Wasser oder Kohlenstoff als Kühlmittel und werden durch externe Stromversorgungen unterstützt, um sicherzustellen, dass die Reaktortemperatur unter Kontrolle bleibt. Im Jahr 2011 kam es im Kernreaktor von Fukushima zu einem seltenen Ereignis, bei dem die Standard- und Notstromversorgung des Kühlmechanismus ausfiel, was zu einer Kernschmelze führte.
Seitdem bemühen sich Forscher um den Bau eines Kernreaktors, der passiv gekühlt ist und natürliche Kühlmethoden nutzt. Ein solcher Entwurf ist ein Hochtemperaturreaktor mit einem Kieselbettmodul (HTR-PM).
Was ist ein Kernreaktor mit Kugelhaufenmodul?
Herkömmliche Kernreaktoren verwenden Brennstäbe mit hoher Energiedichte, die große Mengen Uran und kleinere Mengen Graphit enthalten. Beim HTR-PM-Reaktorkonzept wird der Brennstab umgedreht, und es wird eine große Menge Graphit verwendet, in der das Uran eingeschlossen ist. Dadurch ist die Energiedichte des Brennstoffs viel geringer, fast wie Kieselsteine in einem größeren Gewässer.
Dieser Ansatz hat zwei große Vorteile. Der erste besteht darin, dass die Kernspaltungsreaktion viel langsamer abläuft als in einem konventionellen Reaktor und viel länger einer höheren Temperatur standhalten kann. Der zweite Vorteil besteht darin, dass die durch den Prozess erzeugte überschüssige Wärme über einen größeren Brennstoffbereich verteilt wird und mit passiven oder nicht energieintensiven Methoden wie Leitung und Konvektion gekühlt werden kann.
Der Ansatz wurde bereits in Prototyp-Reaktoren in Deutschland und China demonstriert, aber ein HTR-PM-Reaktor im Maßstab 1:1 war noch nicht in Angriff genommen worden.
Der Reaktor wurde erst im Dezember 2023 kommerziell in Betrieb genommen. Um zu demonstrieren, dass er sich ohne eine externe Quelle abkühlen kann, schaltete das Team beide Module bei voller Leistung ab und begann, die Temperaturbewegungen im Reaktor zu verfolgen.
Wie erwartet, kühlten die Reaktoren auf natürliche Weise ab und erreichten 35 Stunden nach dem Abschalten eine stabile Temperatur.
Der Nachteil dieser Technologie ist, dass sie nicht in bestehende Kernreaktoren nachgerüstet werden kann. Um eine Zukunft zu schaffen, in der Kernreaktoren kernschmelzsicher sind, muss die Kernenergiebranche zunächst HTR-PM-Reaktoren bauen.
Glücklicherweise müssen die Reaktoren nicht vor Ort gebaut werden und können schnell weltweit eingesetzt werden.
Ursprünglich und wissenschaftlich ausführlich haben die Forscher im wissenschaftlichen Fachmagazin Joule publiziert. Dort kann man das Paper mit dem Titel „Loss-of-cooling tests to verify inherent safety feature in the world’s first HTR-PM nuclear power plant” nachlesen.