Bereits am 15.03.2011, also 4 Tage nach dem Erdbeben an der Ostküste Japans, verkündete Merkel die Aussetzung der noch im Jahr 2010 beschlossenen Laufzeitverlängerung für die 17 deutschen Atomkraftwerke, die zu den sichersten der Welt gehörten. Diese für die deutsche Energiewirtschaft extrem kostspielige Entscheidung traf sie nach der Einberufung einer Ethikkommission, an der folgende Expertengruppen teilnahmen: 4 Geo- und Umweltwissenschaftler, 3 Soziologen und Politologen, 3 Kirchenvertreter, 2 Philosophen und Wirtschaftswissenschaftler, 1 Gewerkschaftler, 1 Industrievertreter, 0 Vertreter aus der Energiewirtschaft oder Kraftwerkstechnik, 0 Physiker und Kernphysiker. Der geschätzte volkswirtschaftliche Schaden des verfrühten Ausstiegs aus der Kernenergie, der auch die Weiterentwicklung der Kernenergietechnologien in Deutschland beendet, liegen bei rd. 500 Mrd. €. Die Kosten des weiteren Ausbaus der Erneuerbaren sind hier nicht mitgerechnet und kämen noch dazu!

Die Entwicklung von „schnellen Reaktoren“ wäre jedoch zwingend notwendig, um das enorme Energiepotential im „Atommüll“ Deutschlands nutzen zu können. In den 60 Jahren der Nutzung der Kernenergie in Deutschland wurden rd. 16.000 t an abgebrannten Kernbrennstäben – die noch zu 95 % spaltbare Urane und Transurane enthalten – und weitere rd. 100.000 t Uran-238 bei der Anreicherung angehäuft. Dieses Material würde ausreichen, um bei vollständiger Spaltung beim heutigen Strombedarf Deutschland über 1.100 Jahre zu 100 % mit Strom aus Kernenergie zu versorgen. Stattdessen soll dieses radioaktive Material in Endlager gebracht werden, wo es für viele Millionen Jahre eine Gefahr für die Umwelt darstellen wird.

Das Konzept des DFR ist eine Erfindung deutscher Ingenieure am Institut für Festkörper-Kernphysik in Berlin (IFK) in Zusammenarbeit mit der TU München, die durch eine hocheffiziente energetische Nutzung eine vollständige Reduktion der radioaktiven Kraftwerksrückstände absolut sicher auf kleinstem Raum ermöglichen könnte.

Bereits am 07.06.2013 gewann das Konzept des Dual Fluid Reaktors (DFR) bei einem Onlinevoting einen Umweltpreis, was jedoch von der Expertenjury von GreenTec Awards ignoriert wurde. Dagegen hat das IFK geklagt und per Beschluss vom 04.07.2013 des Kammergerichts Berlin Recht bekommen. Seit dieser Zeit wird am IFK an der Entwicklung des DFR intensiv gearbeitet, zunächst in Hochleistungsrechnersimulationen und später experimentell in der von den deutschen Erfindern gegründeten Firma Dual Fluid Energy Inc. in Kanada, weil die Regierungsparteien in Deutschland die experimentelle Forschung und Entwicklung zu neuen Kernenergietechnologien verhindern. Da sich der Bau eines Demonstrators für den DFR sowohl in Deutschland als auch in Kanada wegen der zu strikten Regulierungen und aus politischen Gründen zu schwierig gestaltet, hat die Firma in 2023 einen Vertrag mit einem aussereuropäischen Institut in Afrika geschlossen, um den Testreaktor zu bauen. Das deutsche Know-How geht somit an internationale Hände verloren.

Kernkraft ist eine der saubersten und zuverlässigsten Energiequellen dieser Welt. International werden im Rahmen des Generation IV Programms neue schnelle Reaktoren unterschiedlicher Typen entwickelt, geplant und gebaut. Der deutsche DFR basiert jedoch auf dem bei Weitem effizientesten und sichersten Reaktorkonzept der Zukunft. Die wenig umsichtigen Regierungsparteien haben einmal mehr Deutschland in einer weltweit führenden Spitzentechnologie auf Null herunter gebremst und mit dem DFR eine weitere hoch innovative Technologie international verschenkt.

Der Autor, Dr. Wolfgang Pöschl ist diplomierter Physiker und Mathematiker

Weiterführende Informationen

Der DFR, wäre die „eierlegende Wollmilchsau der Kernenergie“, weil dieser Reaktortyp alle Probleme lösen würde, die wir bisher mit der Kernenergiegewinnung hatten. Wie der Name schon sagt, arbeitet der DFR mit 2 Flüssigkeiten, zum einen im Sekundärkreislauf mit flüssigem Blei als Kühl- und Wärmetransportmittel, das oberhalb von 327 °C und bis hinauf zu 1.744 °C flüssig ist, und zum anderen im Primärkreislauf mit dem flüssigem Uransalz Urantrichlorid, das oberhalb von 837 °C flüssig ist. Daher wird im Reaktorkern eine Arbeitstemperatur von ca. 1.000 °C angestrebt, was eine enorme Herausforderung bei den Baumaterialien und bei der Konstruktion mit sich bringt. Die Verwendung von flüssigem Uransalz als Brennstoff hat gegenüber herkömmlichen Reaktoren riesige Vorteile. Der Reaktor kann nicht durchschmelzen, weil die Salzflüssigkeit sich bei Erhitzung so lange ausdehnt, bis die Dichte der spaltbaren Atomkerne so weit abgenommen hat, dass die Kernspaltung zum Stehen kommt. Kühlt das Uransalz wieder ab zieht es sich zusammen und die Kettenreaktion läuft wieder hoch. Die Kernspaltung läuft also gerade immer so stark, wie mit dem Kühlmittel Blei Energie aus dem Reaktorkern abgeführt wird. Durch Wärmetauscher wird die Energie vom Blei bzw. vom Sekundärkreislauf auf einen Wasserdampfkreislauf übertragen in dem sich die Dampfturbinen befinden von denen die Energie auf Stromgeneratoren übertragen wird. Dabei soll noch ein zusätzlicher Sicherheitsmechanismus in den Reaktor eingebaut werden indem man Abflussrohre nach unten mit elektrisch gekühlten Uransalzpfropfen verschließt. Bei Überhitzung des Reaktorkerns oder bei Stromausfall schmelzen diese und das Uranflüssigsalz fließt nach unten in gekühlte Auffangbehälter ab, die sich in unterkritischer Anordnung befinden. Die Nachzerfallswärme wird von diesen Auffangbehältern in einem Kühlbecken auf eine Kühlflüssigkeit übertragen. Ist der Störfall im Reaktor behoben, kann das flüssige Uransalz wieder in den Reaktorkern gepumpt werden. Auch die Verwendung von Blei als Kühlmittel trägt enorm zur Reaktorsicherheit bei, weil Blei aufgrund seiner schweren Atomkerne Neutronen fast ungebremst in den Reaktorkern zurückreflektiert. Dieser Kühlmantel und Neutronenreflektor aus flüssigem Blei schirmt die Neutronenstrahlung nach außen ab und erhöht gleichzeitig Flussdichte schneller Neutronen im Reaktorkern. Je mehr schnelle Neutronen im Kernbrennstoff unterwegs sind, umso höher ist direkte Spaltrate von U-238 Kernen. Gleichzeitig wird durch Einfänge von Neutronen aus dem U-238 Plutonium und schwerere Transurane erbrütet, die sich zu großen Teilen auch von langsamen abgebremsten Neutronen mit sehr hohen Wirkungsquerschnitten spalten lassen. Diese parallellaufenden direkten oder (über Neutroneneinfänge) indirekten Prozesse der Kernspaltung machen den DFR so hocheffizient bei der Verwertung aller Urane und Transurane im Atommüll. Würde aufgrund eines Lecks das Blei aus dem Sekundärkreislauf ausfließen, so könnten die Neutronen nach außen davonlaufen, die Neutronenflussdichte im Reaktorkern bräche zusammen und die Kettenreaktion käme zum Stehen. Egal was bei diesem Reaktor schief geht, es würde immer zu einem Stillstand der Kettenreaktion führen. Dies macht den Reaktor absolut sicher und schützt ihn vor Zerstörung durch Überhitzung. Auch die Verwendung von flüssigen Uran- und Transuransalzen die man durch einen Chlorierungsprozess aller Urane und Transurane aus dem Atommüll gewinnt, hat riesige Vorteile, weil es damit möglich ist den Prozess der Wiederaufbereitung bereits im Reaktorkern während des Betriebs durchzuführen. Dies ist möglich, weil bei der hohen Betriebstemperatur, die viel leichteren Spaltprodukte im Reaktorkern verdampfen, während die schweren ungespaltenen Materialien im Reaktorkern verbleiben. Dieser Dampf aus Spaltprodukten kann oben am Reaktorkern aufgefangen werden und anschließend in einer fraktionierten Hochtemperaturdestillation in die einzelnen Elemente und Isotope getrennt werden kann – so zumindest im Prinzip. Zurück im Reaktorkern bleiben immer die spaltbaren Uran- und Transuransalze, während nur die z.T. noch radioaktiven Spaltprodukte – 55 % sind nach 20 Jahren so gut wie gar nicht mehr radioaktiv – abgetrennt werden. Auf diese Weise können im Prinzip alle Urane und Transurane unseres Atommülls nach und nach komplett gespalten werden. Auch das Endlagerproblem würde auf diese Weise gelöst werden, weil selbst die länger radioaktiven Anteile unter den Spaltprodukten viel kürzere Halbwertszeiten im Vergleich zu den ungespaltenen Materialien haben. Längerlebige radioaktive Spaltproduktanteile können in Transmutationsverfahren durch den Beschuss mit schnellen Neutronen in schnell zerfallende Stoffe umgewandelt werden, deren Radioaktivität schon nach wenigen Sekunden oder Minuten abklingt. Diese Transmutation kann – ebenso wie die Wiederaufbereitung – im Reaktorkern des DFR erfolgen.