Kleine modulare Reaktoren (SMRs): Eine Schlüsselinnovation für saubere Energielösungen
Kleine modulare Reaktoren (SMRs), die bis zu 300 Megawatt Strom erzeugen können, entwickeln sich zu einer Schlüsseltechnologie bei der Suche nach sauberer und nachhaltiger Energie. SMRs bieten Modularität und Flexibilität und sind daher im Gegensatz zu herkömmlichen großen Kernreaktoren an verschiedene Anwendungen anpassbar. Das US-Energieministerium hat erheblich in die SMR-Entwicklung investiert, um die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren und die Führungsrolle Amerikas in der Nuklearindustrie zu stärken.
Wichtige SMR-Designs und -Zulassungen
Die NuScale Power Corporation mit Sitz in Oregon erreichte 2022 einen Meilenstein mit der Genehmigung ihres SMR-Designs durch die US-amerikanische Atomaufsichtsbehörde (NRC). Der US600 SMR von NuScale priorisiert modulares Design und passive Sicherheitsmechanismen, einschließlich eines schwerkraftbetriebenen Borverdünnungssystems für zuverlässige Notfallsicherungen. Holtec International hat ebenfalls die NRC-Zulassung für sein SMR-300-Design erhalten, das einen integrierten Druckwasserreaktor (iPWR) mit schwerkraftbetriebenen Sicherheitssystemen umfasst.
General Atomics mit Sitz in Kalifornien bietet mit seinem Energy Multiplier Module (EM2)-Design einen einzigartigen Ansatz. Das EM2 verwendet ein Heliumgaskühlsystem, das die thermischen Einschränkungen von Wasser umgeht, im Gegensatz zu herkömmlichen Druckwasserreaktoren (PWRs). Dieses Design verfügt auch über keramikbeschichteten Urankarbidbrennstoff, der bei einer hohen Temperatur von etwa 850 °C betrieben wird, um eine effiziente Abfallverbrennung und Stromerzeugung zu ermöglichen.
Fortschritte in der SMR-Brennstoffforschung
Die jüngste Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der SMR-Brennstoffquellen. Die Bangor University in Großbritannien untersuchte die Verwendung von 7 % angereichertem High-Assay Low-Enriched Uranium (HALEU) auf experimentellen Absorberstiften und demonstrierte in Simulationen eine erhöhte Brennstoffkapazität und Zykluslänge. Das Bandung Institute of Technology in Indonesien untersuchte thoriumbasierte Energiezellen und hob die Zugänglichkeit und das Potenzial von Thorium hervor. Es gibt jedoch weiterhin Herausforderungen bei der Optimierung der Leistung und Sicherheit von Thoriumbrennstoff.
Integration und Zukunftsaussichten
SMRs können in erneuerbare Energienetze integriert werden, um die Variabilität von Wind- und Solarressourcen zu bewältigen. Eine Studie des Energieministeriums in Italien aus dem Jahr 2023 simulierte iPWR-SMRs in hybriden Energiesystemen und demonstrierte ihr Potenzial, die Energieerzeugung auszugleichen und die Produktionserwartungen zu erfüllen. Trotz Herausforderungen wie hohen Anfangskosten und regulatorischen Hürden stellen SMRs einen vielversprechenden Schritt in Richtung einer saubereren und nachhaltigeren Energiezukunft dar.