Aufzeichnung des Nuklearia-Mumbles
Viel Wirbel löste ein modernes Kernreaktordesign aus Deutschland aus: Das Publikum der GreenTec Awards wählte den Dual-Fluid-Reaktor per Online-Voting in die Endrunde; die Veranstalter scheuten nicht davor zurück, die Regeln zu ändern um den ungeliebten Sieger wieder rauszuwerfen.
Was hat es mit dem Dual-Fluid-Reaktor auf sich? Wie funktioniert er? Wie kann er Atommüll als Brennstoff nutzen und dadurch beseitigen? Wie kann er außer Strom auch Kraftstoff erzeugen? Wie sieht die wirtschaftliche Seite aus? Und natürlich: Wie steht es um die Sicherheit?
Drei Stunden lang waren die Macher des Dual-Fluid-Reaktors im Nuklearia-Mumbletreffen am 27. Juni 2013 zu Gast. Dr. Armin Huke, Dr. Götz Ruprecht, Dipl.-Ing. Stephan Gottlieb und Dipl.-Phys. Daniel Weißbach vom Institut für Festkörper-Kernphysik stellten den Reaktor vor und standen den Teilnehmern Rede und Antwort.
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Den Mitschnitt gibt es hier als MP3-Datei zum Herunterladen:
Zum Verständnis braucht man außerdem diese Präsentation:
Aber Vorsicht: Vortrag und Diskussion sind ziemlich physik- und techniklastig!
Die Nuklearia ist eine kernenergiefreundliche Arbeitsgruppe innerhalb der Piratenpartei Deutschland.
Rainers Blog 
Die Oekologen zeigen ihre Verachtung für technische und Naturwissenschaftliche Sachverhalte mit Begriffen wie „Erneuerbare Energie“ recht offen. In der Kommunikation lässt man sich von der Realität wenig beirren. Man schafft Heilsbotschaften wie „Erneuerbare Energien“ (bereits im Mittelalter bekannte Verfahren zur Stromerzeugung) und Höllen wie die CO2 Klimahölle, oder die „Strahlenhölle von Fukushima“ (Ueberschrift Handelsblatt). Diese Kommunikation ist offensichtlich sehr erfolgreich.
Befürworter der Kernenergie suchen diesen Erfolg zu kopieren. In Deutschland hat man ohne Erfolg den Hochtemperatureaktor als Wunderreaktor kommuniziert. Dabei haben dann meist seriöse Wissenschaftler sehr selektiv argumentiert. Der Erfolg war bescheiden. In den USA hat sich die Kernenergie recht stark und teils erfolgreich an den „Klimawandel“ gehängt. Man sucht seit Jahrzehnten, Forsberg und Andere, den MSR als Wunderreaktor zu kommunizieren. Jetzt sucht man in Deutschland wiederum einen Wunderreaktor zu kommunizieren. Eine technische Kritik des DFR findet man auf meiner Homepage googlen Kritik am DFR.
Halten Sie eine solche Kommunikation für hilfreich?
Meinen Sie dass wenn der Deutsche in 3 – 5 Jahren das Desaster „Erneuerbare Energie“ realisiert, willens ist wiederum auf eine Vision/Illusion aufzuspringen? Bitte bedenken Sie dass die BRD der 50er und 60er Jahre nach den 30er/40er Jahren recht nüchtern aufgetreten ist und wenig Illusionen verbreitet hat.
Lassen sich reale Erfolgsgeschichten der Kernenergie nicht kommunizieren?
Holger Narrog
Lieber Herr Narrog,
ich persönlich freue mich sehr, wenn ausgerechnet aus dem Energiewendeland Deutschland etwas Innovatives in Sachen Kernenergie kommt! Daher freue ich mich sehr über den DFR und die große Resonanz, die er zur Zeit erfährt, und ich wünsche dem IFK-Team viel Erfolg!
Dem Wort »Wunderreaktor« begegne ich in diesem Zusammenhang allerdings zum ersten Mal in Ihrem Kommentar. Eine ausführliche Stellungnahme zu Ihrer inhaltlichen Kritik überlasse ich gern dem IFK, allerdings frage ich mich zum Beispiel schon, wie bei einem Kühlmittelverlust (Blei) die Kritikalität des Kernbrennstoffs (Salz) steigen soll, wenn doch das Blei als Neutronenreflektor fehlt. Im Gegenteil, die Kettenreaktion wird zum Erliegen kommen.
Vielleicht täusche ich mich ja, aber ich meine, aus Ihrem Kommentar und den Ausführungen zum DFR auf Ihrer Homepage mehr als nur Kritik an verschiedenen einzelnen Punkten herauszuhören, sondern vielmehr eine prinzipielle Kritik an Flüssigsalzreaktoren als solchen – ganz gleich, in welchem konkreten Design sie daherkommen, egal, ob mit getrennten oder kombinierten Brennstoff- und Kühlkreisläufen, egal, ob thermisch oder schnell. Denn die Intention Ihrer Kritik ist ja offenbar nicht die Schwachstellenanalyse mit dem Ziel der Verbesserung. Ihr Ziel ist, das Konzept als Ganzes zu verwerfen. Warum eigentlich?
Was ist denn Ihre Perspektive für die Zeit nach der Energiewende? Oder zum Umgang mit Atom»müll«?
Viele Grüße
Rainer Klute
Hallo Herr Klute,
Thema1 Risiken…In einem Kernreaktor werden in jedem Augenblick soviele Neutronen erzeugt wie absorbiert werden und an die Umgebung abgegeben werden. Die Kritikalität ist dann 1. Die Leistung bleibt konstant. Eine Spaltung beispielsweise eines 239Pu Kerns erzeugt beispielsweise 3 Neutronen. 1 Neutron löst wiederum eine Spaltung eines 239Pu Kerns aus. 1 Neutron erbrütet z.B. ein 239Pu aus einem 238U. 0,05 Neutronen gehen nach aussen verloren. 0,95 Neutronen werden von Aktiniden, Trägersalzen, Strukturmaterialien und Kühlmittel absorbiert.
Beim Wasserreaktor kommt die Kernspaltung bei Kühlmittelverlust zum Erliegen, weil das Wasser nicht nur Kühlmittel, sondern auch Moderator ist. Die Neutronen werden nicht mehr moderiert und die Kritikalität sinkt.
Wenn das Kühlmittel beim Schnellen Reaktor verloren geht, reduziert sich beim Schnellen Reaktor die Neutronenabsorbtion durch das Kühlmittel und die Kritikalität steigt. Gleichzeitig reduziert sich auch die Zahl der inelastischen und elastischen Bremsstösse. Das Neutronenspektrum wird härter. Die Temperatur im Reaktor steigt. Eine Volumenausdehnung und eine höhere Temperatur im 238U wirkt dem Antstieg der Kritikalität entgegen. In jedem Fall überhitzt der Reaktor und es besteht das Risiko dass das Strukturmaterial weich wird und der Brennstoff zu eine sehr grosse Masse ergibt. Steigt die Kritikalität über 1,003 (Pu), 1,007 (235U) ergibt sich eine prompte Kritikalität (Tschernobyl). Dabei ist dann die Generationenfolge der prompten Neutronen, ca. 10exp-6 Sekunden, massgeblich. Innerhalb von Sekundenbruchteilen steigt die Leistung auf extreme Werte an.
Gruss
Holger
Nun ist beim DFR das Kühlmittel jedoch nicht nur Kühlmittel, sondern auch Neutronenreflektor: ein Teil des Bleis fließt außen um den Kern herum. Geht das Blei verloren, gibt’s keine reflektierten Neutronen mehr, und die ganze Kritikalität ist hin. Ist doch prima!
Sie haben Recht!
Ob ein gleichzeitiges Entweichen des im Reflektor befindlichen Bleis das Entweichen des Kühlmittels kompensieren kann, hängt von der Grösse des Reaktors ab. Bei einem kleinen Reaktor wahrscheinlich. Die DFR mit 1000MWth und 3000MWth sind schon recht gross.
Eine wirklich relevante Aussage kann nur eine reaktorphysikalische Berechnung einiger Szenarien ergeben. Das wären dann ein paar Diplomarbeiten. Meines Erachtens wäre dies eine Resourcenverschwendung.
Gruss
Holger
Das stimmt so nicht.
Hatte gerade diesbezüglich einen Austausch mit einem der Entwickler.
Die meisten schnellen Neutronen, ein paar werden natürlich auch reflektiert, gehen einfach durch das Blei (das schirmt zwar radioaktive Strahlung ab aber aber nur bedingt Neutronen!) durch.
Daher ist der gesamte, mit Rohren dichtgepackte, Kern die kritische Masse (und daher ist das Zeugs auch nur im Kern kritisch).
Aber mit steigender Temperatur dehnt sich das flüssige Salz, das den Brennstoff trägt, stark aus, die Kritikalität sinkt, und wenn das nicht mehr hilft gibts zur Not noch den „Ablaßstopfen“.
Etc.
Ansonsten:
Klicke, um auf 1343008.pdf zuzugreifen
Hallo Herr Narrog,
zu Ihrer Kritik am DFR liegt nun eine detaillierte Stellungnahme des IFK vor: http://nuklearia.de/2013/07/15/dual-fluid-reaktor-macher-antworten-auf-kritik/
Das Konzept des Flüssigsalzreaktors wird von vielen seriösen Wissenschaftlern als „nicht – realisierbar“ betrachtet. Hauptgrund sind ungelöste Korrosionsfragen. In Gesprächen mit einigen im Ruhestand befindlichen Wissenschaftlern in D und Ch habe ich dann festgestellt, dass diese auch nicht allzu tief in die Thematik eingestiegen sind. In jedem Fall ist die Korrosion eine Hauptherausforderung jedes MSR Konzepts.
Wenn man tiefer in die Thematik einsteigt, dann erscheint mir ein Hauptübel, dass auch die seriösen Wssenschaftler sehr grosse Versprechungen gemacht haben, die in der Realität extrem komplexe, teure und schwer realisierbare Entwürfe zur Folge haben.
Meines Erachtens sind MSR die zukunftsträchtigsten Reaktorkonzepte. Allerdings sollte man ein solches Konzept so einfach wie möglich bauen um Kosten/Komplexität und Risiken zu minimieren.
Viele Grüsse
Holger
Daß es Herausforderungen gibt, heißt ja noch lange nicht, daß etwas nicht realisierbar ist. An der Korrosionsthematik wird ja auch international mit Erfolg geforscht.
In puncto Komplexität stimme ich Ihnen zu.
Ob man die Herausforderung beim MSR durch Korrosion gutheisst, oder schlecht findet ist unerheblich.
Geforscht wird seitens der Nuklearforschung in erster Linie an Nickellegierungen für Fluorsalzreaktoren. Allerdings merkt man dass diese Legierungen an der Leistungsgrenze angelangt sind, bzw. mit der Komponente Wärmetauscher überfordert sind. Ein Austausch des Reaktorbehälters ist nach X Jahren wahrscheinlich.
Der Forschungsstand hinsichtlich Molybdänlegierungen und Chlorsalzen ist nahe 0. Bislang gibt es hierzu lediglich theoretische Betrachtungen und wenige Experimente. Nützlich sind die Forschungen aus dem Bereich Kernfusion. Dort wird auch an Molybdän- und Wolframlegierungen für Kernfusionsreaktoren gedacht. Geforscht wird in bescheidenem Umfang seitens der Hersteller von Müllverbrennungsanlagen mit heissen chlorhaltigen Rauchgasen in Richtung Refrakturmetalle.
Gruss
Holger
Wenn die Energiewende in 3 – 5 Jahren im Desaster endet..gilt es schnellstens wieder eine funktionierende Stromversorgung aufzubauen. Dann wird man zunächst eine Anzahl Kohle- und Erdgaskraftwerke, reaktivieren, errichten um eine sinnvolle, bezahlbare Stromversorgung zu realisieren.
Man könnte mit entsprechenden Aenderungen des Atomgesetzes versuchen ein paar der jetzt stillgelegten Kernkraftwerke zu retten.
Man kann einige Kernkraftwerke hinzufügen. Aktuell bietet sich die WWER1000 Serie aus Russland (Herstellungskapazität 1 -2 Reaktoren /Jahr) AES-2006 an.
Westinghouse bietet den AP1000 an und wirbt für einen starken lokalen Beitrag. Damit könnte die Deutsche Industrie wieder lernen Kernkraftwerke zu bauen.
Eine Entwicklung von Salzschmelzereaktoren könnte ca. 20 Jahre bis zum ersten kommerziellen Prototyp erfordern.
Gruss
Holger
Klingt plausibel. Das sehe ich auch so.
Die Thematik Atommüll ist in Deutschland auf 30 – 50 Jahre kommunikativ hoffnungslos. Am sinnvollsten ist es auf absehbare Zeit abgebrannten Kernbrennstoff und selbst leichtradioaktive Kittel für teures Geld nach Russland, oder Indien zu geben. Russland, China hatten dies in der Vergangenheit angeboten.
In der Zwischenzeit müsste man kommunikativ gegensteuern.
Wenn man langfristig Schnelle Reaktoren zu betreiben gedenkt wird man dann eine möglichst vollständige Wiederaufbereitung des Kernbrennstoffs anstreben.
Reste können im Salz endgelagert werden.
Gruss
Holger