Atomkraft: Kleine, modulare Reaktoren produzieren mehr Atommüll als herkömmliche

Ende dieses Jahres gehen die letzten drei deutschen Atomreaktoren – Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2 – vom Netz und beschließen die Ära der nuklearen Stromerzeugung in Deutschland. Einige andere Länder halten dagegen an Kernkraftwerken fest. Und auch die Forschung an neuen Reaktortypen zeigt international mit einigen Dutzend verschiedener Konzepte eine rege Dynamik.

Vor allem an kleineren Reaktoren mit bis zu 300 Megawatt elektrischer Leistung – small modular reactors (SMR) – wird in meist noch sehr frühen Entwicklungsphasen gearbeitet. Sie streben einen sicheren Betrieb bei möglichst geringen Kosten an. Doch das weltweit noch ungelöste Problem der Atommüll-Entsorgung könnte sich mit diesen modularen Kleinreaktoren im Vergleich zu den heute laufenden Leichtwasserreaktoren sogar noch vergrößern, heißt es in einer neuen Analyse.

Kleinreaktoren vs. Herkömmlicher Leichtwasserreaktor

"SMRs werden die Herausforderungen des Managements und der Lagerung nuklearer Abfälle noch verschärfen", berichten Lindsay M. Krall von der Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company in Solna und ihre Kollegen vom Center for International Security and Cooperation der amerikanischen Stanford University. Die Forschenden konzentrieren sich in ihrer Analyse auf drei verschiedene Reaktor-Typen – einem integrierten Druckwasserreaktor, einem mit Natrium gekühlten Schnellen Brüter und einem Flüssigsalzreaktor.

Auf der Basis von verfügbaren Patenten und wissenschaftlichen Publikationen ermittelten sie die anfallenden Mengen radioaktiver Abfälle im Verhältnis zur Wärmeerzeugung. Diese Wärme bildet die Grundlage für die eigentliche Stromerzeugung über Generatoren. Ihre Ergebnisse verglichen sie darauf mit den Abfallmengen eines herkömmlichen Leichtwasserreaktors mit 1100 Megawatt elektrischer Leistung.

Beim Betrieb von Kernreaktoren halten schnelle Neutronen die notwendige Kettenreaktion in Gang. Parallel müssen sie jedoch auch von der Umgebung abgeschirmt werden. Gerade der Aufwand für diese Abschirmung steige nach Angaben der Forschenden bei kleineren Kernreaktoren an. Parallel wachse auch die Menge radioaktiver Abfälle. So verursache ein integrierter Druckwasserreaktor die zweieinhalbfache Menge Müll im Vergleich zu aktuellen, großen Atomkraftwerken. Das untersuchte Konzept für einen Flüssigsalzreaktor ergab sogar eine Verfünffachung.

Und mit der 30-fachen Müllmenge müsse bei einem kleinen Schnellen Brüter gerechnet werden, da hier relativ große Mengen des Kühlmittels Natriums genutzt würden. Zudem konzentrieren sich in den abgebrannten Brennmaterialien mehr radioaktive Isotope als bei großen Leichtwasserreaktoren. Das erfordere einen höheren Aufwand beim Transport und einer sicheren Zwischenlagerung des Atommülls.

Weitere Analysen für weitere Reaktor-Typen

Mit bisher nur drei untersuchten Typen für kleine Kernreaktoren gibt diese Studie erste Hinweise auf die zu erwartenden Mengen nuklearer Abfälle. Um alle in Entwicklung befindlichen Typen bewerten zu können, müssten weitere Analysen folgen. Allerdings verweisen Lindsay und Kollegen auf viele Ähnlichkeiten im Kraftwerksaufbau, beim Brennstoffkreislauf und einer Neutronen-Leckrate vieler SMRs. "Daher zeigen die meisten SMRs einen signifikanten Nachteil für die Entsorgung nuklearer Abfälle", so die Forschenden.

Trotz dieses Dämpfers werden die Arbeiten an neuen, kleineren Reaktortypen mit großer Sicherheit weiter verfolgt werden. Die meisten Ansätze sind jedoch noch nicht über eine Entwurfsphase auf dem Papier hinaus gekommen. Mit ersten Prototypen ist daher kaum vor den 2030er Jahren zu rechnen. Ob SMRs für eine komplett klimaneutrale Stromerzeugung bis Mitte des Jahrhunderts überhaupt noch einen nennenswerten Beitrag leisten könnten, sollte vor großen Investitionen in diese Techniken kritisch hinterfragt werden. Fraglich bleibt zudem, ob die teils optimistischen Ankündigungen geringer Stromgestehungskosten von 2 bis 3 Cent pro Kilowattstunde eingehalten werden. Dieses Preisniveau erreichen Solarkraftwerke an sonnenreichen Standorten bereits heute.

(jle)