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Dieser neue Brennstoff könnte Atomkraft sicherer und billiger machen
Mit 65 Reaktoren weltweit im Bau und weitere 173 geplant, setzt die Kernkraftindustrie darauf, dass ihre lang ersehnte Renaissance nahe ist. Die größte Herausforderung bleibt aber, bestehende und neue Kernkraftwerke wirtschaftlicher zu machen.
Eine Möglichkeit, die Herausforderung zu meistern, besteht darin, die Brennstäbe von Reaktoren sicherer und effizienter zu machen. Lichtbrücke , ein Unternehmen in Reston, Virginia, das seit einem Vierteljahrhundert an neuen Brennstofftechnologien arbeitet, hat einen metallischen Brennstoff für Kernreaktoren vorgestellt, von dem es sagt, dass er genau das tun wird.
Die von Lightbridge hergestellten Brennstäbe unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht von den heutigen. Sie bestehen nicht aus einem keramischen Uranoxid, sondern aus einer Uran-Zirkonium-Legierung, die Wärme leichter transportiert. Und statt einer Röhre, die zylindrische Uranpellets enthält, ist jedes ein einzelnes Stück Metall, das wie ein Stück Lakritze geriffelt ist und sich in einer Spirale windet. Diese Form lässt mehr Wasser über die Staboberfläche fließen, wodurch mehr Wärme übertragen und somit die Stromerzeugung erhöht wird. Die größere Oberfläche erhöht auch die Sicherheitsspanne des Reaktorkerns, sodass die Stäbe Kernreaktionen bei viel niedrigeren Temperaturen aufrechterhalten können: Ihre Innentemperatur während des Betriebs beträgt etwa 360 ° C, fast 900 Grad kühler als herkömmliche Ruten.
Die neuen Brennstäbe von Lightbridge bestehen aus einer massiven Metalllegierung und könnten bestehende Kernkraftwerke sicherer und wirtschaftlicher machen.
Das Ergebnis, so Seth Grae, CEO von Lightbridge, ist ein leistungsstärkerer, sichererer und kostengünstigerer Reaktor, der dazu beitragen kann, die Treibhausgasemissionen in den nächsten Jahren zu reduzieren. Erneuerbare Energien allein werden uns nicht weiterbringen, um unsere Klimaziele rechtzeitig zu erreichen, sagt Grae. Neue Reaktortypen werden uns nicht rechtzeitig dorthin bringen. Die verstärkte Nutzung heutiger Reaktoren und neuer [konventioneller] Reaktoren ist ein notwendiger Bestandteil jedes erfolgreichen Weges zur Erreichung der Klimaziele.
Anfang dieses Jahres Lightbridge vereinbart, mit dem französischen Atomriesen Areva zusammenzuarbeiten um die neuen Brennstäbe zu kommerzialisieren, die bereits ab 2020 in bestehende und neu gebaute Reaktoren eingebaut werden könnten, sagt Grae. Die Technologie könnte die Leistung bestehender Reaktoren um 10 Prozent steigern und gleichzeitig die Betriebszeit zwischen den Wiederbetankungen (ein wichtiger wirtschaftlicher Indikator für Kernkraftwerke) von 18 auf 24 Monate verlängern. Der Austausch der herkömmlichen Stäbe in einem bestehenden Reaktor würde 60 Millionen US-Dollar an Jahreseinnahmen bringen ein 1.100-Megawatt-Reaktor, sagt das Unternehmen.
Der neue Brennstoff ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichem Oxidbrennstoff für [konventionelle] Reaktoren, sagt Per Peterson, Professor für Nukleartechnik an der University of California, Berkeley, der leitet ein Team, das ein fortschrittliches Reaktordesign entwickelt . Die Fähigkeit des Lightbridge-Kraftstoffs, bei viel niedrigeren Temperaturen als herkömmlicher Oxidkraftstoff betrieben zu werden, hat große Sicherheitsvorteile.
Die Sicherheitsfrage ist jedoch laut Ian Scott, einem Mitbegründer von, kompliziert Moltex-Energie , ein Unternehmen mit Sitz im Vereinigten Königreich, das einen fortschrittlichen Flüssigbrennstoffreaktor entwickelt. Durch die hohe Wärmeübertragungsfähigkeit des Festbrennstoffs würden die Stäbe bei vorübergehendem Kühlmittelverlust schneller abkühlen. Aber der Schmelzpunkt der Lightbridge-Stäbe ist viel niedriger als der von Uranoxid-Brennstoff, was bedeutet, dass bei einem totalen Unfall im Stil von Fukushima die Katastrophe viel früher eintreten könnte.
Es gibt derzeit einen großen Schub, um „unfalltolerante“ Brennstoffe für [konventionelle] Reaktoren zu entwickeln, sagt Scott. Dies sind Kraftstoffe, die sind mehr tolerant gegenüber sehr hohen Temperaturen bei einem „auslegungsüberschreitenden“ Unfall als Uranoxid. Der Lightbridge-Treibstoff geht in die entgegengesetzte Richtung.
Wie genau die Regulierungsbehörden der Nuclear Regulatory Commission die Sicherheit und die wirtschaftlichen Vorteile des neuen Brennstoffs beurteilen werden, bleibt abzuwarten. Aber es steht außer Frage, dass bestehende Reaktoren und neu gebaute herkömmlicher Bauart reif für innovative Brennstofftechnologie sind.
Die Verwendung dieses Brennstoffs in Neubauten wird dazu beitragen, die Wirtschaftlichkeit der Kernenergie zu verbessern, was für die Branche insgesamt sehr hilfreich sein wird, sagt Leslie Dewan, Mitbegründer von Transatomare Macht , das an einem Design für einen fortschrittlichen Flüssigbrennstoffreaktor arbeitet. Ich denke, die größte Unbekannte ist die Zeit, die es dauern wird, den neuen Kraftstoff zu zertifizieren.