Während der globale Energiehunger weiter zunimmt, werden die Probleme des Klimawandels immer drängender. Die Welt braucht möglichst saubere Energie, und zwar möglichst viel und möglichst
rasch. Bestehende Kernkraftwerke mit bewährter Technologie sowie neue Anlagen mit innovativen Reaktoren können dazu einen entscheidenden Beitrag leisten. Die Schweizer Energiepolitik soll in absehbarer Zeit im Rahmen der Energiestrategie 2050 ohne diesen Beitrag auskommen. In anderen Ländern schreitet die Weiterentwicklung der Nukleartechnologie aber weiter voran.
Während die Schweiz beschlossen hat, keine neuen Nuklearreaktoren zur Stromerzeugung zu bewilligen und so bis 2050 schrittweise auf die Kernenergie zu verzichten, sind weltweit zahlreiche neue Kernkraftwerke in Bau. Darüber hinaus treiben verschiedene Staaten die Entwicklung von neuen Reaktortechnologien zügig voran. Dazu zählen auch die sogenannten Small Modular Reactors, kurz SMR. Dabei ist die Technologie an sich im Prinzip gar nicht wirklich neu: Von der Öffentlichkeit kaum beachtet stehen kleine Reaktorsysteme seit Jahrzehnten im Einsatz, zum Beispiel als Schiffsantriebe im militärischen Bereich und in Eisbrechern. Teilweise
beruhen SMR auch auf seit langer Zeit bekannten, bisher aber noch nicht erprobten innovativen Reaktorkonzepten. Gemäss der Definition der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEO) der Uno gelten Reaktorsysteme als «klein», wenn ihre elektrische Leistung geringer ist als
300 Megawatt. Zum Vergleich: Ein Block des Kernkraftwerks Beznau leistet 365 Megawatt und Leibstadt, das grösste Kernkraftwerk der Schweiz, hat eine Leistung von 1 220 Megawatt.
Kompakt, sicher und Vielseitig einsetzbar
SMR erfüllen höchste Sicherheitsstandards. Die meisten verfügen über ein hohes Mass an sogenannter passiver und physikalisch inhärenter Sicherheit. Das bedeutet, dass bei Störfällen kein aktiver Eingriff von Pumpen und Ventilen nötig ist und die Sicherheit der Anlage auch ohne Energiezufuhr oder Eingriffe der Bedienungsmannschaft gewährleistet bleibt. Wegen ihrer geringen Grösse können SMR unterirdisch gebaut werden wie auch in unmittelbarer Nachbarschaft von Verbrauchern.
Das können Siedlungen sein oder Grossindustrien mit hohem Wärme- und Strombedarf. Sie eignen sich auch für Regionen mit wenig ausgebautem Stromnetz, als Energiequelle für Anlagen zur Entsalzung von Meerwasser oder zur Stromversorgung von Inseln. SMR benötigen wenig Wartung und können ohne Nachladung während Jahren oder gar Jahrzehnten Wärme und Strom liefern. Entsprechend tief sind die Betriebskosten. Sie erfordern einen vergleichsweise geringen Kapitaleinsatz, was die Finanzierung erleichtert und Flexibilität ermöglicht. Je nach Bedarf können SMR
schrittweise Modul um Modul nach dem Baukastensystem zu grösseren Produktionsanlagen erweitert werden. Anders als grosse Reaktoren, die vor Ort zusammengebaut werden müssen, können SMR in Serienfertigung in einer Fabrik montiert, danach per Lastwagen an den Einsatzort gebracht und nach Ende der Betriebszeit auch wieder zurückgebracht werden.
SMR für Morgen…
Das Interesse an SMR ist seit einiger Zeit neu geweckt und wächst weiter, nicht zuletzt auch bei privaten Investoren. Bereits fertiggestellt ist das weltweit erste schwimmende Kernkraftwerk mit zwei Einheiten des russischen Druckwasserreaktors KLT-40S mit je 38 Megawatt Leistung
für den Einsatz an der Nordküste Sibiriens. In China steht der Bau eines
Hochtemperatur-Kugelhaufenreaktors vor der Vollendung. Ebenfalls in Bau steht in Argentinien der Prototyp eines kleinen Druckwasserreaktors. China und Argentinien wollen diese Systeme auf dem internationalen Markt anbieten. Darüber hinaus treiben neben den USA auch Grossbritannien und vor allem Kanada die SMR-Entwicklung voran. In den USA sowie Kanada sind die Lizenzierungsprozesse für mehrere SMR-Typen bereits im Gang. Die Firma NuScale hat in beiden Ländern entsprechende Gesuche eingereicht. Das erste Kraftwerk mit zwölf Modulen soll bis 2026 auf dem Gelände des Idaho National Laboratory gebaut werden. Auch die GE Hitachi Nuclear Energy hat das Zulassungsverfahren für ihren kleinen, modularen Reaktor BWRX-300 sowohl in Kanada als auch in den USA offiziell eingeleitet. Auch noch kleinere Reaktoren stehen kurz vor den ersten Baustarts. So hat die amerikanische Oklo Inc. bei der Nuclear Regulatory Commission für ihr sogenanntes Aurora Powerhouse im März 2020 einen Antrag für eine kombinierte Bau- und Betriebsbewilligung eingereicht. Bei Aurora handelt es sich um einen mit Flüssigmetall gekühlten Reaktor
mit einer elektrischen Leistung von 1,5 MW. Sein Brennstoff erlaubt längere
Betriebszyklen und höheren Abbrand, was bedeutet, dass weniger Brennstoff benötigt und weniger Abfall produziert wird. Der erste Aurora-Reaktor wird ebenfalls auf dem Gelände des Idaho National Laboratory gebaut und soll 2024 den Betrieb aufnehmen.
…und vierte Generation für übermorgen
Neben kleinen modularen und noch kleineren Reaktorsystemen sind weitere Technologien der sogenannten vierten Reaktorgeneration in der Pipeline, die in der Zeit nach 2040 zur Verfügung stehen und die Welt mit sauberem Strom versorgen werden. Auch damit endet die Weiterentwicklung der nuklearen Stromproduktion nicht: Weltweit sind aktuell mehrere Demonstrationsanlagen mit Fusionsreaktoren in Bau. Der
Bedarf an sauberem Strom wird mittel- bis langfristig weiter zunehmen. So haben noch immer fast eine Milliarde Menschen gar keinen Zugang zu Elektrizität. Die Kernenergie leistet bereits heute einen wesentlichen Beitrag zur Versorgung der Welt mit CO2-armem Strom. Ihre Entwicklung
schreitet weiter voran und sie kann diesen Beitrag mit den richtigen Rahmenbedingungen sogar ausbauen.
