Werden wir in Zukunft mehr Thorium-Reaktoren zu Gesicht bekommen?
Thoriumnutzung in existierenden KKW
Grundsätzlich muss man festhalten das sich Thorium auch in vielen existierenden Kernkraftwerken prinzipiell als Kernbrennstoff bzw. Brutstoff nutzen lässt, der Umbau eines gewöhnlichen Druckwasserreaktors zu einem Thorium-Brutreaktor wurde etwa 1977–1982 im Zuge des Light Water Breeder Reactor Programms im Kernkraftwerk Shipping Port in den USA demonstriert.
Nun stellt sich natürlich die Frage warum man das nicht macht wenn es anscheinend so einfach ist. Die Vorteile liegen auf den ersten Blick auf der Hand: Man bekommt billigeren Kernbrennstoff und der radioaktive Abfall wird sehr viel schneller ungefährlich was die Endlagerproblematik minimiert.
Das Problem ist der Brennstoffkreislauf.
Um Thorium in thermischen Reaktoren “brüten” zu können und mehr spaltbares Uran-233 aus dem Thorium zu erzeugen als man verbraucht muss der Kernbrennstoff relativ häufig wiederaufbereitet werden.
Zur Zeit gibt es allerdings keine großtechnische Wiederaufbereitungsanlage die fähig ist Thorium-Uran Brennstoff aufzubereiten. Eine zu bauen würde viele Milliarden Euro kosten.
Es gibt aber ein noch schwerwiegenderes Problem. Der Rohstoff Uran ist -einschließlich Urananreicherung- nur für einen Teil der Kosten des Kernbrennstoffs verantwortlich. Die Herstellung der Brennelemente selbst ist relativ aufwendig, teuer und kostet viel Geld. Die Thorium-Nutzung würde dazu führen das die Brennelemente nicht mehr so lange genutzt werden könnten. Die Brennelement-Herstellungskosten pro erzeugter Energie würden so deutlich ansteigen.
Schlimmer: Thorium-Uran Brennelemente welche Thorium und Uran aus der Wiederaufbereitung enthalten sind relativ stark radioaktiv und geben vor allem auch eine relativ intensive Gammastrahlung ab. Das erschwert die Herstellung, sie müsste weitgehend automatisiert in abgeschirmten Anlagen erfolgen was die Kosten wiederum in die Höhe treibt. Auch bei Transport und Handhabung müssten die Brennelemente abgeschirmt werden, ein teurer Zusatzaufwand. Selbst Plutonium-Uran MOX Brennstoff ist vergleichsweise leichter zu handhaben weil er weit weniger schwer abschirmbare Gammastrahlung emittiert.
Um Thorium mit gängigen Kernkraftwerken zu nutzen wären also wohl Investitionen in höherer zweistelliger Milliardenhöhe erforderlich, wirtschaftlich würde es sich kaum auszahlen. Möglich wäre es aber- dennoch erscheint es eher unwahrscheinlich das es gemacht wird.
Thoriumnutzung in fortschrittlichen KKW
Um diese Probleme zu lösen wurden in der Vergangenheit verschiedene Optionen vorgeschlagen. Fortschrittliche Kernkraftwerkstypen können einige Probleme der Thoriumnutzung technisch umgehen.
Von großer Bedeutung sind hier Reaktoren mit flüssigem Kernbrennstoff, insbesondere Flüssigsalzreaktoren die eben flüssiges Salz als Kernbrennstoff nutzen. Der Vorteil dieses Konzepts ist das die Kosten für die Herstellung des Kernbrennstoffs weitgehend entfallen, der Kernbrennstoff kann zudem kontinuierlich und relativ einfach aufbereitet werden. Die wirtschaftliche Thoriumnutzung erscheint so gut möglich.
Weltweit gibt es heute zahlreiche Projekte zur Entwicklung fortschrittlicher Flüssigsalzreaktoren, vor allem in den USA und in der VR China, bis 2011 war man auch in Japan recht aktiv und auch in Europa gibt es ein paar Projekte.
Gegenwärtig ist allerdings noch kein neuer Flüssigsalzreaktor in Bau oder in Betrieb, geschweige denn einer der tatsächlich Thorium brüten kann.
Meiner Einschätzung nach ist mit den ersten Versuchsanlagen erst in den 2030er Jahren, frühestens in den späten 2020ern zu rechnen. Und sie werden wahrscheinlich in China stehen. Wenn sich diese Technologie am Ende durchsetzt werden bis dahin wohl noch 20–30 Jahre vergehen.
Das könnte natürlich auch schneller gehen aber die Etablierung der Technologie wird einfach nicht intensiv genug vorangetrieben.
Einen etwas anderen Weg geht man in Indien. Dort will man Thorium als Brutstoff in schnellen Brutreaktoren und schwerwassergekühlten Reaktoren verwenden, ergänzend zu Uran und Plutonium. Dieser kompliziert anmutende doppelgleisige Brennstoffkreislauf hat den Vorteil das er sich in den dort bereits vorhandenen Schwerwasser-KKW leichter umsetzen lässt als ein reiner Thoriumbrennstoffkreislauf. Der Brennstoff der Schwerwasserreaktoren kann einfacher und billiger gefertigt werden als der Brennstoff von Leichtwasserreaktoren, die damit verbundenen Kosten fallen weniger ins Gewicht. Indien zielt dabei darauf ab seinen Uranverbrauch bei einem gleichzeitig starken Ausbau der Kernenergie zu minimieren. Als international nicht anerkannter Kernwaffenstaat ist es für Indien sehr wichtig seine Kernbrennstoffe selbst herstellen zu können und nicht importieren zu müssen, Indien hat jedoch nur relativ kleine Uranvorkommen dafür aber große Thoriumvorkommen.