Die Zukunft der Kernenergie wird durch technologische Fortschritte und unterschiedliche Energiepolitiken geprägt, die von Land zu Land unterschiedlich sind. Da die Welt unter den Auswirkungen des Klimawandels leidet und nach nachhaltigen Energiequellen sucht, werden nukleare Innovationen und politische Entscheidungen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Machbarkeit und Akzeptanz der Kernenergie in den kommenden Jahrzehnten spielen.
Als nächstes werden wir sehen, welche technologischen Innovationen die Zukunft bereithält und welche Zukunftsvision die Länder mit der größten Relevanz für die Kernenergie für die kommenden Jahrzehnte haben.
Technologische Innovationen
Reaktoren der vierten Generation
Reaktoren der vierten Generation sollen sicherer, effizienter und nachhaltiger sein als aktuelle Modelle.
Diese Reaktoren umfassen verschiedene innovative Technologien:
Sie verwenden eine Mischung aus geschmolzenen Salzen als Kühlmittel und Brennstoff , wodurch sie bei höheren Temperaturen und niedrigeren Drücken arbeiten können. Diese Reaktoren haben einen höheren thermischen Wirkungsgrad und können die Produktion radioaktiver Abfälle deutlich reduzieren.
Anstelle von thermischen Neutronen nutzen sie schnelle Neutronen , um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten, was eine effizientere Brennstoffnutzung ermöglicht und langfristig die Abfallmenge reduziert. Diese Reaktoren können auch gebrauchten Kernbrennstoff recyceln und so die verfügbaren Ressourcen besser nutzen.
Als Kältemittel arbeiten sie mit Heliumgas , wodurch sie bei sehr hohen Temperaturen arbeiten und die Effizienz der Umwandlung von Wärme in Strom verbessern können.
Eine der Eigenschaften dieser Reaktoren besteht darin, dass sie neben Strom auch hochwertige Wärme für industrielle Prozesse liefern können.
Kernfusion
Die Kernfusion ist eine vielversprechende Technologie, die die Energieerzeugung revolutionieren könnte.
Im Gegensatz zur Spaltung, bei der schwere Atome getrennt werden, werden bei der Fusion leichte Kerne wie Deuterium und Tritium zu Helium kombiniert und große Energiemengen freigesetzt. Zu den Vorteilen der Fusion gehören:
- Brennstoffreichtum: Brennstoffe für die Fusion, wie Deuterium, können aus Meerwasser gewonnen werden, und Tritium kann aus Lithium hergestellt werden, was eine nahezu unbegrenzte Brennstoffquelle darstellt.
- Geringer radioaktiver Abfall: Bei der Fusion entstehen viel weniger radioaktive Abfälle als bei der Spaltung, und die erzeugten Materialien haben eine kürzere Halbwertszeit.
- Sicherheit: Die Fusionsreaktion kann keine unkontrollierte Kettenreaktion aufrechterhalten, was das Risiko katastrophaler Unfälle erheblich verringert.
Allerdings sind bei der Kernfusion noch technische Schwierigkeiten zu lösen, etwa die Aufrechterhaltung der extremen Bedingungen, die zur Aufrechterhaltung der Reaktion erforderlich sind, und es wird nicht erwartet, dass sie vor der zweiten Hälfte des Jahrhunderts kommerziell realisierbar wird.
Wissenschaftliche Projekte
Derzeit gibt es mehrere bemerkenswerte wissenschaftliche Projekte, die versuchen, diese Technologie in die Realität umzusetzen. Schauen wir uns die wichtigsten an:
- Der in Frankreich gelegene ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor ) ist das größte Kernfusionsprojekt der Welt. Ziel ist es, die Machbarkeit der Kernfusion als Energiequelle zu demonstrieren und die Bedingungen der Sonne nachzubilden, um saubere Energie zu erzeugen.
- JET ( Joint European Torus ) im Vereinigten Königreich hat Pionierarbeit in der Fusionsforschung geleistet und Rekorde bei der Fusionsenergieerzeugung erzielt und wertvolle Daten für ITER geliefert .
- In den Vereinigten Staaten versucht die National Ignition Facility (NIF) mit Hochenergielasern, eine Fusionszündung zu erreichen, ein Meilenstein, bei dem die Fusionsreaktion mehr Energie produziert als sie verbraucht.
- Ein weiteres vielversprechendes Projekt ist SPARC , eine Zusammenarbeit zwischen dem MIT und Commonwealth Fusion Systems, das darauf abzielt, das erste Fusionsgerät zu sein, das mehr Energie produziert als es verbraucht, indem es Hochtemperatur-Supraleitungstechnologie nutzt, um stärkere, effizientere Magnetfelder zu erzeugen.
- In Deutschland erforscht der Sternreaktor Wendelstein 7-X fortschrittliche magnetische Konfigurationen, um Fusionsplasma stabiler zu halten.
- China macht auch erhebliche Fortschritte mit seinem EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), dem es gelungen ist, das Fusionsplasma auf Rekordtemperaturen zu halten.
Kleine modulare Reaktoren (SMRs)
Kleine modulare Reaktoren (SMRs) sind Kernreaktoren mit geringerer Größe und Kapazität im Vergleich zu herkömmlichen Kernkraftwerken. Sie sind für die modulare Fertigung und den Zusammenbau vor Ort konzipiert und bieten Vorteile wie geringere Kosten, kürzere Bauzeiten und größere Flexibilität beim Einsatz.
SMRs verfügen über fortschrittliche passive Sicherheitsfunktionen, die nicht auf menschliches Eingreifen oder aktive Systeme angewiesen sind, was ihre Betriebssicherheit verbessert.
Diese modularen Reaktoren können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, darunter die Stromerzeugung in abgelegenen Gebieten, die Stromversorgung von Industrieanlagen und die Integration in kleinere Stromnetze.
Zu den Hauptvorteilen dieser modularen Systeme zählen:
- Reduzierte Baukosten und -zeit: Aufgrund ihrer geringeren Größe und ihres modularen Aufbaus können SMRs in Fabriken hergestellt und vor Ort montiert werden, wodurch die Baukosten und die Bauzeit im Vergleich zu herkömmlichen Kernkraftwerken reduziert werden.
- Erhöhte Sicherheit: SMR-Designs umfassen fortschrittliche Sicherheitsfunktionen wie passive Kühlsysteme, die nicht auf menschliches Eingreifen oder aktive mechanische Systeme angewiesen sind, um die Sicherheit aufrechtzuerhalten.
- Vielseitigkeit: SMRs können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich der Stromerzeugung in abgelegenen Gebieten, der Stromversorgung von Industrieanlagen und der Integration in kleinere Stromnetze.
Wenn Sie mehr über SMRs erfahren möchten , können Sie diesen IAEA-Artikel lesen.
Energiepolitik in verschiedenen Ländern
Sehen wir uns nun an, wie die Zukunftsaussichten für die wichtigsten Kernenergieerzeugerländer aussehen.
USA
In den Vereinigten Staaten bleibt die Kernenergie ein wichtiger Teil des Energiemixes.
Die Regierung hat Interesse daran gezeigt, die Entwicklung fortschrittlicher Nukleartechnologien wie SMRs und Reaktoren der vierten Generation zu unterstützen. Die Maßnahmen umfassen die Finanzierung von Forschung und Entwicklung sowie die Vereinfachung regulatorischer Prozesse, um die Umsetzung neuer Nukleartechnologien zu beschleunigen.
europäische Union
Die Energiepolitik der Europäischen Union variiert zwischen den Mitgliedstaaten.
Länder wie Frankreich, das rund 70 % seines Stroms aus Kernkraft bezieht, investieren weiterhin in die Modernisierung ihrer nuklearen Infrastruktur. Im Gegensatz dazu haben Länder wie Deutschland und Spanien beschlossen, aus der Kernenergie auszusteigen und sich auf erneuerbare Energien zu konzentrieren.
Auf Gemeinschaftsebene unterstützt die EU die Erforschung fortschrittlicher Technologien und die sichere Entsorgung nuklearer Abfälle. Kürzlich hat das Europäische Parlament die Kernenergie in die Klassifizierung der grünen Energien aufgenommen .
China
Im Rahmen seiner Strategie, die Abhängigkeit von Kohle zu verringern und den CO2-Ausstoß zu senken, baut China seine nuklearen Kapazitäten rasch aus.
Das Land investiert in Reaktoren der dritten Generation, beispielsweise Druckwasserreaktoren (PWR), und ist führend bei der Entwicklung von Reaktoren der vierten Generation, darunter schnelle Reaktoren und Schmelzsalzreaktoren.
Japan
Nach der Katastrophe von Fukushima im Jahr 2011 überprüfte Japan seine Nuklearpolitik, schaltete vorübergehend alle Kernkraftwerke ab und verschärfte die Sicherheitsstandards.
Allerdings hat Japan in den letzten Jahren einige seiner sichereren Kernkraftwerke wieder in Betrieb genommen und erforscht fortschrittliche Technologien zur Verbesserung von Sicherheit und Effizienz.
Russland
Russland ist nach wie vor ein wichtiger Akteur im Nuklearsektor und betreibt nicht nur zahlreiche Kernkraftwerke im Inland, sondern exportiert auch Nukleartechnologie in andere Länder. Darüber hinaus entwickelt die Russische Föderation schnelle Reaktoren und SMRs und beteiligt sich aktiv an der Kernfusionsforschung.