Robert Klatt
Kugelhaufenreaktoren, die auch als Atomreaktoren der 4. Generation bezeichnet werden, wurden in Deutschland vor Jahrzehnten entwickelt. In China hat nun der erste kommerzielle Kugelhaufenreaktor einen Sicherheitstest bestanden, bei dem das aktive Kühlsystem abgeschaltet wurde.
Peking (China). Der erste Hochtemperaturreaktor mit Kugelhaufen (Kugelhaufenreaktor) wurde in Deutschland entwickelt am 1967 am Forschungszentrum Jülich in Betrieb genommen. Kommerzielle Atomkraftwerke mit einem Kugelhaufenreaktor gibt es bislang aber nicht. China möchte in den kommenden Jahren Atomkraftwerke mit Kugelhaufenreaktoren in Betrieb nehmen. Forscher der Tsinghua-Universität arbeiten deshalb seit Langem an der Umsetzung.
Laut einer Publikation im Fachmagazin Joule wurde nun beim Kugelhaufenreaktor in Shidaowan in der Provinz Shandong an der Küste des Gelben Meers die Sicherheit des ersten kommerziellen Kugelhaufenreaktors erprobt. Dazu haben die Forscher den Strom des aktiven Kühlsystems deaktiviert und die Kühlung und Kontrolle des Reaktorkerns ausschließlich den passiven Systemen überlassen. Es wurde so untersucht, ob die passiven Systeme die Nachzerfallswärme abführen können.
„Die Reaktionen der Kernleistung und der Temperaturen in den verschiedenen Reaktorstrukturen zeigen, dass die Reaktoren auf natürliche Weise ohne aktives Eingreifen abgekühlt werden können. Die Ergebnisse der Tests belegen zum ersten Mal die Existenz einer inhärenten Sicherheit im kommerziellen Maßstab.“
Wie die Forscher erklären, sind die Anforderungen an die Sicherheit bei Atomreaktoren der 4. Generation besonders hoch. Der Testlauf mit deaktivieren Kühlsystem zeigt laut ihnen, dass der erste kommerzielle Atomreaktor dieses Typs den Anforderungen entspricht. In dem Hochtemperaturreaktor mit Kugelhaufen befindet sich der Brennstoff Uran in einer rund sechs Zentimeter großen Kugeln mit einer Siliziumkarbidbeschichtung. Als Kühlmittel kommt Helium zum Einsatz und als Moderator Graphit.
Das Kühlmittel erreicht im Kern eine Temperatur von 750 Grad Celsius, was rund doppelt so heiß ist wie älteren Temperatur von 750 Grad Celsius. Dadurch kann Dampf mit einer Temperatur von 566 Grad Celsius produziert werden, der reguläre Dampfturbinen antreiben kann. Bei anderen Atomreaktoren werden aufgrund der geringeren Dampftemperatur spezielle Dampfturbinen verwendet, die deutlich ineffizienter sind.
Wenn bei einem Kugelhaufenreaktor der Zufluss des Kühlmittels Helium ausfüllt, soll sich dieser automatisch deaktivieren. Es soll dadurch zu einem Zustand kommen, in dem keine Kernschmelze mehr stattfinden. Die kürzlich in China durchgeführten Tests belegen, dass dieser Sicherheitsmechanismus tatsächlich funktioniert.
Joule, doi: 10.1016/j.joule.2024.06.014