Atommüll als „Brennstoff“: China will neuen Reaktor 2027 in Betrieb nehmen

In der südchinesischen Provinz Guangdong entsteht derzeit mit dem „China Initiative Accelerator Driven System“ (CiADS) eine Pilotanlage, die ein langjähriges Dilemma der Kernkraft lösen soll: den Umgang mit hochradioaktivem Abfall. Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) planen, im Jahr 2027 einen Prototyp im Megawatt-Bereich in Betrieb zu nehmen, der auf ein Accelerator Driven Sub-critical System (ADS) setzt.

Bei dem ADS wird ein 350 Meter langer Teilchenbeschleuniger genutzt, um einen subkritischen Reaktorkern mit Neutronen zu beschießen. Da der Reaktor allein keine Kettenreaktion aufrechterhalten kann, gilt das System als sicher vor einer unkontrollierten Kernschmelze, da der Prozess sofort stoppt, sobald der Beschleuniger abgeschaltet wird.

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Hochstrom-Protonenstrahl

Technisch setzt das CiADS auf einen Hochstrom-Protonenstrahl, der in einem supraleitenden Linearbeschleuniger auf rund 80 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird. Dieser Strahl trifft auf eine flüssige Blei-Bismut-Legierung.

Dabei wird eine enorme Menge an Neutronen freigesetzt, „die dann Uran-238 in den neuen Kernbrennstoff Plutonium-239 umwandeln und so aus ‚Abfall‘ einen Schatz machen“, heißt es von einem leitenden Forscher laut der South China Morning Post. 

Dies würde die notwendige Lagerzeit des nuklearen Abfalls theoretisch von mehreren 10.000 Jahren auf wenige Jahrhunderte verkürzen und die Brennstoffeffizienz signifikant steigern. Die chinesischen Projektleiter sprechen von einer Vision, die den Energiebedarf der Menschheit für die nächsten 1.000 Jahre sichern könnte. 

Zwar steht bei dem Prototyp CiADS zunächst die Transmutation, also das „Verbrennen“ von Atommüll, im Fokus, doch die Technologie ist explizit als Dual-Use-System für die Energieerzeugung konzipiert. Während herkömmliche Reaktoren nur einen Bruchteil des energetischen Potenzials von Uran nutzen, soll das chinesische System durch die Umwandlung von Abfallstoffen in spaltbares Material eine nahezu vollständige Verwertung des Brennstoffs ermöglichen.

MYRRHA

Ob das Konzept auch praxistauglich ist, ist derzeit allerdings noch unklar. Denn trotz des Potenzials dieses Designs gibt es laut dem Institut weltweit keine kommerziell einsetzbaren Systeme, lediglich experimentelle Projekte wie das chinesische Projekt befinden sich in der Entwicklung. 

In Belgien wird mit MYRRHA ein ähnliches, wenn auch kleiner dimensioniertes Projekt verfolgt, das ebenfalls dieses Funktionsprinzip erforscht. Das Projekt wird von SCK•CEN geleitet, einem belgischen Zentrum für Kernenergieforschung. Der Beschleuniger soll noch heuer getestet werden, ab 2036 soll der volle Reaktorbetrieb aufgenommen werden.

In den USA läuft derzeit ebenfalls ein Projekt auf Basis eines ADS. Das Ziel dessen ist es primär, die Strahlungsdauer von Atommüll durch eine Reduktion der Isotope um bis zu 99,7 Prozent zu senken. 

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Der Zeitplan in den USA ist jedoch weniger ambitioniert. Während China bereits 2027 eine Pilotphase anstrebt, kalkuliert man in den USA mit einer Einsatzbereitschaft in frühestens 30 Jahren.