Tschüß Habeck: Spitzen-Unternehmen setzen auf Kleinreaktoren

Es entsteht etwas Neues, das Hoffnung macht. 200 Spitzenreiter-Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen schließen sich europaweit und darüber hinaus auf dem Gebiet kleiner modularer Kernreaktoren zusammen. „Wind of Change“?

Über 200 Unternehmen haben sich in Europa zusammengeschlossen, um die Zusammenarbeit auf dem Gebiet der SMR (Small Modular Reactor) zu fördern. Diese Industrieallianz will den Einsatz von SMR in Europa bis Anfang 2030 erleichtern und beschleunigen. Man hat endlich zur Kenntnis genommen, dass der steigende Bedarf an elektrischer Energie nicht ausschließlich durch Wind und Sonne gedeckt werden kann. In diesem Sinne verwundert es nicht, dass selbst das grüne Industriekombinat Siemens hier mit von der Partie ist. War man doch bisher – wie der Esel hinter der Mohrrübe – stets den Subventionen für „Erneuerbare“ gefolgt. Man kann nur hoffen, dass nicht alle alten Unterlagen (aus einst glorreichen Tagen) über Kohle- und Kernkraftwerke in vorauseilendem Gehorsam vernichtet wurden.

Kernenergie heute

Der Trend geht weltweit eindeutig hin zur Kernenergie: Über alle Kontinente und politischen Systeme. Dabei kann man die Entwicklung in drei Bereiche unterteilen:

1. Die klassischen Großreaktoren mit um die 1.000 MWel Leistung. Sie bieten durch ihre Größe – wenn man es richtig macht – eine erhebliche Kostendegression. China macht es vor: Durch die Spezialisierung auf nur zwei Typen (Hualong und CAP-1000) und Serienfertigung hat man Baukosten von 2.000 USD/KWel und Bauzeiten von 56 Monaten erreicht. Von diesen Daten kann man in Europa leider nur träumen.
    
2. Als Alternative erscheinen SMR mit einer Leistung von etwa 20 bis 300 MWel. Ihre „Kleinheit “ bietet zwei Vorteile: Ihre Module können in Fabriken gefertigt und getestet werden und anschließend zur Komplettierung auf die Baustelle transportiert werden. Arbeitskräfte – insbesondere auf Montage – sind in Europa und USA unvergleichlich teuer. Hauptvorteil aber ist die Dezentralisierung. Das Heranrücken an die Verbraucher spart Netzkosten und eröffnet neue Möglichkeiten (Fernwärme oder Industriewärme).
    
3. Die Lösung der ausgedachten Atommüll-Problematik. Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum können die schier unerschöpflichen Energiemengen aus den bereits „abgebrannten“ Brennelementen der vorhandenen Reaktoren nutzen. Die dann nur noch übrig bleibenden Spaltprodukte – die nukleare Asche – macht die Endlagerung zu einem rein technischen Problem für mittlere Zeiträume. Damit entfällt das Hauptargument der Anti-Atomkraft-Bewegung. Auch hier sind die SMR von Vorteil: Stillgelegte fossile Kraftwerke müssen ersetzt und ihre Standorte möglichst wieder verwendet werden.

Die Vorgehensweise

Im Februar 2024 gründete sich die „European Industrial Alliance on SMRs“. Im ersten Jahr erschuf sie die notwendige Arbeitsstruktur. In Zusammenarbeit mit den Gründungsunternehmen wurden acht technische Arbeitsgruppen (Technical Working Groups (TWGs)) gebildet. Darüber hinaus wurden neun SMR-Typen ausgewählt, für die jeweils eine Projektgruppe (Project Working Group (PWG)) eingerichtet wurde.

Zwischen der Entwicklung neuer Reaktoren und einer breiten Markteinführung besteht ein langwieriger Weg. Soll die Einführung in Europa erfolgreich sein, müssen verschiedene Probleme gleichzeitig gelöst werden:

• Es muss eine breite Nachfrage erzeugt werden, damit ausreichend privates Kapital mobilisiert werden kann.
• Vereinfachung und Beschleunigung staatlicher Hilfsmaßnahmen in den unterschiedlichen Ländern.
• Stärkung der Forschung und Entwicklung in der EU.
• Verbreitung von möglichst einheitlichen Berechnungsverfahren und Standards.
• Vereinfachung des Austausches von Daten durch einfache Exportkontrollen.
• Schaffung einer robusten Lieferkette innerhalb der EU.
• Schaffung qualifizierter Arbeitskräfte durch Aus- und Weiterbildung über die Grenzen hinweg.
• Öffentliche Unterstützung und Kontrolle zur Schaffung von Vertrauen. Sicherheit und Nachhaltigkeit zur Vertrauensbildung.
• Weitere Vereinheitlichung von Standards und Rahmenbedingungen innerhalb der EU.
• Aufbau einer robusten Brennstoffversorgung mit minimalen Abfällen und der
• Wiederverwendung abgebrannter Brennelemente. Aufbereitung und sichere Lagerung der Abfälle über lange Zeiträume.
• Abbau von Investitionshemmnissen und Schaffung von langfristigen Finanzierungsmodellen.

Die Lösung dieser Anforderungen könnte Europa eine international führende Rolle zuweisen und eine unabhängige Versorgung mit Energie gewährleisten.

Die Schnellläufer

Damit sich solch breite und international aufgestellte Projekte nicht im Sande verlaufen, empfiehlt es sich frühzeitig konkrete Fälle zu bearbeiten. Es wurden in enger Abstimmung mit allen Interessierten die dringendsten Probleme ermittelt und zur Bearbeitung die TWGs gebildet. Damit die Aufgaben überschaubar bleiben, wurden aus den etwa 100 bekannten SMR-Projekten die Wahrscheinlichsten zur Bildung der Projektgruppen (PWGs) ausgewählt. Die wechselseitige Zusammenarbeit wurde für fünf Jahre geplant.

Die Gruppe der Gen III+ SMR

Die am weitesten verbreitete Gruppe von Reaktoren (75 Prozent) stellen die Druckwasserreaktoren (PWRs) mit über 300 Stück, davon 80 in Europa und Siedewasserreaktoren mit 40 Reaktoren weltweit, davon noch 7 von ursprünglich 27 in Europa. Diese Leichtwasserreaktoren werden auch in der Klasse der SMR als erste in die kommerzielle Nutzung gehen.

Die ersten zwei Siedewasserreaktoren BWRX-300 der „10. Generation“ befinden sich bereits in Darlington, Kanada in Bau. Es handelt sich um Siedewasserreaktoren mit Naturumlauf und vollständig passivem Sicherheitssystem. Die Inbetriebnahme ist für Ende 2029 vorgesehen. Diese beiden sind die Demonstrationsanlagen (First of a Kind, FOKA). Parallel sind mehrere weitere Anlagen in Bulgarien, Estland, Kanada, Polen, Schweden, Slowakei, Tschechien, UK, Ungarn, USA, und Vereinigte Emirate in Planung. Dieser Typ könnte Anfang der 2030er Jahre in Serie gehen.

Einen etwas holprigen Start haben die integrierten Druckwasserreaktoren iPWR hingelegt. Bei diesem Konstruktionsprinzip befinden sich alle Komponenten des Primärkreislaufs (Dampferzeuger, Umwälzpumpen etc.) im Druckgefäß. Typischer Vertreter ist hier der Reaktor von NuScale mit einer Leistung von 77 MWel. Das Demonstrationskraftwerk aus sechs solcher Module „VOYGR-6“ soll das Kohlekraftwerk in Doicești, Rumänien ersetzen. Die Inbetriebnahme ist für Anfang der 2030er Jahre geplant.

Eine völlig neue Anwendung für SMR ist die reine Lieferung von Heizwärme für Fernwärmenetze. Typischer Vertreter ist der finnische LDR-50 von Steady Energy. Sein Betriebszustand von rund 150°C und kleiner 10 bar macht ihn nicht nur besonders sicher, sondern auch geeignet für einen automatischen Betrieb ohne dauernd anwesendes Personal vor Ort. Die (geringe) Leistung von 50 MWth ist ein Kompromiss aus Wirtschaftlichkeit und breiter Anwendung. Man plant in Finnland und Norwegen die fossilen Heizwerke auf Kernenergie umzustellen. Es ist eine „nicht nukleare“ Demonstrationsanlage im stillgelegten Kohle-Heizkraftwerk Salmisaari B im Zentrum von Helsinki in Bau. Der Reaktor wird elektrisch beheizt und dient dazu, Betriebserfahrungen in einem realen Fernwärmenetz zu sammeln. Ab 2028 ist der Bau von drei SMR in Kuopio, Helsinki und Kerava innerhalb von zwei Jahren geplant. Weiterhin werden in dieser Kategorie noch die Reaktoren von NUWARD aus Frankreich (2 x 170 MWel) und Rolls-Royce aus UK (443 MWel) mit einbezogen.

Die Gruppe der GEN IV SMR

Diese Typen zeichnen sich durch ein schnelles Neutronenspektrum aus. Sie können damit auch U238 und alle höheren Aktinoide spalten. Dies hat zwei Vorteile: Der potentielle Energievorrat steigt nahezu um den Faktor 100 an (Gehalt von U235 nur 0,7 Prozent bei Natururan) und die „Problematik der Endlagerung“ entschärft sich. Argument gegen die Kernenergie ist immer die lange Lebensdauer der Aktinoide. Deshalb müsste der Atommüll Millionen von Jahren sicher gelagert werden. Eine zwar absurde, aber durchschlagende Forderung. Die Spaltprodukte hingegen strahlen zwar stark, sind aber auch in wenigen Jahren bis auf unbedenkliche Reste zerfallen. Um es kurz zu machen: Die Spaltprodukte – die nukleare Asche – könnten unmittelbar auf dem Gelände der Reaktoren sicher gelagert werden.

Solche „schnellen Reaktoren“ erfordern Blei oder Natrium als Kühlmittel, damit die Neutronen nicht abgebremst (moderiert) werden. Diese beiden Metalle haben sehr hohe Verdampfungstemperaturen. Ein solcher Reaktor bleibt damit auch bei Störfällen nahezu drucklos und es stehen höhere Temperaturen zur Nutzung zur Verfügung. Ein Beispiel ist das Aufschmelzen geeigneter Salze (zum Beispiel Solarsalz) zur Speicherung von Energie für Spitzenzeiten der Stromnachfrage.

In diese Industrieallianz bezieht man bisher den EAGLES-300 als Reaktor mit Blei als Kühlmittel ein. Es handelt sich um ein belgisch, italienisch, rumänisches Gemeinschaftsprojekt. Der ebenfalls betrachtete Reaktor mit Bleikühlung NEWCLEO ist ein im Wesentlichen französisches Projekt. Er soll als Demonstrationskraftwerk LFR-AS-30 (30 MWel) Anfang der 2030er Jahre in Chinon Vienne et Loire in Westfrankreich gebaut werden. Frankreich entwickelt auch den notwendigen Brennstoffkreislauf.

Die eigentlich große Gruppe der Reaktoren mit Salzschmelze ist hier nur durch das französisch-niederländische Projekt THORIZON ONE vertreten. Der erste Prototyp soll in der zweiten Hälfte der 2030er Jahre ans Netz gehen.

Die technischen Arbeitsgruppen

Um doppelte Arbeiten zu vermeiden, hat man nach Befragung der Mitglieder technische Arbeitsgruppen (TWGs) eingerichtet. Sie sollen technische Fragestellungen für eine Genehmigung erarbeiten.

• Entwicklung einer robusten Marktnachfrage. Bewertung des Bedarfs an Strom und Wärme der relevanten Endverbraucher. Identifizieren der Herausforderungen bei der Verwendung von SMR in den Schlüsselindustrien. Ermitteln, bewerten und priorisieren der ersten Pilotprojekte. Kommunikation.
   
• Exzellenz in Forschung und Technologie für SMRs. Förderung von Standardisierung und Bevorzugung europäischer Codes und Normen. Innerhalb der EU den Austausch von Daten, Technologie und Komponenten erleichtern. Identifizieren, bewerten und priorisieren wichtiger Experimentier- und Testeinrichtungen. Förderung der Modularisierung und Digitalisierung von SMRs. Erleichterung der SMR-Integration in verschiedene Anwendungen und Systeme.
   
• Aufbau einer qualifizierten und skalierbaren Lieferkette. Bewertung der nuklearen Lieferketten in Europa. Analyse der wirtschaftlichen und nachhaltigen Aspekte der Lieferketten. Verbesserung der Lieferketten. Stärkung der Zusammenarbeit innerhalb und außerhalb Europas. Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Lieferketten. Unterstützung der Projektgruppen bei Problemen mit Lieferketten.
   
• Die richtigen Fähigkeiten und Kompetenzen für SMRs aufbauen. Den Bedarf an Fähigkeiten zur Entwicklung und zum Betrieb von SMRs ermitteln. Kartierung der aktuellen E&T-Initiativen (Education and Training) zur Kernenergie auf EU-, nationaler und regionaler Ebene. Ermittlung von Qualifikationslücken und Schaffung von Initiativen, um diese zu schließen. Strategien zur Gewinnung und Bindung von Mitarbeitern für SMRs entwickeln.
   
• Förderung des öffentlichen Engagements. Sammeln von Basisinformationen zu gesellschaftlichen Aspekten im Zusammenhang mit der Akzeptanz von SMRs. Entwurf eines Ansatzes zur Sensibilisierung und zum Engagement (Werkzeugkasten und Richtlinien). Förderung der Zusammenarbeit, Kontaktaufnahme und Vernetzung zwischen interessierten Gruppen.
   
• Förderung von Sicherheit und Schutz. Entwicklung einer „technischen Industriestrategie“ zu Sicherheitsfragen für SMRs. Förderung einer frühzeitigen Bewertung durch mehrere EU-Aufsichtsbehörden. Organisieren von Workshops zu LFRs (Lead Fast Reactors) und MSRs (Molten Salt Reactors), um mit den EU-Aufsichtsbehörden in Kontakt zu treten. Verbesserung des Zugangs zu Informationen über Sicherheit und Sicherheitsvorkehrungen für SMR-Entwickler. Entwicklung von „technischen Branchenstrategien“ zu nicht nuklearen Sicherheitsfragen. Bewertung der wechselseitigen Risiken durch SMRs und nahe gelegene Einrichtungen beziehungsweise Industrien.
   
• Sicherung bestehender und neuartiger Brennstoffvorräte und Abfallmanagement. Verbesserung der europäischen Herstellung von Kernbrennstoffen und deren Wiederaufbereitung. Entwicklung standardisierter Brennstoff-Spezifikationen für SMRs. Beschleunigung von Innovationen bei Kernbrennstoffen durch industrielle und europäische Zusammenarbeit. Erschließung von Investitionen in fortschrittliche Kernbrennstoffzyklen für SMRs. Schließen des Kernbrennstoffkreislaufs. Kartierung der endgültigen Anforderungen für ein Endlager für SMRs in Europa. Optimierung des Transports von Kernmaterialien.
   
• Erschließung von Investitionen in SMRs. Identifizierung von finanziellen und Nachfrageherausforderungen, damit verbundene Investitionsrisiken und Maßnahmen für SMRs. Kartierung von Finanzierungsmöglichkeiten auf EU-Ebene, Identifizieren von Lücken und Vorschlägen für zugängliche Finanzierungsoptionen für die SMR-Entwicklung in allen Entwicklungsphasen. Entwicklung maßgeschneiderter Instrumente und Finanzierungsprogramme. Effektive Kommunikation und Zusammenarbeit mit internationalen Organisationen.

Forschung und Entwicklung

Der Begriff SMR ist etwas vage. Diese Allianz unterscheidet grundsätzlich zwei Bauarten: Den LW-SMR und die AMRs. Die Leichtwasser-SMRs sind Druckwasser- und Siedewasserreaktoren mit passiver Notkühlung. Die Advanced Modular Reactors (AMRs) sind Bauarten der GEN IV: Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum und Blei oder Natrium als Kühlmittel, Hochtemperaturreaktoren mit Helium als Kühlmittel oder Salzschmelzen, in denen der Brennstoff gelöst ist. Die elektrische Leistung geht hier von 10 bis 500 MWel, das heißt, das „Kraftwerk“ kann vollständig in einer Fabrik gebaut und getestet werden beziehungsweise es besteht aus in sich abgeschlossenen und transportierbaren Modulen, die auf der Baustelle miteinander verbunden werden. Die Temperatur bewegt sich zwischen 100 bis 850°C. Damit ergibt sich die Bandbreite der notwendigen Forschung und Entwicklung.

Die Kerntechnik ist schon bisher „Hightech“ im vollen Querschnitt der Naturwissenschaft gewesen. Es gibt praktisch nichts, was in einem Kernkraftwerk nicht gebraucht wird. Die volkswirtschaftliche Bedeutung der Forschung geht deshalb weit über die Energieversorgung hinaus. Wer hier nicht mitspielen will, ist auf dem Weg zum Entwicklungsland. Wahrscheinlich ist das das Hauptanliegen der „Atomkraftgegner“. Die Kerntechnik war der erste Industriezweig überhaupt, der sich von Anbeginn mit seinen Auswirkungen auf die Umwelt beschäftigt hat und den Begriff „Recycling“ überhaupt geprägt hat. Für die vermeintlich „regenerative Energiewirtschaft“ ein bis heute ignoriertes Thema.

Die „Energiewender“ als nackt erkannt

Hier entsteht etwas Neues, das Hoffnung macht. Hunderte Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen – aber ausschließlich Spitzenreiter auf ihren Gebieten – schließen sich europaweit und darüberhinaus zusammen.

Sie lösen sich von der Politik und reiten nicht länger das tote Pferd der „regenerativen Energien“. Sie lassen sich nicht länger von solch unfassbaren geistigen Größen vom Schlage Robert Habeck, Professor Claudia Kemfert oder Ursula von der Leyen einengen. Sie besinnen sich vielmehr auf ihr erarbeitetes Wissen.

Die „Energiewender“ sind ganz offensichtlich als nackt erkannt. Spätestens seit Donald Trump zum Präsidenten wiedergewählt wurde, weht ein frischer Wind durch den „Westen“, wie einst bei Gorbatschow durch den „Ostblock“: Man traut sich wieder, über Probleme zu reden. Und noch viel wichtiger, man geht sie an.

Dr. Klaus-Dieter Humpich studierte Maschinenbau und Energie- und Verfahrenstechnik mit Schwerpunkt Kerntechnik, bevor er zehn Jahre am Institut für Kerntechnik in der Technischen Universität Berlin arbeitete. Seit 20 Jahren ist er freiberuflich im Bereich Energietechnik tätig. Dieser Beitrag erschien zuerst auf seinem Blog.

Von Klaus Dieter Humpich und Manfred Haferburg erschien in der Achgut-Edition das Buch Atomenergie – jetzt aber richtig. Das Nachwort stammt von dem Wissenschaftsphilosophen Michael Esfeld. Sie können das Buch hier in unserem Shop bestellen,