Deep Fission steckt Atomreaktoren 1.600 Meter tief in die Erde

Das Loslösen von fossilen Brennstoffen hat der Kernenergie neuen Aufwind beschert. Zwar werden erneuerbare Energien massiv ausgebaut, um Kohle- und Gaskraftwerke zu ersetzen. Bis aber wirklich alle ersetzt werden können, dauert es aber noch. Also wird Atomkraft als „emissionsarme“ Form der Energieerzeugung und Übergangslösung gehandelt.

Allerdings müssen auch etliche Akw bald ersetzt werden, da diese aus Sicherheitsgründen eine beschränkte Lebensdauer haben. Neue Atomkraftwerke zu bauen ist aber langwierig und teuer. Hier setzt das Start-up Deep Fission an. Es kombiniert die Fortschritte bei Tiefenbohrungen mit bereits vorhandener Technologie.

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Loch mit 76 cm Durchmesser und 1.600 Meter Tiefe

Die Idee ist, dass kleine Atomreaktoren tief in die Erde sollen. Geplant sind Bohrlöcher, die eine Meile tief sind (ca. 1.600 Meter) und einen Durchmesser von 76 Zentimeter haben. Dadurch könne man sich große und teure Sicherheitsmaßnahmen ersparen, die normalerweise für Atomreaktoren nötig sind.

Das grundlegende Design des Deep-Fission-Reaktors entspricht eines üblichen Druckwasserreaktors. Dieser Typ von Reaktor wird weltweit am häufigsten bei Akw genutzt.

Es wird derselbe Brennstoff verwendet, dieselbe Kontrollmethode mit Brennstäben, Bor und Kühlflüssigkeit und dieselbe Struktur, die den Brennstoff in der Position hält. Dadurch soll die Herstellung dieser unterirdischen Reaktoren schnell und günstig sein.

Der Reaktor arbeitet mit demselben Druck für Kühlmittel (160 bar) und mit derselben Kerntemperatur von 315 Grad Celsius, wie reguläre Druckwasserreaktoren. Wasser wird zum Reaktor in die Tiefe gepumpt. Durch die Hitze der Kernspaltung wird es zu Wasserdampf, steigt auf und betreibt dort eine Dampfturbine, die Elektrizität erzeugt.

Die einzigen beweglichen Teile des Deep-Fission-Reaktors sind die Reaktorstäbe und die Kühlflüssigkeit. Dadurch soll er besonders wartungsarm sein, verspricht das Start-up. Der Reaktor ist an Kabeln befestigt. Sollten Inspektionen nötig sein, kann der Reaktor innerhalb von ein bis 2 Stunden an die Oberfläche gezogen werden.

Günstiger und vor Terroristen geschützt

Deep Fission betont, dass die Kosten für Kilowatt pro Stunde geringer als bei einem normalen Atomkraftwerk sind, nennt aber keine konkreten Berechnungen dazu. Die Kosten seien in etwa mit der von Stromerzeugung durch Kohle vergleichbar – was deutlich unter den Kosten von Atomkraft liegt.

Die Kostenersparnis sei vor allem darauf zurückzuführen, dass man die klassischen Sicherheitsmaßen eines Akw durch Geologie ersetzt. So entfalle der Bau eines Druckbehälters (30 Zentimeter dicker Stahl) für den Reaktor. Auch der Sicherheitsbehälter, der den Reaktor und dessen Kreislauf- und Nebenanlagen mit bis zu 1,6 Meter dicken Betonwände umhüllt, ist nicht nötig.

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Außerdem sei der unterirdische Reaktor sicher von Tornados, Überflutung, Tsunamis, Flugzeugabstürzen und terroristischen Angriffen. Bei einer Fehlfunktion herrsche ebenfalls hohe Sicherheit, da quasi in den Leitungen über dem Reaktor 1.600 Meter lang Wasser fließt, um ihn im Notfall schnell zu kühlen.

Skalierbar durch viele Bohrungen

Ein Deep-Fission-Reaktor hat eine Leistung von 15 Megawatt. Das ist relativ wenig: Derzeit übliche Atomkraftwerke haben Reaktoren mit einer elektrischen Leistungen um die 1,3 Gigawatt.

Laut Deep Fission sei der Reaktor aber skalierbar. Man bohrt einfach mehr Löcher und setzt mehr Reaktoren ein. Mit 100 Bohrlöchern und 100 Reaktoren könne man so 1,5 Gigawatt Leistung erreichen. Nahe beieinander liegende Bohrlöcher und Reaktoren können sich eine Dampfturbine und einen Kondensator teilen, was wiederum die Kosten senkt.

Dadurch hat man im Grunde eine modulare Bauweise – ähnlich wie bei SMR-Mikroreaktoren, an denen derzeit etliche Unternehmen arbeiten. Deep Fission sieht deshalb den Einsatz seines unterirdischen Reaktors nicht nur bei der Stromversorgung von Ballungszentren, sondern etwa auch von kleineren Siedlungen und Militärbasen. Denkbar sei auch, die bereits vorhande Infrastruktur bei bestehenden Atomkraftwerken oder stillgelegten Kohlekraftwerken zu nutzen.

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Erste Reaktoren in 3 Jahren in Betrieb

Deep Fission wurde 2023 vom Vater-Tochter-Team Richard und Elizabeth Muller gegründet. Es hat seinen Sitz in Berkeley, Kalifornien und 4 Millionen US-Dollar in einer ersten Investorenrunde eingenommen.

Derzeit werden die ersten Standorte der Reaktoren mit den ersten Kunden finalisiert. Sobald die Standortfreigabe erfolgt ist, sollen die ersten unterirdischen Reaktoren innerhalb von 3 Jahren in Betrieb genommen werden.

Auch wenn solche Reaktoren günstiger und sicherer als herkömmliche Akw sind, bleibt das Problem des entstehenden Atommülls. Dazu hat sich Deep Fission noch nicht geäußert. Womöglich wird das Start-up seinen Kunden vorschlagen, die ausgebrannten Brennstäbe zwischenzulagern. Am Ende der Lebensdauer des Reaktors könnten sie ins Bohrloch transferiert werden, das dann mit Beton und Erde versiegelt wird. Gänzlich „sauber“ ist so eine Lösung natürlich nicht und würde nicht zu Deep Fissions Auftritt passen, der die unterirdischen Reaktoren als „saubere, verlässliche, leistbare und nachhaltige Lösung für den Energiebedarf“ bezeichnet.