Warum kleine modulare Reaktoren eine Renaissance der Kernenergie einläuten

Bei Erfolg wird ein kürzlich angekündigtes Projekt beweisen, dass kleine Kernreaktoren in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt werden können und erhebliche Vorteile für die Umwelt mit sich bringen.

Die moderne Welt steht vor einem Rätsel: Wie können politische Entscheidungsträger und Nationen den steigenden Energiebedarf decken und gleichzeitig die Umwelt vor steigenden Treibhausgasemissionen schützen?

Doomberg – ein vielgelesener Autor und Kommentator zu den Themen Energie, Schwerindustrie, Private Equity, Naturwissenschaften, Kryptowährung und einer Vielzahl anderer komplexer Themen – erregte kürzlich Aufmerksamkeit, indem er eine provokative, aber wahre Erklärung abgab, die die oben genannte Frage direkt anspricht: „Es gibt keinen Weg zu einer signifikanten Dekarbonisierung unserer Wirtschaft ohne eine globale nukleare Renaissance.“

Doch eine solche Renaissance könnte in Sicht sein. Eine kürzlich von zwei Unternehmen geschlossene gemeinsame Entwicklungsvereinbarung gibt einen Einblick in die stille Revolution im Bereich der Kernenergie, zeigt, dass eine skalierbare Dekarbonisierung möglich ist und warum politische Entscheidungsträger aufmerksamer sein sollten.

Der Xe-100-Deal

Anfang März dieses Jahres machten X-Energy, ein führender Entwickler moderner Kernreaktoren, und Dow, der multinationale Chemie- und Materialwissenschaftskonzern, eine interessante Ankündigung. Der Pressemitteilung zufolge hat Dow zugestimmt, den kleinen modularen Reaktor (SMR) Xe-100 von X-energy am UCC Seadrift Operations-Produktionsstandort von Dow in Texas zu platzieren. Das staatliche Ziel des Projekts besteht darin, „die Emissionen des Seadrift-Standorts um etwa 440.000 [Megatonnen Kohlendioxid pro Jahr] zu reduzieren“.

Laut Dow umfasst der Standort Seadrift „4.700 Acres und produziert mehr als 4.000.000 Pfund (1.816 Tonnen) Materialien pro Jahr, die in Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen, Schuhen, Draht- und Kabelisolierungen, Solarzellenmembranen und Verpackungen für pharmazeutische Produkte verwendet werden.“ Eine solch große Anlage mit über tausend Mitarbeitern benötigt eine erhebliche Menge Energie, um Strom, Prozesswärme und Dampf bereitzustellen und dabei im Idealfall keine CO2-Emissionen zu erzeugen.

Hier kommt der Xe-100 ins Spiel: Es handelt sich um einen gasgekühlten Hochtemperaturreaktor mit 80 Megawatt elektrischer Leistung (MWe), der mit seinem modularen Aufbau zu einem „Vierpack-Kraftwerk mit 320 MWe“ skaliert werden kann , der Maßstab kann bei Bedarf sogar noch größer werden.“

Die neue Partnerschaft zwischen X-energy und Dow signalisiert, dass fortschrittliche Nukleartechnologie eingesetzt werden kann, um die CO2-Emissionen im Industriesektor zu reduzieren, ohne dass das Endergebnis darunter leidet. Schließlich ist es in der Schwerindustrie traditionell schwierig, die höheren CO2-Emissionen einzudämmen. Dieses Projekt hat jedoch das Potenzial dazu, da die Kernenergie bei der Grundlasterzeugung emissionsfrei ist. Im Erfolgsfall wäre dies das erste Projekt zweier privater Unternehmen mit staatlicher Unterstützung, das „den ersten Kernreaktor der nächsten Generation im Netzmaßstab für einen Industriestandort in Nordamerika“ entwickelt und vorführt.

Wie die US-Regierung hilft – und sich darauf vorbereitet, mehr zu tun

Dow und X-energy arbeiten derzeit daran, einen Baugenehmigungsantrag bei der US-amerikanischen Nuclear Regulatory Commission (NRC) einzureichen. Doch regulatorische Hürden sind nach wie vor ein verworrenes Netz, das einem fortgeschrittenen Reaktoreinsatz in den Vereinigten Staaten im Wege steht. Bürokratische Trägheit führt zu Verzögerungen, was die Energieversorger dazu zwingt, in New York und Neuengland weiterhin mehr Erdgas, Kohle und Öl für die Stromerzeugung zu verbrennen. Das Dow/X-Energy-Projekt wird wahrscheinlich keine Ausnahme sein, um die Verzögerung des NRC zu überwinden; Die Sicherung der Baugenehmigung wird voraussichtlich bis 2026 dauern, wobei die Fertigstellung des gesamten Vorhabens bis zum Ende dieses Jahrzehnts erwartet wird.

Trotz dieses Hindernisses steht die Kernenergie an der Spitze der verfügbaren Optionen für saubere Energie. Aus diesem Grund fördert das US-Energieministerium (DoE) dieses Projekt nicht nur, sondern unterstützt es auch bei der Finanzierung. Der Xe-100 war einer von zwei Reaktorentwürfen der nächsten Generation, die vom DoE im Jahr 2020 ausgewählt wurden und jeweils 80 Millionen US-Dollar für „eine anfängliche Kostenteilungsfinanzierung für den Bau einer fortschrittlichen Reaktordemonstrationsanlage, die innerhalb von sieben Jahren betriebsbereit sein kann“ erhalten. Seit der Vergabe hat X-energy das Engineering abgeschlossen, mit dem ersten Entwurf des Reaktors begonnen und arbeitet mit dem NRC sowie staatlichen und lokalen Behörden an der Lizenzierung und Entwicklung einer Brennstofffabrik in Oak Ridge, Tennessee. In diesem Zusammenhang ernannte das DoE Dow zu einem Sub-Preisträger im Rahmen der jüngsten Vereinbarung zwischen den beiden Unternehmen, die „bis zu [50] Millionen US-Dollar an Ingenieurarbeiten vorsieht, die zur Hälfte vom [DoE-Programm] und zur anderen Hälfte von Dow finanziert werden.“

Andere Unternehmen sind auf dieses neue Modell aufmerksam geworden, bei dem fortschrittliche Kernreaktoren mit anderen schwer einzudämmenden Sektoren kombiniert werden. Beispielsweise erwägt Nucor, der größte Stahlhersteller in den Vereinigten Staaten, derzeit den Einsatz der SMRs von NuScale Power für den Antrieb seiner Stahlwerke mit Elektrolichtbogenöfen auf Schrottbasis und hat eine Absichtserklärung (MoU) unterzeichnet, um diese Möglichkeit voranzutreiben.

Auch politische Entscheidungsträger erkennen zunehmend die Machbarkeit von SMRs. Der US-Kongress unterstützt diese und zukünftige Projekte, indem er die Verabschiedung des Accelerating Deployment of Versatile Advanced Nuclear for Clean Energy (ADVANCE) Act in Betracht zieht, der „die Entwicklung der nächsten Generation fortschrittlicher Kernreaktoren erleichtern würde“.

Unternehmen, die sich auf die Entwicklung von SMRs konzentrieren, wollen zeigen, dass es möglich ist, eine neue Flotte von Atomkraftwerken zu bauen, die kleiner, einfacher zu finanzieren und zu bauen sind. Im Erfolgsfall werden das X-Energy/Dow-Projekt und ähnliche Projekte zeigen, dass diese Reaktoren in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt werden können, von Industriestandorten bis hin zu abgelegenen Militäranlagen. Wenn mit dem Seadrift-Projekt alles gut läuft, plant Dow wiederum die Stilllegung seiner gasbetriebenen Verbrennungs- und Dampfturbinen am Standort.

Dies wäre eine erstaunliche Entwicklung und würde der gesamten Wirtschaft signalisieren, dass der Einsatz von SMRs im großen Stil eingeführt werden sollte. Es ist durchaus möglich, dass die Vereinigten Staaten in Zukunft einen Energieüberschuss erreichen könnten

Mit dem Xe-100 und anderen Projekten in der Entwicklungs- und MoU-Phase sind es aufregende Zeiten für die US-Atomwirtschaft.

Todd Royal ist Senior Project Analyst bei E4 Carolinas, einer gemeinnützigen Energieberatungsfirma mit Sitz in Charlotte, North Carolina, wo er an einem dreijährigen Stipendium für die Economic Development Administration des US-Handelsministeriums mit Schwerpunkt auf einer Wertschöpfungskettenstudie arbeitet für den Sektor der fortgeschrittenen Nukleartechnologie (Reaktoren der Generation IV, SMRs und fortgeschrittene Reaktoren). Todd lebt außerhalb von Dallas, Texas.

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