Suchen Sie nach fortschrittlicher Kernenergietechnologie? Schauen Sie nach Idaho

Es könnte viele Menschen überraschen, zu erfahren, dass fast jeder in Betrieb befindliche Reaktor auf der Welt seine technologischen Wurzeln in Idaho hat. Tatsache ist, dass das Idaho National Laboratory (INL), das in seinen Anfängen als National Reactor Testing Station bekannt war, seit mehr als 70 Jahren führend in der Kernenergieforschung und -entwicklung ist.

INL besteht aus einem 890 Quadratmeilen großen Gebiet im Südosten von Idaho sowie Labors und Verwaltungsgebäuden, die sich etwa 35 Meilen östlich in der Stadt Idaho Falls befinden. Bedenken Sie zur Veranschaulichung, dass der Standort fast die Größe von Rhode Island hat, wenn auch weit weniger Menschen dort leben – ein großer Teil des Landes gilt als Wüste.

Im April hatte ich die Gelegenheit, das Labor zu besuchen und mich mit mehreren Mitarbeitern des INL zu treffen. Ich war tief beeindruckt von der Seite und ihren Menschen.

INL ist eines von 17 nationalen Laboren im Komplex des US-Energieministeriums (DOE) und eines von nur 10 mit Multiprogrammfähigkeiten. INL ist die Heimat von mehr als 5.700 Forschern und Hilfspersonal, die sich auf Innovationen in der Kernforschung, erneuerbaren Energiesystemen und Sicherheitslösungen konzentrieren. Das Labor behauptet, als „die Kommandozentrale des Landes für fortgeschrittene Kernenergieforschung, -entwicklung, -demonstration und -einsatz“ zu fungieren. INL ist die Heimat des „beispiellosen Advanced Test Reactor“ und der dazugehörigen Anlagen für Nachbestrahlungsuntersuchungen, Brennstoffherstellung, Materialtests und Entwicklungsanlagen.

Die National Reactor Testing Station wurde 1949 von der US Atomic Energy Commission gegründet. Der Standort erzeugte 1951 „die weltweit erste nutzbare Menge an Strom aus Kernenergie“. Im Laufe der Jahre wurden am INL 52 Reaktoren gebaut, die zumeist die ersten ihrer Art waren, wodurch die größte Reaktorkonzentration weltweit entstand. Nach Erfüllung ihrer Forschungsmissionen wurden die meisten inzwischen außer Dienst gestellt, aber die daraus gezogenen Lehren leben weiter.

„In gewisser Weise, wenn wir über diese neuen fortschrittlichen Reaktoren sprechen, wurden diese Technologien so gut wie alle in der Vergangenheit demonstriert“, sagte INL-Direktor Dr. John Wagner während einer Präsentation, die ich vor Ort hielt. „Ich möchte den neuen Entwicklern nichts wegnehmen – sie haben in verschiedenen Aspekten Innovationen hervorgebracht und sie noch besser gemacht –, aber viele der Technologien, von denen Sie hören werden – geschmolzenes Salz, Hochtemperaturgas, Flüssigmetallreaktoren, usw. – wurden auf irgendeine Weise demonstriert, entweder hier oder an anderen Orten in den USA“, sagte er.

Allerdings ist es schon eine Weile her, dass am INL ein neuer Reaktor in Betrieb genommen wurde. „Das letzte Mal, dass wir an diesem Standort einen neuen neuartigen Reaktor in Betrieb genommen haben, war 1973“, sagte Wagner. Aber das wird sich nächstes Jahr ändern; Das Energieministerium plant den Bau eines Mikroreaktors am Standort. Die neue Einheit, bekannt als MARVEL-Projekt, das für Microreactor Applications Research Validation and EvaLuation steht, soll den weltweiten Einsatz von Mikroreaktoren beschleunigen.

„Wenn der MARVEL-Reaktor im nächsten Kalenderjahr ans Netz geht, ist es 50 Jahre her, seit wir an diesem Standort einen neuen Reaktor betrieben haben“, sagte Wagner. „Worüber wir hier sprechen, ist in den USA historisch und im Hinblick auf die Nachfrage nach sauberer Energie dringend.“

Aber das ist noch lange nicht alles, woran das INL-Team beteiligt ist. Wagner zeigte einen Zeitplan, der MARVEL und acht weitere neue Kernreaktoren umfasste – Projekte, von denen er sagte, dass sie „in diesem Jahrzehnt demonstriert werden“. Er sagte, dass die Grafik viele zusätzliche Projekte nicht berücksichtigt habe, die nicht ganz den Glaubwürdigkeitsstandards des INL entsprächen, zu denen unter anderem eine angemessene Zusammenarbeit mit Regulierungsbehörden, angemessene Finanzierung, DOE-Unterstützung und unterzeichnete Verträge gehörten. In Anbetracht aller Projekte stellte er fest: „Im Nuklearbereich ist derzeit viel los.“

Der MARVEL-Reaktor wird in der Transient Reactor Test Facility des INL gebaut. Yasir Arafat, Projektleiter für MARVEL, zeigte mir die Website und gab einen Überblick über das Projekt. Arafat erklärte, dass Mikroreaktoren im Vergleich zu den heute eher standardmäßigen kommerziellen Anlagen im Gigawatt-Maßstab „sehr kleine Reaktoren“ seien. Er sagte, dass sie normalerweise eine Leistung im einstelligen Megawattbereich produzieren, obwohl einige bis zu 20 MW oder mehr leisten können. Arafat stellte fest, dass Mikroreaktoren drei Hauptmerkmale aufweisen: Sie können in Fabriken gebaut werden, über Standardstraßen transportiert werden und sind selbstregulierend, das heißt, sie sind automatisiert, um ohne menschliches Eingreifen sicher zu funktionieren.

Das MARVEL-Design ist ein flüssigmetallgekühlter Mikroreaktor mit Stirling-Motoren, der 100 kW Energie mit kleinen Mengen hochanalytischem, niedrig angereichertem Uran (HALEU) aus verfügbaren Forschungsmaterialien erzeugen wird. Sein Design basiert in erster Linie auf vorhandener Technologie und wird unter Verwendung handelsüblicher Komponenten gebaut, was eine schnellere Konstruktion ermöglicht.

Es wird erwartet, dass Mikroreaktoren zunächst in einigen sehr spezifischen Anwendungen eingesetzt werden, aber das könnte sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln. Ein Beispiel sind abgelegene Gemeinden wie Dörfer in Alaska, die derzeit für ihren Strom auf dieselbetriebene Stromgeneratoren angewiesen sind. Eine weitere Verwendung ist die Katastrophenhilfe; Ein Mikroreaktor könnte in betroffene Gebiete verschifft werden, um kritische Infrastrukturen wie Krankenhäuser, Polizei- und Feuerwachen sowie Wasserversorgungsanlagen mit Strom zu versorgen. Auch das Verteidigungsministerium ist stark an Mikroreaktoren interessiert, um Militärstützpunkte an abgelegenen Orten mit Strom zu versorgen. Auch Weltraumanwendungen, etwa auf dem Mond oder dem Mars, bieten für solche Einheiten eine Chance.

In allen Fällen sagte Arafat: „Wir wollen ihnen einen Kernreaktor geben, der klein und transportabel ist, den sie auf den Boden stellen können und der je nach Design fünf, zehn oder 20 Jahre lang läuft.“ Mit Blick auf die Zukunft war Arafat äußerst optimistisch. „Wir werden diesen Mikroreaktor so sicher, so harmlos, aber auch wirtschaftlich machbar machen, dass er nicht nur in den USA, sondern auf der ganzen Welt verbreitet werden kann“, sagte er. „Mit Mikroreaktoren haben wir die Möglichkeit, das Produkt zu exportieren, aber nicht die Technologie, die für das Land sehr wichtig ist.“

—Aaron Larsonist Chefredakteur von POWER.

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