Eine neue Generation sicherer Kernenergie: Der Schlüssel zur Dekarbonisierung?

von Reinhard Storz

Kommentar zum 2018 erschienen Buch „Kernenergie: Der Weg in die Zukunft“ von Götz Ruprecht und Horst-Joachim Lüdecke.

Gegenwärtig sehen wir uns mit folgenden beiden Wegen in die Zukunft der Energieversorgung ohne Freisetzung von CO2  konfrontiert:

1. Regenerative Energiequellen, das sind im Wesentlichen Sonne und Wind. Nicht nur, wie schon teilweise in der Vergangenheit, soll die Stromversorgung regenerativ erfolgen, es sollen auch der Wärmesektor, der Verkehr und die Industrie regenerativ versorgt werden. Da Wasserkraft und Biogas schon an ihre Grenzen stoßen bleiben für einen zukünftigen weiteren Ausbau der Regenerativen Energieversorgung nur noch Solarenergie- und Windkraftanlegen übrig. Das bedingt zunächst einen Ausbau der Windräder und Solarenergieflächen auf ein Vielfaches. Aber man ist weiterhin abhängig von den Launen der Natur. Bei Nacht und/ oder Windstille erzeugen auch die zahlreichsten Windräder oder Solardächer keinen Strom. An teuren Stromspeichern führt kein Weg vorbei, in denen man bei optimalen Bedingungen Solar- und Windstrom speichern kann, um diesen dann bei Nacht und Windstille wieder verfügbar zu machen.

2. Als alternativer Weg wird vorgeschlagen, die Kernenergie verstärkt zu nutzen. Mit ihr könne man inzwischen nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Wärme, sowohl im Niedertemperaturbereich als auch im Hochtemperaturbereich bis etwa 1000°C bereitstellen. Zusätzlich könne man Wasserstoff für die Petrochemie und die Stahlerzeugung kostengünstiger und zuverlässiger bereitstellen als mit Sonne und Wind. Dazu seien die neu entwickelten Reaktoren der Generation IV so sicher, dass es zu einer Kernschmelze mit Freisetzung von Radioaktivität in die Umwelt, nicht mehr kommen könne. Das Uran, wie auch die anderen Kernbrennstoffe, könne mit diesen Reaktoren um ein Vielfaches besser ausgenutzt werden, so dass die bekannten Vorräte für viele Jahrhunderte reichen würden und es könne sogar Energie aus dem jetzt vorhandenen Atommüll gewonnen werden, wobei dessen langlebigen Spaltprodukte in Kurzlebige umgewandelt werden.

Ein Endlager, sicher für Millionen von Jahren, ist bei Anwendung dieser Technik nicht mehr erforderlich. Die Verbleibenden radioaktiven Abfälle sind, in geringerer Menge als bei bisherigen Reaktoren üblich, nach etwa 300 Jahren soweit abgeklungen, dass ihre Strahlung so niedrig ist wie die von dem in der Erdkruste natürlich vorkommenden Uran.

Dem Leser, der sich einen Eindruck verschaffen möchte über die Vor- und Nachteile dieser alternativen Wege, kann ich das Buch „Kernenergie: Der Weg in die Zukunft“ wärmstens empfehlen. In seiner klaren Gliederung wird nicht nur auf die physikalischen und technischen Zusammenhänge und historischen Entwicklungen eingegangen, sondern auch auf die ökonomischen Randbedingungen, die Auskunft darüber geben, was uns das Ganze am Ende kosten wird.

Regenerative Energiebereitstellung wird mit fossilen- und nuklearen Quellen verglichen, nicht nur energetisch und finanziell, sondern beispielsweise auch bezüglich des Flächenbedarfs. Nicht nur die Belastung der Bevölkerung durch Strahlung aus der Kernenergie wird behandelt und mit der natürlichen Strahlung sowie der Belastung aus medizinischen Quellen verglichen. Energetische Erntefaktoren zeigen, welche Energie in ein System hineingesteckt werden muss, bevor man ein Mehrfaches herausholen kann, wobei die regenerativen wegen der geringen Energiedichte relativ schlecht abschneiden. Es wird gezeigt, dass Länder mit einem großen Teil an Stromerzeugung aus Kernenergie und Wasserkraft wesentlich geringere Emissionen an  CO2  haben als beispielsweise Deutschland.

Es wird aber auch darauf eingegangen, wie durch die zunehmende Einspeisung aus regenerativen Quellen die Sicherheit der Stromversorgung in Deutschland leidet. Der Leser gewinnt schließlich einen Überblick über die weltweiten Entwicklungen auf dem Gebiet der Kernenergie, insbesondere der zukünftigen Reaktoren der Generation IV. Auch auf den in Deutschland konzipierten Dual Fluid Reaktor wird eingegangen.

Zum Abschluss noch ein persönlicher Hinweis auf einen Punkt, der mir nicht gefallen hat. Es wird im Buch darauf hingewiesen, dass die Leichtwasserreaktoren vergrößerte U- Boot Reaktoren sind und damit aus dem militärischen Bereich stammen. Das ist zwar richtig, aber die Salzschmelzereaktoren stammen ebenso aus dem militärischen Bereich. Da das Wissen um die Kernspaltung bis etwa 1955 (Atoms for Peace) weitgehend der militärischen Geheimhaltung unterlag, haben praktisch alle Reaktorkonzepte irgendwelche militärischen Wurzeln. Ein Hinweis, den ich in dem Buch vermisst habe ist folgender. Bei den Schiffsreaktoren hat man die Leistung nicht so erhöht wie bei den Leichtwasserreaktoren zur Stromversorgung. Die großen Flugzeugträger haben beispielsweise 6 oder 8 Reaktoren an Bord. Da hat man schon früh den modularen Aufbau gewählt, der jetzt bei der Generation IV eingeführt werden soll.

Abschließend noch einige aktuelle Bemerkungen, die in dem Buch im Jahre 2018 noch nicht berücksichtigt werden konnten: In den USA will man den ersten Reaktor dieser neuen Generation kleiner und mittlerer Reaktoren am Standort Idaho Falls errichten. Die Standortgenehmigung liegt schon vor. Eine Genehmigung für das Reaktorkonzept wird für August 2021 erwartet. Die Anlage mit insgesamt 600 MW soll aus 12 Modulen mit je 50 MW bestehen. In den USA beabsichtigt man in Zukunft kleine Reaktoren auch für die Versorgung von Militärbasen sowie für die Raumfahrt zu verwenden. Beispielsweise für die Energieversorgung einer Station auf dem Mars.

In Kanada hat die Firma Terrestrial Energy für den Integral Molten Salt Reactor (IMSR®) schon Unterlagen für das Genehmigungsverfahren eingereicht. Die Regierung unterstützt die Nuklearindustrie mit 20 Millionen Kanadischen Dollar um ihre Klimaziele zu erreichen. An den Standorten Darlington und Bruce, die bisher Standorte von CANDU- Reaktoren sind, werden Vorbereitungen getroffen um dort in Zukunft kleine modulare Reaktoren zu errichten und zu betreiben. In späteren Jahren möchte man in Kanada die zahlreichen lokalen Stromnetze, beispielsweise in der Arktis, die jetzt mit Dieselgeneratoren versorgt werden, mit kleinen Reaktoren der Generation IV ausrüsten. Die sollen dann Strom und Wärme liefern ohne die Emission von CO2 . Die Initiatoren des DFR-Konzeptes haben mittlerweile das kanadische Unternehmen Dual Fluid Energy Inc. mit Sitz in Vancouver gegründet. Siehe Abbildung hier.