Vom IFR zum LFTR und weiter zur Kernfusion

Mit einer gewissen Regelmäßigkeit wird uns die Frage gestellt, weshalb wir nicht lieber eine Kernfusions-AG gegründet hätten.

Die kurze Antwort lautet natürlich: Weil die Kernfusion immer noch eine Zukunftstechnologie ist, die noch nicht unter Energiegewinn realisiert wurde, und man mit ihr deshalb zwar Forschungs- aber keine Energiepolitik machen kann. Der EBR-II – Prototyp des IFR – dagegen arbeitete 30 Jahre lang (von 1963 bis 1993) erfolgreich und erzeugte auch Strom. Alle Technologien, auf denen das IFR-Konzept beruht, wurden erfolgreich im Experiment getestet. Man könnte jetzt sofort mit der Konstruktion eines kompletten Kraftwerks loslegen (und GE Hitachi scheint dies auch ernsthaft anzustreben).

Wir benötigen dringend saubere, kompakte Energiequellen: Zum Schutz von Umwelt und Klima, zur Bekämpfung von Armut und Knappheit, zur Unterstützung des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts. Wir können es uns nicht leisten, 30, 40, vielleicht 50 Jahre auf die entscheidende Technologie zu warten.

Oft wird die 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts als “Atomzeitalter” bezeichnet. Doch das stimmt eigentlich nicht: Wir leben nach wie vor im Fossilzeitalter. Öl, Erdgas und Kohle erzeugen den allergrößten Teil der weltweit verbrauchten Energie. Kernkraft liegt im Bereich von 6 Prozent. Sie hat den Status einer eher experimentellen Technologie.

Von der ersten erfolgreichen Anwendung eines physikalischen Prinzips bis zu seinem allgegenwärtigen, großtechnischen Einsatz kann es ein sehr weiter Weg sein. Die Prinzipien des programmierbaren Computers wurden von Charles Babbage und Ada Lovelace in der 1. Hälfte des 19. Jahrhunderts formuliert, doch es dauerte bis in die 40er Jahre des 20. Jahrhunderts, bis Konrad Zuse das erste funktionierende Modell eines Digitalrechners konstruierte, und bis in die 1980er, bis diese Art von Maschine sich in der Alltagswelt durchzusetzen begann. Noch extremer ist der Fall der Dampfmaschine! Im 1. Jahrundert n. Chr. baute der Mathematiker Heron von Alexandria die erste bekannte Apparatur, die die Expansionskraft von Dampf in Rotationsbewegung umwandelte, den Heronsball, auch genannt Aeolipile. Aber erst 1712 – mehr als eineinhalb Jahrtausende später! – entwickelte Thomas Newcomen die erste industriell einsetzbare Dampfmaschine zur Entwässerung eines Bergwerks. 1769 verbesserte James Watt Newcomens Entwurf entscheidend und ebnete so den Weg für die industrielle Revolution, insbesondere für die Entwicklung der Eisenbahn.

Bezüglich des Übergangs ins postfossile Zeitalter besteht heutzutage jedoch eine hohe Dringlichkeit: Ein weiterer Ausbau der fossilen Energierzeugung, insbesondere der Kohlekraftwerke, würde zu gravierendsten Umweltschäden führen. Selbst die bereits vorhandene Kapazität stellt eine massive Belastung für Klima, Luftqualität, menschliche Gesundheit und natürliche Lebensräume dar. Hinzu kommt die unabwendbare Verknappung der Ressourcen an fossilen Brennstoffen. Ein einschneidender Energieengpass würde weltweites soziales Chaos hervorrufen. Es wäre fatal, zu warten, bis Öl, Gas und Kohle zu Neige gehen und sich dann über Alternativen Gedanken zu machen. Fährt ein Schiff auf eine Klippe zu, ändert der Kapitän ja auch nicht erst dann den Kurs, wenn sich die Felsen bereits wenige Meter vor dem Bug befinden.

Das Atomzeitalter mag beginnen. Die Kernenergetik muss über das Stadium einer experimentellen Technologie hinauswachsen und zum Masseneinsatz gebracht werden, mit Kernreaktoren, die fertiles Material (Th232 oder U238) vollständig nutzen, inhärent sicher, modular und in Serie produzierbar sind. Ziel muss sein, viele 1000 GWe weltweit zu installieren, um die Abhängigkeit der Zivilisation von fossilen Energieträgern zu beenden.

Es ist üblich, Kernkraftwerke in 4. Generationen zu gliedern: Die I. Generation waren frühe Prototypen, die II. sind die üblichen “Feld-Wald-und-Wiesen-Reaktoren” (meistens Leichtwasser) die seit Jahrzehnten fast überall im Einsatz sind, die III. sind verbesserte Leichtwasserreaktoren mit passiver Kühlungsfähigkeit, die jetzt gerade gebaut werden, und die IV. sind wirklich zukunftsweisende Designs wie der IFR oder der LFTR (Flüssigsalzreaktor).

Ich hingegen würde eher vorschlagen, den IFR als I. Generation der Kernkraft zu bezeichnen – genauer: I. Generation der CTGs: Compact Transmutation Generators.

Unter Transmutation bezeichnet man im allgemeinen Sinn jegliche Umwandlung eines Kerns in einen anderen: Radioaktiver Zerfall, Spaltung, Fusion, Neutroneneinfang, u. a. Ersterer geschieht spontan, die anderen Reaktionen müssen künstlich ausgelöst werden: Durch Teilchenbeschleuniger, Ioneneinschluss in einem Fusionsreaktor oder Beschuss mit Neutronen in einem Spaltungsreaktor. Die Bezeichnung “Transmutationsgenerator” trifft physikalisch auf jeden Apparat zu, der durch Transmutation Energie freisetzt, daher auch auf heutige Leichtwasserreaktoren – der Zusatz “Compact” soll andeuten, dass die neuen Reaktoren zu den LWRs in ähnlicher Beziehung stehen wie heutige Highend-PCs zu den klobigen Röhrencomputern vergangener Zeiten.

Wir befinden uns bezüglich der Kernenergie in dem Stadium, in dem sich die Computerindustrie Ende 1970er, Anfang 80er befand: Das Zeitalter der seltenen, kolossalen, schwer zu bedienenden Maschinen geht zu Ende, das Zeitalter der kompakten, weltweit verbreiteten, universell einsetzbaren Maschinen beginnt.

Wir sollten nicht länger damit warten, die erste Generation CTGs an den Start zu bringen. Das sind die IFRs, da ihre Entwicklung quasi abgeschlossen ist. Die Welt wartet auf die Freiheitsmaschinen.

Wenn auf der ganzen Erde IFRs ruhig summen und Strom und Wärme erzeugen, können Wissenschaftler und Ingenieure daran gehen, die II. Generation der CTGs zu entwickeln: Dies könnten LFTRs (Liquid Fluoride Thorium Reactors – Reaktoren auf Thoriumbasis mit Flüssigsalzkern) sein! Es gab in den Vereinigten Staaten schon einige erfolgreiche Experimente zu Flüssigsalzreaktoren, aber bis zur industriell einsetzbaren Energiequelle ist noch etwas Forschung und Entwicklung nötig.

Die III. Generation werden dann vermutlich Fusionskraftwerke sein, über die IV. lassen sich zur Zeit nur Vermutungen anstellen: Vielleicht Materie/Antimaterie-Reaktoren oder auf einem noch nicht entdeckten physikalischen Prinzip beruhende Energiequellen.

Sicher wird es keine klar trennbare zeitliche Technologieabfolge geben: IFR und LFTR, aber auch Spaltung und Fusion werden über lange Zeiträume parallel existieren und möglicherweise verschiedene “technologische Nischen” besetzen – der IFR ist z. Bsp. besonders gut im Recycling von Atommüll, der LFTR ist zur dezentralen Versorgung am geeignetsten, die Fusion hat besonders hohe Prozesstemperaturen usw.

Lasst uns das Kernenergiezeitalter einläuten. Auf in die Zukunft!

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