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Ausgabe 14/2010

Atomstrom: Kernkraftbranche setzt auf Mini-Reaktoren

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Mit Mini-Meilern will sich die Kernenergiebranche in die Zukunft retten. Die unterirdischen Kleinkraftwerke sollen sicherer sein als große Anlagen und Atomstrom billiger machen. Kritiker halten die Pläne für unwirtschaftlich. Zudem drohe unkalkulierbare Proliferation.

Energie: Strom aus dem Untergrund Fotos
AFP

Energie ist in Galena mitten im eisigen Alaska ebenso unerlässlich wie teuer. Zwar stellen summende Dieselgeneratoren genug davon bereit. Regelmäßig jedoch flattern den rund 600 Einwohnern des Orts monatliche Stromrechnungen von mehreren hundert Dollar ins Haus.

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Doch bald könnte die Zukunft in dem Örtchen am Yukon Einzug halten - die nukleare Zukunft wohlgemerkt. "Super-Safe, Small and Simple", kurz "4S" lautet der Name einer Maschine, die hier - 30 Meter tief im frostigen Boden versenkt - bald ihren Dienst verrichten soll.

Der glühend heiße Kern des Geräts, entwickelt vom japanischen Toshiba-Konzern, ist nur 2 mal 0,7 Meter groß. Doch die Anlage soll immerhin zehn Megawatt bereitstellen. Denn "4S" ist ein Atomreaktor. Und Galena könnte zum Testfall eines neuen Reaktortypus werden.

Die Atomkraftbranche will sich mit zivilen Mini-Meilern in die Zukunft retten. Vor allem in den USA findet die Idee der Mini-Nukes mit bis zu 300 Megawatt Leistung bemerkenswerten Zuspruch. Gleich neun Designs buhlen um die Gunst der Stromversorger und der NRC, der Zulassungsbehörde für Kernanlagen.

Kritiker wie der Physiker Edwin Lyman von der Union of Concerned Scientists wähnen die Projekte zwar allesamt "im Reich der Phantasie". Auch der Greenpeace-Atomexperte Jim Riccio macht für den "Hype" die "gutgeölte PR-Maschine der Nuklearbranche" verantwortlich.

Doch der Trend hat prominente Unterstützer: Microsoft-Mitgründer Bill Gates etwa investiert in das Unternehmen TerraPower, das innovative Kleinreaktoren plant. US-Präsident Barack Obama hat angekündigt, 54 Milliarden Dollar Kreditbürgschaften für die Atombranche bereitzustellen. Und für seinen Energieminister Steven Chu ist es ausgemachte Sache, dass ein Teil davon auch für Mini-Meiler mit "plug and play"-Qualität (Chu) bereitstehen wird.

"Modulare Reaktoren" seien "eines der vielversprechendsten Gebiete" der Atomwirtschaft, jubelte der Physiknobelpreisträger jüngst im "Wall Street Journal". Die Argumente der AKW-Fans:

  • Kleinreaktoren könnten künftig schon zu Schnäppchenpreisen unter 600 Millionen Dollar zu haben sein. Ihr Bau soll nur zwei bis drei Jahre dauern. Gigawatt-Reaktoren dagegen kosten über fünf Milliarden Dollar. Die Finanzierung ist oftmals schwierig. Manche Projekte, wie etwa der derzeitige Neubau eines Reaktors im finnischen Olkiluoto, verzögern sich um Jahre und sprengen ihr Budget bei weitem;
  • weil sie vormontiert geliefert werden, könnten Mini-Meiler auch in Ländern ohne heimische Nuklearfachleute arbeiten. Die Anlagen haben ähnliche Leistungen wie Gas- oder Kohlekraftwerke und könnten diese daher einfach ersetzen. Vorhandene Stromnetze und Turbinen ließen sich weiterverwenden;
  • die Bonsai-Reaktoren entfesseln ihre Spaltungskraft tief im Untergrund vergraben. Terroristen hätten es deshalb schwer, spaltbares Material zu bergen.

"Kleine Kernreaktoren sind billiger, sicherer und flexibler", schwärmt Tom Sanders, Präsident der American Nuclear Society. Wie Henry Ford Autos, so will Sanders Kernkraftwerke vom Fließband laufen lassen und die ganze Welt, vor allem die Entwicklungsländer, damit beglücken.

"Das Interesse an solchen Anlagen ist global spürbar", sagt auch Chris Mowry von der AKW-Schmiede Babcock & Wilcox aus Lynchburg im US-Bundesstaat Virginia. Bislang verdient die Firma ihr Geld unter anderem mit Antriebsreaktoren für Militär-U-Boote. Nun hat das Unternehmen einen der aussichtsreichsten zivilen Mini-Meiler entwickelt.

Der mPower-Reaktor ist ein herkömmlicher Druckwasserreaktor mit 125 Megawatt Leistung. Einmal verbuddelt, soll er 60 Jahre lang Strom liefern. Der Clou: Abgebrannte Brennelemente werden kaum zugänglich in der Reaktorhülle gelagert. Auch der Dampferzeuger ist integriert.

"Alle wichtigen Komponenten können in einer Fabrik produziert werden", schwärmt Mowry. Drei große US-Stromversorger haben Interesse bekundet. Die Energiefirmen freut vor allem, dass sie AKW künftig modular aufbauen können. Läuft einer der Meiler rund, wird der nächste bestellt. Allerdings fehlt für den mPower-Reaktor noch die Zulassung der NRC, die sich über Jahre hinziehen kann.

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Forum - Kann sich die Atomenergie mit Mini-AKWs in die Zukunft retten?
insgesamt 359 Beiträge
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1. Es war einmal
wowirom 01.04.2010
Zitat von sysopAtomausstieg: eine unendliche Diskussion. Immer neue Szenarien und Modelle werden debattiert. Kann sich die Atomenergie mit den neu angedachten Mini-AKWs in die Zukunft retten?
Es war einmal, vor langer Zeit, da meldete eine Firma, BBC mit Namen, Patente für ein eigensicheres Atomkraftwerk an. Es war der sog. "Kugelhaufen-Reaktor'. Ans Netz ging er nicht, denn er hatte einige Nachteile: 1) Er war ziemlich *klein*; höchstens bis 300 MW ausbaubar. Also im Vergleich mit Großkraftwerken unwirtschaftlich. Meinung der EVU's: Wollen wir nicht, gibt doch Größeres. (Das haben wir heute!) 2) *Eigensicher*? Meinung der frühen Grünen: Atomkraft kann doch nie sicher sein! Wir sind dagegen. 3) *Politisch unerwünscht*? Ja! Politiker in Bund und NRW waren sich einig: Wenn EVU's und Grüne ausnahmsweise sich einig sind, dann schalten wir den Versuchsmeiler gleich mal ab. (Der Rückbau dauert wohl noch ein Weilchen.)
2. Abgesang, Wiederauferstehung, die Rechnung bitte
mot2 01.04.2010
Zitat von wowiromEs war einmal, vor langer Zeit, da meldete eine Firma, BBC mit Namen, Patente für ein eigensicheres Atomkraftwerk an. Es war der sog. "Kugelhaufen-Reaktor'. Ans Netz ging er nicht, denn er hatte einige Nachteile: 1) Er war ziemlich *klein*; höchstens bis 300 MW ausbaubar. Also im Vergleich mit Großkraftwerken unwirtschaftlich. Meinung der EVU's: Wollen wir nicht, gibt doch Größeres. (Das haben wir heute!) 2) *Eigensicher*? Meinung der frühen Grünen: Atomkraft kann doch nie sicher sein! Wir sind dagegen. 3) *Politisch unerwünscht*? Ja! Politiker in Bund und NRW waren sich einig: Wenn EVU's und Grüne ausnahmsweise sich einig sind, dann schalten wir den Versuchsmeiler gleich mal ab. (Der Rückbau dauert wohl noch ein Weilchen.)
Diese Entscheidung war der Abgesang des Ruhrgebietes als Industrieregion, neben einigen andern, die ich hier nicht aufzählen möchte. Sie ist im Tausche gegen die Macht vollzogen worden, nicht mehr und nicht weniger. Dafür hat man seine eigenen Leute und Wähler bewusst auf die Strasse gesetzt und wird es ohne zu zögern weiter tun. Man kann nur hoffen, dass heute sich ein unabhängiger Nachwuchs findet, der in der Lage ist, Fakten zu realisieren und sich nicht von vornherein auf das Abstellgleis schieben lässt. Eigenartigerweise liessen sich mit dem HTR viele Dinge realisieren, die einem grundsätzlichem Umweltschutzgedanken entsprechen, nämlich die, die zu einer Kreislaufwirtschaft notwendig sind. Insofern stellt sich die Frage, wessen Entscheidung damals eigentlich getroffen worden ist und wer waren die nützlichen Idioten. Dank des Narkosemittel-68GR, dreissig Jahre vertan und rund zwanzig Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich freigesetzt, weitere zwanzig Milliarden werden folgen, die Rechnung auch! zum Grusse
3. Leider nur zu wahr
wowirom 01.04.2010
Zitat von mot2Diese Entscheidung war der Abgesang des Ruhrgebietes als Industrieregion, neben einigen andern, die ich hier nicht aufzählen möchte. Sie ist im Tausche gegen die Macht vollzogen worden, nicht mehr und nicht weniger. Dafür hat man seine eigenen Leute und Wähler bewusst auf die Strasse gesetzt und wird es ohne zu zögern weiter tun. Man kann nur hoffen, dass heute sich ein unabhängiger Nachwuchs findet, der in der Lage ist, Fakten zu realisieren und sich nicht von vornherein auf das Abstellgleis schieben lässt. Eigenartigerweise liessen sich mit dem HTR viele Dinge realisieren, die einem grundsätzlichem Umweltschutzgedanken entsprechen, nämlich die, die zu einer Kreislaufwirtschaft notwendig sind. Insofern stellt sich die Frage, wessen Entscheidung damals eigentlich getroffen worden ist und wer waren die nützlichen Idioten. Dank des Narkosemittel-68GR, dreissig Jahre vertan und rund zwanzig Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich freigesetzt, weitere zwanzig Milliarden werden folgen, die Rechnung auch! zum Grusse
Leider sind die meisten Fachleute, die heute die verständliche Sorge der Bevölkerung um einen sachgerechten Umgang mit der Nuklearenergie entkräften könnten, und zwar durch sicherheitstechnische Nachbesserungen, schon abgewandert. Der von Ihnen angesprochene 'Nachwuchs' wird mangels Nachfrage an den deutschen TU's kaum mehr ausgebildet. Denn wer studiert schon etwas, was in eine todsichere Sackgasse führt? Also werden wir unseren Strom, auch Atomstrom, demnächst partiell im Ausland kaufen müssen. Und je nach Windrichtung könnte uns dann - rein passiv, versteht sich - ein Tschernobyl II passieren. So ist die Situation. Die Chance der kleinen 'eigensicheren' AKW's ist längst vertan, verehrter sysop!
4. ooo
MarkH, 01.04.2010
Zitat von sysopAtomausstieg: eine unendliche Diskussion. Immer neue Szenarien und Modelle werden debattiert. Kann sich die Atomenergie mit den neu angedachten Mini-AKWs in die Zukunft retten?
Das ist kein "neu" angedachtes Konzept .. sondern relativ alt. Ich persönlich kann nicht beurteilen wie sicher es ist. Garantiert wird der Abtransport des gesamten COntainers & Entsorgunh nach 50? Jahren. Welchen Kosten den Kommunen dann drohen um das Zeugs los zu werden, wird Ihnen heute natürlich nicht gesagt.
5. Nicht nur mit Mini-AKWs
Transmitter, 01.04.2010
Zitat von sysopAtomausstieg: eine unendliche Diskussion. Immer neue Szenarien und Modelle werden debattiert. Kann sich die Atomenergie mit den neu angedachten Mini-AKWs in die Zukunft retten?
Energie mittels Kernspaltung zu produzieren, wird noch für viele Jahre unverzichtbar sein. Die Menscheit wird noch sehr viele AKWs bauen und Mini-AKWs werden selbst in Entwicklungsländern dafür sorgen, dass den Menschen dort nicht der "Saft" ausgeht. Nur in Deutschland nicht. Da nehmen sie bald wieder Kerzen, wenn sie lesen wollen, und packen sich im Winter halt dick ein um nicht zu frieren.
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Kernreaktoren
Thermischer Reaktor
DPA
In einem Kernreaktor kommt die Kettenreaktion durch Neutronen zustande, die bei der Kernspaltung entstehen und ihrerseits weitere Urankerne spalten. Dazu müssen sie allerdings abgebremst werden. Dazu ist ein sogenannter Moderator notwendig, bei dem es sich in den meisten thermischen Reaktoren um gewöhnliches Wasser handelt, manchmal auch um sogenanntes schweres Wasser oder Grafit.
Brutreaktor
In Brutreaktoren wird ein Gemisch von Uran- und Plutoniumoxid, der sogenannte Mox-Brennstoff, verwendet. Natürliches Uranerz besteht nur zu 0,7 Prozent aus dem spaltbaren Isotop Uran-235, den Rest macht das nicht spaltbaren Uran-238 aus. In einem Brutreaktor wird aber Uran-238 zu Plutonium-239 umgewandelt. In Wiederaufbereitungsanlagen kann das Plutonium abgetrennt und dann als Kernbrennstoff wiederverwendet werden. Auf diese Weise gewinnen Brutreaktoren aus dem vorhandenen Uran in etwa 30 Mal mehr Energie als Leichtwasserreaktoren.

Zur Kernspaltung werden nicht abgebremste, sondern schnelle Neutronen verwendet, weshalb auch vom "schnellen Reaktor" die Rede ist. Da sie allerdings mit geringerer Wahrscheinlichkeit neue Kernspaltungen auslösen, muss das Spaltmaterial im Vergleich zum thermischen Reaktor höher konzentriert werden - was wiederum dazu führt, dass es im Inneren von Brutreaktoren heißer wird als etwa in Leichtwasserreaktoren. Deshalb wird als Kühlmittel auch nicht Wasser, sondern in der Regel flüssiges Natrium verwendet.

Dies führt gemeinsam mit der enorm hohen Giftigkeit von Plutonium zu großen Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von Brutreaktoren. Hinzu kommt das zusätzliche Risiko der Transporte von strahlendem Material zwischen den Schnellen Brütern, Aufbereitungsanlagen und thermischen Reaktoren.
Uran und Plutonium in Atomwaffen
DPA
Bei einer Uranbombe, wie sie die Amerikaner im Zweiten Weltkrieg über Hiroshima gezündet haben, reichte es bereits, eine Halbkugel des spaltbaren Materials auf einen Dorn zu schießen, die zusammen die kritische Masse für eine Atomexplosion erreichten. Mit Plutonium aber funktioniert dieses sogenannte Kanonenprinzip nicht.

Terroristen müssten stattdessen zum technisch weit anspruchsvolleren Implosionsprinzip greifen: Um eine Kugel aus spaltbarem Material sind mehrere Schichten Sprengstoff angeordnet. Die Explosionsenergie komprimiert das Plutonium so stark, dass die erforderliche Dichte erreicht und die Kettenreaktion eingeleitet wird.

Ob Plutoniumdioxid aus einem Kernreaktor für eine solche Bombe geeignet wäre, hängt von mehreren Faktoren ab. "Für die Qualität für die Waffennutzung ist es zum Beispiel wichtig, wie lange der Brennstoff im Reaktor war", sagt der deutsche Atomexperte Egbert Kankeleit. Im Grunde müssten die Terroristen in der Lage sein, das Pulver in Plutoniummetall umzuwandeln. "Wer die entsprechenden chemischen Kenntnisse hat, kann das schaffen." Die größere technische Hürde sieht Kankeleit in der Konstruktion einer Implosionsbombe. "Aber wenn man Hilfe von der richtigen Seite bekommt, etwa aus Pakistan, wäre auch das kein Problem.

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