Chinesische Wissenschaftler freuen sich über den bevorstehenden Testbeginn eines experimentellen Kernreaktors, der Thorium als Brennstoff verwendet. China wäre das erste Land der Welt, das die Möglichkeit hätte, die Technologie zu kommerzialisieren.
Der Reaktor ist insofern ungewöhnlich, als in ihm geschmolzene Salze anstelle von Wasser zirkulieren. Es hat das Potenzial, relativ sichere und billige Atomenergie zu erzeugen. Außerdem erzeugen sie eine viel geringere Menge an sehr langlebigen radioaktiven Abfällen als herkömmliche Reaktoren.
Der Bau des experimentellen Thoriumreaktors erfolgt in Wuwei, am Rande der Wüste Gobi: Die Fertigstellung des ersten Testgeländes soll bis Ende dieses Monats erfolgen, zumindest nach Angaben der Regierung der Provinz Gansu.
Was ist Thorium?
Thorium ist ein schwach radioaktives silbriges Metall, das natürlicherweise in Gesteinen vorkommt und derzeit wenig industriell genutzt wird. Es ist ein Abfallprodukt von Chinas wachsender Bergbauindustrie für Seltene Erden und daher eine attraktive Alternative zu Uranimporten, sagen die Forscher.
Riesiges Potenzial
Thorium ist viel häufiger vorhanden als Uran, und daher wäre es eine sehr nützliche Technologie, die man zwischen jetzt und den nächsten 50 oder 100 Jahren haben sollte, wenn die Uranreserven zur Neige gehen. Es wird Jahrzehnte dauern, die Technologie zu entwickeln, also müssen wir jetzt damit beginnen.
Lyndon Edwards, ein Nuklearingenieur bei Australian Nuclear Science and Technology.
China feiert das zehnjährige Bestehen seines Schmelzsalzreaktorprogramms. Es begann im Jahr 2011 und investierte laut Angaben rund 3 Milliarden Yuan (500 Millionen US-Dollar). Katsu Yoshioka, ehemaliger Präsident des International Thorium Molten-Salt Forum in Oiso, Japan, der eng mit chinesischen Forschern zusammengearbeitet hat.
Der Reaktor von Wuwei wird vom Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) betrieben und soll nur 2 Megawatt thermische Energie, die nur ausreicht, um bis zu 1.000 Haushalte zu versorgen. Aber wenn die Experimente erfolgreich sind, hofft China, zu bauen bis 373 ein 2030-MW-Reaktor, der Hunderttausende von Haushalten mit Strom versorgen könnte.
Eine „fast“ perfekte Technologie
Diese Thoriumreaktoren gehören zu den Technologien, die China anstrebt, um sein Null-Kohlenstoff-Ziel bis 2050 zu erreichen. Das natürliche Isotop Thorium-232 es kann sich nicht spalten, aber wenn es in einem Reaktor bestrahlt wird, absorbiert es Neutronen, um sich zu bilden Uran-233, ein spaltbares Material, das Wärme erzeugt.
Thorium wurde als Brennstoff in anderen Arten von Kernreaktoren in Ländern wie den USA, Deutschland und Großbritannien getestet und ist Teil eines Nuklearprogramms in Indien. Bisher hat es sich nicht als zweckmäßig erwiesen, da es teurer in der Gewinnung als Uran ist und im Gegensatz zu einigen natürlichen Uranisotopen, wie erwähnt, zunächst in ein spaltbares Material umgewandelt werden muss.
Einige Forscher befürworten Thorium als Brennstoff, weil sie sagen, dass seine Abfallprodukte weniger wahrscheinlich als Waffen verwendet werden als die von Uran. Andere haben argumentiert, dass immer noch Risiken bestehen.
Mit Thorium betriebener Schmelzsalzreaktor: der erste der Welt
Die erfahrensten Forscher stellen fest, dass der neue chinesische Thoriumreaktor den des Oak Ridge National Laboratory "kopiert". Dies ist der erste Schmelzsalzreaktor, der 1969 in Betrieb genommen und jetzt geschlossen wurde. Es wird mich nicht überraschen, wenn ich die Emulationsfähigkeit der Chinesen kenne. Aber es muss gesagt werden, dass der neue Reaktor auf jahrzehntelange Innovation bei Produktionsprozessen, Materialien und Instrumenten zurückgreift. Selbst bei der fortschrittlicheren Atomkraft, die wir heute sehen, gibt es eine Kluft.
Im Vergleich zu Leichtwasserreaktoren in konventionellen Kernkraftwerken arbeiten Schmelzsalzreaktoren bei deutlich höheren Temperaturen. Dadurch könnten sie viel effizienter Strom erzeugen. Chinas Thoriumreaktor wird fluoridbasierte Salze verwenden, die sich in einer farblosen und transparenten Flüssigkeit auflösen beim Erhitzen auf etwa 450 ºC. Das Salz dient als Kühlmittel, um Wärme aus dem Reaktorkern zu transportieren. Außerdem verwenden Schmelzsalzreaktoren anstelle von festen Brennstäben auch flüssiges Salz als Substrat für den Brennstoff, beispielsweise Thorium, das direkt im Kern gelöst werden soll.
Schmelzsalzreaktoren gelten als relativ sicher, da der Brennstoff bereits in Flüssigkeit gelöst ist und sie bei niedrigeren Drücken arbeiten als konventionelle Kernreaktoren, was die Gefahr eines explosionsartigen Schmelzens verringert.
Ein sehr wichtiger Prüfstand
Der chinesische Reaktor wird ein Testfeld sein, um viel über diese Technologie zu lernen. Es ermöglicht Ihnen, ein bisschen von allem zu studieren, von der Analyse der Korrosion bis zur Charakterisierung der Zusammensetzung des Kältemittelgemisches, während es in Umlauf ist.
Es könnte Monate dauern, bis der chinesische Reaktor den vollen Betrieb erreicht hat. Wenn etwas schief geht, müssen Sie aufhören und neu beginnen. Die Pumpen können ausfallen, die Rohre können korrodieren. Es kann zu einem Einfrieren kommen. Kaum eine Katastrophe, Wissenschaftler sind sehr optimistisch.
Wissenschaftliche Referenzen: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02459-w
