Neue Kernkraftwerke für Deutschland – Strategie für einen Wiedereinstieg

Zwei Drittel aller Deutschen wollen zurück zur Kernkraft – doch wie könnte das gelingen? Heute und auch in den kommenden Jahren wäre der schnellste und wirtschaftlichste Weg zurück zur Kernkraft, die sechs zuletzt abgeschalteten Kernkraftwerke zurückzuholen. Das gilt auch für diejenigen Anlagen, in denen bereits erste Rückbauschritte erfolgt sind. Damit alleine kann jedoch nicht genug Kernkraftwerkskapazität ans Netz gebracht werden, um einen vollständigen Kohleausstieg und gleichzeitig eine substanzielle Reduktion der Abhängigkeit von teuren Gasimporten zu erlauben. Vor allem dann nicht, wenn der Strombedarf durch eine weitergehende Elektrifizierung von Verkehr, Heizungen und Industrie absehbar steigt. Daher ist es unabhängig von einer möglichen Wiederinbetriebnahme einiger stillgelegter Anlagen auch wichtig, über Kernkraftwerksneubauten nachzudenken.

EPR – eine teuer erprobte Lösung

Ein bereits erprobter Reaktortyp, der sich unmittelbar für einen Neubau in Deutschland eignen würde, ist der EPR (European Pressurized Reactor) von Framatome. Dieser Reaktor wurde schließlich speziell entwickelt, um die Anforderungen der Deutschen Reaktor-Sicherheitskomission (RSK) zu erfüllen. Mittlerweile sind drei Kernkraftwerke mit diesem Reaktortyp in Betrieb, eine Anlage in Finnland, zwei weitere in China. Drei weitere Anlagen sind in Bau, eine in Frankreich und zwei in Großbritannien. Zwei weitere Anlagen in Großbritannien sind in Planung und warten auf die endgültige Entscheidung für den Baubeginn. In Frankreich gibt es darüber hinaus Planungen für mehr als 14 Blöcke des wirtschaftlich optimierten Nachfolgers EPR2. Dieser ist aber nicht mehr in gleichem Maß auf die RSK-Anforderungen zugeschnitten und daher wohl nicht ohne weiteres in Deutschland genehmigungsfähig. Dennoch könnten sich bei EPR-Neubauten in Deutschland erhebliche Synergien mit den Neubauprogrammen in anderen Ländern ergeben, insbesondere Großbritannien und Frankreich, zumal sich viele Komponenten und Systeme des EPR2 nicht von denen des EPR unterscheiden.

Alle bisher realisierten oder noch in Bau befindlichen EPR-Projekte litten oder leiden zwar unter massiven Verzögerungen und Kostenüberschreitungen, es sollte allerdings möglich sein, aus den Fehlern der bisherigen Projekte zu lernen und sie künftig zu vermeiden. In Frankreich vertraut man jedenfalls darauf, dass dies möglich ist. Deutschland könnte von den Erfahrungen profitieren, für die andere bezahlt haben. Ein Nachteil des EPR ist seine große Blockleistung. Sie schränkt die möglichen Kraftwerksstandorte ein, da die Anlage vergleichsweise viel Platz und Kühlwasser sowie eine gute Anbindung an das Stromnetz und einen geologisch günstigen Untergrund benötigt. Für neue Kernkraftwerke dieser Größe bieten sich daher am ehesten die bereits existierenden Kernkraftwerksstandorte und große Kohlekraftwerksstandorte an.

Andere große Reaktoren

Weitere in Frage kommende große Kernreaktoren sind etwa der koreanische KEPCO APR1400, der fortschrittliche Siedewasserreaktor ABWR (Advanced Boiling Water Reactor), der von Hitachi-GE und Toshiba in unterschiedlichen Varianten (HI-ABWR, iBR) angeboten wird. Von diesen Reaktormodellen laufen jeweils bereits mehrere Blöcke in Südkorea und den Vereinigten Arabischen Emiraten bzw. Japan (derzeit nicht in Betrieb). Deren Bau lief vergleichsweise reibungslos im Zeit- und Kostenplan. In Deutschland müssten aber, um die RSK-Anforderungen zu erfüllen, erheblich angepasste Varianten errichtet werden, mit denen es noch keine direkte Bauerfahrung gibt, insbesondere nicht innerhalb der EU.

Ein weiterer naheliegender Reaktor ist der Westinghouse AP1000, ein Druckwasserreaktor mit passiver nuklearer Sicherheit. Vier dieser Reaktoren sind mittlerweile in den USA und China in Betrieb; drei Blöcke sind in Polen, ein weiterer in Bulgarien geplant. Auch die Ukraine setzt auf diesen Reaktortyp; dort laufen bereits die ersten Bauarbeiten. Allerdings existiert bislang nicht einmal auf dem Papier eine Version, welche die RSK-Anforderungen erfüllen könnte. Hier wären wohl erhebliche Anpassungen nötig. Ähnlich wie die EPR-Neubauprojekte litten auch die bisherigen AP1000-Bauprojekte unter erheblichen Verzögerungen und Kostenüberschreitungen. Es sollte aber wiederum möglich sein, aus den Fehlern zu lernen und die Dinge künftig besser zu machen.

SMR: modulare Kleinreaktoren

Heute sind sogenannte SMR (Small Modular Reactors, modulare Kleinreaktoren) in aller Munde. Diese Minikernkraftwerke haben typischerweise eine Leistung von maximal etwa 300 MW pro Reaktorblock, also nur etwa ein Fünftel eines EPR. Daraus ergeben sich einige Vorteile. Zwar sind die Kosten in Relation zur Reaktorleistung nicht unbedingt kleiner als bei großen Kernkraftwerken, jedoch sorgen die geringeren absoluten Kosten für eine einfachere Finanzierung und geringere Projektrisiken. Auf den kleineren Baustellen sind weniger Fachkräfte erforderlich, wiederum in erster Linie in absoluten Zahlen. Das könnte vor allem dann vorteilhaft sein, wenn es darum geht, die deutsche Nuklearindustrie neu aufzubauen. Mit kleinen Projekten zu starten, kann dann einfacher sein. Weitere Vorteile der geringeren Blockleistung sind die einfachere Integration in das Stromnetz und die flexiblere Standortauswahl. Letztere macht diese Anlagen auch besser geeignet als Kernheizkraftwerke für die Kraft-Wärme-Kopplung und Fernwärmeausspeisung.

SMR wurden bisher ausschließlich in Russland und China realisiert, wenn man von den Antriebsreaktoren von Atom-U-Booten und Flugzeugträgern absieht. Modelle, die für den deutschen Markt in Frage kommen, existieren bisher nur auf dem Papier. Ein solcher Reaktor ist der kleine Siedewasserreaktor BWRX-300 von GE Hitachi Nuclear Energy. Der Bau des ersten Reaktors dieses Typs wird in den kommenden Monaten in Kanada beginnen. Geplant sind BWRX-300-Anlagen auch in Polen, Schweden und Estland. Auch in Großbritannien und den USA gibt es Interesse. Weitere in Frage kommende SMR sind etwa der SMR-300 von Holtec, der UK-SMR von Rolls Royce sowie der französische Nuward, allesamt kleine Druckwasserreaktoren.

Fortschrittliche Reaktoren

Perspektivisch könnten auch fortschrittliche Reaktoren der Generation IV attraktiv sein. Diese können Wärme auf höherem Temperaturniveau erzeugen, was sie für die Prozesswärmegenerierung in der Industrie interessant macht. Aus diesem Grund können auch ihre Turbinen und Kühlsysteme kompakter und effizienter ausfallen. Zum Teil können sie auch als Brutreaktoren arbeiten und damit sowohl den Uranverbrauch als auch die Menge hochradioaktiver Abfälle stark reduzieren. Letzteres ist aber grundsätzlich auch mit etablierten Reaktortypen möglich.

Ein Beispiel für Reaktoren dieser Art ist der bleigekühlte Schnellreaktor des britisch-italienischen Unternehmens Newcleo. Ein erster Prototyp soll in den nächsten Jahren in Frankreich entstehen. Die Technik soll nach dem Bau einer Pilotanlage mit 200 MWe in Großbritannien Mitte der 2030er Jahre kommerzialisiert werden. Die amerikanischen Firmen X-Energy und USNC entwickeln gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren ähnlich den Kugelhaufenreaktoren, die einst in Deutschland entwickelt wurden. Der erste Reaktor von X-Energy, ein Kugelhaufenreaktor mit 100 MW elektrischer Leistung, soll bis 2030 in den USA fertiggestellt werden. USNC plant in einem ähnlichen Zeitraum Reaktoren in Kanada und den USA. Darüber hinaus gibt es noch zahlreiche weitere Projekte anderer Entwickler.

In einem weiteren Blog-Beitrag werde ich demnächst beschreiben, wie die Politik Rahmenbedingungen herstellen kann, welche die Finanzierung von neuen Kernkraftwerken in Deutschland erlauben.

Dominic Wipplinger ist Mechatronikingenieur, Beisitzer im Vorstand von Nuklearia e. V. und in der Österreichischen Kerntechnischen Gesellschaft aktiv. Er hat in zahlreichen Kernkraftwerken als Messtechniker gearbeitet und beschäftigt sich schon lange mit allen Aspekten der Kernenergie und Kerntechnik.

Foto Kernkraftwerk: Wolfgang Weiser / Pixabay