Benutzer:Votan/Neue Atomreaktoren
Ausgangslage
Die AG Nulkearia schwärmt für eine Renaissance der Atomenergie (im Wesentlichen ein Auszug des entsprechenden Wikipedia-Artikels) - und hat im Design (und auch Namen) der Piratenpartei einen entsprechenden Flyer veröffentlicht.
Immerhin eine Aussage des Flyers kann man voll unterstützen: "MOX-Brennelemente sind kompliziert, unwirtschaftlich, ineffektiv"
Der Rest ist leider eine unreflektierte, ziemlich einseitige Schwärmerei für unerprobte, teils nichtexistente Technologie.
Next Generation (Gen-4) Atomreaktoren
Laut Generation IV International Forum könnten die Energie- und Entsorgungsprobleme durch "neue" Reaktortypen und Brutreaktoren gelöst werden. Die meist vorgeschlagenen Brutreatoren würden die Menge verfügbaren Brennmaterials deutlich vergrößern. Es existieren derzeit zwei Typen an Brutreatoren:
- Schnelle Brüter - erzeugen aus "nutzlosem" Uran238 spaltbares (und waffenfähiges) Plutonium239. Die politische Motivation solcher Reaktoren dürfte offensichtlich sein.
- Thermische Brüter - basieren auf dem Thorium/Uran233-Kreislauf mit deutlich kürzerer Halbwertszeit der Spaltprodukte (Jahrzehnte statt Jahrzehntausende), was eine Endlagerung deutlich vereinfacht. Das in Raumsonden genutzte, nicht spaltbare Plutonium238 ist ebenfalls ein Abfallprodukt dieses Zyklusses.
Als Technologien werden vorgeschlagen
- Gas-Cooled Fast Reactor, GFR - schneller Brüter, sehr heiß, Materialprobleme
- Very-High-Temperature Reactor, VHTR - heiß, brennbarer Graphitmoderator, Materialprobleme, z.B. THTR Hamm-Uentrop
- Super-Critical Water-Cooled Reactor, SCWR - hoher Druck (>250bar), kontaminierte und damit kaum wartbare Turbine, teils positiver Voidkoeffizient (kann daher "durchgehen")
- Sodium-Cooled Fast Reactor, SFR/FHR - Kühlung durch flüssiges Natrium, komplex/teuer, derzeit die verbreiteteste Variante, z.B. Schneller Brüter in Kalkar
- Lead-Cooled Fast Reactor, LFR - Blei-Wismut-Schmelze muss flüssig bleiben, Korrosionsprobleme in Schmelze, passiver Primärkreislauf
- Molten Salt Reactor, MSR/MSFR - Natriumsalz als Kühlmittel+Brennelementträger, Graphitmoderator, CoolPlug als Passiv-Notabschaltung
Zusätzlich ist in der Diskussion der u.a. von Bill Gates in einem TED-Talk vorgestellte Laufwellenreaktor, der ein komplexer Sonderfall des LFTR ist, besser erklärt in der englischen Wikipedia. Die idealisierte Darstellung, man bräuche nur das Ding in die Erde buddeln und Energie abziehen funktioniert so nicht - der Management-Aufwand zum Beibehalten der "Welle" (insbesondere bei der "standing wave"-Konfiguration ist deutlich nichttrivial. Zudem existiert hier bisher nur eine Simulation. Zudem wird die Idee, den Reaktor nach Verbrauch der Brennelemente einfach im Erdboden zu lassen, selbst bei glühenden Befürwortern der Thorium-Reaktoren kritisch gesehen - vorsichtig formuliert. Von einer Natrium-Flüssigschmelze umgebener Nuklearmüll in feuchtem Erdreich - ein sicherheitstechnischer Alptraum.
Analyse
Seit 1946 sind erst rund 20 Brutreaktoren gebaut und betrieben worden - zumeist Testreaktoren. Aktuell sind noch 4 davon prinzipiell in Betrieb, wenn sie nicht gerade auf Grund von (meist Material-) Problemen abgeschaltet sind.
Bei fast allen je gebauten Brutreaktoren handelt es sich um schnelle Brüter mit Plutonium-Kreislauf, der nur noch in Staaten mit Atomwaffen politisch gewollt ist
Die derzeit gehypten Flüssigsalzreaktoren (thermische Brüter) sind zuletzt in den 60er Jahren betrieben und erforscht worden.
Bis zur Nutzbarkeit gibt es noch einige Probleme zu lösen
- hohe Temperaturen => Materialprobleme
- geschmolzene Natriumsalze => aggressiv, lösen Metalle aus Stahllegierungen, Materialprobleme
- Kühlmittel Alkalimetalle und -salze => hochreaktiv bei Kontakt mit Wasser (und sei es auch Luftfeuchtigkeit)
- Durch Spaltungsprozesse wird aus Lithium Fluorwasserstoff (Flusssäure, H-F) erzeugt, was weitere Korrosion erzeugt.
Das "Generation IV International Forum" schlägt als Lösung "innovative materials" vor, derzeit Unobtanium.
Aktuell wird in China wieder angefangen, Forschungsbrüter aufzubauen. Die technik soll "in 30 Jahren" nutzbar sein. Ähnliches verspricht die Kernfusion auch schon seit ebensoviel Jahren...
Kurz: Aktuell existiert keine funktionsfähige Thorium-basierte Brütertechnik. Eine Beherrschbarkeit ist derzeit nicht absehbar.
