atw - International Journal for Nuclear Power | 6.2023

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atw Vol. 68 (2023) | Ausgabe 6 ı November SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH ENERGY GERMAN POLICY, NUCLEAR ECONOMY TECHNOLOGY AND LAW 56 Kommerzieller Durchbruch für die Kernenergie und massive Forschungsanstrengungen Nicolas Wendler Historischer Rückblick auf die Entwicklung der Kernenergiewirtschaft in Deutschland seit 1955 – Teil 2 Aus Anlass der Beendigung der Nutzung der Kernkraft in der Bundesrepublik Deutschland am 15. April 2023 möchte die atw mit Ihrer Leserschaft auf die Geschichte der Kernenergiewirtschaft der Bundesrepublik Deutschland aus der eigenen Perspektive zurückblicken. Diese Geschichte soll in einer mehrteiligen Artikelserie in der atw rekapituliert und damit auch in Highlights der Schatz des Branchenarchivs der atw seit 1956 für die Leser gehoben und zugänglich gemacht werden. Manche der Themen und Fragestellungen, denen man bei diesem geschichtlichen Rückblick begegnet, sind in überraschender Weise noch oder wieder aktuell, so dass die Lektüre hoffentlich interessant und für die Gegenwart lehrreich sein wird. Das dominierende Thema im Jahr 1966 und in den folgenden Jahren vor allem in den Kernforschungszentren, aber auch sonstigen wissenschaftlichen Einrichtungen der Kerntechnik sowie in der Industrieforschung war das Thema Brutreaktoren, insbesondere schnelle Brüter. Begonnen hat die Entwicklung schon einige Jahre zuvor, aber ab Mitte der sechziger Jahre kann man von einem strukturierten Brüterprogram in Deutschland sprechen. Dabei wurden zwei unterschiedliche Brüterprojekte verfolgt: der natriumgekühlte schnelle Brüter mit den Industriepartnern INTERATOM und Siemens-Schuckert (ab September nur Siemens) unter Beteiligung von Euratom sowie den Niederlanden mit einem 70-MW Komponententestreaktor für den umfangreiche konzeptionelle und experimentelle Arbeiten am Kernforschungszentrum Karlsruhe stattfanden, an dem auch ein entsprechender Forschungsreaktor, die Kompakte Natriumgekühlte Kernreaktoranlage (KNK) errichtet. Im Programm waren die Errichtung eines Prototyps mit 300 MW elektrischer Leistung sowie eines Demonstrationskraftwerks mit 1.000 MW elektrischer Leistung mit straffen Zeitplänen vorgesehen. 1973 sollte der Prototyp in Betrieb gehen, 1974 mit dem Bau des | Abb. 1 Hochtemperatur-Natriumkreisläufe bei INTERATOM. Foto: atw Energy Special Topic Policy, | Economy A Journey and through Law German Nuclear Technology Nuclear Kommerzieller Energy Durchbruch under Article für 6.8 die of Kernenergie the Paris Agreement und massive ı Henrique Forschungsanstrengungen Schneider ı Nicolas Wendler
atw Vol. 68 (2023) | Ausgabe 6 ı November Demonstrators begonnen werden, der 1978 in Betrieb gehen sollte. Die zweite Entwicklungslinie ist der schnelle dampfgekühlte Brüter, der von AEG mit Euratom und belgischen Partnern entwickelt wird. Zum Programm gehören Forschungsarbeiten am KFK, der in Bau befindliche Heißdampfreaktor (HDR) in Großwelzheim, der in einer späteren Phase zu einem schnell-thermischen Reaktor umgebaut werden soll sowie ebenfalls ein 300-MW-Prototyp und ein 1.000-MW-Demonstrator. Die Entwicklung der schnellen Brüter sind die einzigen großen Reaktorprojekte, die nicht von der Industrie, sondern von einem Forschungszentrum begonnen wurden. Die Industriebeteiligung wächst nun aber zusehends, so dass Siemens-Schuckertwerk und INTERATOM eine gemeinsame Arbeit am Schnellbrüterprogramm vereinbaren. Das erste Projekt dabei soll Entwicklung und Planung eines 300-MW-Kernkraftwerks mit natriumgekühltem schnellen Brüter sein. Die Thoriumbrüterentwicklung als Hochkonverter und später ggf. als Brüter findet in der THTR- Assoziation von BBC Mannheim, Krupp Reaktorbau, Kernforschungsanlage Jülich (KFA) und Euratom statt. Erstes Ziel der Entwicklung ist ein 300-MW-Prototyp mit Thorium-Uran-Brutzyklus. Es sollen 850 °C Gasaustrittstemperatur und 40 Prozent Wirkungsgrad erreicht werden. Hauptaufgaben bei der Weiterentwicklung des mit dem kurz vor Fertigstellung stehenden AVR begonnenen Pfades werden die Entwicklung von Brennelementen, die Verteilung von Brenn- und Brutstoffen im Kern sowie die Weiterentwicklung von Spannbetondruckbehältern sein. | Abb. 2 Blick von unten in AVR-Reaktorkern. Foto: atw Brüterentwicklung und große Kernenergiesysteme Mit dem Fokus auf Brutreaktoren geht auch eine sehr umfangreiche Befassung mit umfassenden Konzepten für eine Kernenergiewirtschaft und der Modellierung von großen Anlagenparks mit unterschiedlichen Typen von Anlagen und deren Anteilen einschließlich und insbesondere von Hochkonvertern und Brütern einher. Es wurde beobachtet, dass im Laufe der technischen Entwicklung im Brüterbereich und mit Betrachtung großer Kernenergiesysteme – man nahm verbreitet in Deutschland und bei Euratom an, dass der Zuwachs installierter elektrischer Leistung nach 1980 ausschließlich mit Kernenergie, v.a. Brutreaktoren erfolgen werde – die Grenzen zwischen schnellen und thermischen Reaktoren sowie Thorium- und Plutoniumkreisläufen verwischen. Es wurde im Zusammenhang mit der Brüterentwicklung beschrieben, dass hier ein Geist wie in den Anfangstagen der Kernenergie in Deutschland geherrscht habe, der von Enthusiasmus und weit auf die Zukunft gerichteten Perspektiven bestimmt gewesen sei statt kleinteiliger technischer Weiterentwicklung und ökonomischer Optimierung. | Abb. 3 Schnelle Null-Energie-Anordnung Karlsruhe (SNEAK). Foto: atw Mit der Erteilung der ersten Teilerrichtungsgenehmigung für die KNK hat die Gesellschaft für Kernforschung (GfK) den endgültigen Bauantrag für die Forschungs- und Testanlage an die INTERATOM erteilt. Schwerpunkt der Arbeit mit der KNK unter Industriebeteiligung werden die Komponenten des Natriumkreislaufs sein. In der Anlage SNEAK (Schnelle Null-Energie-Anlage Karlsruhe), die erste Kritikalität im Dezember 1966 erreicht, soll zunächst das Core eines dampfgekühlten Brüters und dann eines natriumgekühlten Brüters simuliert werden. Experimente zu Leistungsexkursionen sollten gemeinsam mit General Electric und der USAEC (United States Atomic Energy Commission) an der gemeinsam konzipierten SEFOR-Anlage durchgeführt werden. Die Entwicklung von Brüterbrennelementen für Abbrände bis 100.000 MWd/tU wird mit NUKEM (Nuklear-Chemie und -Metallurgie), ALKEM (Alpha-Chemie und -Metallurgie), Institut SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH ENERGY GERMAN POLICY, NUCLEAR ECONOMY TECHNOLOGY AND LAW 57 Special Topic | A Journey through Energy German Policy, Nuclear Economy Technology and Law Kommerzieller Durchbruch Nuclear für die Kernenergie Energy under und Article massive 6.8 of Forschungsanstrengungen the Paris Agreement ı Henrique ı Nicolas Schneider Wendler
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