Small Modular Reactors (SMR - Kleine modulare Reaktoren)

In einem Gespräch unter Freunden sind wir auf die Energie-Problemantik gekommen. Dabei wurden Small Modular Reactors erwähnt, sprich Kleine Modulare Nukleare Reaktoren, was eine Lösung sein könnte für die Weltweite Energie-Problematik. Da mich dies interessiert, möchte ich mehr dazu wissen und schreibe daher meine Erkenntnisse und Meinung dazu. 

Wie erwähnt habe ich vor einiger Zeit eine Diskussion mit Freunden, wo wir über die Möglichkeiten der Energiegewinnung diskutiert haben. Wir waren uns alle einig, dass Erneuerbare-Energie eine Super Sache ist, aber nur in Kombination mit anderen Energiegewinnung. Da Erneuerbare Energie wie Sonne und Wind nicht immer zur Verfügung steht und wir bis heute leider noch keine optimale Möglichkeit gefunden haben die Überschüssige Energie zu speichern. Um den Energiebedarf zu stillen und die Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie auszugleichen wird Erdgas verwendet, was für die CO2 Bilanz nicht optimal ist. Zudem wird in vielen Ländern auch immer noch Kohle zur Energieproduktion verwendet, was für die CO2 Bilanz eine Katastrophe ist. 

Viele Länder haben der Atomenergie den Rücken zugewandt, wegen den schrecklichen Katstrophen die passiert sind. Aber leider ist Atomenergie immer noch eine saubere Energie verglichen mit Kohle und kann zur grossen Zentralen Gewinnung von Strom genutzt werden. Was der Grund ist, dass Aufsteigende Länder, die immer einen grösseren Energiebedarf zu decken haben, immer noch Atomkraftwerke bauen. Hierzu muss man auch sagen, dass neue Reaktoren nicht mehr vergleichbar sind mit den Reaktoren, die wir vor Jahrzenten in der Schweiz gebaut haben. 

Aber ich will hier gar nicht über die Vor- oder Nachteile von Atomenergie schreiben, sondern mehr erfahren, was es auf sich hat mit den SMR – Small Modular Reactors. Mich nimmt das folgende Wunder: 

1. Was sind SMR
2. Was sind die Vorteile und Nachteile
   
   

Was sind SMR

SMRs sind Kernspaltungsreaktoren, die kleiner als herkömmliche Reaktoren sind und in einer Fabrik hergestellt, dann an einen Montageort gebracht werden können. Die ersten Entwürfe gehen zurück in die 1950er Jahre, haben aber in den letzten Jahren ein Revival bekommen. 

Ganz einfach gesprochen ist das Prinzip dasselbe wie bei einem herkömmlichen Atomkraftwerk und hat einen ähnlich hohen Wirkungsgrad. 

Wie jeder Kernspaltungsreaktor verwendet ein kleiner modularer Reaktor Energie aus einer kontrollierten nuklearen Kettenreaktion, um Dampf zu erzeugen, der eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt. Einige verwenden leichtes Wasser als Kühlmittel, während andere auf Kühlmittel wie Gas, flüssiges Metall oder geschmolzenes Salz angewiesen sind. Einige SMRs würden Brennstoff verwenden, der den heutigen Kernreaktoren ähnelt, während andere neue Arten von Brennstoffen verwenden.

Hier ein paar Unterschiede zu normalen Atomkraftwerke aufgelistet: 

1. Grösse
   Einzelne Module sind ca. 4,5 Meter Breit und 22 m hoch und können somit per Schwertransport an ihre Einsatzorte gebracht werden. Sprich dies ist ein Bruchteil von einem herkömmlichen Atomkraftwerk, was einige weitere Vorteile mit sich bringt. Durch die kleine Grösse, können sie auch zusammen betrieben werden. Sprich man nimmt 12 SMRs und betreibt sie zusammen, wenn einem Modul die Atomenergie ausgeht, kann ein Modul nach dem anderen wieder erneuert werden. 
   
   
2. Herstellung in einer Fabrik
   Da die SMR viel Kleiner sind, können diese Module Zentral in einer Fabrik gebaut werden, und müssen nicht wie normale Atomkraftwerke vor Ort gebaut werden. Dies hat dann auch den Vorteil, dass man den Typ des SMR überprüfen kann und die SMR dann eines nach dem anderen in einer Fabrik produzieren kann. Mit der «Massenproduktion» kommen, wie bei jeder anderen Fabrik weitere Vorteile auf, wie zum Beispiel die Verbesserung der Herstellung über die Zeit.
   
   
3. Dauer zur Herstellung
   Da der Großteil des Baus außerhalb des Standorts stattfindet, nimmt der Bau kleiner modularer Reaktoren weniger Zeit in Anspruch. Ein SMR hat eine voraussichtliche Bauzeit von drei bis fünf Jahren, während ein großer Reaktor sechs bis zwölf Jahre benötigt. Somit ist es auch einfacher zu planen. 
   
   
4. Herstellungskosten
   Die Kosten sind auch einiges geringer als ein herkömmliches Atomkraftwerk. Hier spricht man von 1-2 Milliarden Dollars pro Modul, sprich 1/6 von einem herkömmlichen Reaktor. Hierzu muss man aber auch sagen, dass weniger Energie produziert wird. Unter dem Strich ist die KWh aber bei einem SMR teurer, auch wenn die Herstellungskosten günstiger sind. Aber mehr dazu bei den Vor/Nachteile. 
   
   
5. Energieproduktion
   SMRs sind im allgemeinen so ausgelegt, dass sie 50 bis 300 MW Strom erzeugen, verglichen mit den typischen 1’000 MW herkömmlicher Großreaktoren. Den Punkt von dem KWh Preis haben wir oben schon erwähnt, und mit der Energieproduktion sieht man auch klar warum dies so ist.
    
6. Sicherheit
   SMRs sind mit einem hohen Maß an passiven oder inhärenten Sicherheitsmerkmalen ausgestattet. Dies bedeutet, dass kein Bedienereingriff oder externe Stromversorgung erforderlich ist, um den Reaktor abzuschalten und die Kühlung aufrechtzuerhalten, um die Restwärme des Kerns abzuführen, falls die Anlage Strom ausfällt. Kleine modulare Reaktorkonstruktionen beinhalten passive Sicherheitsfunktionen, die auf den Naturgesetzen der Physik beruhen, um den Reaktor unter anormalen Bedingungen abzuschalten und zu kühlen.
   Man spricht hier von «walk away safe»

Was sind die Vorteile und Nachteile

Vorteile

• Niedrigere absolute Kapitalkosten: was den Anlegern möglicherweise den Weg ebnet für den Bau. Zudem ist auch eine reduzierte Investitionen in das Übertragungsnetz notwendig, da sie in verteilter eingesetzt werden können, sprich da wo der Strom auch gebraucht wird. 
• Reduziertes Baurisiko: durch Werksfertigung außerhalb des Standorts und Standardisierung von Komponenten und Systemen, kann das Risiko beim Bau, eg. Verzögerungen und Explodierte Kosten, minimiert werden. 
• Geringerer Kühlbedarf: wodurch möglicherweise eine Installation an Standorten im Landesinneren möglich ist, da nicht grosse Wassermassen notwendig sind. 
• Geringerer Betankungsbedarf: Es gibt Designs für Anlagen, die voraussichtlich 30 Jahre lang ohne Wiederauffüllung von Uran betrieben werden können

Nachteile

• Betriebskosten: jede Kilowattstunde (kWh) Strom aus einem SMR würde aus wirtschaftlichen Gründen zwischen 15 und 70 % mehr kosten als eine kWh Strom, die in einem großen Kernkraftwerk erzeugt wird.
• Abfall: Es gibt immer noch Atomarenabfall. Auch wenn einige der Designs eine „breeder facility“ verwenden, die dazu beiträgt, die Abfallproduktion zu reduzieren. 

Fazit

Wie in der Einleitung wohl schon hervorgekommen ist, bin ich nicht generell gegen Atomenergie. Denn neuere Atomkraftwerke, sind viel besser und ausgereifter als die Atomkraftwerke, die wir in der Schweiz im Einsatz haben. Die Small Modular Reactors zeigen dies sehr gut auf, und ich finde diese Technologie sehr vielversprechend. Der Weltweite Energiebedarf wird in den kommenden Jahren leider nicht sinken, obwohl der Pro Kopf Energie Bedarf in den entwickelten Ländern sinken muss, haben trotzdem in vielen ärmeren Ländern die Leute einen Höheren Bedarf an Energie. Dass dieser Energiebedarf gestillt werden kann, sehe ich SMR als eine sehr gute Option.