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Strom aus Atommüll: Schneller Reaktor BN-800 im kommerziellen Leistungsbetrieb
Strom aus Atommüll: Schneller Reaktor BN-800 im kommerziellen Leistungsbetrieb
Veröffentlicht am 2016-12-09
Von Rainer Klute
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Von Dominic Wipplinger und Rainer Klute

Strom aus Atommüll: Wer etwas will, findet Wege. Wer etwas nicht will, findet Gründe. Foto: Rosatom

Seit dem 31. Oktober 2016 und damit gut einem Monat läuft Block 4 des russischen Kernkraftwerks Beloyarsk im kommerziellen Leistungsbetrieb. Es handelt sich um einen sogenannten Schnellen Reaktor vom Typ BN-800 mit einigen Eigenschaften, die ihn vom Gros der sonst üblichen Leichtwasserreaktoren abheben. Für das amerikanische Kraftwerkstechnikfachmagazins “POWER Magazine” waren diese Besonderheiten jüngst Grund genug, der noch jungen Anlage die Auszeichnung “Top Plant” zu verleihen.

Ein wesentlicher Punkt, der zu dieser Entscheidung führte, ist die Fähigkeit des BN-800, nicht nur Uran, sondern auch Plutonium und die übrigen Transurane als Brennstoff zu nutzen. Diese hochradioaktiven und langlebigen Stoffe fallen beim Betrieb üblicher Kernreaktoren als Atommüll an und lassen sich dort nicht weiter verwerten. Allerdings enthalten diese Abfälle noch 96 Prozent der ursprünglich im Kernbrennstoff steckenden Energie, also fast alles. Schnelle Reaktoren wie der BN-800 sind in der Lage, diese Energie freizusetzen und Strom daraus zu gewinnen. Die bessere Brennstoffausnutzung führt zu viel weniger Reststoffen, die außerdem erheblich geringere Halbwertszeiten aufweisen und somit viel schneller abklingen.

Russland will die Abfälle herkömmlicher Leichtwasserreaktoren recyclen und das Atommüllproblem innerhalb der nächsten Jahrzehnte mit Hilfe Schneller Reaktoren lösen. Fachleute nennen das Atommüll-Recycling auch das »Schließen des Brennstoffkreislaufs«. Der BN-800 ist für Russland ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg. Er zeigt, dass das Verfahren funktioniert – und zwar nicht nur im Labor oder mit einem Forschungsreaktor, sondern in einer industriellen Großanlage im kommerziellen Leistungsbetrieb mit einer planbaren und zuverlässigen Einspeisung von 800 Megawatt in das Stromnetz der Oblast Swerdlowsk.

Geschlossener Brennstoffkreislauf mit thermischen Reaktoren und Schnellen Brütern. Quelle: Deutsche Nucleopedia

Von Beloyarsk 4 versprechen sich die russischen Reaktorbauer wichtige Betriebserfahrungen für den Nachfolger des BN-800: Der BN-1200 soll eine um 50 Prozent höhere Leistung bringen, zugleich aber einfacher und preiswerter als der BN-800 sein und weiter gesteigerte Sicherheit bieten. Der erste der BN-1200-Reaktoren soll ebenfalls am Standort Beloyarsk entstehen; eine Entscheidung darüber wird 2019 erwartet und hängt von den Ergebnissen des BN-800 ab.

Der Reaktorkern des BN-800 wird nicht mit Wasser gekühlt, sondern mit flüssigem Natrium. Anders als in gewöhnlichen Kernkraftwerken gibt es keinen Moderator, der die bei der Kernspaltung freiwerdenden Neutronen abbremst. Der BN-800 arbeitet mit schnellen, energiereichen Neutronen – daher die Bezeichnung »Schneller« Reaktor. Zwar sind weltweit eine ganze Reihe Schneller Reaktoren in Betrieb, doch ist Beloyarsk 4 nach Stilllegung des französischen Superphénix 1997 der leistungsstärkste und zusammen mit seinem Vorläufer BN-600 der einzige kommerziell betriebene Kernkraftwerksblock mit einem derartigen Reaktor. Der BN-600 steht als Block 3 ebenfalls im Kernkraftwerk Beloyarsk und ist bereits seit 1980 in Betrieb.

Der BN-800 nutzt im Gegensatz zu den meisten gewöhnlichen Kernkraftwerken kein angereichertes Uran als Brennstoff, sondern Plutonium-Uran Mischoxid (MOX). In seiner gegenwärtigen Kernkonfiguration kommen Plutonium aus ehemaligen sowjetischen Kernwaffen sowie abgereichertes Uran zum Einsatz, das als Abfallprodukt bei Anreicherung und Wiederaufarbeitung anfällt. Damit soll der BN-800 den russisch-amerikanischen Abrüstungsvertrag (START) erfüllen, der auf beiden Seiten die Vernichtung von 34 Tonnen waffenfähigen Plutoniums vorsieht. Allerdings setzte Russland Anfang Oktober 2016 den START-Vertrag einseitig aus. Präsident Putin warf den USA vor, ihren Verpflichtungen nicht nachzukommen, da das Land die Herstellung von Plutonium-Uran Brennstoff aufgegeben habe.

Wie es mit der Vernichtung des Waffenplutoniums in Russland weitergeht, ist noch unklar. Sie sollte sich eigentlich über die nächsten Jahre erstrecken. Jedenfalls kann der BN-800 wie erwähnt auch Plutonium aus den gebrauchten Brennelementen gewöhnlicher Kernkraftwerke als Brennstoff nutzen.

Effektive Plutonium-Verwertung

Als Schneller Reaktor kann der BN-800 Plutonium effektiver verwerten als ein gewöhnliches Kernkraftwerk mit thermischem Leichtwasserreaktor, in welchem die bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen durch das auch als Moderator dienende Kühlwasser abgebremst werden. Beim Einsatz von Plutonium als Brennstoff in einem thermischen Reaktor wird nur ein Teil der Plutonium-239-Kerne gespalten. Ein anderer Teil wandelt sich durch Neutroneneinfang in Isotope wie beispielsweise Plutonium-240 oder Plutonium-242 um. Da Isotope mit gerader Massenzahl im thermischen Neutronenspektrum schlecht spaltbar sind, nimmt ihr Anteil immer weiter zu, bis sich das Plutonium nicht mehr für den Einsatz in thermischen Reaktoren eignet.

Schnelle Neutronen hingegen neigen eher als thermische Neutronen dazu, Plutoniumkerne zu spalten, statt von ihnen absorbiert zu werden. Vor allem aber können sie auch die im thermischen Spektrum schlecht spaltbaren Isotope zerlegen. In einem Brennstoffkreislauf mit thermischen und Schnellen Reaktoren lässt sich das Plutonium daher vollständig verwerten. Die Plutoniumqualität verschlechtert sich im Schnellen Reaktor nicht weiter, sondern verbessert sich sogar. Im Idealfall kann man auf diese Weise das gesamte anfallende Plutonium verwerten, sodass am Ende kein Plutonium übrigbleibt, das endgelagert werden müsste.

Kartogramm des BN-800-Reaktorkerns (Brenner mit Equilibrium-Brennstoffkreis) von innen nach außen:

Neutronenquelle
Steuerstäbe
Innere Brennelemente
Mittlere Brennelemente
Äußere Brennelemente
Abschirmelemente (Stahl)
Brutelemente (DU)
Reflektorelemente
Abschirmelemente (Stahl)
Borreflektorelemente
Abgebrannte Brennelemente

Quelle: Deutsche Nucleopedia

Der BN-800 kann aber nicht nur vorhandenes Plutonium als Brennstoff nutzen, sondern auch neues Plutonium aus Uran-238 erbrüten. Natururan besteht fast vollständig aus Uran-238, genauer: zu 99,3 Prozent. Es ist ein Uran-Isotop, das von thermischen Neutronen nicht gespalten werden kann und daher in herkömmlichen Reaktoren fast nutzlos ist. Durch Neutroneneinfang wandelt sich ein Uran-238-Atom jedoch in ein gut spaltbares Plutonium-239-Atom um; man spricht von »Brüten«. Dieser Prozess ist an sich nichts Außergewöhnliches, findet in jedem normalen Kernreaktor statt und trägt durch die Spaltung der Plutonium-239-Kerne auch dort mit einem gewissen Anteil zur Gesamtleistung bei.

Gegenwärtig ist der Kern des BN-800 für die Vernichtung des Waffenplutonium ausgelegt; er arbeitet als »Schneller Brenner«. In einer anderen Kernkonfiguration kann er aber auch mehr Plutonium erbrüten als er verbraucht (»Schneller Brüter«). Dadurch lässt sich letztlich das gesamte Uran-238 als Brennstoff nutzen, sodass aus einer gegebenen Menge Natururan über 100 mal mehr Energie als in konventionellen Kernkraftwerken gewonnen werden kann. Abgebrannter Brennstoff wird fast vollständig wiederverwertet, sodass als Abfall nur die mit überschaubaren Halbwertszeiten von weniger als 100 Jahren radioaktiven Spaltprodukte sowie geringe Mengen an Transuranen zurückbleiben. Hier dürften in Russland künftig auch bleigekühlte Schnelle Reaktoren wie der BREST-300 eine Rolle spielen.

Höhere Temperaturen ermöglichen höhere Effizienz

Auch sonst bietet der BN-800 einige technische Besonderheiten und Vorteile gegenüber gewöhnlichen Kernkraftwerken. Durch die Verwendung von flüssigem Natrium als Kühlmittel erreicht er Dampftemperaturen von 490 °C. Zum Vergleich: Konventionelle Kernkraftwerke kommen auf Dampftemperaturen um 280 °C. Die höhere Temperatur ermöglicht eine kompaktere und effizientere Heißdampfturbine. Die thermodynamische Nettoeffizienz des Kraftwerks liegt bei fast 40 Prozent, während sie bei gewöhnlichen KKW oft nur rund 30 Prozent beträgt. Trotz der hohen Temperatur wird der Primärkreis des Reaktors nicht unter erhöhtem Druck betrieben, da Natrium auch bei Normaldruck erst bei etwa 900 °C siedet. Der Primärkreis des BN-800 ist mit primären Umwälzpumpen und Wärmetauschern vollständig in einem natriumgekühlten Reaktorkessel untergebracht, der sich wiederum in einem Sicherheitsbehälter befindet. Ein Kühlmittelverluststörfall im Primärkreis ist dadurch einfach zu beherrschen und gleichzeitig sehr unwahrscheinlich.

Da Natrium und Wasser chemisch unter starker Wärmefreisetzung heftig miteinander reagieren, wird, wie bei natriumgekühlten Reaktoren üblich, zwischen dem Primärkreislauf und dem Wasser-/Dampfkreislauf ein weiterer, nicht radioaktiver Natriumkreislauf eingesetzt. Dies verhindert, dass bei einer Dampferzeugerleckage radioaktives Natrium freigesetzt wird.

Schnelle Reaktoren: die Zukunft der Kernenergie

Mit dem BN-800 im kommerziellen Leistungsbetrieb stellt Russland seine Technologieführerschaft bei Schnellen Reaktoren eindrucksvoll unter Beweis. Dennoch arbeiten auch in anderen Teilen der Welt Staaten und Unternehmen an fortschrittlichen Reaktorkonzepten, die den hochaktiven, langlebigen Atommüll beseitigen und zugleich die Reichweite des Brennstoffs Uran um Jahrtausende verlängern, von Thorium als alternativem Kernbrennstoff ganz zu schweigen.

Speziell natriumgekühlte Schnelle Reaktoren sind in China und Indien von strategischer Bedeutung. Indien wartet auf den Abschluss des Genehmigungsverfahren zur Inbetriebnahme des Prototype Fast Breeder Reactors (PFBR) im Kernkraftwerk Kalpakkam. Ein Prototyp zwar, aber mit einer elektrischen Leistung von immerhin 500 Megawatt. Frankreich arbeitet am 600-MW-Demonstrationsreaktor ASTRID (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration); eine Entscheidung über den Bau der Anlage soll 2019 fallen. Japan hat sich ASTRID wegen Problemen mit dem eigenen Schnellen Brüter Monju angeschlossen. Technisch besonders interessant ist der PRISM (Power Reactor Innovative Small Module) von GE Hitachi Nuclear Energy, da er metallische Brennelemente verwendet, die sich in einem besonders einfachen und kostengünstigen Verfahren, dem Pyroprozess, aufbereiten und per Stangengießverfahren herstellen lassen. Der Reaktor selbst ist fertig entwickelt und wartet auf einen ersten Kunden, möglicherweise Großbritannien, wo über 100 Tonnen Waffenplutonium zu entsorgen sind.

Schnelle Reaktoren sind die Zukunft der Kernenergie.

Mehr zum BN-800:

Mehr zum Atommüll:


Dominic Wipplinger

Dominic Wipplinger studiert Elektrotechnik und ist in der Österreichischen Kerntechnischen Gesellschaft sowie in der Nuklearia aktiv. Er hat bereits in etlichen Kernkraftwerken als Messtechniker gearbeitet.

Rainer Klute

Rainer Klute ist Diplom-Informatiker, Nebenfach-Physiker und Vorsitzender des Nuklearia e. V. Seine Berufung zur Kernenergie erfuhr er 2011, als durch Erdbeben und Tsunami in Japan und das nachfolgende Reaktorunglück im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi auch einer seiner Söhne betroffen war.

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BN-800
Schneller Reaktor
dr. karsten burger sagt:

Interessanter und sehr ausführlicher Artikel. Meiner Ansicht nach müssten sich alle einig sein, dass man solche “Schnellen Brenner” zumindest zum Verbrennen des schon angefallenen Atommülls braucht. Inwieweit man es in noch größerem Maßstab benutzt, kann man ja diskutieren, das hängt davon ab, ob man soviel “automatische” Sicherheit einbauen kann, dass menschliche Fehler ausgeschlossen werden können.

Ich meine mich zu erinnern, dass sich die damalige Kritik am “Schnellen Brüter” in Deutschland unter anderem daran entzündete, dass im Falle eines Problems man nur einige Sekunden hat, um das richtig zu regeln.

Ein zweiter Kritikpunkt war, dass menschliche Fehler einfach gemacht werden, z.B. war in Japan die Kontrollbehörde wirklich sehr klein und korrupt. In Tschernobyl waren das Personal gewohnt, auf die Monatsproduktion zu schielen und Sicherheitsstandards öfters zu ignorieren.

Ein drittes Problem in Deutschland ist die dichte Besiedelung. Wenn etwas passiert sind relativ viele Menschen betroffen.

Ich finde, auch die “deutsche Energiewende” litt daran, dass man unbedingt das ganze Geld für Subventionen der deutschen Industrie verwenden wollte, auch da wo es technisch besser gewesen wäre, mit Nachbarländern zusammen zu arbeiten und die eben auch ein paar Euros verdienen zu lassen.

Irgwans sagt:

Ja, das war der heliumgekühlte Kugelhaufenreaktor.
Das Gas nimmt leider nicht viel Wärmenergie auf, deswegen ist die Zeitspanne um so einen Reaktor vor seinem durchgehen noch zu regeln sehr kurz.
Das war der Ausschlussgrund.
Aber andere Kühlmittel, wie bspw. Blei oder Flüssigsalz können wesentlich mehr Wärmeenergie aufnehmen, weswegen man bei denen auch mehr Zeit zum Regeln hat.
Insofern war das nur ein ganz bestimmter Typ von schnellem Brüter, den man verworfen hat.

vertigo sagt:

Der “Schnelle Brüter” war in den Medien in Deutschland schnell verdorben, weil die Bezeichnung vielleicht genau dies herausfordert. Und offenbar war die Kühltechnik tatsächlich anders und diese Anlagen wären gefährlich gewesen. Die im Artikel beschriebenen Brüter scheinen wesentlich anders zu funzen. Nur der Name ist gleich.

Fukushima wäre vielleicht überall so geschehen, wo es Erdbeben und ergo Tsunamis geben kann. Das ist nicht zynisch gemeint – aber stellt man sein Zelt am Krater eines aktiven Vulkans auf? Das ist sicher eine technische Meisterleistung gewesen, aber die Japaner haben kaum noch eine Wahl wg. Platzmangel.

Und die Energiewende hier in D wird vielleicht einfach nur ein Schuss in den Ofen. Der verstromt dann fossile Brennstoffe.

M.F.Peters sagt:

Hallo,
Ich würde Ihre Euphorie gerne teilen…
Atommüll recyceln und minimieren, Atommüllendlagerlösung, Energie aus Atommüll, Atomwaffenvernichtung zur Energieerzeugung -> Das ist doch super, damit müsste man doch jeden noch so verbohrten Öko überzeugen können… Wo ist der Haken?
Atomkraft ohne Subventionen ist nicht ökonomisch und die teuerste Art der Energieerzeugung?
Atomkraft ohne bezahlte Atommüllvernichtung, wie in diesen Fall zur Vernichtung von Atomsprengköpfen, ist nicht ökonomisch und die teuerste Art der Energieerzeugung, wenn der Brennstoff besorgt und aufbereitet werden muss und nicht fertig vorliegt in Form von waffenfähigen Material, welches entsorgt werden muss und extra vergütet wird?
Atomenergienutzung ist kompliziert und schwer zu beherrschen, die Prozesse sind voller Störquellen die Kettenreaktionen auslösen können und unkalkulierbare und heftige Folgen haben?
Atomkraftnutzung ist beherrschbar, läuft jahrzehntelang störungsfrei, aber eine noch so undenkbare Verkettung von Fehlern führt zu unkalkulierbaren Szenarien mit heftigsten Folgen?
Ich habe meinen Ersatzwehrdienst in einer ABC-Einheit geleistet. Dort habe ich einen Kollegen kennengelernt der Atomphysik studierte. Der sagte mir damals einleuchtend, dass deutsche Atomreaktoren Wasser als Modulator brauchten, im Störfall würde dieses verdampfen und die Reaktion unterbrechen, das wäre der Hauptsicherheitsfaktor. Ist das falsch? Oder zu einfach?
Ist der hier beschriebene Reaktor/ Brüter / Brenner ohne diesen Sicherheitsfaktor konzipiert? Was gibt der ganzen Sache dann die Sicherheit?
Das unglaublich viele hochstudierte Atomphysiker die Sache in Schach halten und das Ding schon schaukeln kann es wohl nicht sein? Ist das nicht alles zu viel und zu detailreich um dies zu handeln, geschweige denn im Störfall? Haben die bisherigen Störfälle nicht gezeigt, dass der Mensch oder auch Atomphysiker scheitern müssen, da die Zeit zum Handeln nicht bleibt und / oder es an Material, Mensch und Maschinen mangelt?
Sie haben Fukushima als Beispiel dargestellt, so als hätte es da zwingend zur Katastrophe kommen müssen und in diesen Reaktor/ Brüter / Brenner kann sich Fukushima nicht wiederholen? Warum?
Beispiel Fukushima – in den Nachrichten haben wir gesehen, dass der Reaktor gekühlt werden musste, dies nicht gelang durch die zerstörten Kühlvorrichtungen in Folge des Tsunamis (?). ist das richtig, Reaktor/ Brüter / Brenner haben nur ein Kühlsystem, das geht im Störfall kaputt und nichts ist mehr zu machen? Keine dreifache Sicherheit? Kein Erdbeben- Tsunami-Sicherheit? Keine Mobile Lösung? Keine „Atom-Feuerwehr“? Stattdessen Notlösungen mit Betonpumpen unter anderem aus Deutschland? Ist das bei uns anders? Sind die Japaner hier fahrlässig oder einfach nur dumm? Sind wir schlauer? Haben wir das wirklich im Griff?
Jeder Festbrennstoffkessel braucht eine Thermische-Ablaufsicherung, bei Temperaturüberschreitung wird dieser mit Kaltwasser gekühlt. Ein Reaktor/ Brüter / Brenner hat das nicht? Wenn ja nur in einfacher Ausführung?
Bitte verzeihen Sie mir meine vielleicht naive Herangehensweise, aber ich bin nicht in der Lage über Isotopen oder ähnliches zu philosophieren, das währen meine Fragen, so wie sie vielleicht viele Ottonormalverbraucher auch haben und vielleicht können Sie hier zur Klärung beitragen. Vielleicht ist doch die Atomangst unbegründet? Mich wundert, dass Sie sich allen Anschein mit der Materie auskennen und vollkommen Angstfrei damit umgehen und anscheinend total dahinter stehen und die Atomsache befürworten, obwohl Sie alle Konsequenzen mittragen müssten.
Und noch eine Frage bei allen Euphuismus, was sehen Sie denn kritisch an der Sache? Jede Medaille hat doch zwei Seiten. Was muss noch passieren oder sollte sich ändern, muss noch erforscht werden?
Gruss, MFPeters

M:F:Peters sagt:

…keine Antwort? Ich sehe hier Antworten innerhalb eines Tages…
(kratzamkopf)

Rainer Klute sagt:

Sie haben einen sehr langen Kommentar mit sehr vielen Einzelpunkten geschrieben – da fehlt vermutlich den meisten schlichtweg die Zeit, auf alles einzugehen. Mir geht es jedenfalls so.

M.F.Peters sagt:

…sollte auch keine Doktorarbeit werden…. 😉
Diese Seite hier ist doch pro Atomkraft; gegen Atomkraft kann man sich überall Infos ziehen…
Wen interessieren irgendwelche Isotopensachen? Das sind doch die brennenden Fragen….
Sie sehen doch wie die Atomkraft in der Öffentlichkeit verrissen wird -> Öffentlichkeitsarbeit ist somit wichtig und wird von der Atomkraftseite vernachlässigt. Deswegen ist diese Seite und die Möglichkeit hier Fragen zu stellen gut. Ich hoff Sie können einiges aus dem Weg räumen und richtig stellen….(…soviel Zeit muss also sein, vor allem wenn Sie schon sich selber hier bereitstellen… 😉 )
Gruss MFPeters

Atomino sagt:

Die ganze Problematik der Atomenergie, bzw. unserer derzeitigen Atompolitik ist doch, daß die Leute zum Einen der Technik zu sehr vertrauen, die durch Pfennigfuchserei und dem Jammern, daß die Atomenergie zu teuer ist, vergessen, daß man Atomenergie sicher sicher beherrschen kann, wie man es bisher tat. Die derzeitigen Atomreaktoren waren seit den Anfängen der Atomenergie der militärischen Nutzung ausgerichtet. Atomreaktoren wurden dazu genutzt waffenfähiges Material zu produzieren, damit man immer mehr Waffen zur Hand hatte.
Jegliche reine friedliche Atomenergienutzung wurde doch von vornherein ausgeschlossen und sogar vehement verhindert. Denn leider sind die Kriegstreiber und Waffenfetischisten überall an den Schaltstellen der Atomenergie die Tonangeber. Dazu kommen solche dilettantischen Konstruktionsfehler an den Atomreaktoren, wie sie in Fukushima und nicht nur da gebaut wurden. Nur als Beispiel für den Dilletantismus ist die Abschaltung der Notkühlkreise beim Ausfall der Elektroenergieversorgung der Reaktoren. Wären die Notkühlkreisläufe beim Energieausfall, so wie er nach dem Tsunami in Fukushima durch die Überflutung der Transformatoren und Notstromaggregate auftrat, automatisch geöffnet worden, wäre es mit Sicherheit nicht zum GAU gekommen. Dazu kommt die mangelhafte Ausbildung und das fehlende Training der Kraftwerksmannschaften in allen Kernkraftwerken, weil Ausbildung und Training Kosten verursacht. Da man heutzutage aber mehr dem Quartalsabschluß Beachtung schenkt, als der Sicherheit der Kraftwerke und der Menschen und der Umwelt die sie umgeben, sind die nächsten Unfälle in Kernkraftwerken bereits vorprogrammiert.
Der sicheren Kernkraftwerkstechnik und deren sicheren Betrieb muß endlich die Aufmerksamkeit gewidmet werden, die sie verdienen. Dann, wenn wir die Technik nicht dem Rotstift und dem Knausern unterwerfen und endlich von der miltärischen Nutzung Abstand nehmen, wird die Kernkraftwerkstechnik sicher genutzt werden können. Dann können wir auch die leidliche Endlagerung in den Griff bekommen. Doch leider herrscht in der Menschheit der Neid, die Angst und die Agressionen gegeneinander vor, so daß wir wohl niemals auf der ganzen Welt in Frieden leben können. Sichere Atomtechnik ist möglich, wenn auch nicht einfach zu gestalten. Wenn wir unsere Umwelt von den Auswirkungen der Energiegewinnung und -nutzung durch fossile Energieträger befreien wollen, dann kommen wir nicht um die Nutzung der Kernenergie herum. Zumal wir ja die Endlagerproblematik nicht in den Griff bekommen, wenn wir es in tiefe Löcher versenken, sondern nur, wenn die Energie, die in den Kernbrennstoffen vorhanden ist, möglichst restlos nutzen. Der Rest ist dann leichter zu händeln, als der derzeitige Atommüll.
Aber wie gesagt, die Gier und der Neid, der sich in der gesamten Menschheit seit Ewigkeiten vorherrscht, wird das verhindern.

Hans Dieter Franke sagt:

Habe keine Berührungspunkte mit Nuklearphysik als Mathematiker aber mir fällt sofort etwas auf. Die Theorie fast neutron reactors sollte in allen Industriestaaten seit Langem bekannt sein also sind es Probleme der Technologie die etwa in USA lange zeit verhindert haben dass solche Reaktoren auch nur versuchsweise gebaut werden. Nun sollte Russland diese Technologie haben? Das erscheint nicht besonders überzeugend in Japan etc. laufen ja nicht gerade Technologie-Volldeppen herum.

Rainer Klute sagt:

Stimmt, die Schnellreaktortechnik ist nichts Neues und überall seit langem bekannt. Der Stillstand im Westen hat denn auch keine technischen Gründe, sondern ideologische. So ist beispielsweise in den USA das IFR-Projekt (Integral Fast Reactor) 1994 von Präsident Carter gestoppt worden. Erst Anfang dieses Jahres sind die USA wieder in die Schnellreaktorforschung eingestiegen – Stichwort: Versatile Test Reactor (VTR) –, um den Rückstand zu Russland und China aufzuholen – nach 25 Jahren Stillstand sicherlich nicht die leichteste Übung.

Hans Dieter Franke sagt:

Politische “Ideologien” als Hinderungsgrund erscheint mir gerade für USA wenig überzeugend. Da dürfte es eher so sein dass Kosten Nutzen i.e. Profit negativ ist. Es soll um 1980 oder ggf 1990 bin nicht sicher eine Studie der Tennessy Valley gegeben haben mit dem Ergebnis Strom aus Kernenergie ist nicht wettbewerbsfähig viel zu teuer da war aber Theorie fast neutron längst bekannt. Also die volkswirtschaftlichen Gesamtkosten inklusive etwaiger sozialisierter Betriebskosten. Von der Technologie weiss ich nichts aber ich suche immer nach dem Fehler im Beweis und bei dem fast burner muss ein Fehler drin sein. Vermutlich Kosten. Sonst würden es längst “alle” machen

Rainer Klute sagt:

Die Nuklearindustrie ist extrem konservativ und setzt lieber auf bewährte Lösungen als auf Neues. Da bislang genügend Uran-235 zur Verfügung stand, hatte man wenig Grund, von den bewährten wassergekühlten, wassermoderierten Reaktoren wegzugehen. Allmählich wird es aber mehr und mehr nötig, auch die gewaltigen Uran-238-Bestände in den Blick zu nehmen. Außerdem werden Lösungen für die hochaktiven, langlebigen Abfälle nötig. Das begünstigt jetzt die Entwicklung und den Einsatz Schneller Reaktoren. Russland hat hier klar die Nase vorn. Kann man blöd finden, ist aber so. Andere ziehen nach. Wir leben in spannenden Zeiten!

Kepplerpythagoras sagt:

In Duetschland wurde der schnell Brueter schon in den 70ger Jahren gebaut und auch fertiggestellt, wurde aber aufgrund von Buergerinitiativen nie in Betrieb genommen. Heute ist dort in Karkar ein Vergnuegungspark. https://en.wikipedia.org/wiki/SNR-300 Also, ganz klar, technische Huerden gab as nicht aber wohl idiologische.

Aser sagt:

Als die Sowjetunion zerfiel, bereicherten sich dort die Amerikaner sehr billig am Uran für ihre Anlagen. Sie vergassen dadurch an Zukunft zu denken und verloren zum Teil an Kompetenz in dem Bereich.

Andre Duevel sagt:

“Diese hochradioaktiven und langlebigen Stoffe fallen beim Betrieb üblicher Kernreaktoren als Atommüll an und lassen sich dort nicht weiter verwerten.”

und

“… die den hochaktiven, langlebigen Atommüll beseitigen…”

Das sollte korrigiert werden. Hochradioaktive/hochaktive Stoffe sind nicht langlebig. Sie zerfallen schnell, dafür aber eben hochradioaktiv.
Gemeint ist vermutlich ein Gemisch aus hochradioaktiven und langlebigen Stoffen, was im Text aber nicht deutlich wird.

Rainer Klute sagt:

Ja, wenn es so einfach wäre! Es gibt aber nicht nur die beiden Extreme hochaktiv/kurzlebig (zum Beispiel das bekannte Iod-131) und schwachaktiv/langlebig (zum Beispiel Uran-238), sondern auch noch allerlei dazwischen. Die Transurane, allen voran Plutonium, weisen sowohl eine hohe Radiotoxizität als auch lange Halbwertszeiten auf. So ist beispielsweise die Halbwertszeit von Pu-239 mit 24.110 Jahren zwar sehr viel kürzer als die von U-238 (4,4 Mrd. Jahre), aber sehr lang im Vergleich zu I-131 (8 Tage).

Daher nenne ich die Transurane hochaktiv (wenn auch nicht sooo hochaktiv) und langlebig (wenn auch nicht sooo langlebig). Spaltung wandelt sie in Spaltprodukte um, die überwiegend hochaktiv und kurzlebig sind und mit einer relativ kurzen Lagerdauer auskommen.

Hans Dieter Franke sagt:

Radiotoxizität ist nicht alles es muss auch die biologische Giftwirkung der “Atomabfälle” berücksichtigt werden – wie die anderer Industrieabfälle auch . Radiotoxizität , hochernegtische Strahlung ionisierende ist vergleichsweise einfach zu bewerten hinsichtlich Wirkung bei nichtlinearer Dynamik “Ökosysteme” sind Mathematiker ( applied ) noch ziemlich unter sich

Rainer Klute sagt:

Ja, das geschieht ja auch. Natürlich wird dafür gesorgt, dass nukleare Abfälle nicht in die Biosphäre gelangen.

Benno sagt:

Schon seltsam, dass der Name ‘Kalkar’ kein einziges mal in dem Artikel erwähnt wird. Dabei haben wir Deutschen uns ja schon mal an so einem Ding versucht. Das Ergebnis war eine der größte Investitionsruinen aller Zeiten. Selbst der Berliner Flughafen ist ein Billigheimer dagegen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Kalkar

Übertroffen wird das ganze nur noch von dem katastrophalen ‘Iter’-Projekt in Frankreich. Soviel zum Thema: Atomenergie ist die Zukunft..

Rainer Klute sagt:

Das ist nicht seltsam, sondern hat mit dem Thema des Artikels zu tun.

Aber richtig, wir könnten bereits seit über 30 Jahren Atommüll-Verwertung betreiben, wären wir nicht durch die allgemeine Atomhysterie in Folge des Tschernobyl-Unglücks voller Panik aus dieser Zukunftstechnik ausgestiegen. Damals war Deutschland führend, heute ist es Russland. So ändern sich die Zeiten. Angst ist halt ein schlechter Ratgeber.

Falk Rohde sagt:

Kalkar, kosten 5 Milliarden €,war betriebsbereit,der Reaktor mußte nur noch mit Brennelementen bestückt werden.Wurde aber aus idiologischen Gründen für eine Million € an einen Holländischen Investor verkauft welcher einen Spaßpark daraus gemacht hat.

A J sagt:

Auch wens schon länger her ist,

das Thema verfolge ich schon länger und bin überrascht das Punkte nicht angesprochen werden.
1. Änderung der Abschirmungsaufwandes durch Natrium im Gegensatz zu Wasser
2. Korrosionsproblematik mit Natrium und den verwendeten bauteilen.
3. Wie verhält sich Natrium nach Längerer verweilzeit im Reaktor.
4. Was passiert bei Havariefällen? Ist einkalkuliert das austretendes Natrium in seine feste Form übergeht und Steuerung/Messung/ verhindert oder erschwert.

Ich bleib neugierig 🙂

Dominic Wipplinger sagt:

1) Das Natrium im Primärkreis (Reaktorbecken) wird durch die Neutronenstrahlung im Kern aktiviert, es enthält daher das beta-gammastrahlende Isotop Natrium-24 mit einer Halbwertszeit von 14 Stunden. Die Strahlung dieses radioaktiven Natriums muss entsprechend abgeschirmt werden. Die Strahlung aus dem Reaktorkern wird dagegen bereits vom umgebenden Natrium relativ gut abgeschirmt. Radial und axial um den Kern herum gibt es zurdem auch eine Neutronenabschirmung aus boriertem Stahl.

Um die Gammastrahlung abzuschirmen ist das Reaktorbecken mit einem biologischen Schild aus Stahlbeton umgeben, ähnlich dem bioligischen Schild eines Druckwasserreaktors. Zu den Seiten hin bilden die Wände der Reaktorgrube die Abschirmung, nach oben hin ein Stahlbetondeckel auf der Reaktorgrube.

Siehe auch: http://nuklearia.de/wp-content/uploads/2013/12/BN-800_Laengsschnitt_Reaktorbehaelter.png
https://cf.ppt-online.org/files/slide/k/kGhVas2FTjyitzQx4JrcdBpXweUY3SIC9fEHoM/slide-6.jpg

2) Stahl weist im Natrium im allgemeinen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und wird daher als Strukturmaterial verwendet.

Wesentliche Effekte in dem Zusammenhang sind:

2.1) Allgemeine Korrosion:
Die Legierungsbestandteile des Stahls (Eisen, Chrom, Nickel) werden an der Oberfläche thermisch und durch Strahlung stark belasteter Bauteilen (Vor allem Brennelementhüllrohren) ausgewaschen und lagern sich an kälteren Stellen im Kreislauf an. Selbst bei extrem hoch belasteten Brennstäben mit einer Temperatur von 700°C bewegt sich die Korrosionsrate aber nur in der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern pro Jahr. Um die Korrosionsrate zu minimieren muss/sollte der Sauerstoffgehalt im Natrium minimiert werden.

2.2) Selektive Auswaschung von Legierungsbestandteilen:
Chrom und Nickel werden vom Natrium stärker ausgewaschen als Eisen. Das führt zu einer Verarmung dieser Elemente an der Brennstaboberfläche und einer stärkeren Anlagerung an kalten Elementen im Kreislauf wie den Zwischenwärmetauschern.

2.3) Anlagerung von ausgewaschenen Legierungsbestandteilen:
An kalten Stellen im Kreislauf kann sich nach vielen Betriebsjahren eine problematisch dicke Materialschicht anlagern, etwa an den Zwischenwärmetauschern wo der Wärmeübergang behindert werden kann. Problematisch ist in diesem Zusammenhang vor allem das an heißen Stellen relaitv gut im Natrium lösbare Element Silizium welches daher als Legierungsbestandteil vermieden werden sollte.

2.4) Radioaktivitätstransport:
Durch die selektive Auswaschung und Anlagerung von Legierungsbestandteilen können sich auch radioaktive Isotope im Primärkreis verteilen. Das kann vor allem bei der Wartung der Zwischenwärmetauscher ein Problem sein wenn sich an diesen Gammastrahler wie Kobalt-60 anlagern.

2.5) Kohlenstofftransport:
Der wichtige Legierungsbestandteil Kohlenstoff ist im Stahl bei den hohen Temperaturen relativ gut beweglich und kann aus dem ganzen Volumen ausgewaschen werden. Das kann zu einer Kohlenstoffverarmung an heißen Bauteilen, vor allem Hüllrohren, führen und zu einem Anstieg des Kohlenstoffgehalts und einer damit verbundenen Versprödung an kalten Bauteilen wie den Zwischenwärmetauschern. Bei der Auswahl der verwendeten Stahllegierungen speziell von Hüllrohren und Zwischenwärmetauschern muss auf diese Problematik Rücksicht genommen werden.

All diese Probleme können durch eine Minimierung von Verunreinigungen im Natrium gemindert werden. Die Reinigung des Natriums erfolgt vor allem in sogenannten Kältefallen, die die kältesten Stellen im Kreislauf bilden. Das Natrium sollte im Betrieb regelmäßig auf den Gehalt an Verunreinigungen hin untersucht werden.

Die Beherrschbarkeit der Korrosion in natriumgekühlten Reaktoren zeigen etwa das natriumgekühlte Versuchskernkraftwerk BOR-60 im Kernforschungszentrium RIAR in Dimitrowgrad das seit 1969, also fast 50 Jahre in Betrieb ist oder der natriumgekühlte japanische Forschungsreaktor Joyo der seit 1977 in Betrieb ist.

Siehe etwa: https://publikationen.bibliothek.kit.edu/200011906/3811762
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-7091-3724-6_29

3) Wie schon dargestellt werden im Laufe der Zeit Legierungsbestandteile im Natrium gelöst und das Natrium selbst wird durch Neutronenstrahlung ausgehend vom Natürlichen Isotop Natrium-23 aktiviert und bildet das radioaktive Natrium-24 welches zu Magnesium-24 zerfällt. Sowohl die Legierungsbestandteile als auch das Magnesium werden durch Kältefallen laufend aus dem Natrium entfernt und ihre Konzentration so konstant niedrig gehalten.

4) Wenn Natrium aus dem Reaktorpool austreten sollte gelangt es in den Sicherheitsbehälter. Dessen Temperatur ist so hoch das es nicht zu einem Erstarren des darin befindlichen Natriums kommen sollte. Der Spalt zwischen Sicherheitsbehälter und Reaktorpool ist so bemessen das es auch bei einer großen Leckage im unteren Bereich des Pools nicht dazu kommen kann das der Kern freiliegt. Unterhalb der Natriumoberfläche haben Weder Reaktor- noch Sicherheitsbehälter irgendwelche Durchbrüche für Instrumentierungs- und Steuerungssysteme oder Natriumleitungen. Diese tauchen alle von oben in den Reaktorpool ein.

Kommt es zu einer Leckage in einem der Sekundärkreise ist davon auszugehen dass das austretende Natrium verbrennt, das entstehende Natriumoxid ist ein Feststoff. Der betroffene Sekundärkreis wird in diesem Fall abgelassen um ein weiteres Austreten von Natrium zu verhindern. Auch die Lagertanks für das Sekundärnatrium sind so heiß das das Natrium dort nicht erstarrt.

BL sagt:

Verstehe ich es richtig, dass die BN-Reaktoren in Deutschland verboten sind?

Rainer Klute sagt:

Das ist richtig (im Sinne von »zutreffend«). Das Atomgesetz legt in § 7 fest: »Für die Errichtung und den Betrieb von Anlagen zur Spaltung von Kernbrennstoffen zur gewerblichen Erzeugung von Elektrizität und von Anlagen zur Aufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe werden keine Genehmigungen erteilt.«

Archophob sagt:

Das heißt, wenn man einen Reaktor genehmigt bekommen will, darf man weder Strom verkaufen, noch Kernbrennstoffe für andere Reaktoren aufarbeiten.

Heizwärme verkaufen und Geld mit der Vernichtung von Atommüll verdienen wäre demnach legal?

Rainer Klute sagt:

Das ist in § 7 (1) Atomgesetz (AtG) geregelt. Dort heißt es: »Für die Errichtung und den Betrieb von Anlagen zur Spaltung von Kernbrennstoffen zur gewerblichen Erzeugung von Elektrizität und von Anlagen zur Aufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe werden keine Genehmigungen erteilt.

Ein Heizkernkraftwerk ist damit zwar im Prinzip genehmigungsfähig, allerdings läuft der Antragssteller Gefahr, dass das Atomgesetz schneller geändert wird, als er »emissionsfrei« sagen kann.

Eine Anlage zur Vernichtung von Atommüll ist nicht genehmigungsfähig, da es sich um ein Anlage zur Aufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe handelt.

Es kann halt nicht sein, was nicht sein darf.

Archophob sagt:

Und wenn man in einem nicht-so-nukleophoben EU-Land eine Binnenmarktzulassung für 30kw-Heizungskellermodule bekäme? Könnte man die einfach in Finnland massenproduzieren und in deutsche Keller einbauen, oder müßte man für jeden Keller eine “Kraftwerksgenehmigung” beantragen?

Rainer Klute sagt:

Ja, in diesem Fall brauchte man für jeden Keller eine Genehmigung, siehe § 7 (1) AtG: »Wer eine ortsfeste Anlage zur Erzeugung oder zur Bearbeitung oder Verarbeitung oder zur Spaltung von Kernbrennstoffen oder zur Aufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe errichtet, betreibt oder sonst innehat oder die Anlage oder ihren Betrieb wesentlich verändert, bedarf der Genehmigung.«

SN sagt:

Klingt doch echt nicht schlecht. Da sollte auch in Deutschland weiter dran geforscht werden und vorallem wirtschlaftlicher Nutzen draus gezogen werden.

Aber Kernenergie, Stammzellenforschung und Gentechnik müssen halt möglichst bekämpft werden, weil…. sie….. eben böse und …. man sowas einfach nicht macht.

Hahaha.

Lukas sagt:

Sehr guter Artikel! Ich schreibe aktuell eine wissenschaftliche Arbeit über das Thema Atommüll und die Minimierung des Atommülls.
Nun meine Frage:
Ist der verlinkte Artikel eine wissenschaftliche Quelle oder auch nur eine Internetquelle?

Rainer Klute sagt:

Hallo Lukas,

welchen Artikel meinst du genau? Wir haben ja jede Menge Quellen verlinkt. Insgesamt dürfte die Gesamtheit der Quellen ein schlüssiges Bild zum BN-800 vermitteln, nicht zuletzt auch die Verweise, die wir in unsere Zotero-Bibliothek aufgenommen haben.

Informationen zum Thema Atommüll findest du unter http://nuklearia.de/atommuell/. Auch hier belegen wir unsere Aussagen durch zahlreiche Quellen.

Unser Anspruch ist es übrigens nicht, wissenschaftliche Aufsätze zu verfassen. Vielmehr wollen wir so über Kernenergie informieren, daß es jeder versteht. Ein wissenschaftliches, evidenz- und faktenbasiertes Vorgehen ist aber auch dabei unverzichtbar und in unseren Augen selbstverständlich.

Die wesentlichen Informationen findet man in unseren Texten. Wer sie überprüfen will oder sich tiefer in die Materie einarbeiten möchte, kann das anhand unserer Quellenangaben tun – und natürlich eigenständig recherchieren und sich einen Eindruck davon verschaffen, was stimmt und was nicht.

Schöne Grüße
Rainer

Hand Meier sagt:

Ich verlinke diesen Artikel zum russischen BN 800 immer wieder gerne, um „die Energiewende-Lohnschreiber mit verblüffenden Neuigkeiten“ zu verärgern, denn das „deutsche Atom-Müll-Dilemma“ beruht ja auf politischen Fehlentscheidungen, plus Irreführung durch den GEZ-Funk.
Wenn ich nun hier auch diese hartnäckigen Tiraden gegen den Umgang mit Kernkraft sehe, ist völlig klar, da schreiben keine Ingenieure, sondern empörte Texter, die irgendwas mit Sprache gemacht haben, weil ihnen jegliche kognitive Intelligenz vergessen wurde zu vererben, und sie deshalb keinen funktionierenden Verstand zur Verfügung haben, um mit ihren panischen Emotionen zurecht zu kommen, weil komplizierte Technologie sie, als „nackte Albinos“ erschrocken macht.
Die wollen zurück ins Mittel-Alter und elektrischen Strom, mit Windmühlen mahlen, weil sie nix begriffen haben.

jan sagt:

Mit Windmühlen kann man sogar Strom mahlen 🙂 oder erzeugen, oder umwandeln. Sorry.
Aber bei Kommentaren wie Ihrem muss ich immer an Mr. Burns old fashioned atom mill denken: https://youtu.be/Qq7wnMvLYg4?t=22
Ich habe versucht, herauszufinden, wer hinter dieser Seite steckt. Bei der Recherche bis jetzt nicht viel herausgefunden, aber, wie üblich, die Kommentare verraten einiges. ‘Energiewende-Lohnschreiber’, ‘GEZ-Funk’ und der Rest des Blödsinns. Der übliche AfD-Sprech. Natürlich noch gegen studierte nicht-Ingenieure anschreiben; es gibt ja nur einen Verstand. Der ist bekanntlich naturwissenschaftlich. Und andersdenkende Menschen muss man ‘verärgern’? Ich würde ja vorschlagen, zur Diskussion einladen, aber was weiss ich denn.
Ich hoffe, Sie sind kein Naturwissenschaftler (Sie erfüllen sonst mal wieder jegliches Klischee eines Fachidioten) und wünsche Ihnen, mal runterzukommen, sich zu entspannen und auch andere Sichtweisen zur Kenntnis zu nehmen. Müssen Sie ja nicht gut finden, mache ich auch nicht, aber Austausch ohne Aggression ist trotzdem nett. In diesem Sinne.

Gibt es eigentlich haltbare Zahlen, wie viel Strom bei der BN-Konfiguration tatsächlich “aus Atommüll” produziert wird? Anders gefragt: wie viel Atommüll wird tatsächlich verbrannt? Und wie wirkt sich das auf die Gesamtmenge des produzierten Atommülls in Russland aus?

Meines Wissens betreibt Russland Dutzende Druckwasserreaktoren, die Jahr für Jahr Tonnen strahlenden Abfall produzieren, aber nur 1 Kraftwerk, der ihn (potentiell) verwerten kann. Und die meisten Neubauten sind doch wieder WWER- und keine BN-Reaktoren. Also steigt in Russland die Menge der ERZEUGENDEN Reaktoren doch, was die (potentielle) Verwertungslapazität doch noch weiter minimiert.

Mein Eindruck ist, dass man eher von einer Feigenblatt-Technologie sprechen müsste. Auch ein noch hypothetischer BN-1200 wird kaum in der Lage sein, nachhaltig die Menge des produzierten Atommüll zu reduzieren. Und nur das würde in den Augen der Atomkritikern ein Argument FÜR diese Technologie sein…

Irgwans sagt:

WWER sind erprobt und die Genehmigungsverfahren dürften schon lange laufen. BN gibt’s noch nicht so viele und der BN-800 ist auch recht neu, so dass man den erstmal ausgiebig testen wird.
Mit dem BN-1200 dürfte es dann mehr geben, vor allem auch da der auch auf wirtschafltiche Effizienz getrimmt sein wird.

Hermann sagt:

“Und wo genau ist nun das Problem? Die Bildung von Pu-239 aus U-238 durch Neutroneneinfang ist es jedenfalls nicht, denn die ist so gewollt.”

Dann ist der Reaktor aber kein “Burner”, wie behauptet, sondern ein “Breeder” und es wird mehr Pu erzeugt als gespalten werden kann und genau das soll doch vermieden werden.

“Doch, selbstverständlich kann die Brutrate kleiner als 1 sein.”

Nein, das ist kernphysikalisch so nicht möglich. Bei einer Brutrate unter 1 gibt es gerade in einem Schnellem Reaktor nicht genügend Neutronen für eine Kettenreaktion.
Deshalb sind auch konv. Leichtwasserreaktoren immer auch Pu-Brüter, wenn auch längst nicht in dem Ausmaß wie Schnelle Brüter. Woher kommt denn sonst das ganze vorhandene Plutonium?

Um einen Vergleich zu bemühen: Man kann bei einem Verbrennungsmotor einen Teil der Abgase wieder in den Motor zurückführen. Damit wird der Motor aber keineswegs schadstofffrei, sondern man verringert so den Schadstoffausstoß lediglich.

“Man spricht dann von einem Schnellen Brenner, und genau so ist der Kern des BN-800 zur Zeit konfiguriert.”

Nein, das ist er definitiv nicht. Zwar hat man in der Brutzone anstelle des sonst üblichen 238U Stahlreflektoren untergebracht, um so die Neutronenflussrate zu erhöhen und gleichzeitig die Neubildung von Pu möglichst gering zu halten, aber man kann nicht vermeiden, dass Neutronen vom 238U, dass etwa 72% der Masse der Brennstäbe ausmacht, eingefangen werden und sich neues Pu bildet.
Und da das Massenverhältnis von 238U zu den MOX-Material sehr viel größer ist, wird sich unweigerlich mehr neues Pu bilden als gespalten werden kann. Und Sie haben ja selbst geschrieben, dass das so gewollt ist.

Den verlinkten Artikel kannte ich schon. Da steht drin, dass man so einen Reaktor gerne entwickeln möchte und daran forscht, aber eben auch, dass es so einen Reaktor bisher nicht gibt.
So ein Burner-Reaktor dürfte auf keinen Fall 238U enthalten. Für so einen Reaktor gibt es nur einen theoretischen Ansatz und das wäre ein Reaktor mit einer externen Spallations-Neutronenquelle, die zusätzliche Neutronen in einen Reaktor bringt, die nicht aus einer Spaltung von Atomen stammen. Das wäre z.B. ein Beschleuniger, ähnlich wie beim CERN, bloß viel kleiner. In diesem Reaktor bräuchte man nicht nur kein 238U, sondern man könnte auch aufgrund der sehr hohen Neutronenflussdichte einen Teil der Spaltprodukte spalten oder transmutieren.

Rainer Klute sagt:

Sorry, aber was du schreibst, ist schlichtweg Unsinn. Mag sein, daß du den verlinkten Artikel http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/fast-neutron-reactors.aspx bereits kanntest, verstanden hast du ihn offenbar nicht. Ich zitiere hier den folgenden Absatz, der deine Aussagen ad absurdum führt (Hervorhebungen von mir):

“If the ratio of final to initial fissile content is less than 1 they are burners, consuming more fissile material (U-235, Pu and minor actinides) than they produce (fissile Pu), if more than 1 they are breeders. This is the burn ratio or breeding ratio. If the ratio is 1 they are iso-breeders, producing the same amount of fuel as they consume during operation.

Damit verweise ich nochmals nachdrücklich auf die Fachliteratur und beende die Diskussion zu diesem Thema hiermit.

Hermann sagt:

Wie wird denn beim BN-800 das Problem mit dem 238U gelöst? Solange in einem Reaktor 238U enthalten ist, wird immer auch neues Pu gebildet.

Und was ist mit den Spaltprodukten von den gespaltenen U und Pu-Atomen? Wenn Atome gespalten werden entsteht ja neuer Atommüll.

Rainer Klute sagt:

Das U-238 ist für den BN-800 bzw. viele andere Schnelle Reaktoren genauso wenig ein Problem, wie Benzin ein Problem für Autos ist: es ist Brennstoff. Der BN-800 wird aktuell mit MOX-Brennelementen gefahren, also einer Mischung und Uran und Plutonium.

Die Spaltprodukte sind zwar stark strahlend, haben aber bereits nach relativ kurzer Zeit ausgestrahlt. Das ist der Clou an der Sache.

Hermann sagt:

Das Problem mit dem 238U ist also nicht gelöst und es wird im BN-800 auch mehr Pu erzeugt als gespalten werden kann.

Plutonium hat eine Halbwertzeit von knapp 25.000 Jahren.

Leichtwasserreaktoren werden auch mit MOX-Brennelementen gefahren. Dort entstehen keine anderen Spaltprodukte als im BN-80, nur in anderer Zusammensetzung.

Rainer Klute sagt:

Hermann, du solltest wirklich mal den Artikel lesen, den du hier kommentierst. Da wird das nämlich alles erläutert.

Hermann sagt:

Gerade weil ich den Artikel gelesen habe, stellen sich doch diese Fragen.
Im BN-800 befindet sich zu gut 70 % 238U. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Neutron auf ein 238U trifft, und dazu noch ein schnelles, damit ein neues PU-Atom gebildet wird, ist viel größer als das es auf ein Atom des MOX-Brennelements trifft. Es wird alsomehr neues Pu gebildet als gespalten werden kann.

Und selbst wenn ein Atom gespalten wird, entstehen immer zwei Spaltfragmente aus dem gespaltenen Atom.

Wenn daran etwas falsch sein sollte, bitte ich um Richtigstellung.

Rainer Klute sagt:

Und wo genau ist nun das Problem? Die Bildung von Pu-239 aus U-238 durch Neutroneneinfang ist es jedenfalls nicht, denn die ist so gewollt.

Irgwans sagt:

Das Pu wird dank der schnellen Neutronen gespalten.
Das gilt auch für das Pu, das aus dem U238 durch Neutroneneinfang entstand.

Die kleineren Spaltprodukte die dann übrig bleiben haben in der Regel eine recht kurze Halbwertszeit und die langen haben si eine geringe Aktivität, das sie harmlos sind.
Im Vergleich zu Pu sind die Spaltprodukte meist Elemente, die für den Körper chemisch und biologisch nicht giftig sind. Solche Elemente sind bei langer Halbwertszeit also kein problem, Pu wäre es, da es chemisch und biolisch schädlich wäre, es bräuchte da nicht die radioaktive Komponente um gefährlich zu sein.

Archophob sagt:

Haben Sie den Artikel überhaupt gelesen?

1. Moderierter Reaktor: langsame, “thermische” Neutronen, sehr gut geeignet zur Spaltung von U-235, werden von U-238 und diversen Pu-Isotopen aber nur eingefangen.

2. schneller Reaktor: ungebremste, “schnelle” Spaltungsneutronen, werden nur mit sehr kleinem Wirkungsquerschnitt überhaupt eingefangen, bringen dann aber genug Energie mit, um praktisch jeden Uran- oder Plutoniumkern zu spalten.

Sozusagen der Unterschied, ob man eine alte Tonscherbe mit Archäologenwerkzeug vorsichtig vom Dreck befreit, oder ob man mit dem gleichen Hämmerchen mit voller Wucht draufhaut. Im letzteren Fall bleibt nichts, was lange aufbewahrt werden müßte, sondern eben nur “Spaltprodukte”… 😉

Hermann sagt:

1: Wenn 238U Neutronen einfängt, entsteht daraus Pu, egal in welchem Reaktor.

2: Die Wahrscheinlichkeit, dass 238U Neutronen einfängt, ist bei Schnellen Neutronen größer, es wird mehr Pu erzeugt. Genau deshalb nennt man ja auch “Schnelle Brüter” “Schnelle Brüter”.

Gerade die Spaltprodukte sind ja der Atommüll. Und die entstehen bei jeder Spaltung eines Atoms.

Rainer Klute sagt:

Nochmal, Hermann: Lies bitte den Artikel! Dann weißt du, daß es nicht nur Schnelle Brüter gibt, sondern auch Schnelle Brenner. Details siehe Artikel.

Hermann sagt:

Wie soll denn ein Schneller Brenner kernphysikalisch funktionieren?
Sicher kann man durch diverse Maßnahmen die Brutrate hoch oder runter schrauben. Man kann sie aber nicht auf 1 oder darunter bekommen. Denn dann gibt es nicht mehr genügend Neutronen für den Erhalt der Kettenreaktion.
Ist die Brutrate aber über 1, wird auch immer mehr neues Pu erzeugt als gespalten werden kann, was ja auch im Artikel sinngemäß so steht.

Rainer Klute sagt:

Doch, selbstverständlich kann die Brutrate kleiner als 1 sein. Man spricht dann von einem Schnellen Brenner, und genau so ist der Kern des BN-800 zur Zeit konfiguriert. Der Betrieb als Schneller Brüter ist durch eine entsprechend andere Kernkonfiguration ebenso möglich, und natürlich auch der Betrieb in einem Equilibrium, bei dem Reaktor genauso viel Plutonium erzeugt wie er verbraucht und der Reaktor netto das Uran-238 als Brennstoff verbraucht.

Mehr dazu in der Literatur. Als Einstieg und Überblick zu Schnellen Reaktoren sei http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/fast-neutron-reactors.aspx genannt.

Simon Aegerter sagt:

Die Wahrscheinlichkeit, dass 238U Neutronen einfängt ist bei schnellen Neutronen sehr viel KLEINER als bei thermischen Neutronen. Da liegt wohl das Missverständnis.

Archophob sagt:

Was Hermann offensichtlich nicht verstanden hat:
es gibt bei der Reaktion “U-238 + n =>” mehrere konkurrierende Reaktionswege, die noch dazu unterschiedliche Abhängigkeiten des jeweiligen Wirkungsquerschnitts von der Neutronenenergie haben.

Also z.B. bei thermischen Neutronen 98% Einfang mit anschließender PU-Bildung und nur 2% sofortige Spaltung, und bei Fusionsneutronen aus einer Wasserstoffbombe annähernd das umgekehrte Verhältnis.

Ebenfalls hat er nicht begriffen, daß Spaltprodukte Halbwertszeiten von vielleicht 30 Jahren haben, und die ganze Endlager-Diskussion sich nur um die langlebigen Pu-Isotope dreht.

F.Böhne sagt:

Danke für die auch für Nicht-Physiker verständlichen Informationen.
Die Öko-Nihilisten in diesem Lande wird das nicht beeindrucken – hat doch Ihr Steckenpferd “Energiewende” mittlerweile den Rang ein Säkularreligion gewonnen,
Heilsbringer für die Menschheit ( und nebenbei für deren Portemonnaies, da doch die “Gewinne”, vulgo Subventionen in Milliardenhöhe, aus Windparkbesitzanteilen usw. nebenbei wie ein Füllhorn wirken).
Am deutschen Wesen soll die Welt genesen.
Die Anderen alle doof, wir müssen denen das nur erklären, am Besten mit einem “teach-In”.

Es ist zum verrückt werden.

Elias sagt:

Tatsächlich steht der Beweis noch aus, dass Kernkraft ohne massive staatliche Subvention bei Entwicklung, Betrieb und Entsorgung ökonomisch funktioniert. Keine andere Industrie kann in dieser Intensität und über solch lange Zeiträume entscheidende Kosten auf den Steuerzahler abwälzen. Klingt für mich nicht nach Religion.

Harrass sagt:

Wenn man eine existierende Reaktortechnologie (wie den BN-800) kauft und aufbaut, dann kann man damit durchaus Geld verdienen. Vor allem wenn der Brennstoff frei Haus geliefert wird und man sogar noch Geld dafür bekommt, den zu “entsorgen”

Sebastian sagt:

Bullshit! Die Kernkraft hat ausgedient, und das bleibt auch so! Weil:
1) Die Gefahr, dass irgendwo auf der Welt ein zweites Fukushima mit der BN-800-Technologie passieren kann, ist mit dieser Technologie auch nicht gebannt.
2) wenn auch weniger, entsteht auch mit dieser Technologie Atommüll. 100 Jahre Halbwärtszeit, heißt, dass der Müll nach 100 Jahren nur noch halb so viel strahlt, d.h. immer noch stark radioaktiv ist. Wer zahlt die Endlagerung? Problem bleibt wie gehabt…
3) eine Technologie, die nach knapp 70 Jahren immer noch nicht ohne Subventionen auskommt, hätte schon vor 50 Jahren aufgegeben werden müssen!
4) Außerdem ist der Gedanke, zentral Energie zu erzeugen auch von gestern. Gerade in Zeiten von erhöhter Terrorgefahr…
5) …ff.

Rainer Klute sagt:

Sebastian, ich könnte deine Argumente jetzt leicht Punkt für Punkt widerlegen – sie beruhen im wesentlichen auf mangelnden Kenntnissen der Materie –, beschränke mich aber aus Zeitgründen auf deinen ersten Punkt. Ein »zweites Fukushima« ist völlig ausgeschlossen, weil der BN-800 bei Normaldruck betrieben wird. Nicht einmal bei einem hypothetischen Unfall würde daher eine radioaktive Wolke entstehen. Vielmehr würde die Strahlung im Abstand von 3 km zum Reaktorgebäude 23 mSv pro Jahr nicht überschreiten. Das ist unbedenklich. Daher gibt es für den nahegelegenen Ort Zarechny auch keinen Evakuierungsplan. Er ist schlichtweg nicht notwendig.

Außerdem sollten wir uns noch einmal die Anzahl der Strahlentoten durch das »erste Fukushima« vor Augen führen: null.

Kleiner sagt:

hallo BULLSHIT? warum? Weil die Russen die besten Techniker sind, schon immer gewesen, oder weil bei uns in Deutschland und der gesamten Kapitalistischen Welt nichts über die hervorragende Technik der Russen gesagt wird! Es ist doch so, dass die Kapitalistischen Länder ALLE Länder, egal an was sie glauben, fertig machen weil sie in einigen Angelegenheiten besser sind! Und der Kapitalist deshalb sehr viel Geld verliert.

Gregor sagt:

Das sehe ich anders, Elias. Deutschland bezahlt jährlich 55 Milliarden Euro Entschädigungszahlungen an die Atomwirtschaft, da die damals schwarz-grüne Regierung vorzeitig (und m.M.n. rechtswidrig) aufgekündigt hat.
Bei Wieder-in-Betriebnahme der (wenn auch umgebauten) AKW`s würde diese Zahlung wegfallen.
Bei der jetzt geplanten doppelten (und irrsinnigen) Energiewende (Ausstieg aus der Atom- UND Kohlewirtschaft) werden nicht nur riesige Kosten anfallen, nein, es kann mit Wind, Solar, Biogas, Pumpspeicherkraftwerken, Methanerzeugung ect. einfach keine Grundversorgung mit Strom funktionieren. Soll heissen: es gibt keine Alternative zu Atomstrom. (den wir z.Zt. teuer aus dem Ausland zukaufen.
Deutschland hat europaweit den höchsten Strompreis, die Abgabenlast auf dieses Wirtschaftsgut beträgt satte 56%.
6,6 Mill. Haushalte sind von Stromsperrungen bedroht, da sie ihren Strom nicht mehr bezahlen können; Unternehmen, die viel Energie benötigen wandern ab ins Ausland. (Wo der Strom nur die Hälfte kostet).
Und in so einer Situation “rettet Deutschland” mal wieder die Welt und stellt um auf E-MOBILITÄT???
Unbezahlbarer Unsinn !!!

Ein klares “JA” zum Natriumgekühlten Schnellen Brenner!

Irgwans sagt:

Beim Rest gebe ich dir zwar recht und zu zu Gen 4 Kernenergie sage ich auch ja, aber bestimmt nicht zu Natriumgekühlten schnellen Brütern.

Natrium reagiert mit Wasser viel zu heftig. Wenn man eine ausreichende Menge Natrium in ein Wasserbecken wirft, dann reagiert es exotherm, es wird also heiß und setzt dabei Wasserstoff frei. Irgendwann wird es so heiß, dass der Wasserstoff zu brennen anfängt und sobald er das tut, explodiert das ganze Zeug schlagartig.
Auf Youtube gibt es genug Videos dazu.

Natrium ist also die falsche Wahl für ein Kühlmittel in einem Reaktor. Das ist einfach nicht inheränt sicher, denn ein Leck könnte es immer geben, man denken nur an einen Terroristen mit ner Sprengladung.

Es gibt aber bessere Kühlmittel, z.B. Blei oder Salz, wenn man die Korrosion in den Griff kriegt. Solche Reaktoren wären sehr sicher.
Selbst bei einem Leck wäre Blei selbstdichtend, da es außen an der kälteren Umgebungsluft erstarren würde. Für Salz gilt im Prinzip das gleiche, die bilden dann Kristalle und werden auch fest.
Anschließend könnt man mit dem Wasserschlauch draufhalten, dass das so bleibt. Bei Natrium geht das nicht.

Rainer Klute sagt:

Da muss ich widersprechen. Denn der Eindruck täuscht: Natrium verbrennt mit relativ geringer Energiefreisetzung. Anders als viele glauben, bleiben Brände klein. Bestes Beispiel dafür ist der russische Reaktor BN-600 im Kernkraftwerk Beloyarsk. Nachdem er 1980 in Betrieb ging, kam es nach Angaben russischer Wissenschaftler in den ersten 14 Jahren zu 27 Natriumleckagen, davon sechs größere und 14 mit Bränden. Doch keiner davon führte zu größeren Sach- oder Personenschäden.

Der PRISM-Reaktor ist Der Neue Kernspaltungsreaktor von General Electric !!
Ich habe noch einige Aktien von General Electric und Exelon !!

Hoffentlich Kauft Donald James Trump auch ein paar Schneller Reaktoren BN-800 bei RussLand ein für die USA !!

Rainer Klute sagt:

Das sicherlich nicht. Aber er könnte ja den PRISM anschieben!

Der PRISM-Reaktor ist Der Neue Kernspaltungsreaktor von General Electric !!
Ich habe noch einige Aktien von General Electric und Exelon !!

Manuel Rösel sagt:

Super Artikel! Vielen Dank!

nLeser sagt:

Bedanke mich für die Information!

Kurt Remsperger sagt:

Das Problem ist doch nicht der Bau dieses KKWs, sondern wie bringe ich den Strom möglichst Verlustfrei von A nach B. Ich sage einige wenige Kernkraftwerke die über ein Leitungsnetz mit Supraleiter den Strom verteilen und wir können den Windparks und den Solardächer den Kampfansagen. Die machen den Stroh sowieso nur teuerer.

Michael Gabler sagt:

Wenn das mit den Supraleitern so einfach wäre hätten wir kein Problem mit der Energie versorgung. Die Erneuerbaren Energien hätten auch fast keine Problem mit Supraleitern. Außerdem ist die Produktion von Erneuerbaren Energien sogar günstiger wie die Kerenkraf wenn am alle Kostenfaktoren berücksichtigt.

Hartmut Hüne EIKE-Landkreis-Schumburg sagt:

Wann wird ein 1200MW AKW mit Schwerkraftkühlung in Deutschland gebaut und die PVs und WEAs verschrottet?
MfG Hüne

Karl Holzer sagt:

Finde ich genial. Deshalb nehme ich es hin, jetzt als Putin-Versteher geächtet zu werden oder als Nazi, weil ich Russen mag. 😛

Sigmar Tacke sagt:

Es wäre hilfreich, wenn man eure Artikel direkt auf FB teilen könnte. Es erhöht die Reichweite beträchtlich.

Rainer Klute sagt:

Das kann man gerne tun!

Rainer Klute sagt:

Ach, jetzt weiß ich, was du meinst: daß man zum Teilen einfach auf einen Button klickt! Eine entsprechende Funktion ist jetzt installiert.