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Kernkraftwerk, Hochtemperaturreaktor ...

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Bericht von Dr. –Ing. Heinrich Bonnenberg, Berlin, vom 01.06.2007 zum Thema:

                               Kernkraftwerk
         Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen

in Deutschland entwickelt, im Ausland realisiert

Für die Energiewirtschaft der Zukunft sind vor allem fünf gleichermaßen wichtige Fragen zu beantworten, die allesamt Entwicklungen von Techniken verlangen:

  1. Gelingt es, CO2 mit vertretbaren Kosten aus dem Abgas abzuscheiden und dauerhaft sicher zu lagern?
  2. Gelingt es, die Prozesse der erneuerbaren Energien wirtschaftlich zu machen, d.h. frei von Subventionen?
  3. Gelingt es, das Problem der Speicherung von elektrischer Energie zu lösen?
  4. Gelingt es, kontinuierlich und wirtschaftlich arbeitende Kernkraftwerke für die Nutzung der Kernenergie durch Kernfusion zu realisieren?
  5. Gelingt es, katastrophenfreie Kernkraftwerke für die Nutzung der Kernenergie durch Kernspaltung bereit zu stellen?

Die ersten vier Fragen sind noch offen.

Die fünfte Frage hingegen ist bereits mit einem eindeutigen JA beantwortet. Viele Zeitgenossen sind allerdings noch nicht bereit, dieses zu akzeptieren, vor allem in Deutschland.
Die Antwort auf die fünfte Frage ist der Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen, kurz HTR Kugelhaufenreaktor genannt.

International bekannt ist dieser Typ von Kernkraftwerk unter dem Kürzel PBMR (Pebble Bed Modular Reactor).

Der HTR Kugelhaufenreaktor ist eine deutsche Entwicklung, die ab den 1950er Jahren unter Einbindung von Know-how aus USA und Groß-Britannien und mit Zuarbeit aus Italien, Schweden und der Schweiz erfolgte.

Die industrielle Entwicklung dieser Zukunftstechnologie zur Marktreife wurde Ende der 1980er Jahre in Deutschland eingestellt.

Sie erfolgt seitdem sehr erfolgreich in China, Südafrika, USA, Japan, Russland, Südkorea und bei unseren Nachbarn Niederlande und Frankreich.

 Im technisch-wissenschaftlichen Bereich wird zum Hochtemperaturreaktor gearbeitet bei

  • Massachusetts Institute of Technology MIT, Cambridge/Boston, USA
  • Tsinghua University, Beijing, China und
  • RWTH Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Deutschland.

Der Hochtemperaturreaktor gilt als aussichtsreichster Vertreter im internationalen Projekt GENERATION IV, an dem auf eine Initiative hin des U.S. Department of  Energy, DOE, Washington, alle Länder, die Kernenergie nutzen, beteiligt sind,
                           
außer Deutschland.

Diese Abstinenz Deutschlands führt unter anderem auch dazu, dass Informationen über moderne Sicherheitstechnik an Kernkraftwerken aus dem Projekt GENERATION IV nur auf Umwegen und verspätet nach Deutschland gelangen.

Wichtigste Einrichtungen eines Kernkraftwerks sind die Brennelemente.

In den Brennelementen befinden sich

  • das Spaltmaterial für die Erzeugung der erwünschten Energie und
  • die Spalt- und Zerfallsprodukte (der radioaktive Abfall) als Quellen der gefährlichen Radioaktivität und der zu beachtenden Nachwärme.

Je robuster das Brennelement, umso sicherer das Kernkraftwerk!

Beim Hochtemperaturreaktor befindet sich der Brennstoff in Milliarden von winzigen Partikeln, jedes von der Größe etwa eines Stecknadelkopfs mit einer Leistung von etwa 0,2 Watt pro Partikel. Diese Brennstoffpartikel haben eine mehrschichtige Einhüllung aus keramischem Material, druckfest und dicht, letzteres auch bei sehr hohen Temperaturen, und nicht brennbar (Siliziumcarbid). Die Gefahrenquelle ist somit zergliedert in Kleinstmengen marginaler Gefahr, jede widerstandsfähig eingekapselt (coated particles).
Die Grundidee des Hochtemperaturreaktors zur Eliminierung von Risiko ist genial:
                   
Mini-Gefahrenquellen in Mini-Containments.

Die bei den anderen Kernkraftwerkstypen üblichen Brennstäbe haben milliardenfach mehr Material pro Stab, als es pro Partikel beim Hochtemperaturreaktor der Fall ist. Und die Brennstäbe sind metallisch umhüllt. Sie sind deshalb extrem empfindlich, vor allem gegenüber hohen Temperaturen, im Gegensatz zum Partikel beim Hochtemperaturreaktor.

Die Partikel sind beim HTR Kugelhaufenreaktor eingebunden, d.h. eingepresst, in druckfeste, robuste Kugeln aus Graphit, Tennisball groß mit einer Leistung von etwa 3 Kilowatt pro Kugelbrennelement, d.h. etwa 15 000 Partikeln pro Kugel. Die Brennelemente bei den anderen Kernkraftwerkstypen, in denen die Brennstäbe zusammengefasst sind, sind bei weitem nicht vergleichbar robust.

Einige Hunderttausend Kugeln befinden sich im Kernreaktor. Die Menge ist abhängig von der Leistung des Kraftwerks. Die Kugeln bilden einen Kugelhaufen, der von oben beschickt und nach unten abgezogen wird. Der HTR Kugelhaufenreaktor wird somit mit einer kontinuierlichen Zugabe des Spaltmaterials betrieben. Auf diese Weise ist immer nur soviel Spaltmaterial im Reaktor, wie es der laufende Betrieb des Kraftwerks erfordert, also ohne „bedrohliche“ Reservemenge an frischem Spaltmaterial, wie sie bei den üblichen, in Chargen beschickten Kernkraftwerken erforderlich ist, um den Abbrand des Spaltmaterials über die Standzeit der Brennelemente zu kompensieren.
Der kontinuierliche Betrieb des Kugelhaufenreaktors ermöglicht darüber hinaus eine hohe Ausnutzung des eingesetzten Spaltmaterials.

Die Abfuhr der erzeugten Wärme aus dem Hochtemperaturreaktor erfolgt durch Helium, ein reaktionsresistentes Edelgas.

Parallel zur deutschen Entwicklung des HTR Kugelhaufenreaktors wurde in den USA ein Hochtemperaturreaktor entwickelt, in dem die Brennstoffpartikel in Blöcken (aus Graphit) gefasst sind.

Der HTR Kugelhaufenreaktor erzeugt Strom mit hohem Wirkungsgrad, unter Verwendung moderner Dampfturbinenprozesse; auch Gasturbinen sind möglich.

Außerdem kann der Hochtemperaturreaktor Wärme mit hohen Temperaturen für technische Prozesse zur Verfügung stellen. Hier sind vor allem zu nennen

  • die Herstellung von Erdgas und Treibstoff durch die Vergasung von Braunkohle und Steinkohle sowie
  • die Herstellung von Wasserstoff durch die thermische Spaltung von Wasser,

beides für den Antrieb von Kraftfahrzeugen und zum Heizen.

Das besondere Potenzial des HTR Kugelhaufenreaktors für die Veredelung von Kohle war neben seiner herausragenden Sicherheit der wesentliche Grund dafür, dass sich das Bundesland Nordrhein-Westfalen bis Ende der 1980er Jahre so intensiv für den Hochtemperaturreaktor vom Typ Kugelhaufen engagiert hat.

Ein weiteres Potenzial besteht in der Nutzung der Wärme (aus kleineren Hochtemperaturreaktoren) zur Ölgewinnung durch Dampffluten, auch aus Ölsand und Ölschiefer.

Die Entwicklung des deutschen HTR Kugelhaufenreaktors wurde im wesentlichen finanziert von

  • Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM),
  • Bundesrepublik Deutschland und
  • Bundesland Nordrhein-Westfalen,

nota bene mit Steuergeldern und sie wurde von allen Regierungen getragen, gleich welcher Couleur.

Diese Förderung erfolgte besonders nach dem Ölpreisschock 1974, als Bundeskanzler Helmut Schmidt mit seiner Politik der neuen Kernkraftwerke gegen die "energiepolitische Erpressbarkeit" Deutschlands ankämpfte, bis hin zu seiner Rücktrittsdrohung auf dem Berliner SPD-Parteitag im Dezember 1979 für den Fall der Verweigerung seiner SPD.

Federführend für die Entwicklung des Hochtemperaturreaktors mit Kugelbrennelementen war die Kernforschungsanlage Jülich in Nordrhein-Westfalen, die 1956 durch die Landsregierung von Nordrhein-Westfalen unter Ministerpräsident Fritz Steinhoff, SPD, gegründet wurde. Erinnert sei in diesem Zusammenhang an den dortigen Staatssekretär Professor Dr. Leo Brandt, SPD, einen Visionär moderner Technik und Förderer des HTR, und an das von ihm geleitete Landesamt für Forschung beim Ministerpräsidenten des Landes Nordrhein-Westfalen, das die Weiterentwicklung der Nutzung der Kernenergie (Fusion und Spaltung) als Chefsache der Politik förderte. Die Politik hatte die Kernenergie als eine wirtschaftlich und umweltfreundlich nutzbare Energiequelle mit Versorgungssicherheit zu Recht identifiziert.

Folgende Prototypkernkraftwerke vom Typ Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen wurden betrieben, beide im „Energieland“ Nordrhein-Westfalen, beide durch die Politik gefördert:

  • AVR  15 MW  bei Jülich
  • THTR 300 MW bei Hamm

Bedauerlicherweise wurden die beiden Prototypkernkraftwerke Ende der 1980er Jahre außer Betrieb genommen.

Eine wesentliche Ursache für die Entscheidung der Außerbetriebnahme war der Beschluss des Bundesparteitags der SPD in Nürnberg vom August 1986: "Ausstieg aus der Kernenergie binnen zehn Jahren". Dieser Beschluss – etwa vier Monate nach der Katastrophe in Tschernobyl - muss als ein Auftakt für den Kampf zur Bundestagswahl Kohl – Rau am 25. Januar 1987 gesehen werden.

In Nordrhein-Westfalen wurde dieser Beschluss durch die nordrhein-westfälische Landesregierung Johannes Rau, SPD, bezüglich des Zukunftsprojekts HTR Kugelhaufenreaktor (und auch bezüglich des Zukunftsprojekts Schneller Brüter) nach über 30 Jahren sehr erfolgreicher Arbeit aus politischen Gründen umgesetzt, allerdings mit Zustimmung der Bundesregierung, vertreten durch das Bundesministerium der Forschung und Technologie unter Minister Dr. Heinz Riesenhuber, CDU. Den beiden Prototypprojekten wurden keine staatlichen Mittel mehr gewährt, weder vom Land, noch vom Bund. Die Förderung wurde eingestellt, noch bevor dieser Kernkraftwerkstyp die Marktreife erreicht hatte.
Auf wen hatte die Politik Rücksicht zu nehmen?

Es gab es kaum Widerstand gegen diese Entscheidung
Bei der Wirtschaft in Nordrhein-Westfalen hatte es nie eine wirklich fundierte Nachfrage nach Kernenergie zur Stromerzeugung gegeben. Das Gegenteil war eher der Fall im Land der Braunkohle und der Steinkohle; lieferten doch die dortigen Bergbauunternehmen die Kraftwerkskohle für die deutschen Kohlekraftwerke. In Nordrhein-Westfalen gab es nur ein kommerzielles Kernkraftwerk, den Siedewasserreaktor Würgassen (Kernkraftwerk 1. Generation), und der war weit weg von den mächtigen Kohlezentren: im Dreiländereck mit Niedersachsen und Hessen.
Und die potentielle Lieferindustrie des HTR mit Kugelbrennelementen war zu einer sachbezogenen Auseinandersetzung mit der Politik nicht bereit, nicht in der Lage. Die Defizite ihrer Zukunftsfähigkeit waren unübersehbar, und die Lobby der Leichtwasserreaktoren, die den Wettbewerb mit dem HTR befürchtete, war zu mächtig.

Für diesen politischen Opportunismus wurden die Ängste der Bevölkerung nach der Katastrophe von Tschernobyl am 26. April 1986 sträflich missbraucht.

Jedem Interessierten und Verantwortlichen war bekannt, dass das havarierte, sowjetische Kernkraftwerk vom Typ RBMK in keiner Weise – weder physikalisch, noch technisch, somit nicht im Geringsten - dem Sicherheitsstandard der ansonsten in der Welt betriebenen Kernkraftwerke, vor allem auch nicht dem in Deutschland üblichen Sicherheitsstandard entsprach.
Jeder Eingeweihte wusste: Der russische Typ RBMK ist nachweislich unsicher.

Der Hochtemperaturreaktor mit Kugelhaufen ist hingegen unbestritten das weltweit sicherste Kernkraftwerk.

Begründet ist diese Tatsache darin, dass die Entwicklung des Kugelhaufenreaktors ausdrücklich der Vorgabe folgte, ein Kernkraftwerk mit einer solchen Qualität von Sicherheit zu realisieren, wie es die Erzeugung von Strom aus Kernspaltung in Regionen mit hoher Besiedlung, selbst in Städten verlangt, auch mit Wärme-Kraft-Kopplung zur Beheizung der Haushalte und auch als Lieferant von Prozessdampf in Industriebetrieben, z.B. der Chemischen Industrie.
Alle anderen Kernkraftwerke hatten diese ausdrückliche Vorgabe nicht. Sie leiten sich ab aus Kernreaktoren, die Vorgaben aus der militärischen Nutzung hatten, entweder von den Reaktoren für U– Boote (Ziel: hohe Kompaktheit) oder den Reaktoren zur Produktion von Waffenplutonium (Ziel: hohe Ausbeute an Plutonium). Durch Hinzunehmen von aktiv wirkenden Sicherheitseinrichtungen wurden diese Kernkraftwerkstypen für die zivile Erzeugung von Elektrizität einsetzbar gemacht.

Der Hochtemperaturreaktor mit Kugelhaufen wird als inhärent sicher bezeichnet.
Das soll sagen, dass er „passiv“ sicher ist (naturgesetzlich) und nicht „aktiv“ sicher gemacht wird (durch technische Einrichtungen). Technische Einrichtungen haben immer Versagenswahrscheinlichkeiten, seien sie auch noch so gering.

Die herausragende Sicherheit des HTR Kugelhaufenreaktors ist vor allem begründet in

  • seinen robusten Brennstoffpartikeln, die auch bei sehr starken Überhitzungen (wie nach Verlust des Kühlmittels) die gefährlichen radioaktiven Produkte zurückhalten und deren Umschichtungen obendrein nicht schmelzen,
  • seiner physikalischen Grundauslegung, die einen unkontrollierten Anstieg der Kernspaltung nicht zulässt, und
  • seiner maßvollen Leistungsdichte (Leistung bezogen auf das Bauvolumen), die eine unkontrollierte Überhitzung, auch durch die Nachwärme ausschließt.

Durch „geplante“ Störfälle im Maßstab 1 : 1 am HTR Kugelhaufenreaktor AVR bei Jülich wurden diese Vorteile nachgewiesen. Das katastrophenfreie Sicherheitsverhalten des HTR Kugelhaufenreaktors wurde somit im faktischen Betrieb belegt, nicht nur durch theoretische Untersuchungen, durch Studien.
Hinzu kommt, dass ein Lufteinbruch in den Reaktor, der zum Verbrennen der Brennelementkugeln führen könnte, naturgesetzlich ausgeschlossen ist, durch entsprechende technische Konstruktionen. Dieses wurde beim erwähnten THTR in wesentlichen Zügen verwirklicht.

Das Abzweigen von waffenfähigem Material aus den Brennstoffpartikeln des Hochtemperaturreaktors ist unmöglich.

Ein weiterer, sehr erheblicher Sicherheitsvorteil des Systems Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen besteht darin, dass die genutzten Kugelbrennelemente nach Entnahme aus dem Reaktor ohne Zwischenbehandlung in ein Endlager überführt werden können, da

  • ihr Spaltmaterial genügend abgebrannt ist,
  • sie keine technisch ausgelegte, aktive Abfuhr der Nachwärme erfordern

und da

  • die Umschichtungen ihrer Brennstoffpartikel die Strahlung der sehr langlebigen Alpha-Strahler abschirmen, d.h. nicht durchlassen,

wobei noch hinzukommt, dass die Umschichtungen

  • nicht zerbrechen, auch nicht unter hohem Druck, und
  • nicht durch Wasser zersetzt werden.

Die Gamma-Strahlung ist bei der jeder Art der Endlagerung auf längere Sicht generell ohne Bedeutung. Sie klingt vergleichsweise schnell ab.
Wegen der Abschirmung der Alpha-Strahler durch die Umhüllungen der Brennstoffpartikel könnte ein Kugelbrennelement nach 200 Jahren in die Hand genommen werden.

Nicht erforderlich beim HTR Kugelhaufenreaktor sind vor der Endlagerung des radioaktiven Abfalls

  • das Heraustrennen des verbliebenen Spaltmaterials und des radioaktiven Abfalls aus den Brennelementen sowie die Trennung des Spaltmaterials und des radioaktiven Abfalls voneinander (Wiederaufarbeitung)

und damit auch nicht

  • die anschließende Konditionierung des radioaktiven Abfalls (z.B. Verglasung) für die Endlagerung,

im Gegensatz zu den üblichen Kernkraftwerkstypen.
Beim System Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen entfallen somit die Risiken der Anlagen der Wiederaufbereitung und der Konditionierung des radioaktiven Abfalls.
Die Kugeln können unzerstört, unbehandelt in ein Endlager verbracht werden.

Das gegebenenfalls aus logistischen Gründen erforderliche, zeitlich begrenzte überirdische Zwischenlagern der Kugeln verlangt nur den üblichen Schutz.

Die Endlagerung der Kugeln mit ihrem radioaktiven Abfall ist in solchen geologischen Strukturen und Tiefen möglich, die eine Rückkehr der Radioaktivität in die Biosphäre geophysikalisch, somit naturgesetzlich, für immer völlig ausschließen.

Somit kann das System Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen auch im Hinblick auf die Entsorgung seines radioaktiven Abfalls als katastrophenfrei bezeichnet werden.

Schließlich sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den zur Endlagerung anfallenden Kugeln um geringe Volumina handelt.
Pro 1.000 MW Kugelhaufenreaktor beläuft sich das Volumen der abzulagernden Kugeln auf etwa 30 m3 pro Jahr, eher weniger, also rechnerisch auf einen Würfel von maximal etwa 3 m x 3 m x 3 m.

Ein modernes Grundlastkraftwerk auf Kohlebasis von 1.000 MW produziert etwa 5 Millionen t CO2 pro Jahr. Das ist ein Volumen von etwa 2,5 Milliarden m3 pro Jahr, rechnerisch ein Würfel von etwa 1,4 km x 1,4 km x 1,4 km. Durch hohen Druck kann das CO2 verflüssigt und auf 0,27 % des Ausgangsvolumens reduziert werden, also beim genannten Beispiel auf 6.75 Millionen m3, entsprechend einem Würfel von etwa 190 m x 190 m x 190 m.
Eine überirdische Zwischenlagerung dieser Volumina von verflüssigtem CO2 ist nicht möglich; sie würde gigantische Druckbehälter erforderlich machen, die nicht realisierbar sind.
Es sei die Frage erlaubt, ob die unterirdische Endlagerung solcher riesigen Volumina von verflüssigtem CO2 unter hohem Druck ebenso ungefährlich sein wird für den Menschen wie die Endlagerung der Kugelbrennelemente des Hochtemperaturreaktors?
Ganz zu schweigen von dem nachhaltigen Schaden, den derjenige Teil des gasförmigen Abfalls CO2 anrichten wird, der weiterhin wie bisher in die Atmosphäre emittiert werden muss, unter anderem weil nicht genügend geeignete Kavernen für die Endlagerung des verflüssigten CO2 verfügbar sind.

Das in der politischen Diskussion oft verwandte Argument, es gäbe zu wenig Spaltmaterial für eine zukünftige, nuklear ausgerichtete Energieversorgung, ist schlechterdings falsch, auch schon bezüglich der heute üblichen Kernkraftwerkstypen.
Beim Hochtemperaturreaktor kommt noch förderlich hinzu, dass er das von ihm benötigte Spaltmaterial teilweise selbst erzeugen kann, ausgehend von dem in den Reaktor mitbeschickten Thorium, das in der Natur im Überfluss vorhanden ist. Dieses Potenzial des Hochtemperaturreaktors wurde im THTR (Thorium-Hochtemperaturreaktor) bei Hamm in Nordrhein-Westfalen genutzt, konnte aber dort nicht völlig nachgewiesen werden, da der THTR zu früh still gelegt wurde.
Der Nutzen des „Brütens“ des Spaltmaterials Uran 233 aus Thorium 232 konnte aber dankenswerterweise am HTR Kugelhaufenreaktor AVR abschließend vorgeführt und somit seine Machbarkeit bewiesen werden. Ein weiterer „Rekord“ des HTR Kugelhaufenreaktors AVR!

Die Ausnutzung des Brennstoffs erfolgt beim HTR Kugelhaufenreaktor mit einem thermodynamischen Wirkungsgrad, der deutlich höher ist als der Wirkungsgrad des heute üblichen Leichtwasserreaktors. Der niedrige Wirkungsgrad des Leichtwasserreaktors ist im wesentlichen begründet in der Schwäche seiner Brennstäbe.
Der Wirkungsgrad des HTR Kugelhaufenreaktors entspricht dem Wirkungsgrad moderner Kohle- und Gaskraftwerke. Auch sind mit dem Hochtemperaturreaktor kombinierte Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke (GuD, Combined Cycle Power Plant CCPP) möglich, mit Wirkungsgraden bis 46 %.
Hinzu kommt noch die bereits oben erwähnte höhere Ausnutzung des Spaltmaterials durch

  • den kontinuierlichen Betrieb beim HTR Kugelhaufenreaktor und das Brüten sowie
  • die Möglichkeit der Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung.

Der HTR Kugelhaufenreaktor schont die Ressourcen an Spaltmaterial, im Gegensatz zum Leichtwasserreaktor.

Überall, wo Kohlenstoff verbrannt wird (Kohle, Heizöl, Benzin, Diesel, Erdgas, Holz, Torf, Müll, Biomasse), entsteht das Abgas CO2 . Überall wo stattdessen Kernenergie direkt oder indirekt als Energiequelle eingesetzt wird, entsteht kein Abgas CO2.
Der Hochtemperaturrektor kann die gewünschte Verminderung des gasförmigen Abfalls CO2 in allen Bereichen der Energiewirtschaft (Strom, Treibstoff, Heizung und Industriewärme) leisten.

Die Stromerzeugung mit dem HTR Kugelhaufenreaktor wurde im Vergleich zum Leichtwasserreaktor verschiedentlich kalkuliert, mal als geringfügig teuerer, mal als gleich teuer. Bei den Strompreisen allerdings, die der Verbraucher am Ende zu zahlen hat, fallen solche marginalen Unterschiede nicht ins Gewicht. Da die Uranpreise ansteigen werden, wird sich wegen der höheren Effizienz der Spaltmaterialnutzung im HTR Kugelhaufenreaktor der Unterschied zu Gunsten des HTR entwickeln, das auch im Übrigen wegen der weiterhin zunehmenden Sicherheitsanforderungen an den Leichtwasserreaktor.

Der mit dem HTR Kugelhaufenreaktor erzeugte Strom wird zukünftig auch kostengünstiger sein als der Strom aus Verbrennungskraftwerken, wenn diese wegen der CO2-Problematik nachgerüstet sind, und erst recht als der Strom aus den Kraftwerken, die als Energieträger erneuerbare Energie - ohne Subventionen - nutzen.

Förderlich ist, dass der Kugelhaufenreaktor als kleine Einheit wirtschaftlich ist. Er bietet damit die Vorteile der modularen Bauweise. Ein HTR Modul von 250 MWthermisch ist bereits möglich und er verfügt über alle oben genannten Vorteile, insbesondere auch die der Sicherheit, wie der TÜV Rheinland Fachbereich Kerntechnik in einer sehr eingehenden Analyse bereits im Juni 1982 festgestellt hat.

Die Politik hat die für die Zukunft so bedeutsame Technologie Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen zunächst geholt, dann gefördert, am Ende aber verraten.

Der Ausstieg aus der deutschen Hochtechnologie HTR Kugelhaufenreaktor in Deutschland ist ein widersinniger Verzicht auf eine umweltfreundliche, wirtschaftliche und versorgungssichere Technik und ein dramatischer Verlust an technologischer Seriosität. Der Ausstieg ist ein Skandal, den Politik und Wirtschaft gleichermaßen zu vertreten haben.

 

China, Südafrika und den anderen sei Dank gesagt, dass sie die Zukunftstechnologie Hochtemperaturrektor weiter pflegen!

 

210 Kernkraftwerke mit 437 Kraftwerksblöcken sind derzeit weltweit in Betrieb, diese ganz überwiegend vor 1985 beschlossen und größtenteils auch vor 1985 in Betrieb gegangen. Nach 1985 wurden nur etwa 30 Baubeschlüsse für neue Kernkraftwerksblöcke weltweit gefasst, davon für nur acht in USA und Kanada und für nur sechs in Europa (ohne Russland, Ukraine und EU-Beitrittsländer).
Diese mangelnde Nachfrage war begründet in einer temporären Sättigung des Bedarfs an neuen Kraftwerken überhaupt. Das hat sich zwischenzeitlich geändert, wegen der notwendigen Nachrüstung in den Industriestaaten sowie der zunehmenden Nachfrage in den Emerging Countries.

Und es wächst die Erkenntnis, dass eine zukünftige Energieversorgung (Strom, Treibstoff, Heizung und Industriewärme) ohne die Nutzung der Kernenergie nicht denkbar ist. Mancherorts wächst diese Erkenntnis früher, anderen Orts später.

In Anbetracht dieser Entwicklung sei vorsorglich festgehalten, was in der übrigen Welt als selbstverständlich bekannt ist, in Deutschland aber weiterhin verdrängt wird:

Der deutsche Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen

  • ist katastrophenfrei, auch die Entsorgung seines radioaktiven Abfalls,
  • arbeitet ohne die Umwelt belastende Emissionen,
  • nutzt das Spaltmaterial besonders effizient,
  • kann im gesamten Energiemarkt (Strom, Treibstoff, Heizung und Industriewärme) eingesetzt werden,
  • ermöglicht die Bauweise in Modulen,
  • ist wirtschaftlich und
  • bietet keine Möglichkeit des Abzweigens Waffen tauglichen Materials!

In Deutschland ist eine Rückbesinnung auf den Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen, den HTR Kugelhaufenreaktor, geboten, dessen Entwicklung als vielseitiges Zukunftssystem bekanntlich Ende der 1980er Jahre im deutschen Bundesland Nordrhein-Westfalen ohne Not eingestellt wurde.

Noch - gerade noch - gibt es einschlägiges technisches und wissenschaftliches Wissen zum Hochtemperaturreaktor mit Kugelbrennelementen in Deutschland!

Situation heute (Angaben in MWthermisch)

Folgende Hochtemperaturreaktoren sind in Betrieb:

  • China: HTR 10  10 MW  (mit Kugeln)
  • Japan: HTTR   30 MW  (mit Blöcken)

Folgende Hochtemperaturreaktoren vom Typ Kugelhaufenreaktor sind in der Planung:

  • Südafrika: PBMR  400 MW (mit Gasturbine)
  • China: HTR – Modul 250 MW  (mit Dampfturbine)
  • Folgende Programme des zukünftigen Einsatzes des Hochtemperaturreaktors werden bearbeitet:
  • Internationale Kooperation: GENERATION IV
  • China:  30  HTR 250 bis 2020
  • Südafrika:  20 - 30  HTR 400 bis 2050
  • Frankreich (EU-Programm): ANTARES (mit Gasturbine)
  • USA, Russland: MHTGR zur Vernichtung von Plutonium
  • USA:  HTR zur Erzeugung von Wasserstoff
  • Südkorea:  HTR zur Erzeugung von Wasserstoff
  • Japan:  HTR zur Erzeugung von Wasserstoff
  • Niederlande:  HTR als Schiffsantrieb

Literatur:

  1. Kugeler K., R. Schulten: Hochtemperaturreaktortechnik, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1989
  2. AVR – Experimental High-Temperature Reactor, 21 years of successful operation for a future energy technology, Association of German Engineers (VDI), VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1990, ISBN 3-18-401015-5
  3. Schulten R., H. Bonnenberg, Brennelement und Schutzziele, Jahrbuch 91, VDI-GET, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, S. 175, 1991
  4. Kugeler K. et al., Fortschritte in der Energietechnik, Prof. Rudolf Schulten zum 70. Geburtstag, Monographien des Forschungszentrums Jülich, Bd 8, 1993
  5. Kugeler K.,  H. Bonnenberg, Der Hochtemperatur-Reaktor, VDI-Bericht Nr. 1493, S. 147, Düsseldorf, 1999
  6. Nickel H. et al., Long Time Experiments with the Development of HTR Fuel Elements in Germany, Nuclear Engineering and Design 217 (2002) pp 141 – 151
  7. Röhrlich Dagmar, China baut Kugelhaufen-Kernreaktor, DIE WELT, 19. Februar 2005, Seite 31
  8. Pohl P., The Importance of the AVR Pebble-Bed Reactor For the Future of Nuclear Power, CD-Rom Proceedings PHYSOR 2006, ANS Topical Meeting on Reactor Physics, Vancouver, Canada, 2006, Sep. 10-14, B085.
  9. Kugeler K., Moderne Konzepte für eine sichere Kernreaktortechnik, Vortrag bei der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, Magnus – Haus Berlin, 13. Februar 2007
  10. WIKIPEDIA - Internet: pebble bed reactor (PBR), pebble bed modular reactor (PBMR) und Hochtemperaturreaktor (HTR)
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