Atomenergie: Wichtiger Meilenstein für Flüssigsalzreaktor erreicht

Große Hoffnungen werden in Atomkraft mittels Flüssigsalzreaktoren gesetzt. Sie gelten als vielversprechende Zukunftstechnologie im Bereich der Kernenergie und werden als sicherer angesehen als herkömmliche Atomreaktoren.

Weil der Brennstoff permanent flüssig ist, ist er gleichzeitig Kühlmittel. Da der Kern so bewusst im flüssigen Zustand gehalten wird, ist eine klassische Kernschmelze nicht möglich. Zudem entsteht weniger gefährlicher Atommüll und der Betrieb gilt als effizienter. Bei der Entwicklung gibt es jedoch Hürden.

US-Wissenschaftlern ist nun beim sogenannten Molten Salt Reactor Experiment (MSRE) ein Durchbruch gelungen, der die Entwicklung funktionstüchtiger Flüssigsalzreaktoren vorantreibt. Sie haben eine neue, effizientere Methode zur Herstellung von Brennstoffen gefunden. Das verkündete die Forschungseinrichtung auf ihrer Webseite.

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Flüssigsalzreaktoren

In dieser Reaktorart ersetzt man die in Atomkraftwerken üblicherweise verwendeten angereicherten Uran- oder Plutonium-Brennstäbe und das Wasser zu deren Kühlung durch eine Mischung aus Kernbrennstoff und geschmolzenem Salz. In Flüssigsalzreaktoren herrschen höhere Temperaturen (rund 600 Grad Celsius) als in normalen Druckwasserreaktoren. Dadurch arbeiten sie um bis zu 50 Prozent effizienter.

Eines der bislang größten Probleme ist, dass der im MSRE verwendete Brennstoff Uran in einer bestimmten chemischen Form vorliegen muss: Das Uran muss in Chloridsalzen löslich sein. Dadurch ist es jedoch chemisch weniger stabil und bringt Korrosionsprobleme mit sich.

Die Forscher des Idaho National Laboratory (INL) arbeiten bereits seit 2020 an einer Lösung. Seither suchen die US-Wissenschaftler nach der richtigen Uranverbindung, die sie außerdem mit hoher Effizienz in großer Menge herstellen wollen.

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Reaktor soll bis 2028 einsatzbereit sein

Bisher konnten die Forscher von ihrem entwickelten Brennstoff nur kleine Mengen produzieren (bis zu 85 Gramm pro Charge). Der Reaktor benötigt jedoch eine halbe Tonne, um den kritischen Zustand zu erreichen.

Nun haben die Forscher herausgefunden, welche exakten Bedingungen, Zutaten und Methoden es braucht, um mehr Brennstoff pro Charge zu produzieren. Es ist ihnen gelungen, 18 kg auf einmal zu erzeugen.

Und das mit hoher Effizienz. 90 Prozent des Urans konnten in nutzbares Brennstoff-Salz umgewandelt werden. In der Forschung zu Flüssigsalzreaktoren stellt dies einen bedeutenden Meilenstein dar.

Bis Oktober wollen sie nun 5 Chargen aus angereichertem Uran herstellen. Damit wird die Serienfertigung des Brennstoffs demonstriert.

Zusammen mit den Unternehmen Southern Company und TerraPower wollen sie bis 2028 den ersten „Critical Fast-Spectrum Flüssigsalzreaktor“ bauen. Mit diesem Versuchsreaktor wird dann das Verhalten von Neutronen im Reaktor untersucht und die Stabilität des Brennstoffs sowie die Korrosionsbeständigkeit der Reaktorteile überprüft. Eine kommerzielle Version davon soll bis 2035 vorgestellt werden.