MSR (Molten Salt Reactor) – eine künftige Form der Energieerzeugung?

Flüssigsalzreaktoren

Flüssigsalzreaktoren (MSR) sind eine alternative Technik für Kernreaktoren. Sie basiert darauf, dass der Brennstoff in Form eines geschmolzenen Salzes vorliegt, welches gleichzeitig als Kühlmittel dient.

Anstelle von festen Brennstäben wird das flüssige Brennstoff-Salz-Gemisch durch den Reaktorkern gepumpt, wo es die Kernspaltung ermöglicht und Wärme erzeugt. Diese Wärme wird anschließend durch Wärmetauscher abgeleitet, wodurch Strom erzeugt werden kann.

Potenzielle Vorteile von MSRs umfassen:

  • MSRs arbeiten bei atmosphärischem Druck und haben inhärent sichere Eigenschaften, wie die Fähigkeit, sich bei Überhitzung selbst abzuschalten, was das Risiko von Explosionen oder Kernschmelzen verringert.
  • Der flüssige Brennstoff ermöglicht eine kontinuierliche Entfernung von Spaltprodukten, was die Brennstoffausnutzung verbessert und die Effizienz steigert.
  • MSRs können verschiedene Brennstoffe, einschließlich Thorium und abgebranntem Uran, nutzen und reduzieren somit die Menge und Radioaktivität des erzeugten Atommülls.
  • Da das Salz selbst als Kühlmittel fungiert und bei hohen Temperaturen stabil bleibt, entfällt die Notwendigkeit für große Mengen an Kühlwasser, was den Reaktorstandort flexibler macht und die Umweltbelastung reduziert.

Der wichtigste Nachteil dürfte sein, dass die hohen Temperaturen und die chemische Reaktivität des geschmolzenen Salzes zu Korrosion und Degradation der Strukturmaterialien führen können. Dies erfordert die Entwicklung und Verwendung spezieller Materialien, die diesen Bedingungen standhalten können. China setzt bei seiner Forschung daher in erster Linie auf entsprechende neue Materialien.

Bisher wurden wahrscheinlich drei MSR Reaktoren gebaut, dabei zwei historische in den USA und mindestens einer in China.

Historische Projekte

Aircraft Reactor Experiment

Im Rahmen des 1946 von der US Air Force gestarteten NEPA-Programms (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft) wurde am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ein MSR-Reaktor gebaut, der 1954 einen erfolgreichen Testlauf absolvierte. Da die die Idee eines nuklear angetriebenen Langstreckenbombers verworfen wurde, wurde an dem Reaktor nicht weiter geforscht.

MSRE (Molten Salt Reactor Experiment)

In den frühen 1960ern wurde an Alternativen zu Druckwasserreaktoren geforscht. Ein Reaktor wurde gebaut, der von 1965 bis 1969 im Testbetrieb lief. Auch er stand am ORNL.

MSBR (Molten Salt Breeder Reactor)

Der MSBR sollte in erster Linie dem Erbrüten von Uran dienen. Dazu wurde wiederum am Oak Ridge National Laboratory ein brutfähiges Konzept für einen Molten Salt Breeder (MSBR) mit 1 Gigawatt entwickelt. Die Regierung Nixon setzte allerdings lieber auf die schon viel weiter entwickelte „Schneller Brüter“ Technik, so dass dieser Reaktor dann nicht gebaut wurde.

Großbritannien

In Großbritannien fanden experimentelle Arbeiten zwischen 1968 und 1973 statt. Aufgrund des frühen Erfolgs anderer alternativer Projekte – insbesondere der Fast Reactor in Dounreay – wurden die Forschungen eingestellt.

Kernforschungszentrum Jülich

Der wissenschaftlich-technische KFA-Geschäftsführer plädierte 1975 für den Bau eines MSR zur Versuchszwecken. Der Direktor der Jülicher Reaktorentwicklung, Rudolf Schulten setzte aber auf den Kugelhaufenreaktor, an dem er selbst forschte und verhinderte so den Bau.

Forschungen in der UdSSR

In der UdSSR wurde in der zweiten Hälfte der 1970er Jahre am Kurchatov-Institut ein Forschungsprogramm zu Flüssigsalzreaktoren gestartet. Dieses umfasste theoretische und experimentelle Studien, insbesondere zur Untersuchung der mechanischen, korrosiven und Strahlungseigenschaften der Materialien für die Flüssigsalzbehälter. Die Hauptbefunde unterstützten die Schlussfolgerung, dass keine physischen oder technologischen Hindernisse einer praktischen Umsetzung von Flüssigsalzreaktoren im Wege standen. Man setzte dann aber aus Kostengründen weiter auf bestehende Technologien.

Aktuelle Forschungen und Projekte

China

China startete im 2011 entsprechende Forschungsprojekte. 2020 wurde mit dem Bau von zwei 12-MW-Reaktoren in unterirdischen Forschungseinrichtungen in Wuwei begonnen, darunter der 2-MW-Prototyp TMSR-LF1.

Im Jahr 2021 gab China bekannt, dass der Wuwei-Prototyp im September mit der Energieerzeugung aus Thorium beginnen könnte und Energie für etwa 1.000 Haushalte liefern würde. Es ist der weltweit erste nukleare Flüssigsalzreaktor nach dem Oak Ridge Projekt. Der genaue Stand des Projekts ist unbekannt,

Im Jahr 2022 erhielt das Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) die Genehmigung des Ministeriums für Ökologie und Umwelt zur Inbetriebnahme eines weiteren experimentellen Thorium-betriebenen MSR. Auch hier ist der genaue Stand unbekannt.

Weitere Ländern, in denen an MRS Technologie geforscht wird

Unterschiedlich weit entwickelte Forschungsprojekte gibt es in Frankreich, Großbritannien, Indien, Indonesien, Japan und Russland.

Unternehmen in anderen Ländern

MSR-Reaktoren sind für Startups attraktiv, da sie das Potenzial bieten, sicherere, effizientere und kostengünstigere Lösungen für die Energieerzeugung zu entwickeln, die gleichzeitig weniger Atommüll produzieren. Zudem ermöglichen sie innovative Ansätze zur Nutzung alternativer Brennstoffe wie Thorium und bieten damit neue Geschäftsmöglichkeiten in einem sich wandelnden Energiemarkt. Unter anderem folgende Unternehmen sind in diesem Segment aktiv.

 

 

 

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