211service.com
Sicherere Atomkraft zum halben Preis
Transatomare Kraft , ein MIT-Spin-off, entwickelt einen Kernreaktor, von dem es schätzt, dass er die Gesamtkosten eines Atomkraftwerks halbiert. Es ist ein aktualisierter Schmelzsalzreaktor, ein Typ, der sehr widerstandsfähig gegen Kernschmelzen ist. Schmelzsalzreaktoren wurden in den 1960er Jahren im Oak Ridge National Lab demonstriert, wo ein Testreaktor sechs Jahre lang lief, die Technologie jedoch nicht kommerziell genutzt wurde.
Das neue Reaktordesign, das bisher nur auf dem Papier existiert, produziert für seine Größe 20-mal so viel Strom wie die Technologie von Oak Ridge. Das bedeutet, dass relativ kleine, aber leistungsstarke Reaktoren kostengünstiger in Fabriken gebaut und per Bahn transportiert werden könnten, anstatt wie herkömmliche vor Ort gebaut zu werden. Transatomic hat auch das ursprüngliche Design für geschmolzenes Salz modifiziert, damit es mit Atommüll betrieben werden kann.
Hohe Kosten sowie Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Abfallentsorgung haben den Bau neuer Kernkraftwerke in den Vereinigten Staaten und anderswo weitgehend zum Stillstand gebracht (obwohl der Bau in einigen Ländern, darunter China, weitergeht). Japan und Deutschland haben nach dem Unfall von Fukushima vor zwei Jahren sogar bestehende Anlagen geschlossen (siehe Japans Economic Troubles Spur a Return to Nuclear and Small Nukes Get Boost ). Mehrere Unternehmen versuchen, das Kostenproblem durch die Entwicklung kleiner modularer Reaktoren zu lösen, die in Fabriken gebaut werden können. Diese sind jedoch typischerweise auf 200 Megawatt Leistung beschränkt, während konventionelle Reaktoren mehr als 1.000 Megawatt produzieren.
Transatomic sagt, dass es die Differenz aufteilen kann und ein 500-Megawatt-Kraftwerk baut, das einige der Kosteneinsparungen erzielt, die mit den kleineren Reaktordesigns verbunden sind. Es schätzt, dass es für 1,7 Milliarden US-Dollar eine Anlage auf Basis eines solchen Reaktors bauen kann, etwa die Hälfte der Kosten pro Megawatt aktueller Anlagen. Das Unternehmen hat eine Million US-Dollar an Startkapital aufgebracht, darunter einige von Ray Rothrock, einem Partner der VC-Firma Venrock. Obwohl seine Mitbegründer, Mark Massie und Leslie Dewan, immer noch Doktoranden am MIT sind, hat das Design einige Top-Berater angezogen, darunter Regis Matzie, den ehemaligen CTO des großen Kernkraftwerkslieferanten Westinghouse Electric, und Richard Lester , dem Leiter der Abteilung Nukleartechnik am MIT.
Der neue Reaktor soll nicht nur Geld sparen, weil er in einer Fabrik statt vor Ort gebaut werden kann, sondern auch, weil er Sicherheitsmerkmale hinzufügt – die die Menge an Stahl und Beton reduzieren könnten, die zum Schutz vor Unfällen benötigt werden – und weil er mit einer Höchstgeschwindigkeit läuft Atmosphärendruck statt der hohen Drücke, die in herkömmlichen Reaktoren erforderlich sind.
Ein konventionelles Kernkraftwerk wird durch Wasser gekühlt, das im Kern eines Brennstoffpellets weit unter 2.000 °C siedet. Auch nach dem Abschalten des Reaktors muss dieser durch Zupumpen von Wasser kontinuierlich gekühlt werden. Die Unfähigkeit dazu hat die Probleme in Fukushima verursacht: Wasserstoffexplosionen, Strahlungsfreisetzungen und schließlich die Kernschmelze.
Die Verwendung von geschmolzenem Salz als Kühlmittel löst einige dieser Probleme. Das dem Kraftstoff beigemischte Salz hat einen Siedepunkt, der deutlich über der Temperatur des Kraftstoffs liegt. Der Reaktor hat einen eingebauten Thermostat – beginnt er sich zu erhitzen, dehnt sich das Salz aus, verteilt den Brennstoff und verlangsamt die Reaktionen. Das gibt der Mischung eine Chance, sich abzukühlen. Bei einem Stromausfall schmilzt ein Stopfen am Boden des Reaktors und der Brennstoff und das Salz fließen in einen Auffangbehälter, wo sich der Brennstoff so weit verteilt, dass die Reaktionen zum Stillstand kommen. Das Salz kühlt dann ab und verfestigt sich und kapselt die radioaktiven Stoffe ein. Es ist begehbar, sagt Dewan, der Chief Science Officer des Unternehmens. Bei Stromausfall, auch wenn kein Bediener vor Ort ist, der an den Hebeln zieht, trudelt es aus.
Das neue Design verbessert den ursprünglichen Schmelzsalzreaktor durch Änderung der Innengeometrie und Verwendung anderer Materialien. Transatomic behält viele Konstruktionsdetails für sich, aber eine Änderung besteht darin, den Graphit zu eliminieren, der 90 Prozent des Volumens des Oak Ridge-Reaktors ausmachte. Das Unternehmen hat auch die Bedingungen im Reaktor geändert, um schnellere Neutronen zu produzieren, die es ermöglichen, den größten Teil des Materials zu verbrennen, das normalerweise als Abfall entsorgt wird. Ein konventioneller Reaktor produziert jährlich etwa 20 Tonnen hochradioaktiven Abfall, der 100.000 Jahre lang gelagert werden muss. Der 500-Megawatt-Transatomic-Reaktor wird nur vier Kilogramm solcher Abfälle pro Jahr produzieren, dazu kommen 250 Kilogramm Müll, die für einige hundert Jahre gelagert werden müssen.
Die Markteinführung des neuen Reaktors wird eine Herausforderung sein. Obwohl die Grundidee eines Schmelzsalzreaktors demonstriert wurde, ist der Zertifizierungsprozess der Nuclear Regulatory Commission auf Leichtwasserreaktoren ausgerichtet. Das Unternehmen wird die NRC brauchen, um neue Vorschriften zu erlassen, zumal die Kommission dem Gedanken zustimmen muss, weniger Stahl und Beton zu verwenden, wenn die Sicherheitsmerkmale der Konstruktion zu echten Einsparungen führen sollen.
NRC-Sprecher Scott Burnell sagt, dass der Kommission das Konzept von Transatomic bekannt ist, die Entwürfe jedoch noch nicht zur Überprüfung eingereicht wurden. Er sagt, dass sich das NRC in den nächsten Jahren darauf konzentrieren wird, konventionellere Designs für kleine modulare Reaktoren zu zertifizieren. Er sagt, dass der Zertifizierungsprozess für Transatomic mindestens fünf Jahre dauern wird, sobald das Unternehmen einen detaillierten Entwurf vorgelegt hat, wobei zusätzliche Überprüfungen speziell für Fragen im Zusammenhang mit der Kraftstoff- und Abfallwirtschaft erforderlich sind.
Ein detailliertes technisches Design selbst kann Jahre entfernt sein. Der nächste Schritt des Unternehmens besteht darin, 5 Millionen US-Dollar zu sammeln, um fünf Experimente durchzuführen, um das grundlegende Design zu validieren. Russ Wilcox, CEO von Transatomic und ehemaliger CEO von E Ink, schätzt, dass der Bau eines Prototyp-Reaktors acht Jahre dauern wird – mit Kosten von 200 Millionen US-Dollar. Er sagt, dass dies weniger Zeit ist, als die Investoren brauchten, um eine Rendite von E Ink zu erzielen, das 13 Jahre nach den ersten Investitionen in das Unternehmen für 450 Millionen US-Dollar erworben wurde.
Auch wenn es weit über ein Jahrzehnt dauern könnte, bis Investoren eine Rendite erzielen, ist eine Risikofinanzierung nicht ausgeschlossen, sagt Ray Rothrock. Aber er sagt, dass das Unternehmen vor vielen Herausforderungen stehen wird. Mich stört die Technik nicht im Geringsten, sagt er. Ich habe Vertrauen in die Leute. Ich wünschte, jemand würde dieses Ding bauen, weil ich denke, es würde funktionieren. Es sind all die anderen Faktoren, die es entmutigend machen.
Die größte Herausforderung des Unternehmens könnte aus China kommen, das über fünf Jahre 350 Millionen US-Dollar in die Entwicklung eigener Schmelzreaktoren investiert. Bis 2020 soll ein Zwei-Megawatt-Testreaktor gebaut werden.