Die nukleare Sicherheit erhöhen
Salzschmelzreaktoren sind eine Klasse von Kernspaltungsreaktoren, bei denen das primäre Kernreaktorkühlmittel und/oder der Brennstoff eine Mischung aus Salzschmelze und spaltbarem Material ist. Da das Brennstoffgemisch in einem geschmolzenen Zustand gehalten wird, besteht bei Salzschmelzreaktoren nicht die Gefahr einer Kernschmelze wie bei wassergekühlten Reaktoren. „Salzschmelzreaktoren sollen zwar sicherer sein, aber das muss erst noch bewiesen werden“, sagt Jan Leen Kloosterman, Professor für Kernreaktorphysik an der Technischen Universität Delft. „Da erwartet wird, dass neue Salzschmelzreaktoren in den kommenden Jahrzehnten den Energiemarkt überschwemmen werden, ist es dringend erforderlich, die Sicherheit des Reaktors und der Anlagen des Kernbrennstoffkreislaufs zu testen.“ Außerdem muss ein Weg für die Lizenzierung und den Einsatz der Technologie aufgezeigt werden, der auch künftige – und wahrscheinlich strengere – Vorschriften berücksichtigt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SAMOSAFER wird dazu beigetragen, diese Bedürfnisse zu erfüllen. „Ziel von SAMOSAFER ist es, neue Sicherheitsbarrieren für ein kontrollierteres Verhalten von Salzschmelzreaktoren bei schweren Unfällen zu entwickeln und zu demonstrieren, um sicherzustellen, dass Salzschmelzreaktoren in 30 Jahren alle erwarteten Vorschriften erfüllen können“, fügt Kloosterman hinzu.
Eine lange Liste von Ergebnissen im Zusammenhang mit der Sicherheit von Salzschmelzreaktoren
Mit einer Reihe innovativer, vollständig validierter Simulationsmodelle und -instrumente wurden projektintern die Auswirkungen der Kompressibilität des Brennstoffsalzes untersucht. „Dies ist ein sehr wichtiges Phänomen bei schnellen reaktivitätsinduzierten Transienten und notwendig, um die maximal erreichbare Brennstofftemperatur richtig zu berechnen“, kommentiert Kloosterman. Die Forschenden führten auch Studien zur Risikoermittlung an der Brennstoffaufbereitungsanlage für die Online-Aufbereitung von Brennstoffsalzen durch – eine Arbeit, die zu einer umfangreichen Liste potenzieller Unfallbedingungen führte. Ein weiteres wichtiges Ergebnis war die Erweiterung einer bestehenden thermodynamischen Datenbank für die wichtigsten Brennstoff- und Kühlmittelsysteme bei Salzschmelzreaktoren um neue experimentelle Daten zu binären und ternären Systemen. Zudem wurde eine Reihe von Systemen einbezogen, die Korrosions- und Spaltprodukte enthalten, von denen einige anschließend modelliert wurden, um das Viskositäts- und Dichteverhalten vorherzusagen. Über das Projekt sind mehrere wichtige Entdeckungen gelungen, u. a. wie die Korrosion auf ein akzeptables Maß begrenzt werden kann, indem die Zusammensetzung und damit das Redoxpotential des Brennstoffsalzes kontrolliert wird. „Wir haben außerdem neue Möglichkeiten zur Verringerung der Reaktorgröße und zur Entwicklung kleiner modularer Reaktoren ermittelt“, so Kloosterman. Dies sind nur Beispiele für die lange Liste hochwertiger Ergebnisse, die das Projekt SAMOSAFER erzielt hat.
Einfluss auf Kernreaktoren der nächsten Generation
„Der Erfolg von SAMOSAFER ist das direkte Ergebnis unseres talentierten Teams aus Forschenden, Studierenden, Nuklearsachverständigen und Start-ups aus ganz Europa – ein Team, auf das wir sehr stolz sind“, sagt Kloosterman. Die Arbeit des Teams hat die Grundlage für das EU-finanzierte Projekt Endurance gelegt, das den sicheren Betrieb und die technologische Entwicklung von Salzschmelzreaktoren in Europa unterstützen soll. „Da unsere Simulationsinstrumente und Sicherheitskonzepte auf andere Arten von Salzschmelzreaktoren übertragbar sind, sind wir zuversichtlich, dass unsere Ergebnisse einen weitreichenden Einfluss auf die Entwicklung der nächsten Generation von Kernreaktoren haben werden“, so Kloosterman abschließend.
Schlüsselbegriffe
SAMOSAFER, Kernenergie, Salzschmelzreaktor, wassergekühlte Reaktoren, Energie, Kernreaktoren
