Der schnelle Brüter ist ein Kernreaktortyp (
Kernkraftwerke gewinnen die zur Stromerzeugung notwendige Prozesswärme nicht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch Sonnenenergie, sondern durch Kernspaltung.
Kernkraftwerk
) zur Stromerzeugung und Plutoniumgewinnung, der als
siehe Kernspaltung.
Spaltstoff
(
Bei der Spaltung schwerer Atomkerne in zwei leichte Kerne werden große Mengen Energie in Form von Wärme frei.
Kernspaltung
)
Chemisches Element, Symbol Pu, Ordnungszahl 94, es existieren Isotope von Pu 232 bis Pu 247, Schmelzpunkt 640 Grad C, Siedepunkt 3.327 Grad C, Dichte 19,8 g/cm3, silberweißes Metall.
Plutonium
verwendet, das mit schnellen Neutronen gespalten wird.
Chemisches Element, Symbol U, Ordnungszahl 92, Schmelzpunkt 1.132 Grad C, Siedepunkt 3.818 Grad C, Dichte 19,2 g/cm3, Schwermetall, dessen Verbindungen sehr giftig sind (MAK-Wert 0,25 mg/m3).
Uran
-238 dient als Brutstoff. Im Brutmantel, der den Reaktorkern (
Anlage, mit deren Hilfe sich Kernspaltungen einleiten, aufrechterhalten und steuern lassen. Hauptbestandteil ist der Reaktorkern mit in Brennelementen angeordnetem Spaltstoff, meist Uran-235, in dem die Kernspaltungen ablaufen.
Kernreaktor
) umgibt, entsteht aus
Chemisches Element, Symbol U, Ordnungszahl 92, Schmelzpunkt 1.132 Grad C, Siedepunkt 3.818 Grad C, Dichte 19,2 g/cm3, Schwermetall, dessen Verbindungen sehr giftig sind (MAK-Wert 0,25 mg/m3).
Uran
238 durch Neutroneneinfang Plutonium 239 (Brutvorgang) Der schnelle Brüter. kann so mehr Plutonium erzeugen, als er verbraucht, wodurch die begrenzten Uranreserven um den Faktor 60 gestreckt werden sollen (
Die in der Erde lagernden Vorräte an fossilen Brennstoffen und Uran, aus denen heute ca. 90% des Weltprimärenergiebedarfs (Energie) gedeckt wird, bezeichnet man als E..
Energiereserven
).
Da Plutonium in der Natur nicht vorkommt, muss die Erstfüllung durch Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente von Leichtwasserreaktoren (
Kernkraftwerke gewinnen die zur Stromerzeugung notwendige Prozesswärme nicht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch Sonnenenergie, sondern durch Kernspaltung.
Kernkraftwerk
) gewonnen werden. Als Kühlmittel wird wegen guter Wärmeabfuhr und Nichtabbremsen der Neutronen
(englisch und französisch: sodium) Chemisches Element der I. Hauptgruppe, Symbol Na, Ordnungszahl 11, Schmelzpunkt 97,8 Grad C, Siedepunkt 882,9 Grad C, Dichte 0,97 g/cm3. Leichtmetall, das an feuchter Luft sofort oxidiert.
Natrium
verwand. Der schnelle Brüter besitzt keinen Moderator (
Anlage, mit deren Hilfe sich Kernspaltungen einleiten, aufrechterhalten und steuern lassen. Hauptbestandteil ist der Reaktorkern mit in Brennelementen angeordnetem Spaltstoff, meist Uran-235, in dem die Kernspaltungen ablaufen.
Kernreaktor
).
Die
In der Wiederaufarbeitungs-Anlage werden abgebrannte Brennelemente von Kernkraftwerken mechanisch zerkleinert und in Salpetersäure aufgelöst, um dann durch chemische Prozesse das im Kernkraftwerk entstandene Plutonium und das noch verwertbare Uran vom übrigen Atommüll abzutrennen (Brennstoffkreislauf).
Wiederaufarbeitung
von schnellern Brüter-Brennelementen verlangt spezielle Anlagen. Wegen der größeren Störfallgefahr ist der
Anlage, mit deren Hilfe sich Kernspaltungen einleiten, aufrechterhalten und steuern lassen. Hauptbestandteil ist der Reaktorkern mit in Brennelementen angeordnetem Spaltstoff, meist Uran-235, in dem die Kernspaltungen ablaufen.
Kernreaktor
von einem doppelten Sicherheitsbehälter umgeben, und ein Core-Catcher soll beim größten Störfall den geschmolzenen Reaktorkern aufnehmen, kühlen und eine Plutoniumkettenreaktion (
Bei der Spaltung schwerer Atomkerne in zwei leichte Kerne werden große Mengen Energie in Form von Wärme frei.
Kernspaltung
) verhindern.
Umweltbelastung: Im Normalbetrieb werden, verglichen mit Leichtwasserreaktoren (LWR), höhere Emissionen radioaktiver Edelgase (Krypton, Xenon, Argon) und geringere an radioaktivem
Chemisches Element der VII. Hauptgruppe (Halogene), Symbol I, Ordnungszahl 53, Schmelzpunkt 113,5 Grad C, Siedepunkt 184,5 Grad C, Dichte 4,93 g/cm3.
Iod
erwartet. Die größte Gefahr geht von Stör- und Unfällen aus. Prinzipiell gilt der schnelle Brüter als gefährlichster Kernreaktortyp, was Wahrscheinlichkeit und Ausmaß von Unfällen angeht. Ob dieses Gefahrenpotential durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen kompensiert werden kann, ist umstritten.
Sicherheitstechnische Besonderheiten des schnellen Brüters.:- Das Kühlmittel
(englisch und französisch: sodium) Chemisches Element der I. Hauptgruppe, Symbol Na, Ordnungszahl 11, Schmelzpunkt 97,8 Grad C, Siedepunkt 882,9 Grad C, Dichte 0,97 g/cm3. Leichtmetall, das an feuchter Luft sofort oxidiert.
Natrium
stellt eine besondere Gefahr als Störfallauslöser dar, da es mit
Wasser ist eine Verbindung von zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom. Die Bezeichnung Wasser wird v.a. für den flüssigen Aggregatzustand verwendet, im festen, also gefrorenen Zustand wird es Eis genannt, im gasförmigen Zustand Wasserdampf Wasser bedeckt rund 2/3 der Erdoberfläche und befindet sich in einem ständigen Kreislauf.
Wasser
und
Die Luft besteht hauptsächlich aus den Gasen Stickstoff (ca. 78 Vol.-%), Sauerstoff (ca. 21 Vol.-%), ca. 0,03 Vol.-% Kohlendioxid, unterschiedlichen Edelgasen (weniger als 1 Vol.-%) sowie verschiedenen Schadstoffen.
Luft
heftig reagiert.
- Bei einem Störfall mit Kühlmittelverlust zeigt der schnelle Brüter im Gegensatz zum LWR keine Selbststabilisierung, vielmehr steigt seine Leistung sogar an. Es bleibt erheblich weniger Zeit, um den Reaktor mittels Schnellabschaltung abzuschalten.
- Wegen der hohen Plutoniumkonzentration kann es beim schnellen Brüter im Gegensatz zum LWR zu einer begrenzten nuklearen Explosion (atombombenähnlich) kommen. Ob der Reaktordruckbehälter dem standhält, ist umstritten.
- Der größtmögliche Störfall (Bethe-Tait-Störfall, vgl.
Größter Unfall in einer kerntechnischen Anlage (Kernkraftwerk, Wiederaufarbeitungsanlage), der von den Sicherheitssystemen nicht mehr beherrschbar ist.
Super-Gau
) tritt ein, wenn die Kühlung ausfällt und die Reaktorschnellabschaltungen versagen. Folge: Leistungs- und Temperaturanstieg, Schmelzen der Brennelemente (30 % aus
Chemisches Element, Symbol Pu, Ordnungszahl 94, es existieren Isotope von Pu 232 bis Pu 247, Schmelzpunkt 640 Grad C, Siedepunkt 3.327 Grad C, Dichte 19,8 g/cm3, silberweißes Metall.
Plutonium
). Dabei kann es mehrfach zur Bildung einer kritischen Masse (
Bei der Spaltung schwerer Atomkerne in zwei leichte Kerne werden große Mengen Energie in Form von Wärme frei.
Kernspaltung
), nuklearen Explosionen mit evtl. Bersten des Reaktordruckbehälters und Freisetzung extrem großer Mengen Radioaktivität kommen.
Folgen eines solchen schweren Unfalls, der sich alle ca. 100000 Reaktorjahre ereignen kann, berechnet für den schnellen Brüter in Kalkar: 1.400 Soforttote, 52000 bis 2,7 Million Folgetote; etwa eine Million Menschen müssen umgesiedelt werden, auf einer Fläche von 260 km mal 260 km ist Jahrhunderte lang keine
Oberbegriff für gewerblichen Pflanzenanbau und Tierhaltung.
Landwirtschaft
mehr möglich, eine Fläche von 90 km mal 90 km muss oberflächlich abgetragen werden.
Die Auswirkungen liegen um das 2 bis 5 Fache höher als beim
Größter Unfall in einer kerntechnischen Anlage (Kernkraftwerk, Wiederaufarbeitungsanlage), der von den Sicherheitssystemen nicht mehr beherrschbar ist.
Super-Gau
eines LWR. Weitere Gefahr: Mit dem Betrieb von S: gelangen große Mengen des hochgiftigen Plutoniums in Umlauf. Das erbrütete
Chemisches Element, Symbol Pu, Ordnungszahl 94, es existieren Isotope von Pu 232 bis Pu 247, Schmelzpunkt 640 Grad C, Siedepunkt 3.327 Grad C, Dichte 19,8 g/cm3, silberweißes Metall.
Plutonium
ist wegen seiner Reinheit waffentauglich.
In Frankreich und anderen Staaten wurde es zum Atomwaffenbau verwandt.
1973 wurde mit dem Bau der schnelle Brüter in Kalkar begonnen, Kenndaten: Elektrische Leistung 295 MW, Reaktorkern konzipiert für 850 kg
Chemisches Element, Symbol Pu, Ordnungszahl 94, es existieren Isotope von Pu 232 bis Pu 247, Schmelzpunkt 640 Grad C, Siedepunkt 3.327 Grad C, Dichte 19,8 g/cm3, silberweißes Metall.
Plutonium
. 1986 erklärte der Hersteller Interatom den schnellen Brüter für betriebsbereit. Das Land NRW erteilte jedoch keine Genehmigung zur Einlagerung der Brennelemente. 1991, noch bevor der schnelle Brüter jemals am Netz war, verkündete das BMFT das endgültige Aus für den schnellen Brüter. Die Baukosten beliefen sich, ohne Forschungsgelder, auf 7,5 Mrd DM.
In Frankreich ist der Vorzeige-schnelle Brüter Superphenix seit 1990 wegen diverser Pannen stillgelegt. Frankreich hat nach den Erfahrungen mit dem Superphenix von der ursprünglich geplanten Serienfertigung großer schneller Brüter Abstand genommen. Die USA haben bereits unter Carter die schnellen Brüter-Entwicklung eingestellt. Weltweit konnte der S. nicht zu einer kommerziellen Reife gebracht werden. Ohne schnellen Brüter stellen aber auch konventionelle Kernkraftwerke aufgrund der begrenzten Uranvorräte keine langfristige Option dar (
Die in der Erde lagernden Vorräte an fossilen Brennstoffen und Uran, aus denen heute ca. 90% des Weltprimärenergiebedarfs (Energie) gedeckt wird, bezeichnet man als E..
Energiereserven
).
Alternativen:
R. sind Energiequellen, die durch natürliche Energiespender ständig erneuert werden und somit unerschöpflich sind.
regenerative Energiequellen
.