Kleine modulare Kernreaktoren (SMR) sind eine Innovation in der Kerntechnik, die in der Energiebranche immer beliebter wird. Diese Minireaktoren bieten gegenüber herkömmlichen großen Kernreaktoren eine Reihe von Vorteilen, was sie zu einer attraktiven Option für die zukünftige Stromerzeugung macht.
Was ist ein SMR?
SMRs sind Kernreaktoren, die in ihrer Größe und Stromerzeugungskapazität kleiner als herkömmliche Reaktoren sind. Dank ihres modularen Aufbaus können sie in einer Fabrik gebaut und dann zum Einsatzort transportiert werden, wodurch Kosten und Bauzeiten erheblich reduziert werden.
Auch bei der Entwicklung dieser Reaktoren wurde der Schwerpunkt auf Sicherheit, Effizienz und Betriebsflexibilität gelegt.
Mini-Kernreaktoren
Andererseits sind Mini-Kernreaktoren kompakte Versionen herkömmlicher Kernreaktoren, die für die Erzeugung relativ geringer Energiemengen ausgelegt sind.
Diese Mikroreaktoren, wie sie auch genannt werden, haben eine Leistung, die im Allgemeinen zwischen einigen elektrischen Kilowatt (kWe) und mehreren elektrischen Megawatt (MWe) liegt und damit deutlich kleiner ist als die Small Modular Nuclear Reactors (SMR).
Vorteile kleiner Kernreaktoren
Diese Art von Reaktoren bietet mehrere Vorteile, die sie in der aktuellen Energielandschaft zu einer zunehmend attraktiven Option machen. Diese Vorteile ergeben sich sowohl aus seinem spezifischen Design als auch aus seiner Fähigkeit, allgemeine Herausforderungen in der Energiebranche zu bewältigen.
Nachfolgend sind einige der Hauptvorteile aufgeführt:
- Kleine Abmessungen und Modularität : Wie der Name schon sagt, sind SMRs im Vergleich zu herkömmlichen Kernreaktoren kleiner. Dank dieser Funktion können sie sich an eine Vielzahl von Standorten und Umgebungen anpassen, auch an Gebiete, in denen der Bau großer Kernreaktoren nicht möglich wäre. Darüber hinaus erleichtert sein modularer Aufbau die Massenfertigung und reduziert die mit Bau und Logistik verbundenen Kosten.
- Einsatzflexibilität : Kleine Reaktoren können schrittweise eingesetzt werden, um den Energiebedarf in verschiedenen Maßstäben und Kontexten zu decken. Dadurch eignen sie sich sowohl für große Stromnetze als auch für abgelegene Gemeinden oder Inseln, die eine zuverlässige Stromquelle benötigen, aber keinen Zugang zu einer großen Infrastruktur haben.
- Reduzierte Baukosten und -zeiten : Die werkseitige Herstellung und der Transport von SMRs in vorgefertigten Einheiten tragen dazu bei, die Baukosten und -zeiten im Vergleich zu herkömmlichen Kernreaktoren zu reduzieren, bei denen es sich typischerweise um kundenspezifische Projekte handelt, bei denen es zu erheblichen Verzögerungen kommen kann.
- Erhöhte Sicherheit : SMRs sind mit Schwerpunkt auf Sicherheit konzipiert und verfügen über passive Systeme und inhärente Funktionen, die die mit dem Kernbetrieb verbundenen Risiken minimieren. Dazu gehören passive Kühlsysteme und die Möglichkeit, sich im Notfall automatisch abzuschalten, wodurch der Bedarf an menschlichem Eingreifen verringert wird.
- Geringere Umweltbelastung : Obwohl die Kernenergie nicht völlig frei von Umweltbelastungen ist, bieten SMRs die Möglichkeit, Strom mit geringen CO2-Emissionen zu erzeugen, was zur Eindämmung des Klimawandels beiträgt. Darüber hinaus verringern der geringere physische Platzbedarf und die Möglichkeit der Integration in bestehende Stromnetze die Umweltbelastung und den Bedarf an neuer Infrastruktur.
- Verbesserte Abfallentsorgung : Obwohl alle Kernreaktoren radioaktive Abfälle erzeugen, können modulare Kernreaktoren aufgrund ihrer geringeren Größe und ihres geringeren Brennstoffbedarfs eine effizientere Abfallentsorgung bieten. Einige Entwürfe zielen auch darauf ab, die Menge und Toxizität des produzierten Atommülls zu reduzieren.
Funktion
Ein kleiner modularer Kernreaktor (SMR) arbeitet nach den Grundprinzipien der Kernspaltung.
Im Kern enthält der Reaktor Kernbrennstoff wie Uran-235, der beim Beschuss mit Neutronen in kleinere Kerne zerfällt und dabei eine große Energiemenge in Form von Wärme freisetzt. Diese Wärme wird zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit verwendet, bei der es sich je nach Reaktorkonstruktion um Wasser, Helium oder Natrium handeln kann. Die Kühlflüssigkeit nimmt Wärme vom Reaktorkern auf und transportiert sie zu einem Wärmetauscher, wo sie Wasser unter hohem Druck erhitzt, um Dampf zu erzeugen. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die an einen elektrischen Generator angeschlossen ist, und wandelt so thermische Energie in elektrische Energie um.
SMRs können in verschiedenen Varianten ausgelegt sein, beispielsweise als Druckwasserreaktoren (PWR) oder Siedewasserreaktoren (BWR). Darüber hinaus sind SMRs in der Regel mit Sicherheits- und Steuerungssystemen ausgestattet, um ihren sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, einschließlich Notkühlsystemen und automatischen Abschaltsystemen bei Überlastung.
Elektrische Leistung eines SMR
Die Leistungsabgabe eines kleinen modularen Kernreaktors ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Kernreaktor erheblich geringer.
Während herkömmliche Kernreaktoren typischerweise eine Stromerzeugungskapazität im Bereich von mehreren hundert bis mehr als tausend elektrischen Megawatt (MWe) haben, haben SMRs typischerweise eine Leistungsabgabe im Bereich von einigen elektrischen Megawatt bis etwa 300 MWe.
Dieser Unterschied in der Leistungsabgabe ist hauptsächlich auf die geringere Größe von SMRs und ihre Modularitätsfähigkeit zurückzuführen, die es ihnen ermöglicht, sich an unterschiedliche Leistungsanforderungen und Standorte anzupassen.
