Bis zu 30-mal mehr Abfall

Studie: Kleine Atomreaktoren verursachen mehr radioaktiven Müll als große

Das AKW Isar: In der Diskussion rund um erneuerbare Energien wird auch immer wieder die Atomenergie als Ergänzung oder Alternative ins Spiel gebracht.

Das AKW Isar: In der Diskussion rund um erneuerbare Energien wird auch immer wieder die Atomenergie als Ergänzung oder Alternative ins Spiel gebracht.

Solna. Kleine Atomreaktoren können deutlich mehr radioaktive Abfälle pro erzeugter Energiemenge verursachen als große. Das ist das Ergebnis einer aktuellen Studie, in der Forschende die Betriebsweise und den Lebenszyklus von drei Reaktortypen analysiert haben. Kleine Atomreaktoren werden immer wieder als Ergänzung oder Alternative zu erneuerbaren Energien als Maßnahme gegen den Klimawandel ins Gespräch gebracht. Die Studie der Gruppe um Lindsay Krall von der Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company in Solna (Schweden) ist im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ („PNAS“) erschienen.

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„Kleine modulare Reaktoren, die als die Zukunft der Kernenergie vorgeschlagen werden, haben angeblich Kosten- und Sicherheitsvorteile gegenüber bestehenden Leichtwasserreaktoren im Gigawatt-Maßstab“, schreiben die Forschenden. Allerdings hätten nur wenige Studien die Handhabung und Entsorgung ihrer nuklearen Abfallströme analysiert. Das Team um Krall untersuchte nun anhand von Lizenz- und Patentunterlagen kleinerer Reaktoren, welche Art und welche Menge radioaktiver Abfälle beim Betrieb und bei der Stilllegung entstehen.

Kleine Einheiten zu großen Anlagen

Als Vergleichsmaßstab verwendeten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Druckwasserreaktor, den häufigsten kommerziellen Reaktortyp, mit einer elektrischen Leistung von 1100 Megawatt (1,1 Gigawatt). Bei den betrachteten kleineren Reaktoren handelte es sich um einen integrierten Druckwasserreaktor, einen Schnellen Brüter mit Natrium als Kühlmittel und um einen Flüssigsalzreaktor. Sie sollen überwiegend als kleinere Einheiten gebaut und dann zu größeren Anlagen zusammengeschaltet werden. Beim integrierten Druckwasserreaktor sind etwa zwölf solcher Einheiten in einem gemeinsamen Reaktorbecken geplant.

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Schnelle Neutronen (Kernteilchen) lösen die Spaltungskettenreaktion aus, die zur Energiegewinnung in Atomreaktoren genutzt wird. Bei kleineren Reaktoren muss mehr Aufwand betrieben werden, um diese schnellen Neutronen von der Umgebung abzuschirmen: Während bei einem großen Druckwasserreaktor (3400 Megawatt Wärmeenergie) weniger als 3 Prozent der freien Neutronen entweichen, sind es bei einem integrierten Druckwasserreaktor (160 Megawatt Wärmeenergie) mehr als 7 Prozent, berichten die Forschenden. Entsprechend größer ist der Aufwand, der zur Abschirmung betrieben werden muss, und entsprechend größer die Menge radioaktiven Abfalls, die entsteht.

Bis zu 30-mal mehr radioaktiver Müll

Die Forschenden errechneten den radioaktiven Abfall der verschiedenen Reaktortypen im Verhältnis zur erzeugten Wärmeenergie. Der Müll beträgt beim herkömmlichen großen Druckwasserreaktor jährlich etwa fünf Kubikmeter pro Gigawatt Wärmeleistung. Beim integrierten Druckwasserreaktor ist die Menge etwa 2,5-mal so groß, beim Flüssigsalzreaktor (400 Megawatt) etwa fünfmal so groß. Wegen der großen Mengen an anfallendem Kühlmittel (Natrium) ist die Menge radioaktiven Mülls beim Schnellen Brüter sogar 30-mal größer.

Kritisch sehen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler außerdem, dass der Abbrand der Brennstäbe bei den kleinen Reaktoren geringer ist als bei den großen. Dadurch sind in den Brennstoffresten mehr radioaktive Isotope konzentriert als beim herkömmlichen Druckwasserreaktor. Es besteht deshalb eher die Gefahr, dass die kritische Masse für eine erneute nukleare Kettenreaktion im Abfall erreicht wird. Entsprechend müssten neue Behälter für die Endlagerung entwickelt oder die vorhandenen Behälter mit weniger radioaktivem Abfall befüllt werden.

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„Zukünftige Studien sollten sich mit der Frage befassen, ob eine sichere Zwischenlagerung von Abfallströmen aus kleinen modularen Reaktoren im Zusammenhang mit einer anhaltenden Verzögerung bei der Entwicklung eines geologischen Endlagers in den USA glaubwürdig ist“, schreiben die Forschenden mit Blick auf die Situation in den Vereinigten Staaten, wo das Interesse an den Kleinreaktoren groß ist.

RND/dpa

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