Dresdner Forscher: Warum der Hochtemperaturreaktor inhärent sicher ist

Am 18.3 erklärte Prof. Antonio Hurtado, Direktor des Instituts für Energietechnik an der Technischen Universität Dresden in einem Interview mit der Tageszeitung [i]Die Welt[/i] ausführlich, warum der Hochtemperaturreaktor (HTR) inhärent scher ist. Im ersten Teil des Interviews ging er auf die Ereignisse in Fukushima ein.  Auf die Frage, ob sich Kernkraftwerke nicht so konstruieren liessen, dass ein Super-GAU grundsätzlich ausgeschlossen ist, auch wenn alle Sicherheitssysteme versagen, antwortete Hurtado: "Das kann man durchaus. In China sind derzeit zwei Reaktoren in Bau, die inhärent sicher sind. Es sind Kugelhaufenreaktoren, bei denen der Brennstoff nicht in Form von Urandioxid-Pellets in Stäben, sondern als sogenannte coated particles vorliegt. Die beiden neuen Reaktoren in China werden eine thermische Leistung von je 200 Megawatt haben." Er wies dann darauf hin, daß der HTR, als sog. Kugelhaufenreaktor wesentlich in Deutschland am Forschungszentrum Jülich und der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen entwickelt wurde.

Hier einige der weiteren Erläuterungen:

Frage: Warum kann in Reaktoren dieses Typs keine Kernschmelze auftreten?

Hurtado: Bei den heutigen Kernkraftwerken kommen bekanntlich Brennelemente zum Einsatz, in denen das spaltbare Material in zylindrischen übereinanderliegenden Pellets vorliegt. Als Hüllrohrmaterial wird das bereits erwähnte Zyrkalloy verwendet. Die Grundidee zur Konzeption eines selbsttätig sicheren Reaktors besteht hingegen darin, den Brennstoff in viele Teilvolumina aufzuteilen Hier liegt der Brennstoff in sphärischer Form mit einem Durchmesser von 0,5 bis 0,8 Millimeter vor. Aus sicherheitstechnischer Sicht ist evident, dass diese Partikel dreifach beschichtet sind. Neben zwei Grafitschichten sieht dieses Brennelementkonzept eine keramische Schicht aus Siliziumkarbid vor, das extrem hart und verschleißfest ist. Darüber hinaus ist diese Schicht bis circa 1620 Grad Celsius temperaturfest und stellt die eigentliche Barriere für die strahlenden Spaltprodukte dar. Die Brennstoffpartikel sind homogen eingebettet in einer Grafitkugel mit einem Durchmesser von fünf Zentimetern. Eine fünf Millimeter dicke Schutzschicht vollendet das Brennelement mit einem Durchmesser von sechs Zentimetern.

Frage: Und warum kann bei diesem Brennstoff keine Kernschmelze entstehen?

Hurtado: Das ist eine Frage der geometrischen Gestaltung sowie der Wahl der Aufbaumaterialien zur radialen Wärmeableitung. Wenn man einen solchen Kugelhaufenreaktor sehr schlank baut, das heißt, wenn er ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen hat, dann können die Brennelement-Kugeln hinreichend viel Wärme einfach an die Reaktoraußenwand abgeben, welche naturgesetzlich, das heißt ohne Fremdenergie, abgeführt werden kann. Selbst bei einem Ausfall aller Kühlsysteme kann ein solcher Reaktor die Nachwärme problemlos abgeben, weil Grafit als Material für Kernstrukturen bei hohen Temperaturen eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Kugeln werden dabei in einem Reaktor von drei Meter Durchmesser und rund 9,40 Meter hoch aufgeschüttet. Dieser Reaktortyp mit Helium als Kühlmittel ist in der Lage, sich ohne jede externe Kühlung selbsttätig zu stabilisieren. ....

Frage: Geht aber nicht gerade vom Grafit ein großes Sicherheitsrisiko aus? In Tschernobyl war es ja Grafit, das tagelang im Reaktor brannte und damit entscheidend zum Ausmaß der Katastrophe beigetragen hat?

Hurtado: Den Kugelhaufenreaktor kann man ganz und gar nicht mit dem Reaktor von Tschernobyl vergleichen. Der besaß einen sogenannten positiven Temperaturkoeffizienten. Das heißt, bei steigender Temperatur steigt die Leistung des Reaktors weiter an, und es wird noch heißer. Das ist ein fataler Mechanismus. Der Kugelhaufenreaktor hat jedoch einen negativen Temperaturkoeffizienten. Bei einer Temperaturerhöhung werden mehr Neutronen absorbiert, dadurch sinkt die Reaktivität, so auch die Reaktorleistung und damit die Temperatur im Reaktorkern.  ......

[i]Das ganze Interview finden Sie hier:[/i]

[url:"http://www.welt.de/print/die_welt/wissen/article12871902/Gibt-es-sichere...