Schneller Brüter: Indischer Brutreaktor erreicht erstmals Kritikalität
Eine offizielle Meldung(öffnet im neuen Fenster) der indischen Regierung bestätigt die erfolgreiche Inbetriebnahme des Prototype Fast Breeder Reactors (PFBR)(öffnet im neuen Fenster) in Kalpakkam im Südosten Indiens am Golf von Bengalen. Sollten die folgenden Tests im laufenden Betrieb die Sicherheit des Reaktors bestätigen, könnte er zukünftig bei der Kettenreaktion mehr spaltbares Material produzieren als verbrauchen.
Damit wäre er neben zwei Brutreaktoren in Russland der einzige Reaktor dieser Art. Mithilfe solcher Reaktoren soll das eigentlich nicht nutzbare, aber mit Abstand häufigsten Uranisotop Uran-238 in ein für Kernspaltung nutzbares Element überführt werden.
Die Technik gilt als wichtiger Schritt, um trotz der limitierten Mengen an abbaubarem Uran eine verlässliche Versorgung mit Brennelementen über die nächsten Jahrzehnte hinweg zu gewährleisten.
Lösung für erwartbaren Engpass
Schätzungen zufolge lässt sich auf diese Weise die Menge der nutzbaren Energie aus Uranerz um den Faktor 60 steigern. Dafür findet die Kettenreaktion in einem Gehäuse mit Uran-238 statt, welches durch den Beschuss mit Neutronen aus der Kernspaltung in spaltbares Plutonium-239 umgewandelt wird. 238 U ist das häufigste Isoptop des Elements, während in Atomkraftwerken spaltbares 235 U nur 0,7 Prozent der Vorkommen ausmacht.
Laut der indischen Regierung soll es künftig zudem möglich sein, Thorium-232 in natürlich nicht vorkommendes, aber leicht spaltbares Uran-233 zu überführen. Dieser Prozess, der auch am Kernkraftwerk THTR-300 im nordrhein-westfälischen Hamm getestet wurde, gilt als deutlich komplexer als die Gewinnung von Plutonium aus Uran.
Bisher kaum wirtschaftlicher Nutzen
Der PFBR in Indien wird nach über 40 Jahren Entwicklungszeit in Betrieb genommen, 16 Jahre nach dem zunächst geplanten Termin. Die Kosten für den mit 500 Megawatt vergleichsweise kleinen Reaktor sollen bei umgerechnet 1 Milliarde Euro liegen.
Noch ist unklar, ob die Reaktion wie gewünscht ablaufen wird. In den russischen Reaktoren wird unter anderem auch waffenfähiges Plutonium umgesetzt, woraus sich jedoch kaum weiteres Brennelemente gewinnen lassen. Auch zur Umwandlung von Atommüll sind die Reaktoren nur begrenzt geeignet, weil nur ein Teil der verbrauchten Brennstäbe umgesetzt werden kann.
Am problematischsten ist jedoch, dass beim Beschuss von 238 U nicht einfach nur spaltbares 239 Pu entsteht. Weitere Transurane, Plutonium-Isotope, Americium und mehr werden erzeugt und erschweren die Handhabung der Spaltprodukte. Auch der sichere Betrieb der Anlagen wird dadurch verkompliziert, von der hohe Radioaktivität der meisten Transurane ganz zu schweigen.