Vor rund 60 Jahren hatten Physiker und Reaktortechniker in der damaligen Kernforschungsanlage Jülich (KFA) eine geniale Idee. Sie wollten bei der Nutzung der Energie eines Hochtemperaturreaktors, einer Entwicklung der KFA, die gleich nebenan realisiert worden war („Kugelhaufenreaktor“) einen kompletten Prozessschritt einsparen, um die Investitionen zu senken und um den Wirkungsgrad deutlich zu erhöhen. Bis weit in die 80er Jahre hinein arbeiteten sie an der Umsetzung. Dann passierte der Unfall im damals sowjetischen Kernkraftwerk Tschernobyl und die Reaktorentwicklung in Deutschland wurde abrupt gestoppt.

Jetzt hat China die Technik wiederbelebt. Vor drei Jahren schon gingen dort zwei Kugelhaufenreaktoren nach Jülicher Vorbild in Betrieb. Jetzt haben die dortigen Forscher auch das Sparmodell der KFA aufgegriffen und mit dem Probebetrieb einer kleinen Heliumturbine (2,2 Megawatt/MW) begonnen. Eine größere Version soll die Wärmeenergie künftiger chinesischer Kugelhaufenreaktoren in elektrische Energie umwandeln.

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Kugelhaufenreaktor – ein Projekt nimmt wieder Fahrt auf

Hochtemperaturreaktoren dieser Art werden mit dem Edelgas Helium „gekühlt“. Dieser ein bisschen irritierende Begriff besagt, dass Helium die Wärme aus dem Reaktorkern entfernt, die durch die Spaltung von Uranatomkernen entsteht. Dadurch wird der Kern tatsächlich gekühlt sodass er nicht ständig heißer wird, was für die Sicherheit wichtig ist. Der Abtransport der Wärme ist allerdings wirtschaftlich interessant, weil sie zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

In den ersten beiden Reaktoren dieser Art, die in Deutschland gebaut wurden und mittlerweile längst Geschichte sind, heizte das Helium in einem Wärmetauscher Wasser auf, sodass es sich in Dampf verwandelte, der einen Turbogenerator zur Stromerzeugung antrieb. Genauso geschieht es jetzt auch in China. Die Idee aus Jülich, die jetzt in China aufgegriffen worden ist, sieht vor, das heiße Helium direkt in einen Spezial-Turbogenerator zu leiten. Der Umweg über den Dampf, der Energie kostet, soll entfallen.

Die weltweit erste Heliumturbine der Megawattklasse – in Jülich war damals eine 300-Kilowatt-Turbine als Vorstufe für eine 300-Megawatt-Anlage getestet worden – hat CNNC Huaxing gebaut. CNNC Huaxing ist eine Tochtergesellschaft der China National Nuclear Corporation. Die ersten Tests waren erfolgreich. Das wertvolle Heliumgas – der Anteil dieses Edelgases in der Luft liegt bei äußerst mageren 0,000524 Volumenprozent – wird dabei in einem geschlossenen Kreislauf gefahren, damit nichts davon verlorengeht. So soll es auch beim angestrebten Einsatz in Kernkraftwerken geschehen.

„Die erfolgreichen Tests bedeuten für China einen entscheidenden Schritt vorwärts auf dem Gebiet der Kernkraftanlagen für gasgekühlte Mikroreaktoren und markieren den Übergang von der theoretischen Verifizierung zur technischen Demonstration“, so die CNNC. Die geplante Turbine für den kommerziellen Einsatz in künftigen chinesischen Kugelhaufenreaktoren soll eine Leistung von 120 Megawatt haben, also leicht über der der Reaktoren liegen, die auf 105 Megawatt kommen.

Das technische Know-how in China basiert, was die Hochtemperaturreaktoren angeht, auf den Entwicklungen in der KFA Jülich. Sie wurde von Wissenschaftlern des Institute of Nuclear and New Energy Technology der Tsinghua University in Peking auf den neuesten Stand gebracht. Dabei wurden auch zahlreiche Kinderkrankheiten beseitigt, die das Jülicher Original hatte, die auch dem ersten großen Kernkraftwerk dieser Art, dem THTR 300 in Hamm-Uentrop, zum Opfer fiel, weil es an Geld und Geduld fehlte, sie zu beseitigen.

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