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| Darstelllung der Becken- und der Schleifen-Bauweise des flüssigmetall(Natrium)gekühlten Brutreaktors |
Ein Brutreaktor ist ein Atomreaktor, mit dem neben Energie auch weiteres spaltbares Material erzeugt wird. Ein nicht spaltbares Element (Nuklid) wird in ein Spaltbares umgewandelt. Dieses kann (nach Aufarbeitung und Einbringung in neue Brennelemente) als Atombrennstoff verwendet werden. Diese Umwandlung wird als Konversion oder auch Brüten bezeichnet. Sie findet grundsätzlich in jedem Atomreaktor statt. Von einem "Brutreaktor" oder "Brüter" wird jedoch erst gesprochen wenn er mehr Brennstoff herstellt als er in der selben Zeit selbst verbraucht.
Es gibt zwei Typen von Brutreaktoren die nach dem Energiespektrum der genutzen Neutronen unterschieden werden:
Schneller Brüter: Er kann nicht nur wie die zuvor gebauten graphitmoderierten Reaktoren das vergleichsweise seltene Uranisotop U-235 verwenden, sondern auch das viel häufigere U-238 in Plutonium umwandeln. Mit "schnell" ist die Geschwindigkeit der Neutronen gemeint die bei diesem Prozess freigesetzt werden. Dabei erbrütet er mehr Plutonium als U-235 verbraucht wird.
Als Atombrennstoff dient Uran-Plutonium-Mischoxid (MOX). Die sogenannte Brutzone enhält Natururan- oder abgereichertes Uranoxid - überwiegend aus U-238. Der Schnelle Brüter würde also theoretisch Vorkommen aus Natururan effizienter ausnutzen. Dazu wird jedoch auch der Aufbau einer Plutoniumwirtschaft benötigt.
Als Atombrennstoff dient Uran-Plutonium-Mischoxid (MOX). Die sogenannte Brutzone enhält Natururan- oder abgereichertes Uranoxid - überwiegend aus U-238. Der Schnelle Brüter würde also theoretisch Vorkommen aus Natururan effizienter ausnutzen. Dazu wird jedoch auch der Aufbau einer Plutoniumwirtschaft benötigt.
Thermischer Brüter: Er arbeitet mit Thorium als Brutstoff und mit überwiegend thermischen Neutronen (langsame freie Neutronen). Nach einer Erstbefüllung mit angereichertem Uranoxid, Plutoniumoxid oder MOX wird aus TH-232 durch Neutronenanlagerung und Betazerfall spaltbares U-233.
Da die Uranvorräte im damaligen Westdeutschland begrenzt waren (in Ostdeutschland befand sich das drittgrößte Abbaugebiet der Welt), erhofften sich die Befürworter der Atomenergie, allen voran Wolf Häfele, mit dem Bau eines Brutreaktors eine erheblich effizientere Ausnutzung dieser Vorräte, so dass Deutschland auf unabsehbare Zeit von Energieimporten für die Stromerzeugung unabhängig werden könnte.
Es wurden jedoch immer neue Uranvorkommen entdeckt, so dass man sich auf die Uranwirtschaft verlegt hat, anstatt aufwendig Plutonium aus wiederaufbereitetem Atommüll zu gewinnen. Weil die atomare Kettenreaktion wegen des hochkonzentrierten Plutoniums schnell aus dem Ruder laufen kann wurden aufwendige Sicherheitsvorkehrungen notwendig die Schnelle Brüter teurer machten. Praktisch werden daher Brutreaktoren, auch wegen der Störanfälligkeit, nur in den USA, Russland, China und Indien betrieben.
Geschichte
1946. In den USA wird der erste "schnelle" Reaktor als Neutronenquelle für die Forschung gebaut. Er bekommt den Namen Clementine. Es handelte sich dabei um eine Reaktortechnik, die sich grundlegend von den bis dahin gebauten graphitmoderierten Reaktoren unterscheidet.
Da die Uranvorräte im damaligen Westdeutschland begrenzt waren (in Ostdeutschland befand sich das drittgrößte Abbaugebiet der Welt), erhofften sich die Befürworter der Atomenergie, allen voran Wolf Häfele, mit dem Bau eines Brutreaktors eine erheblich effizientere Ausnutzung dieser Vorräte, so dass Deutschland auf unabsehbare Zeit von Energieimporten für die Stromerzeugung unabhängig werden könnte.
Es wurden jedoch immer neue Uranvorkommen entdeckt, so dass man sich auf die Uranwirtschaft verlegt hat, anstatt aufwendig Plutonium aus wiederaufbereitetem Atommüll zu gewinnen. Weil die atomare Kettenreaktion wegen des hochkonzentrierten Plutoniums schnell aus dem Ruder laufen kann wurden aufwendige Sicherheitsvorkehrungen notwendig die Schnelle Brüter teurer machten. Praktisch werden daher Brutreaktoren, auch wegen der Störanfälligkeit, nur in den USA, Russland, China und Indien betrieben.
Geschichte
1946. In den USA wird der erste "schnelle" Reaktor als Neutronenquelle für die Forschung gebaut. Er bekommt den Namen Clementine. Es handelte sich dabei um eine Reaktortechnik, die sich grundlegend von den bis dahin gebauten graphitmoderierten Reaktoren unterscheidet.
20. Dezember 1951. In der Halbwüste des US-Bundesstaats Idaho im Mittleren Westen der USA bringt das erste Atomkraftwerk, ein schneller Brüter, 4 Glühbirnen zum Leuchten.
1953. Das Betriebsgelände des staatlichen Forschungszentrums Idaho National Laboratory (INL) hat eine Fläche von 2300 Quadratkilometer Wüstenlandschaft. Es gab dort insgesamt 52 Testreaktoren. Die meisten sind jetzt [2013] Industrieruinen. Den Wissenschaftlern dort gelingt 1953 erstmals der Nachweis für den bis dahin nur theoretisch vorhergesagten "Brutprozess".
1956. Franz Josef Strauß (Atomminister) halluziniert: Der Brutreaktor wäre die Lösung aller Energiefragen.
1956. Franz Josef Strauß (Atomminister) halluziniert: Der Brutreaktor wäre die Lösung aller Energiefragen.
1971 bis 1974. In Karlsruhe wird der erste deutsche natriumgekühlte Brutreaktor KNK-I gebaut.
Herbst 1972. Auf Veranlassung von Heinrich Mandel wird die belgisch-deutsch-niederländische Schnell-Brüter-Kernkraftwerksgesellschaft mbH in Essen gegründet. Diese Gesellschaft beauftragte die Siemens-Tochter Interatom mit dem Bau des Schnellen Brüters in Kalkar.
23. April 1973. Bei Kalkar am Niederrhein wird ein industrielles Brutreaktor-Prototypkraftwerk mit der Bezeichnung SNR-300 gebaut. Wegen zahlreicher Proteste und der Katastrophe von Tschernobyl geht es jedoch nie in Betrieb.
16. Juli 1973. In Kasachstan geht das sowjetische Atomkraftwerk Aqtau (früher Atomkraftwerk Schewtschenko) in Betrieb. Es ist der erste in industriellem Maßstab arbeitende Brutreaktor und verfügt über einen Schnellen Brüter vom Typ BN-350. Es liefert 150 MW elektrischen Strom und 200 MW Prozesswärme zum Entsalzen von Meerwasser aus dem Kaspisee. Während seiner Betriebszeit speist das AKW 1853 GWh in das Stromnetz ein. Das erzeugte Plutonium wird für das Atomwaffenprogramm der Sowjetunion und in anderen Atomkraftwerken verwendet.
Herbst 1972. Auf Veranlassung von Heinrich Mandel wird die belgisch-deutsch-niederländische Schnell-Brüter-Kernkraftwerksgesellschaft mbH in Essen gegründet. Diese Gesellschaft beauftragte die Siemens-Tochter Interatom mit dem Bau des Schnellen Brüters in Kalkar.
23. April 1973. Bei Kalkar am Niederrhein wird ein industrielles Brutreaktor-Prototypkraftwerk mit der Bezeichnung SNR-300 gebaut. Wegen zahlreicher Proteste und der Katastrophe von Tschernobyl geht es jedoch nie in Betrieb.
16. Juli 1973. In Kasachstan geht das sowjetische Atomkraftwerk Aqtau (früher Atomkraftwerk Schewtschenko) in Betrieb. Es ist der erste in industriellem Maßstab arbeitende Brutreaktor und verfügt über einen Schnellen Brüter vom Typ BN-350. Es liefert 150 MW elektrischen Strom und 200 MW Prozesswärme zum Entsalzen von Meerwasser aus dem Kaspisee. Während seiner Betriebszeit speist das AKW 1853 GWh in das Stromnetz ein. Das erzeugte Plutonium wird für das Atomwaffenprogramm der Sowjetunion und in anderen Atomkraftwerken verwendet.
18. Mai 1974. Indien führt den ersten erfolgreichen Atomwaffentest durch. Wegen der Befürchtung, dass durch eine Plutoniumwirtschaft auf legalem Handelsweg, Atombombenmunition in die Hände unberechenbarer Regime gelangen könnte wird der Traum vom geschlossenen Brennstoffkreislauf zum Alptraum.
1977. Der deutsche Brutreaktor KNK-I wird zu einem schnellen Brüter mit der Bezeichnung KNK-II umgerüstet.
1977. Der deutsche Brutreaktor KNK-I wird zu einem schnellen Brüter mit der Bezeichnung KNK-II umgerüstet.
1980. Im russischen Atomkraftwerk Belojarsk wird ein Schneller Brüter der russischen BN-Baureihe in Betrieb genommen. Es handelt sich um den derzeit [2013] weltgrößten in Betrieb befindlichen Schnellen Brüter und den einzigen Schnelle-Neutronenreaktor der Welt. Er läuft allerdings mit Uran.
2010. Die USA und Russland beschließen die gemeinsame Abrüstung von jeweils 34 Tonnen Waffenplutonium. Es soll ab 2018 als Atombrennstoff verwendet und damit für Waffen untauglich gemacht werden. Allerdings nicht in einem Schnellen Brüter sondern in US-amerikanischen Leichtwasser-AKWs.
Januar 2013. Die von Barack Obama (US-Präsident) einberufene Expertenkommission "Blue Ribbon" veröffentlicht Richtlinien zum künftigen Umgang mit der Altlast von 70.000 Tonnen abgebranntem US-Atombrennstoff. Demnach ist ein Endlager unverzichtbar weil "Schnelle" Reaktoren (Schnelle Brüter ohne Brutelemente) nach wie vor technisch unausgereift sind und kurzfristig keine Perspektive für die Atommüll-Entsorgung bieten.
In einigen Monaten will Russland den ersten Prototyp einer neuen Generation Schneller Reaktoren ans Netz bringen um als Folge des Abrüstungsabkommens mit den USA die 34 Tonnen Waffenplutonium zu verbrennen. Die MOX-Brennelemente dort sollen die 5-fache Plutoniumkonzentration wie in Deutschland enthalten.
Bilder aus Wikimedia Commons
Darstelllung der Becken- und der Schleifen-Bauweise des flüssigmetall(Natrium)gekühlten Brutreaktors, Lizenz: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, Urheber: LMFBR_schematics2.svg Modifications made by Kopiersperre
Quellen
11.03.2012, taz, Vergnügungspark um schnellen Brüter, Wenigstens wird man nicht verstrahlt