Thoriumreaktor: Wenn die Politik die Nutzung einer Naturkraft verbieten will

Wie lange dauert es, bis ein Reaktor steht? Ruprecht im TE-Podcast: Man braucht dann auch mit allen Genehmigungen bis hin zur Serienproduktion bestimmt zehn Jahre. Man kann das allerdings auch alles beschleunigen, wenn man jetzt wirklich will. Also ähnlich wie beim Corona-Impfstoff, wo man plötzlich alles möglich ist.

Symbolbild Thorium Reaktor
 

Das gab es noch nie: Die Politik will, dass Staat die Nutzung einer Naturkraft verbietet. Deutsche Kernphysiker haben aus den bisherigen Reaktortypen ein zukunftsträchtiges, sicheres und leistungsfähiges neues Konzept entwickelt, den Dual Fluid Reaktor. Doch der wird vermutlich in Kanada gebaut. Mittlerweile gilt Thorium als Stein der Weisen für den Reaktorbrennstoff der Zukunft.

Es wird immer wieder hoffnungsvoll als Brennstoff für das Kernkraftwerk der Zukunft angeführt und klingt nicht so »verbrannt« wie Uran: Thorium. Schon längst hätten irgendwelche Kulturkampftruppen diesen Namen angreifen und ihn ändern wollen, denn der ist nach Thor benannt, ein alter Donnergott, ein germanischer schändlicherweise noch dazu. Thorium selbst ist nicht spaltbar, sondern kann ein Neutron aufnehmen und sich dadurch in Uran 233 verwandeln, und das ist dann die Grundlage der Kettenreaktion.

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Doch Dr. rer. nat. Götz Ruprecht, Mitbegründer des Institutes für Festkörper-Kernphysik gGmbH, Berlin (IFK), und Miterfinder des Dual-Fluid-Reaktors, rückt im Gespräch mit TE ein wenig die Verhältnisse zurecht: »Das Wort Thorium ist noch nicht so bekannt. Physikalisch gibt es nur wenig Unterschiede, ob man nun Thorium als Ausgangsstoff nimmt oder Uran. Es gibt in der Natur nicht viele spalt- oder brütbare Stoffe. Thorium kann man nicht direkt spalten, jedenfalls ist es sehr schwierig. In die thermischen Reaktoren, wie man sie heute betreibt, kann man Thorium nicht direkt einfüttern. Es muss eine Weile drin sein, Neutronen einfangen, dann wird das zu Uran 233, und das wiederum kann man spalten. Das nennt man dann den Thorium-Uran Kreislauf. Was man heute üblicherweise anwendet, ist der sogenannte Uran-Plutonium Kreislauf. Das ist auch ein Brutprozess, der mit dem direkt spaltbaren Uran 235 mitläuft, nämlich die Erbrütung von Plutonium 239 aus Uran 238.«

»Aber das Prinzip ist das Gleiche. Man macht über einen indirekten Prozess die Energie nutzbar, die in den Kernen steckt. Ausgangsstoffe sind das, was man in der Natur findet, also Uran und Thorium. Nun tritt das Uran immer in bestimmten Isotopen-Verhältnissen auf. Und da muss man das Uran auch noch aufbereiten, das heißt genauer gesagt anreichern, um das überhaupt erst in heutigen Reaktoren spaltbar zu machen. Im Prinzip ist das alles kein Unterschied, ob man nun Thorium oder Uran verwendet.«

In dem ausführlichen Gespräch, das Sie hier als Podcast anhören können, merkt man Ruprecht immer noch das Entsetzen an. Schlimm sei, dass man in Deutschland per Gesetz die Nutzung einer der vier Naturkräfte verbieten will: »Es ist ja sogar so, dass man in Deutschland per Gesetz – das muss man sich mal auf der Zunge zergehen lassen – per Gesetz die Nutzung einer der vier Naturkräfte verbietet. Die technische Nutzung der Kernkraft – das ist eine der Naturkräfte. Wir haben nur vier. Elektromagnetismus – den darf man noch nutzen. Aber Kernkraft darf man nicht nutzen, egal welche Technik man anwendet.«

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Ruprecht wurde 2002 in Kernphysik als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universität Berlin promoviert. Am kanadischen TRIUMF National Laboratory, Vancouver, arbeitete er mehrere Jahre als Postdoc für nukleare Astrophysik mit Spezialisierung auf Detektorentwicklung, und trug nach seiner Rückkehr nach Berlin zur Weiterentwicklung des Dual-Fluid-Reaktors bei. Dieser Dual-Fluid-Reaktor ist ein patentiertes Reaktorkonzept, das die Anforderungen an inhärentpassive Sicherheit erfüllt, den Brennstoffkreislauf vollständig schließt, ein geologisches Endlager überflüssig macht und gleichzeitig wirtschaftlich ist.

»Das wird einfach behauptet, sogar das Bundesverfassungsgericht hat das in einem der letzten Urteile zur Kernenergie einfach behauptet, dass diese Technik im Prinzip nicht vergleichbar ist mit irgendwelchen anderen Risiken, dass das ganz besondere Risiken sind, ohne das irgendwie zu begründen.«

Ruprecht weiter: »Außerdem zählt am Ende auch nur das gefühlte Risiko. Das ist so ein neues Argument, das neuerdings öfter kommt, das ja gar nicht wichtig ist, was wirklich das Risiko ist, sondern was man, was die Bevölkerung der Meinung ist, was es ist.«

Die Menschheit wird jedoch nicht umhinkönnen, die stärkste Kraft in der Natur für die Produktion von Strom und Wärme zu nutzen. Zu viel Energie ist hier verborgen, die alles Bisherige in den Schatten stellt.

Doch die üblichen Siede- und Druckwasserreaktoren sind Produkte aus den Anfangszeiten der Kerntechnik und entstanden auch unter militärischen Kriterien. Das US-Militär setzte den Druckwas-serreaktor durch, danach wurden andere Konzepte nicht mehr weiterverfolgt, sondern als „Generation IV“ konserviert. Heute versuchen einige Startups, diese Konzepte wieder aufzugreifen.

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Während in Siede- und Druckwasserreaktoren der Brennstoff in festen Formen vorliegt, versuchten ab 1960 Forscher am Oak Ridge National Laboratory für die United States Atomic Energy Commission die Kernspaltung von Uran in Flüssigkeiten. An dieser wissenschaftlich-technischen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung im US-Bundesstaat Tennessee wurde seit den 1960er Jahren theoretisch und experimentell intensiv am Konzept der Salzschmelzenreaktoren für die kommerzielle Stromproduktion gearbeitet, bis jener legendäre amerikanische General Hyman Rickover dann den Geldhahn abdrehte.

Diese Salzschmelzen sollten gleichzeitig auch die Wärme abführen. Doch diese Konzepte hatten den Nachteil, dass die Flüssigsalze verdünnt werden müssen. Die können daher nicht so viel Wärme leiten, wie der hochkonzentrierte Uranbrennstoff erzeugen kann. Das wiederum mindert die Leistung des Reaktors.

Die Berliner Dual Fluid Reaktorentwickler griffen zu einem Trick: Sie benutzen zwei getrennte Flüssigkeiten, eine, in der mit optimaler Leistungsdichte die eigentliche Kernreaktion abläuft, und eine andere, die die Wärme abführt.

Ruprecht beschreibt im TE-Podcast: »Beim Dual Fluid Reaktor haben wir genau dieses Problem gelöst, indem wir gesagt haben, man kann auch genauso gut die Kühlfunktion von der Brennstofffunktion trennen. Das haben wir so gelöst, indem wir ein Rohrsystem im Kern haben, das die Brennstoffflüssigkeit führt und das umspült wird von der Kühlflüssigkeit in dem Fall Blei. Das flüssige Blei nimmt die Wärme auf, aber bereitgestellt wird sie von dem Brennstoff in den Rohren. Das kann Flüssigsalz sein wie beim Flüssigsalzreaktor, aber eben in konzentrierterer Form. Das kann auch eine Metallschmelze sein, das ist eigentlich egal. Beim Dual Fluid Prinzip kommt es nicht auf die Brennstoffe und auf die Kühlflüssigkeit selbst an, sondern nur auf die Tatsache, dass wir zwei Flüssigkeiten im Kern haben, die nicht vermischt werden, aber thermisch in Kontakt stehen und die eine die Wärme abführt, die andere den Brennstoff bereitstellt. Beide Flüssigkeiten sind auch beweglich, das heißt, dass sie rein- und rausgepumpt werden können. Damit haben wir dann die Vorteile von dem Flüssigsalzreaktor kombiniert mit den Vorteilen einer hohen Leistungsdichte. Hohe Leistungsdichte ist das A und O bei der Effizienz.«

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Der Reaktor kann nicht »durchgehen«. Er reguliert sich selbst, denn mit einer Temperaturveränderung erwärmt sich die Flüssigkeit, die einzelnen Elemente verändern ihren Abstand voneinander und dadurch treffen weniger Neutronen die benachbarten Kerne. Ruprecht: »Dadurch sinkt dann die Wärmeproduktion und das ist bekannt bei Flüssigkernreaktoren. Aber es ist auch bekannt, dass diese Regulierung sehr schnell erfolgt. Diese Eigenschaft haben im Prinzip auch die Druckwassserreaktoren, bloß reagieren die sehr, sehr träge. Das dauert dann bis 20 Minuten, und das reicht nicht für eine für eine ausreichende Regulierung. Deswegen hat man da immer noch Regelstäbe drin oder man macht das mit Borzusatz im Wasser. Das ist eigentlich heute eher üblich. Das fällt alles weg beim Dual Fluid Reaktor, weil er praktisch instantan nachregelt, denn die Leistung folgt immer der Leistungsentnahme.«

Sollte sich doch aus irgendeinem Grund die Temperatur im Reaktor plötzlich erhöhen, dann greift ein anderes einfaches Prinzip: »Das ist sehr simpel, also keine aktive Regelelektronik oder komplizierte Mechanik, sondern ein sehr einfaches und daher auch sehr gut funktionierendes Prinzip. Das besteht einfach daraus, dass man bei der Zuführung oder Abführung des Salzes ein Stück Rohr abzweigt, also so ein T-Stück. Das heißt, nach unten verzweigt sich das Rohr und diesen Teil, der nach unten führt, den kühlt man außen durch eine Manschette und hält das auf konstanter Leistung, die gerade ausreicht, um die Brennstoffflüssigkeit dort an der Stelle auszufrieren. Dadurch entsteht ein Pfropfen. Das verstopft dann, und das will man ja auch, damit der Normalbetrieb aufgenommen werden kann und die Brennstoffflüssigkeit durch den Reaktor zirkulieren kann.«

»Irgendwann wird dieser Pfropfen anfangen zu schmelzen, dann wird die Sicherung praktisch durchlässig nach unten, und es fließt die gesamte Brennstoffflüssigkeit nach unten ab und kann dort dann ausfrieren. Es dauert Wochen, bis die friert. Man kann sie dann im Grunde auch wieder hochpumpen und den Normalbetrieb fortsetzen.«

Bekannt ist diese Methode von Experimenten am Oak Ridge National Laboratory in den sechziger Jahren. Ruprecht: »So hat man das übrigens auch am Oak Ridge Lab gemacht. Man hat am Freitag den Reaktor sich überhitzen lassen. Man hat einfach die Elektronik abgeschaltet, dann wurde nicht mehr gekühlt und dann ist das alles in sichere Behälter runtergeflossen und am Montag hat man es wieder hochgepumpt. Man kann hier sagen, dass die Notabschaltung identisch mit der normalen Abschaltung ist. Und alle Fälle, also Überhitzung, Stromausfall oder eben nicht mehr ausreichende Kühlung führen zum gleichen Szenario, nämlich dass die Flüssigkeit ganz normal unten in die dafür vorgesehenen Behälter abläuft.«

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Bisher steht das Konzept »nur auf Papier«, sorgfältig durchgerechnet, jetzt muss eine Testanlage gebaut werden. Die Wissenschaftler und Ingenieure rund um das Institut für Kernphysik in Berlin haben in Kanada ihr Unternehmen gegründet, das sich mit Planung und Aufbau des Dual Fluid Reaktors beschäftigen soll. Der Grund: »Das kanadische ‚Nuklearklima‘. Das ist natürlich das Argument. Es fließen im Moment tatsächlich auch sehr viel Fördergelder. Aber vor allem man hat den Eindruck, die kanadische Regierung will wirklich Kernenergie haben, und zwar neue Technik, und sie wollen das Problem wirklich angehen. Das heißt eben nicht nur, dass es hier und da mal ne Million gibt, sondern die geben richtig große Gelder aus und wollen auch wirklich in möglichst kurzer Zeit neue Kernreaktortypen laufen sehen. Also der Wille steckt dahinter, der ist erkennbar. Das kann sich natürlich jederzeit ändern, aber im Moment ist das halt so. Deswegen haben wir uns für Kanada entschieden.«

In dem ausführlichen TE-Gespräch weist Ruprecht auf die behindernde Rolle der Bürokratie hin. Über Normen und Genehmigungen kann man Technologien fördern oder zerstören: »Bei der Kerntechnik hat es ja im Grunde angefangen, diese ganze Sicherheitskultur, die zweifelsohne ihre positiven Seiten hat, aber die dann irgendwann auch übertrieben ist. Da fängt es an, sich negativ auszuwirken. Das hat man in der Kerntechnik eigentlich schon lange hinter sich.« Ruprecht sieht auch Parallelen zwischen verschiedenen Technikbereichen: »Beim Diesel sind es immer kleinere NOx Werte und genauso bei den Kernkraftwerken immer kleinere Strahlungswerte. Aber da das auch inzwischen physikalisch nicht mehr zu begründen ist, und es keine wissenschaftliche Grundlage dafür mehr gibt, denke ich, wird man den Gürtel nicht noch viel enger ziehen.«

Wie lange dauert es, bis ein Reaktor steht? Ruprecht im TE-Podcast: »Man braucht dann auch mit allen Genehmigungen bis hin zur Serienproduktion bestimmt zehn Jahre. Man kann das allerdings auch alles beschleunigen, wenn man jetzt wirklich will. Also ähnlich wie beim Corona-Impfstoff, wo man plötzlich alles möglich ist und alle Probleme beiseite gewischt werden, könnte man das natürlich bei der Reaktorentwicklung auch machen.

Dann kommt man schneller voran, aber es wird dann auch erheblich teurer. Also man kann das auch aufziehen wie das Apollo-Programm und sagen in fünf Jahren wollen wir auf dem Mond sein. Wir sagen dann in fünf Jahren wollen wir serienmäßig Reaktoren produzieren. Es ist alles möglich, aber ich lass es mal bei dem Referenzszenario, dass wir also zehn Jahre benötigen und etwa zehn Milliarden Euro für die Entwicklung eines serienreifen Reaktors.«

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Kommentare ( 55 )

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55 Comments
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andreashofer
5 Tage her

Ich glaube, der „Verbot“ der Kernenergie in D hat andere Hintergründe.

  1. Deutschland darf nicht energiemäßig unabhängig sein. Mit der „Energiewende hat es sich abhängig von anderen Staaten (Frankreich z.B) gemacht. Also ein eher „integratives“ Moment des zukünftigen EU Superstaates
  2. Deutschland darf kein nuklearwaffenfähiges Material haben. Also ein militärisches Argument
  3. Deutschland muss abhängig vom Öl bleiben.

Die Grünen und die CDU erfüllen nur, was woanders beschlossen worden ist.

Ben Goldstein
23 Tage her

Hm…ich glaub, sowohl die Schwierigkeit mit dem Salzverdünnungsmodell als auch die Lösung mit den Rohren ist schwer für oberflächliche Leser, die wir hier alle sind, zu erfassen.
Es gibt übrigens gratis CGI-Tools, mit denen man solche komplexen Sachen grafisch aufbereiten kann.
https://www.blender.org/
Das soll übrigens nicht heißen, dass ich die Mühe jemandem aufhalsen will. Ich kann mir nur vorstellen, dass Sie nach Wegen suchen, komplexe Sachverhalte möglichst verlustfrei und verständlich zu kommunizieren.

HPM
29 Tage her

Die Deutschen wurden jahrzehntelang auf „Atom=böse und gefährlich“ indoktriniert. Die „Sonne dagegen ist gut und natürlich“. Man vergißt dabei nur zu erwähnen, daß die Sonne eben auch das größte natürliche Kernkraftwerk für die Erde ist. Aber man kann vielleicht damit den Menschen die Forschung an der Kernfusion wieder näher bringen und inhärent sichere Kraftwerke positiv bewerben. Als Teaser vielleicht ein Bild mit einem kleinen Atomreaktor inmitten einer blühenden Landschaft mit der hellen Sonne darüber, während am Horizont riesige Windrädertürme die Landschaft vergittern und Vögel schreddern. Alles recht unwissenschaftlich und emotional, aber so geht ja heutzutage „gefühlte Wahrheit“.

Wilhelm Roepke
30 Tage her

Herr Ruprecht hat in einer linksgrün ideologisierten Republik ähnliche Chancen wie eine afghanische Beate Uhse 2.0. bei der Eröffnung eines Erotika-Shops in Kabul. Beides widerspricht der herrschenden Ideologie so fundamental, dass man nicht den Hauch einer Chance auf Realisierung hat. In Deutschland helfen nur lange, harte Dunkelflauten-Blackouts auf breiter Ebene. Solange der Strom noch fließt, glaubt die Mehrheit die Propaganda, die Regierung hätte alles im Griff.

AlexR
30 Tage her

Diese sogenannten weitsehenden Politiker und „Klimaexperten“ wollen auch keinen synthetischen Kraftstoff. Begründung: es gibt davon zu wenig!

Solche Begründung gab es in der Vergangenheit unzählige. Keine hielt länger als ein paar Jahre.

Ralf Poehling
1 Monat her

Dieser Staat wird von Menschen regiert, die keine Kernenergie wollen.
Weil sie ideologisch versaut sind. Und so lange solche Großprojekte nur mittels staatlicher Vergabepraxis und staatlicher Subvention durchgezogen werden, so lange werden eine handvoll verblendeter Ideologen in den Spitzenämtern dieses Land in den Untergang treiben können.

Heinrich Wolter
30 Tage her
Antworten an  Ralf Poehling

In Deutschland wird Politik nach Gefühl gemacht. Deswegen haben Fakten auch keine Bedeutung. Es zählt nur die „Betroffenheit“.

Old-Man
1 Monat her

Es gab einmal vooor laanger Zeit in Hamm einen THTR-300, auch den hat man sehr schnell tot geredet, denn auch der konnte nicht „durchgehen“, da er sich selber den „Hahn“ zudrehte wenn die Temperatur anstieg.
Nun, auch dieses neuere und sehr sichere Prinzip wie beschrieben wird bei uns keine Chance mehr haben, denn es gibt nun bei uns zu viele „Hohlbirnen“, man könnte sie auch ganz einfach „Meinungstaliban“ nennen!!.

MajorTOm
1 Monat her

Das wird schon deshalb nix, weil die Deutschen vom Denken komplett entwöhnt sind. 16 Jahre Kohl und 16 Jahre Merkel haben jedes politisches Interesse ausgetrieben. Die Leute hier glauben ernsthaft, dass man mit ein paar Windrädern und ein bisschen Solarplatten eine Hochindustrienation bewirtschaften könnte – mehr muss man nicht wissen, um zu erkennen, wie dumm dieses Volk mittlerweile ist. Was aber wirklicher Fortschritt bedeutet, davor haben gerade die Deutschen massiv Angst und klammern sich halt lieber an das altbekannte, bis die anderen den Fortschritt entwickeln und wir nur wieder neidisch gucken dürfen. Deutschland ist völlig losgelöst von der eigentlichen Realität.… Mehr

Roland Mueller
1 Monat her

Der Reaktor der Zukunft für die nächsten ein paar hundert Jahre sollte der russische Reaktor in Beloyarsk sein, der den reichlich vorhandenen Atommüll als Brennstoff verwendet und damit Endlager, die in Deutschland nie errichtet werden, überflüssig macht. Aber das deutsche Konzept, das weder Endlager noch Nutzung vorsieht, geht natürlich auch. Man benötigt dafür nur genügend Deppen, die aber in Deutschland reichlich vorhanden sind.

KF L
1 Monat her
Antworten an  Roland Mueller

Ganz genau! Besser kann ich das auch nicht ausdrücken!

Thomas Klingelhoefer
1 Monat her
Antworten an  Roland Mueller

Wenn ich das richtig verstanden habe, anhand der früheren Präsentation im Web ist der Dual-Fluid-Reaktor ebenfalls in der Lage, den Atommüll zu verwerten und zur Energieerzeugung zu nutzen. Der durch Transmutation noch entstehende Atommüll hat nur sehr geringe Halbwertszeiten, dadurch werden Endlager überflüssig. Ich fand das sehr überzeugend, ohne das Konzept auch nur laienhaft bewerten zu können.

Last edited 1 Monat her by Thomas Klingelhoefer
Roland Mueller
23 Tage her
Antworten an  Thomas Klingelhoefer

Der Dual-Fluid-Reaktor hat allerdings den Nachteil, dass er derzeit nur in der Theorie existiert. Der russische Reaktor befindet sich dagegen seit ein paar Jahren störungsfrei im kommerziellen Betrieb.

Guggema
1 Monat her

Absolut verheerend, was hier durch Merkel und Co. angerichtet wurde. Die komplette, radikale Zerstörung eines ehemals prosperierenden deutschen Forschungs- und Wirtschaftszweiges. Ungeachtet dessen müssen sich die Jungs in Kanada aber mächtig ins Zeug legen: China hat bereits den Start des Baus eines Thorium-Reaktors angekündigt. Die Chinesen werden wahrscheinlich in naher Zukunft in der EU die entsprechenden Reaktoren errichten und die benötigten Fachkräfte stellen bzw. ausbilden. Wo sind wir nur hingeraten?