International werden seit Jahrzehnten sogenannte „neuartige“ Reaktorkonzepte (SNR) diskutiert, erforscht und entwickelt. Im Rahmen dieser Untersuchung werden relevante SNR mit Blick auf verschiedene Kriterien analysiert und bewertet. Von besonderem Interesse für eine Einschätzung von SNR sind der technische Entwicklungsstand der Konzepte, Fragen zur kerntechnischen Sicherheit, Fragen der Brennstoffver- und -entsorgung, Proliferationsrisiken sowie ökonomische Aspekte. Weiterentwicklungen heutiger Leicht- und Schwerwasserreaktoren sind nicht Gegenstand der hier vorgenommen Untersuchungen. Weiterhin werden Entwicklungen im Bereich sogenannter „Small Modular Reactors (SMR)“ nicht vertieft betrachtet.
SMR-Konzepte („Small Modular Reactors“) gehen auf Entwicklungen der 1950er Jahre zurück, insbesondere den Versuch, Atomkraft als Antriebstechnologie für Militär-U-Boote nutzbar zu machen. Weltweit existieren heute unterschiedlichste Konzepte und Entwicklungen für SMR, die überwiegende Mehrzahl auf der Ebene von Konzeptstudien. Im Kontext der Diskussionen über die Nutzung zukünftiger Kernreaktoren, insbesondere auch als Maßnahme gegen den Klimawandel, erfährt das Konzept der SMR seit einiger Zeit wieder größere Aufmerksamkeit. Eine im Rahmen dieses Gutachtens vorgenommene Zusammenstellung umfasst 136 verschiedene historische sowie aktuelle Reaktoren bzw. SMR-Konzepte. Von diesen wurden 31 Konzepte in größerem Detail betrachtet.
Im Einklang mit der Richtlinie 2013/59/EURATOM sieht das Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) die Erstellung von aufeinander abgestimmten Notfallplänen des Bundes und der Länder für radiologische Notfälle vor. Die Notfallpläne sollen es den an Notfallreaktionen beteiligten Behörden und Organisationen ermöglichen, schnellstmöglich abgestimmte Entscheidungen zu treffen und notwendige Maßnahmen einzuleiten, umzusetzen und durchzuführen. Zur Erarbeitung von Notfallplänen im Hinblick auf klar definierte, repräsentative Notfallsituationen (Referenzszenarien) müssen mögliche radiologische Gefährdungspotentiale ausgearbeitet und analysiert werden. Grundlegend dafür ist die Erarbeitung von Quelltermen, welche die Zusammensetzung und die Menge der bei einem unfallbedingten Ereignis freigesetzten Radioaktivität angeben. Auch der zeitliche Verlauf der Freisetzung kann für manche Szenarien eine notfallschutzrelevante Angabe sein. In diesem Vorhaben wurden für insgesamt vier verschiedene Referenzszenarien und einen von Referenzszenarien unabhängigen kerntechnischen Anlagentyp mögliche Quellterme erarbeitet und deren Bandbreiten analysiert. Die hier betrachteten Szenarien umfassen den Unfall in einem Kernkraftwerk im grenznahen Ausland, Transportunfälle, Unfälle beim Umgang mit hochradioaktiven Quellen und Szenarien bei Unfällen mit Satelliten oder Raumfahrzeugen mit Radionuklidinventar. Ebenfalls wurden Reaktorkonzepte, die unter dem Begriff ‚Small Modular Reactors' (kleine modulare Reaktoren) zusammengefasst sind, untersucht und für eine ausgewählte Anlage Quellterme zusammengestellt.
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Small Modular Reactors Die wichtigsten Informationen zu Small Modular Reactors – kurz SMR – bietet unser Überblick: Was ist von den neuen Reaktorkonzepten zu erwarten? Welche Einsatzbereiche haben diese Konzepte, welche Länder entwickeln sie und wie hoch ist ihr Sicherheitsrisiko? Gutachten zu Small Modular Reactors Montage des Kernmoduls des SMR Linglong One in der südchinesischen Provinz Hainan © picture alliance / Xinhua News Agency | Liu Yiwei Das BASE hat ein Gutachten zu SMR erstellen lassen. Darin wurden 136 verschiedene historische sowie aktuelle Reaktoren bzw. SMR-Konzepte betrachtet, 31 davon besonders detailliert. Das Gutachten liefert eine wissenschaftliche Einschätzung zu möglichen Einsatzbereichen und den damit verbundenen Sicherheitsfragen und Risiken. Das Gutachten ist im Auftrag des BASE vom Öko-Institut Freiburg in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet für Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik der TU Berlin sowie dem Physikerbüro Bremen angefertigt worden. SMR-Konzepte („Small Modular Reactors“) gehen auf Entwicklungen der 1950er Jahre zurück, insbesondere den Versuch, Atomkraft als Antriebstechnologie für Militär-U-Boote nutzbar zu machen. Weltweit existieren heute unterschiedlichste Konzepte und Entwicklungen für SMR. Die überwiegende Mehrzahl davon befindet sich auf der Ebene von Konzeptstudien. Das BASE hat ein Gutachten zu SMR in Auftrag gegeben. Daraus lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: Die Bandbreite der durch den Begriff SMR erfassten Konzepte reicht von „heutigen“ Leichtwasserreaktoren mit geringer Leistung bis hin zu andersartigen Konzepten, für die bislang wenig oder keine industrielle Vorerfahrung vorliegt (wie beispielsweise Hochtemperatur- oder Salzschmelze-Reaktorkonzepte). Die diskutierten Einsatzbereiche betreffen neben der regulären Stromversorgung insbesondere die dezentrale Stromversorgung für Industrie bzw. Haushalte sowie Wärme für Fernwärme, Meerwasserentsalzung und Industrieprozesse. Darüber hinaus werden auch militärische Nutzungen wie mobil einsetzbare Mikroreaktoren verfolgt. Um weltweit dieselbe elektrische Leistung zu erzeugen wie mit heutigen neuen Atomkraftwerken wäre eine um den Faktor 3-1000 größere Anzahl an Anlagen erforderlich. Anstelle von heute circa 400 Reaktoren mit großer Leistung würde dies also den Bau von vielen tausend bis zehntausend SMR-Anlagen bedeuten. Gegenüber Atomkraftwerken mit großer Leistung könnten SMR potenziell sicherheitstechnische Vorteile erzielen, da sie ein beispielsweise geringeres radioaktives Inventar pro Reaktor aufweisen. Die hohe Anzahl an Reaktoren, die für die gleiche Produktionsmenge an elektrischer Leistung notwendig ist, erhöht das Risiko jedoch wiederum um ein Vielfaches. Anders als teilweise von Herstellern angegeben, muss bisher davon ausgegangen werden, dass für den anlagenexternen Notfallschutz bei SMR die Möglichkeit von Kontaminationen besteht, die deutlich über das Anlagengelände hinausreichen. Durch die geringe elektrische Leistung sind bei SMR die Baukosten relativ betrachtet höher als bei großen Atomkraftwerken . Eine Produktionskostenrechnung unter Berücksichtigung von Skalen-, Massen- und Lerneffekten aus der Atomindustrie legt nahe, dass im Mittel dreitausend SMR produziert werden müssten bevor sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen würde. Folgende Fragen und Antworten lassen sich aus dem Gutachten ableiten: Definition: Was ist ein SMR? Trotz der seit langem praktizierten Verwendung des Begriffs SMR gibt es bis heute keine international einheitliche Definition für diesen Begriff. Eine Definition der IAEA beschreibt SMR als eine Gruppe kleiner Leistungsreaktoren mit geringerer Leistung als die heutiger Atomkraftwerke von bis zu unter 10 MWe (Mikroreaktoren) bis zu einer Leistung von typischerweise 300 MWe. Übliche konventionelle Reaktoren haben demgegenüber eine Leistung in der Größenordnung von über 1000 MWe. Die Funktionsweise dieser Reaktorgruppe ist sehr divers: Bei einer Reihe von Konzepten entspricht sie der Funktionsweise heutiger Leichtwasserreaktoren. Diese Typen der SMR unterliegen somit geringeren Entwicklungsrisiken, die Entwickler können auf Betriebserfahrung zurückgreifen. Zum anderen liegen den SMR auch neuartige Konzeptideen mit wenig bzw. keiner industrieller Vorerfahrung zugrunde. Letztere können den Hochtemperaturreaktoren, Reaktoren mit einem schnellen Neutronenspektrum oder den Salzschmelzreaktoren zugeordnet werden. Einsatzbereiche: Welche Länder entwickeln SMR? Die aktuelle Entwicklung von SMRs ist derzeit größtenteils staatlich finanziert und findet in starkem Maß in den USA , Kanada und dem Vereinten Königreich statt. Die SMRs können bei entsprechenden Voraussetzungen nicht nur im eigenen Land errichtet, sondern auch in andere Länder verkauft werden. Im Bereich der SMR spielen industrie- und geopolitische Motivlagen sowie militärische Interessen eine Rolle. Die Mehrheit der Länder, die SMR-Entwicklungsaktivitäten verfolgen, unterhalten Atomwaffenprogramme und bauen Atom -U-Boote und/oder verfügen bereits über ein großes „ziviles“ Atomprogramm. Neben der regulären Stromversorgung werden insbesondere die dezentrale Stromversorgung für Industrie bzw. Haushalte sowie Wärme für Fernwärme, Meerwasserentsalzung und Industrieprozesse genannt; darüber hinaus werden auch militärische Nutzungen wie mobil einsetzbare Mikroreaktoren verfolgt. In Russland erfolgt der Einsatz von sogenannten Floating Nuclear Power Plants (Akademik Lomonossow, KLT-40S), um abgelegene Regionen zu versorgen. Neben traditionellen Atomenergieländern zeigen auch Länder mit fehlender Kompetenz und Infrastruktur in der Kerntechnik zunehmend Interesse an SMRs, wie zum Beispiel Saudi-Arabien und Jordanien. Maßnahmen gegen den Klimawandel: Können SMR einen Beitrag leisten? Sofern SMR auch als Lösung im Kontext der Bekämpfung der Gefahren des Klimawandels und der damit verbundenen Reduzierung der Treibhausgasemissionen zur globalen Stromversorgung vorgeschlagen werden, ist die mit ihnen erzielte Stromproduktion relevant. Heutige neue Atomkraftwerke weisen elektrische Leistungen im Bereich von 1.000-1.600 MWe auf. Die SMR-Konzepte, die in dem vom BASE in Auftrag gegebenen Gutachten (siehe Infokasten auf dieser Seite) betrachtet worden sind, sehen dagegen geplante elektrische Leistungen von 1,5-300 MWe vor. Entsprechend wäre zur Bereitstellung derselben elektrischen Leistung eine um den Faktor 3-1000 größere Anzahl an Anlagen erforderlich. Anstelle von heute circa 400 Reaktoren mit großer Leistung würde dies also den Bau von mehreren tausend bis zehntausend SMR-Anlagen bedeuten. Dieses Ziel liegt in weiter Ferne. Zudem werden verschiedene Risiken, die mit Vervielfachung der Zahl der Anlagen einhergehen, bei der Planung weitgehend vernachlässigt: insbesondere Fragen des Transports, des Rückbaus sowie der Zwischen- und Endlagerung . Wirtschaftlichkeit: Würde sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen? SMR versprechen durch ihre Modularität kürzere Produktionszeiten sowie geringere Produktionskosten. Einzelne Komponenten oder auch der gesamte SMR sollen industriell (massen-)gefertigt und bei Bedarf zu den ausgewählten Standorten zur Installation transportiert werden. Vergleichbar mit einem Baukastenprinzip kann am Standort in kurzer Zeit aus den Komponenten (Modulen) ein einzelner Reaktor mit kleiner Leistung oder auch eine größere Anlage aus mehreren kleinen Reaktor-Modulen errichtet werden. Durch die geringe elektrische Leistung sind die spezifischen Baukosten durch den Verlust der Skaleneffekte höher als bei großen Atomkraftwerken . In dem vom BASE in Auftrag gegebenen Gutachten (siehe Infokasten in der oberen Hälfte dieser Seite) wird eine Produktionskostenrechnung unter Berücksichtigung von Skalen-, Massen- und Lerneffekten aus der Nuklearindustrie aufgemacht: Demnach müssen im Mittel dreitausend SMR produziert werden bevor sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen würde. Es ist somit nicht zu erwarten, dass der strukturelle Kostennachteil von Reaktoren mit kleiner Leistung durch Lern- bzw. Masseneffekte kompensiert werden kann. Die Bereitstellung von SMR erfolgt wie bei Atomkraftwerken mit großer Leistung überwiegend staatlich bzw. von der Nachfrage (Endkunden, Militär) abgesichert. Zwar entwickeln sich auch Spin-Offs aus staatlich finanzierten Großforschungseinrichtungen und es gibt auch neu gegründete Start-ups, aber deren Geschäftsmodelle beruhen ebenfalls auf langfristiger staatlicher Finanzierung. Insgesamt ist daher nicht abzusehen, dass SMR-Konzepte andere Organisationsmodelle entwickeln können, als sie seit circa 70 Jahren im Bereich der Atomtechnik betrieben werden. Eine weitere wesentliche Begründung für die Entwicklung von SMR-Konzepten ist die Erwartung kürzerer Zeithorizonte, insbesondere geringerer Bauzeiten und unter Umständen auch ein weniger komplizierter Rückbau . Die Betrachtung aktuell im Bau bzw. Betrieb befindlicher Anlagen lässt diese Vermutung als nicht empirisch fundiert erscheinen: Planungs-, Entwicklungs- und Bauzeiten übersteigen die ursprünglichen Zeithorizonte in der Regel um ein Vielfaches. Die Erfahrung mit historischen SMR deuten darauf hin, dass die Betriebszeiten von nicht-wassergekühlten SMR-Vorhaben kurz sind und der Rückbau sich als langwierig erweist. Regulatorische Anforderungen: Wie hoch ist das Sicherheitsrisiko bei SMR? Spezielle Einsatzszenarien wie die Modularität, neue Herstellungsverfahren, Materialien und technologische Lösungen für die Sicherheitsfunktionen erfordern vielfach neue regulatorische Ansätze. Bei einer geplanten, weltweiten Verbreitung von SMR ergeben sich damit vollkommen neue Fragestellungen für die zuständigen Genehmigungs- und Aufsichtsbehörden. So liegen bislang keine SMR-spezifischen nationalen oder internationalen Sicherheitsstandards vor. Da viele SMR-Entwickler einen weltweiten Einsatz ihrer SMR-Konzepte anstreben, würde dies eine internationale Standardisierung der Anforderungen erforderlich machen. Dies ist gerade bei etablierten Atomenergiestaaten derzeit nicht absehbar. Insgesamt könnten SMR potenziell sicherheitstechnische Vorteile gegenüber Atomkraftwerken mit großer Leistung erzielen, da sie ein geringeres radioaktives Inventar pro Reaktor aufweisen und durch gezielte Vereinfachungen und einen verstärkten Einsatz der Nutzung passiver Systeme ein höheres Sicherheitsniveau anstreben. Durch ihre geringere Größe versprechen Entwickler ein geringeres Sicherheitsrisiko der Reaktoren. Die hohe Anzahl an Reaktoren zur Bereitstellung signifikanter Mengen elektrischer Leistung und ihre geplante weltweite Nutzung wird das Risiko jedoch wiederum um ein Vielfaches erhöht. Auch verfolgen viele SMR-Konzepte den Anspruch auf reduzierte Sicherheitsanforderungen beispielsweise mit Blick auf die Diversität bei Sicherheitssystemen. Manche SMR-Konzepte fordern sogar den Verzicht auf heutige Anforderungen ein, so im Bereich des anlageninternen Notfallschutzes. Andere verzichten vollständig auf eine externe Notfallschutzplanung. Diese, auch zur Kosteneffizienz verfolgte Sicherheitskonzepte, tragen zu einer Erhöhung der Risiken bei. Zugang zu atomwaffenfähigem Material: Vergrößert SMR das Risiko? Verschiedene nicht-wassergekühlte SMR -Konzepte sehen den Einsatz von höheren Urananreicherungen oder die Nutzung von Plutoniumbrennstoffen sowie von Wiederaufarbeitungstechnologie vor. Dies wirkt sich nachteilig auf die Proliferationsresistenz – also die Erfordernis, den Zugang zu oder die Technologie zur Herstellung von atomwaffenfähigen Material zu verhindern – aus. Als ein weiterer wesentlicher Unterschied von SMR -Konzepten zu heutigen Leistungsreaktoren wird häufig die Nutzung von Systemen genannt, die eine lange Laufzeit aufweisen und als geschlossenes System geliefert würden. Dies könnte durch Versiegelung die Überwachung vereinfachen und Transporte minimieren. Durch den hohen Abbrand wird das Spaltmaterial zudem nach einiger Zeit unattraktiv. Nachteilig wirkt sich aber die hohe erforderliche Menge an Spaltmaterial zu Beginn des Reaktorbetriebs aus. Ein zusätzlicher Aspekt betrifft die Möglichkeiten der Spaltmaterialüberwachung durch die Internationale Atomenergieorganisation. Viele der Standardmethoden zur Spaltmaterialüberwachung passen nicht direkt auf die Besonderheiten von SMR -Konzepten, es stellen sich damit neue Herausforderungen. Definition: Was ist ein SMR? Trotz der seit langem praktizierten Verwendung des Begriffs SMR gibt es bis heute keine international einheitliche Definition für diesen Begriff. Eine Definition der IAEA beschreibt SMR als eine Gruppe kleiner Leistungsreaktoren mit geringerer Leistung als die heutiger Atomkraftwerke von bis zu unter 10 MWe (Mikroreaktoren) bis zu einer Leistung von typischerweise 300 MWe. Übliche konventionelle Reaktoren haben demgegenüber eine Leistung in der Größenordnung von über 1000 MWe. Die Funktionsweise dieser Reaktorgruppe ist sehr divers: Bei einer Reihe von Konzepten entspricht sie der Funktionsweise heutiger Leichtwasserreaktoren. Diese Typen der SMR unterliegen somit geringeren Entwicklungsrisiken, die Entwickler können auf Betriebserfahrung zurückgreifen. Zum anderen liegen den SMR auch neuartige Konzeptideen mit wenig bzw. keiner industrieller Vorerfahrung zugrunde. Letztere können den Hochtemperaturreaktoren, Reaktoren mit einem schnellen Neutronenspektrum oder den Salzschmelzreaktoren zugeordnet werden. Einsatzbereiche: Welche Länder entwickeln SMR? Die aktuelle Entwicklung von SMRs ist derzeit größtenteils staatlich finanziert und findet in starkem Maß in den USA , Kanada und dem Vereinten Königreich statt. Die SMRs können bei entsprechenden Voraussetzungen nicht nur im eigenen Land errichtet, sondern auch in andere Länder verkauft werden. Im Bereich der SMR spielen industrie- und geopolitische Motivlagen sowie militärische Interessen eine Rolle. Die Mehrheit der Länder, die SMR-Entwicklungsaktivitäten verfolgen, unterhalten Atomwaffenprogramme und bauen Atom -U-Boote und/oder verfügen bereits über ein großes „ziviles“ Atomprogramm. Neben der regulären Stromversorgung werden insbesondere die dezentrale Stromversorgung für Industrie bzw. Haushalte sowie Wärme für Fernwärme, Meerwasserentsalzung und Industrieprozesse genannt; darüber hinaus werden auch militärische Nutzungen wie mobil einsetzbare Mikroreaktoren verfolgt. In Russland erfolgt der Einsatz von sogenannten Floating Nuclear Power Plants (Akademik Lomonossow, KLT-40S), um abgelegene Regionen zu versorgen. Neben traditionellen Atomenergieländern zeigen auch Länder mit fehlender Kompetenz und Infrastruktur in der Kerntechnik zunehmend Interesse an SMRs, wie zum Beispiel Saudi-Arabien und Jordanien. Maßnahmen gegen den Klimawandel: Können SMR einen Beitrag leisten? Sofern SMR auch als Lösung im Kontext der Bekämpfung der Gefahren des Klimawandels und der damit verbundenen Reduzierung der Treibhausgasemissionen zur globalen Stromversorgung vorgeschlagen werden, ist die mit ihnen erzielte Stromproduktion relevant. Heutige neue Atomkraftwerke weisen elektrische Leistungen im Bereich von 1.000-1.600 MWe auf. Die SMR-Konzepte, die in dem vom BASE in Auftrag gegebenen Gutachten (siehe Infokasten auf dieser Seite) betrachtet worden sind, sehen dagegen geplante elektrische Leistungen von 1,5-300 MWe vor. Entsprechend wäre zur Bereitstellung derselben elektrischen Leistung eine um den Faktor 3-1000 größere Anzahl an Anlagen erforderlich. Anstelle von heute circa 400 Reaktoren mit großer Leistung würde dies also den Bau von mehreren tausend bis zehntausend SMR-Anlagen bedeuten. Dieses Ziel liegt in weiter Ferne. Zudem werden verschiedene Risiken, die mit Vervielfachung der Zahl der Anlagen einhergehen, bei der Planung weitgehend vernachlässigt: insbesondere Fragen des Transports, des Rückbaus sowie der Zwischen- und Endlagerung . Wirtschaftlichkeit: Würde sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen? SMR versprechen durch ihre Modularität kürzere Produktionszeiten sowie geringere Produktionskosten. Einzelne Komponenten oder auch der gesamte SMR sollen industriell (massen-)gefertigt und bei Bedarf zu den ausgewählten Standorten zur Installation transportiert werden. Vergleichbar mit einem Baukastenprinzip kann am Standort in kurzer Zeit aus den Komponenten (Modulen) ein einzelner Reaktor mit kleiner Leistung oder auch eine größere Anlage aus mehreren kleinen Reaktor-Modulen errichtet werden. Durch die geringe elektrische Leistung sind die spezifischen Baukosten durch den Verlust der Skaleneffekte höher als bei großen Atomkraftwerken . In dem vom BASE in Auftrag gegebenen Gutachten (siehe Infokasten in der oberen Hälfte dieser Seite) wird eine Produktionskostenrechnung unter Berücksichtigung von Skalen-, Massen- und Lerneffekten aus der Nuklearindustrie aufgemacht: Demnach müssen im Mittel dreitausend SMR produziert werden bevor sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen würde. Es ist somit nicht zu erwarten, dass der strukturelle Kostennachteil von Reaktoren mit kleiner Leistung durch Lern- bzw. Masseneffekte kompensiert werden kann. Die Bereitstellung von SMR erfolgt wie bei Atomkraftwerken mit großer Leistung überwiegend staatlich bzw. von der Nachfrage (Endkunden, Militär) abgesichert. Zwar entwickeln sich auch Spin-Offs aus staatlich finanzierten Großforschungseinrichtungen und es gibt auch neu gegründete Start-ups, aber deren Geschäftsmodelle beruhen ebenfalls auf langfristiger staatlicher Finanzierung. Insgesamt ist daher nicht abzusehen, dass SMR-Konzepte andere Organisationsmodelle entwickeln können, als sie seit circa 70 Jahren im Bereich der Atomtechnik betrieben werden. Eine weitere wesentliche Begründung für die Entwicklung von SMR-Konzepten ist die Erwartung kürzerer Zeithorizonte, insbesondere geringerer Bauzeiten und unter Umständen auch ein weniger komplizierter Rückbau . Die Betrachtung aktuell im Bau bzw. Betrieb befindlicher Anlagen lässt diese Vermutung als nicht empirisch fundiert erscheinen: Planungs-, Entwicklungs- und Bauzeiten übersteigen die ursprünglichen Zeithorizonte in der Regel um ein Vielfaches. Die Erfahrung mit historischen SMR deuten darauf hin, dass die Betriebszeiten von nicht-wassergekühlten SMR-Vorhaben kurz sind und der Rückbau sich als langwierig erweist. Regulatorische Anforderungen: Wie hoch ist das Sicherheitsrisiko bei SMR? Spezielle Einsatzszenarien wie die Modularität, neue Herstellungsverfahren, Materialien und technologische Lösungen für die Sicherheitsfunktionen erfordern vielfach neue regulatorische Ansätze. Bei einer geplanten, weltweiten Verbreitung von SMR ergeben sich damit vollkommen neue Fragestellungen für die zuständigen Genehmigungs- und Aufsichtsbehörden. So liegen bislang keine SMR-spezifischen nationalen oder internationalen Sicherheitsstandards vor. Da viele SMR-Entwickler einen weltweiten Einsatz ihrer SMR-Konzepte anstreben, würde dies eine internationale Standardisierung der Anforderungen erforderlich machen. Dies ist gerade bei etablierten Atomenergiestaaten derzeit nicht absehbar. Insgesamt könnten SMR potenziell sicherheitstechnische Vorteile gegenüber Atomkraftwerken mit großer Leistung erzielen, da sie ein geringeres radioaktives Inventar pro Reaktor aufweisen und durch gezielte Vereinfachungen und einen verstärkten Einsatz der Nutzung passiver Systeme ein höheres Sicherheitsniveau anstreben. Durch ihre geringere Größe versprechen Entwickler ein geringeres Sicherheitsrisiko der Reaktoren. Die hohe Anzahl an Reaktoren zur Bereitstellung signifikanter Mengen elektrischer Leistung und ihre geplante weltweite Nutzung wird das Risiko jedoch wiederum um ein Vielfaches erhöht. Auch verfolgen viele SMR-Konzepte den Anspruch auf reduzierte Sicherheitsanforderungen beispielsweise mit Blick auf die Diversität bei Sicherheitssystemen. Manche SMR-Konzepte fordern sogar den Verzicht auf heutige Anforderungen ein, so im Bereich des anlageninternen Notfallschutzes. Andere verzichten vollständig auf eine externe Notfallschutzplanung. Diese, auch zur Kosteneffizienz verfolgte Sicherheitskonzepte, tragen zu einer Erhöhung der Risiken bei. Zugang zu atomwaffenfähigem Material: Vergrößert SMR das Risiko? Verschiedene nicht-wassergekühlte SMR -Konzepte sehen den Einsatz von höheren Urananreicherungen oder die Nutzung von Plutoniumbrennstoffen sowie von Wiederaufarbeitungstechnologie vor. Dies wirkt sich nachteilig auf die Proliferationsresistenz – also die Erfordernis, den Zugang zu oder die Technologie zur Herstellung von atomwaffenfähigen Material zu verhindern – aus. Als ein weiterer wesentlicher Unterschied von SMR -Konzepten zu heutigen Leistungsreaktoren wird häufig die Nutzung von Systemen genannt, die eine lange Laufzeit aufweisen und als geschlossenes System geliefert würden. Dies könnte durch Versiegelung die Überwachung vereinfachen und Transporte minimieren. Durch den hohen Abbrand wird das Spaltmaterial zudem nach einiger Zeit unattraktiv. Nachteilig wirkt sich aber die hohe erforderliche Menge an Spaltmaterial zu Beginn des Reaktorbetriebs aus. Ein zusätzlicher Aspekt betrifft die Möglichkeiten der Spaltmaterialüberwachung durch die Internationale Atomenergieorganisation. Viele der Standardmethoden zur Spaltmaterialüberwachung passen nicht direkt auf die Besonderheiten von SMR -Konzepten, es stellen sich damit neue Herausforderungen. Gutachten zum Download Sicherheitstechnische Analyse und Risikobewertung einer Anwendung von SMR-Konzepten (Small Modular Reactors) Herunterladen (PDF, 3MB, barrierefrei⁄barrierearm) Kurzinformationen zu Small Modular Reactors Small Modular Reactors (SMR) Herunterladen (PDF, 72KB, barrierefrei⁄barrierearm) Informationsseite des World Nuclear Industry Status Reports 2023 World Nuclear Industry Status Report 2023
Sicherheitstechnische Analyse und Risikobewertung einer Anwendung von Small Modular Reactors (SMR) BASE-Forschungsprojekt Themenfeld: Nukleare Sicherheit Status: abgeschlossen Finanzierung: BASE-Forschungsbudget Projektbeschreibung Projektdaten Förderkennzeichen 4720F50500 Ausführende Stelle Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V., Freiburg Projektzeitraum 07.2020 - 01.2021 Bewilligte Summe 99.000 € Art der Finanzierung BASE-Forschungsbudget Das BASE hat ein Gutachten zu Small Modular Reactors (SMR) erstellen lassen. Als Small Modular Reactors – also kleine, modulare Reaktoren - definiert die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEO) industriell (massen-) gefertigte Kernreaktoren, die einzeln oder multi-modular eingesetzt werden sollen. Ihren Ursprung hat die Entwicklung der SMR in den 1950er Jahren, insbesondere in dem Versuch, mit der so gewonnenen Energie Militär-U-Boote anzutreiben. Im Kontext der Diskussion um zukünftige Kernreaktoren erfährt das Konzept der SMR seit einiger Zeit wieder größere Aufmerksamkeit. In dem Gutachten wurden 136 verschiedene historische und aktuelle Reaktoren und Konzepte betrachtet. Es liefert eine wissenschaftliche Einschätzung zu möglichen Einsatzbereichen und den damit verbundenen Sicherheitsfragen und Risiken. Folgende Schlussfolgerungen lassen sich ziehen: Die Bandbreite der durch den Begriff SMR erfassten Konzepte reicht von Reaktoren mit geringer Leistung bis hin zu Konzepten, für die bislang wenig oder keine industrielle Vorerfahrung vorliegen. Die diskutierten Einsatzbereiche betreffen neben der regulären Stromversorgung auch eine dezentrale Stromversorgung und Wärme für Industrie und Haushalte. Darüber hinaus werden militärische Nutzungen verfolgt. Um mit SMR weltweit dieselbe elektrische Leistung zu erzeugen wie mit heutigen neuen Atomkraftwerken, wäre anstelle von circa 400 Reaktoren der Bau von vielen tausend bis zehntausend SMR-Anlagen erforderlich. Gegenüber Atomkraftwerken mit großer Leistung könnten SMR potenziell sicherheitstechnische Vorteile erzielen, da sie ein beispielsweise geringeres radioaktives Inventar pro Reaktor aufweisen. Die hohe Anzahl an Reaktoren, die für die gleiche Produktionsmenge an elektrischer Leistung notwendig ist, erhöht das Risiko jedoch wiederum um ein Vielfaches. Anders als teilweise von Herstellern angegeben, muss bisher davon ausgegangen werden, dass für den anlagenexternen Notfallschutz bei SMR die Möglichkeit von Kontaminationen besteht, die deutlich über das Anlagengelände hinausreichen. Durch die geringe elektrische Leistung sind bei SMR die Baukosten relativ betrachtet höher als bei großen Atomkraftwerken. Eine Berechnung der Kosten legt nahe, dass im Mittel dreitausend SMR produziert werden müssten, bevor sich der Einstieg in die SMR-Produktion lohnen würde. Bis heute ist eine breite Einführung von SMR nicht erfolgt. Kontakt E-Mail ingo.kock@base.bund.de Abschlussbericht Sicherheitstechnische Analyse und Risikobewertung einer Anwendung von SMR-Konzepten (Small Modular Reactors) Herunterladen (PDF, 3MB, barrierefrei⁄barrierearm)
Zukunftsaufgabe: Ein sicheres Endlager Deutschland ist nach dem katastrophalen Unfall von Fukushima endgültig aus der Atomenergie ausgestiegen. Was aber passiert in Zukunft mit den hochradioaktiven Abfällen ? Sie müssen sicher in einem tiefen geologischen Endlager verwahrt werden. Jahrzehnte hat der Konflikt um die Nutzung der Atomenergie Deutschland tief gespalten und die Festlegung auf einen Endlager -Standort verhindert. Nach dem Unfall im Atomkraftwerk Fukushima Daiichi im Jahr 2011 hat der Bundestag beschlossen, die Laufzeitverlängerung aus dem Jahr 2010 rückgängig zu machen und - wie bereits 2002 festgelegt - aus der Nutzung der Atomenergie auszusteigen. Beim Atomausstieg war allen Beteiligten klar, dass der letzte Schritt - die Endlagerung der hochradioaktiven Abfälle - nur gemeinsam gelingen kann. Das 2013 mit dem Standortauswahlgesetz eingeleitete Standortauswahlverfahren bildet den Auftakt für das letzte Kapitel der Atomkraft. Alle Informationen zum Thema Endlagersuche sind auf der Infoplattform des BASE gebündelt. Das Standortauswahlverfahren Mit dem Standortauswahlverfahren hat der Gesetzgeber einen Neuanfang gewagt: Das Standortauswahlgesetz ( StandAG ) setzt den Rahmen für ein innovatives Verfahren der Standortauswahl. Der Öffentlichkeitsbeteiligung hat der Gesetzgeber in diesem Verfahren einen hohen Stellenwert gegeben. Am Ende wird der Standort durch den Bundesgesetzgeber festgelegt. Dem BASE obliegt die Aufsicht über das Verfahren, außerdem ist das BASE Träger der Öffentlichkeitsbeteiligung, das heißt: es organisiert die im StandAG festgelegten Formate zur Öffentlichkeitsbeteiligung. Kein anderes Großprojekt in Deutschland bietet derart vielfältige Möglichkeiten zur Mitgestaltung für Bürger:innen wie die Endlagersuche. Wichtig für das Verfahren ist, dass sich möglichst viele Menschen aus allen Bereichen der Gesellschaft aktiv einbringen. Wissenswertes zur Öffentlichkeitsbeteiligung ist auf der Infoplattform des BASE abrufbar. Forschung zur Endlagersuche Die neue Suche nach dem bestmöglich sicheren Endlagerstandort ist wissenschaftlich eine hochkomplexe Herausforderung. Von der verlängerten oberirdischen Zwischenlagerung bis zum Informationserhalt zu der Endlagerstätte für zukünftige Generationen sind zahlreiche Fragen wissenschaftlich zu untersuchen. Sie betreffen nicht nur naturwissenschaftlich-technische, sondern auch sozialwissenschaftliche Aspekte. Mit der Einrichtung einer Forschungsabteilung im BASE wurde die Notwendigkeit bereichsübergreifender, interdisziplinarer Forschung für die behördlichen Aufgaben unterstrichen. Sie kann in kontinuierlichem Diskurs dazu beitragen, neue Impulse in einem wissenschaftlich und gesellschaftlich hochumstrittenen Feld zu setzen. Gibt es Alternativen zum Ausstieg aus der Atomkraft? In jüngster Zeit werden immer wieder kleine, modulare Reaktoren, die Small Modular Reactors (SMR) , im Kontext neuer Reaktorkonzepte thematisiert. Sie versprechen günstige Energie, Sicherheit und wenig Abfälle. Das BASE hat diese Konzepte und die hiermit verbundenen Risiken in einem Gutachten bewerten lassen. Das Gutachten liefert eine wissenschaftliche Einschätzung zu möglichen Einsatzbereichen und den damit verbundenen Sicherheitsfragen. Es kommt zu dem Schluss, dass der Bau von SMR nur bei sehr hohen Stückzahlen wirtschaftlich und bei weiter Verbreitung mit erheblichen Risiken behaftet ist. Auch zu Fragen von Partitionierung und Transmutation hat das BASE ein Gutachten erstellen lassen. Diesbezügliche Konzepte werden seit Jahrzehnten international als Möglichkeit diskutiert, um langlebige radioaktive Abfallstoffe abzutrennen (zu partitionieren) und diese in kurzlebige Abfallstoffe umzuwandeln (zu transmutieren). Die verschiedenen Konzepte sind jedoch bis heute nicht im industriellen Maßstab umsetzbar. Zudem ist davon auszugehen, dass Partitionierung und Transmutation nicht auf alle langlebigen Bestandteile des Abfalls anwendbar sein werden. Ein Endlager , das für eine Million Jahre von der Umwelt isoliert werden muss, wird daher weiterhin erforderlich bleiben. Weltweit finden Entwicklungen zu alternativen Reaktorkonzepten statt, die gegenüber heutigen, in Betrieb befindlichen Reaktoren, einige Vorteile aufweisen sollen. Dazu zählt teilweise auch ein reduzierter Anfall von hochradioaktiven Abfällen sowie ein Einsatz zum Management radioaktiver Abfälle (Transmutation). In einem vom BASE in Auftrag gegebenen Gutachten stellen die Autoren fest, dass bei Einsatz einiger alternativer Reaktorkonzepte die Abfallbehandlung durch Besonderheiten der verwendeten Kühlmittel bzw. Moderatoren deutlich erschwert werden wird. Außerdem sind bei Einsatz alternativer Reaktorkonzepte für Partitionierung und Transmutation erheblich größere Mengen an schwach- und mittelradioaktiven Abfällen durch Betrieb und Rückbau der Partitionierungsanlagen zu erwarten. Das Standortauswahlverfahren Mit dem Standortauswahlverfahren hat der Gesetzgeber einen Neuanfang gewagt: Das Standortauswahlgesetz ( StandAG ) setzt den Rahmen für ein innovatives Verfahren der Standortauswahl. Der Öffentlichkeitsbeteiligung hat der Gesetzgeber in diesem Verfahren einen hohen Stellenwert gegeben. Am Ende wird der Standort durch den Bundesgesetzgeber festgelegt. Dem BASE obliegt die Aufsicht über das Verfahren, außerdem ist das BASE Träger der Öffentlichkeitsbeteiligung, das heißt: es organisiert die im StandAG festgelegten Formate zur Öffentlichkeitsbeteiligung. Kein anderes Großprojekt in Deutschland bietet derart vielfältige Möglichkeiten zur Mitgestaltung für Bürger:innen wie die Endlagersuche. Wichtig für das Verfahren ist, dass sich möglichst viele Menschen aus allen Bereichen der Gesellschaft aktiv einbringen. Wissenswertes zur Öffentlichkeitsbeteiligung ist auf der Infoplattform des BASE abrufbar. Forschung zur Endlagersuche Die neue Suche nach dem bestmöglich sicheren Endlagerstandort ist wissenschaftlich eine hochkomplexe Herausforderung. Von der verlängerten oberirdischen Zwischenlagerung bis zum Informationserhalt zu der Endlagerstätte für zukünftige Generationen sind zahlreiche Fragen wissenschaftlich zu untersuchen. Sie betreffen nicht nur naturwissenschaftlich-technische, sondern auch sozialwissenschaftliche Aspekte. Mit der Einrichtung einer Forschungsabteilung im BASE wurde die Notwendigkeit bereichsübergreifender, interdisziplinarer Forschung für die behördlichen Aufgaben unterstrichen. Sie kann in kontinuierlichem Diskurs dazu beitragen, neue Impulse in einem wissenschaftlich und gesellschaftlich hochumstrittenen Feld zu setzen. Weitere Informationen 10 Jahre nach Fukushima: Sicherheit weiterdenken Label: Fachinformation Herunterladen (PDF, 31 MB, barrierefrei⁄barrierearm) Endlagersuche-Infoplattform
Sicherheitstechnische Analyse und Risikobewertung einer Anwendung von SMR-Konzepten (Small Modular Reactors) Vorhaben 4720F50500 Herunterladen PDF, 3MB, barrierefrei⁄barrierearm
Das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung ( BASE ) hat als Teil der Deutschen Delegation an der 67. Generalkonferenz der Internationalen Atomenergie-Organisation ( IAEO ) von 25. bis 29. September 2023 in Wien teilgenommen. Im Rahmen dieser Konferenz kommen einmal jährlich alle Mitgliedsstaaten der IAEO zusammen, um unter anderem über das Budget der Organisation zu entscheiden und Fragen der nuklearen Sicherheit und der Nonproliferation zu diskutieren. Im Rahmen der bi- und multilateralen Gespräche und Verhandlungen hat das BASE die deutsche Delegation mit fachlicher Expertise unterstützt. BASE-Ausstellung zu Aufgaben Deutschlands nach AKW-Ende Anlässlich des Atomausstiegs Deutschlands im April 2023 hat das BASE im Rahmen der diesjährigen Konferenz eine Ausstellung über die verbleibenden Aufgaben im Bereich der nuklearen Entsorgung beigetragen. Delegationen aller Mitgliedsstaaten, Mitarbeitende der internationalen Organisationen und Besuchergruppen konnten sich bei der BASE -Ausstellung über alle Aspekte der nuklearen Entsorgung informieren und mit Mitarbeitenden des BASE diskutieren. Fokus der Ausstellung waren dieses Jahr neben dem aktuellen Stand der Endlagersuche, auch die Forschungsaktivitäten des BASE . Hier gab die Ausstellung einen Überblick über Ergebnisse aus der Beteiligungsforschung, etwa zu Chancen und Herausforderungen digitaler Beteiligungsformate oder möglichen Erfolgsfaktoren für die grenzüberschreitende Beteiligung. Zu Gast in der BASE -Ausstellung in Wien war neben vielen internationalen Delegierten auch Christian Kühn, Parlamentarischer Staatssekretär des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz ( BMUV ). Diskussion: Herausforderungen neuartiger Reaktorkonzepte Das BASE richtete auf der diesjährigen Generalkonferenz auch ein „Side Event“ aus. Unter dem Titel „Neuartige Reaktorkonzepte und die Zukunft der nuklearen Entsorgung“ diskutierte ein internationales Expert:innenpanel die sicherheitstechnischen und regulatorischen Herausforderungen neuartiger Reaktorkonzepte, auch sogenannter „Small Modular Reactors“ ( SMR ). Vor rund 60 internationalen Besuchern erläuterten Professor Allison Macfarlane, University of British Columbia, Vancouver/Kanada, Professor M .V. Ramana, University of British Columbia, Vancouver/Kanada, und Dr. Christoph Pistner, Öko-Institut, Darmstadt, die Problematik, dass zahlreiche dieser Reaktorkonzepte mit zusätzlichen, sicherheitstechnisch problematischeren nuklearen Abfällen einhergehen. Eine wissenschaftlich fundierte Diskussion dieser potentiell negativen Auswirkungen und den damit verbundenen Unsicherheiten im Bereich der nuklearen Entsorgung kämen im internationalen Austausch jedoch bislang häufig zu kurz. In der anschließenden Fragerunde begrüßten vor diesem Hintergrund viele der Anwesenden die Initiative des BASE , auf internationaler Ebene einen offenen Dialog zu diesem Thema anzustoßen. Moderiert hat das Panel Jochen Ahlswede, Leiter der BASE -Abteilung Forschung/Internationales. 28.09.2023
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 44 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 10 |
| Text | 5 |
| unbekannt | 30 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 31 |
| offen | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 32 |
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| Resource type | Count |
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| Dokument | 10 |
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| Multimedia | 1 |
| Webseite | 2 |
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