Der Thorium-Hochtemperaturreaktor fr die Erzeugung von Strom und Prozewrme

Prof. Dr. Sigurd Schulien

Der Thorium-Hochtemperaturreaktor THTR 300

Der Thorium-Hochtemperaturreaktor THTR 300 wurde in Deutschland entwickelt, um neben Strom auch Prozewrme von etwa 1000C zur Verfgung zu stellen, die man in der chemischen Industrie und bei der Kohleverflssigung zur Herstellung von Benzin bentigt. Dieser Reaktor ist ideal angepat an die Verhltnisse der deutschen Industrie und ihrer Energieversorgung. Durch ihn wre Deutschland unabhngig von der Lieferung und Erpressung durch anglo-amerikanische Erdlkonzerne und Spekulanten, das Land wre nicht in die Globalisierungsfalle geraten.

Der Hochtemperaturreaktor (HTR) ist eine geniale Weiterentwicklung des Druckwasserreaktors (DWR). Dieser wird heute meistens fr die Energietechnik verwendet. In diesem Druckwasserreaktor wird sehr viel Wrmeenergie produziert indem Uran 235 durch langsame Neutronen gespalten wird. Die bei der Spaltung des Urans 235 frei werdende Energie wird an Khlwasser abgegeben, das sich dadurch auf etwa 320C aufheizt bei einem Druck von ca. 160 bar. Dieses hochgeheizte Khlwasser dient zur Dampferzeugung in einem Wrmetauscher. Der Dampf treibt eine konventionelle Turbine an, die ber einen angekoppelten Generator elektrischen Strom erzeugt.

Der HTR heizt das Khlmedium auf wesentlich hhere Temperaturen auf, nmlich auf ca. 900 1000C. Diese Temperatur ist fr einen wassergekhlten Druckwasserreaktor nicht erreichbar, da sich zu hohe Drcke aufbauen wrden. Der HTR wird also nicht durch Wasser (mit seinem sehr hohen Dampfdruck bei hohen Temperaturen) gekhlt, sondern durch ein reaktionstrges Gas, nmlich Helium. Die Strukturmaterialien des Reaktors bestehen nicht aus Metallen (wie beim Druckwasserreaktor), sondern aus Graphit, das uerst temperaturbestndig ist.

Die Brennelemente

Der Brennstoff des HTR, das Uran 233 es hat hnliche Eigenschaften wie das Uran 235 im Druckwasserreaktor wird im Reaktor selbst aus Thorium 232 hergestellt, man sagt gebrtet. Indem man im Reaktor das Thorium 232 mit Neutronen beschiet, entsteht aus dem Thorium das spaltbare Uran 233, das bei der Spaltung durch langsame Neutronen im selben Mae Energie abgibt wie das Uran 235.

Beim THTR 300 bestehen die Brennelemente aus tennisballgroen Kugeln, die von Graphit umhllt sind (bis ca. 3000 C einsetzbar). Der Brennstoff eine Mischung von Oxiden des Thorium 232 und geringen Mengen von Uran 235 besteht aus Krnern von ca. 0,8 mm Durchmesser, die von mehreren dnnen gasundurchlssigen Schichten aus Graphit und Siliziumkarbid umhllt sind. Diese Krner werden zu einer tennisballgroen Kugel gepret, die mit Graphit beschichtet wird. Ca. 500000 dieser Kugeln befinden sich im Reaktorkern, der unten trichterfrmig verengt ist. Die Kugeln strmen im Laufe einiger Monate von oben nach unten durch den Reaktorkern und geben ihre Zerfallswrme an das von oben nach unten vorbeistrmende Helium ab. Die abgebrannten Brennelemente verlassen den Reaktor durch eine Schleuse am unteren Ende des Trichters und werden unter dem Reaktor in einem dickwandigen Betonbunker gelagert. Nach etwa 100 Jahren entspricht die Aktivitt der abgebrannten Kugeln der Umgebungsaktivitt. Sie knnen dann aus dem Bunker entnommen werden zur Endlagerung.

Im THTR 300 ist immer nur soviel Brennmaterial vorhanden wie zum Betrieb des Reaktors erforderlich ist im Gegensatz zum Druckwasserreaktor, der das Brennmaterial fr einige Jahre Betrieb enthlt und auerdem die schdlichen Spaltprodukte, die Neutronen absorbieren und so verhindern, da das Brennmaterial komplett genutzt wird. Die radioaktiven Zerfallsprodukte im Druckwasserreaktor bewirken, da auch nach dem Abschalten des Reaktors die Reaktortemperatur weiter steigt. Beim HTR [hingegen] ist dieser Temperaturanstieg konstruktionsbedingt und weil weniger Spaltprodukte in den Kugeln sind geringer als beim Druckwasserreaktor. So hat man im Kugelhaufen-Versuchsreaktor AVR in Jlich einen GAU eingeleitet, indem man bei laufendem Betrieb die Khlung unterbrochen hat. Die Temperatur im Reaktorkern stieg zunchst bis 1600C an, als Folge der steigenden Temperatur wurde der Reaktor unterkritisch, d.h. die Kernspaltungen lieen nach und hrten schlielich ganz auf. Der Reaktor konnte anschlieend wieder ohne Schden in Betrieb genommen werden. Dieser Reaktor ist inhrent sicher, d.h. er schaltet sich bei steigender Temperatur ohne uere Einwirkung von selbst ab. Ein GAU ist bei ihm nicht mglich.

Der Druckbehlter fr den THTR 300 besteht nicht wie beim Druckwasserreaktor aus rostfreiem Edelstahl, sondern ist aus 6m dickem Spannbeton hergestellt. Selbst ein herabstrzender Jumbo-Jet knnte diesen Behlter nicht zerstren. Der Thorium-Hochtemperaturreaktor THTR 300 wurde seit 1972 in Hamm-Uentrop betrieben, bevor er 1989 aus politischen Grnden abgeschaltet wurde. Er hatte eine thermische Leistung von 750 Megawatt und eine elektrische Leistung von 300 Megawatt. Khlmittel ist Helium mit einer Ausgangstemperatur von 750C bei 40 bar. Der HTR zeichnet sich gegenber dem in Deutschland noch zugelassenen Druckwasserreaktor durch folgende Eigenschaften aus:

Besondere Eigenschaften des THTR 300

1. 

Er kann gleichzeitig Elektrizitt und Wrmeenergie zur Kohlevergasung liefern.
 
2. 

Seine Brennelemente sind dichte tennisballgroe Kugeln, welche die bei der Kernspaltung entstehende Radioaktivitt sicher einschlieen. Die Kugeln kommen ohne Wiederaufbereitung ins Endlager, nach ca. 100 Jahren ist ihre Radioaktivitt so weit abgeflaut, dass sie mit bloer Hand gefahrlos angefat werden knnen. Sie befinden sich ca. 100 Jahre lang in einem Betonbunker unter dem Reaktor.
 
3. 

Der Brennstoff ist nicht Uran 235, sondern Uran 233, das im Reaktor selbst durch Neutronenanlagerung aus Thorium 232 erzeugt wird. Thorium ist wesentlich hufiger in der Erdrinde enthalten als Uran. Es kann zu 100% zur Kernspaltung ausgenutzt werden, was bei Uran nicht mglich ist. Der THTR kann kein Spaltmaterial fr den Bau von Atombomben herstellen.
 
4. 

Die abgebrannten Brennelement-Kugeln enthalten keine extrem langlebigen radioaktiven Reaktionsprodukte wie Plutonium oder andere Transurane.
 
5. 

Der HTR ist aufgrund seiner Konstruktion inhrent sicher. Eine Kernschmelze oder ein GAU ist unmglich bei Temperaturerhhung im Reaktor finden automatisch weniger Kernreaktionen statt. Er enthlt nicht das gesamte Spaltmaterial fr mehrere Jahre wie beim Druckwasserreaktor, es werden bei Bedarf neue Brennelementkugeln zugegeben oder ausgeschleust. Der HTR ist das sicherste Kernkraftwerk der Welt. Der Druckbehlter besteht nicht aus rostfreiem Edelstahl, sondern aus 6 m dickem Spannbeton, den ein Flugzeugabsturz nicht zerstren kann.
 
6. 

Die Stromerzeugung mit dem HTR ist ungefhr genau so teuer wie die im Druckwasserreaktor. Er kann auch in kleinen Einheiten gebaut werden mit einer thermischen Leistung von 200 Megawatt sowie zur Benzinherstellung.
 
7. 

Die Weiterentwicklung des HTR htte Deutschland groe Vorteile gebracht. Frher wurde die zu vergasende Kohle durch Verbrennung von Kohle auf 1000C erhitzt. Der HTR htte die Vergasung verbilligt. Der HTR fr die Kohlevergasung htte Deutschland unabhngig von Erdllieferungen anglo-amerikanischer Erdlgesellschaften und Erdlspekulanten gemacht.
 
8. 

Da der HTR inhrent sicher ist, knnte er in Schwellen- und Entwicklungslndern zur Stromerzeugung benutzt werden sowie zur Meerwasserentsalzung und Lieferung von Fernwrme, um Infrastruktur und Landwirtschaft zu verbessern.
 
9. 

Wenn der HTR gebaut worden wre, wre das Geld der Wirtschaft und des Staates seit den 1990er Jahren nicht in die Spekulation an den Brsen geflossen, sondern in den Bau neuer Fabriken und die Entwicklung neuer Technologien.
 
10. 

Der HTR ist der leistungsfhigste Wasserstofferzeuger. Die Wasserstofftechnik wre mit dem HTR weiterentwickelt worden. Dies wre den erneuerbaren Energien zugute gekommen. Denn ohne einen leistungsfhigen Energiespeicher als solcher kann nur Wasserstoff verwendet werden sind Sonnenenergie und Windenergie fr die Energieversorgung eines Industriestaats unbrauchbar.
 
11. 

Der HTR ist ein optimal an die deutschen Wirtschafts- und Industrieverhltnisse (Verbundsystem) angepater Energielieferant. Er ermglicht Versorgungssicherheit fr Energie, er ist damit ein Garant fr deutsche Souvernitt, fr Wohlstand und Freiheit im Lande. Der THTR 300 ist berhaupt nicht vergleichbar mit dem Reaktor von Tschernobyl, der speziell fr die Plutoniumproduktion gebaut wurde, oder mit den schlampig konstruierten amerikanischen General Electric-Reaktoren am Tsunami-Strand von Fukushima, typische US-amerikanische Produkte, um einen schnellen Dollar zu machen. Es ist eine Schande und ein Verbrechen, wie in den vergangenen Jahrzehnten von Politik und Medien eine zukunftsfhige Energieversorgung Deutschlands hintertrieben wurde vermutlich im Auftrag fremder Mchte und wie das deutsche Volk in Energiefragen desinformiert wird. Es gibt kein Energiekonzept der Regierung und keine Planungssicherheit fr die Industrie. Fr Deutschland ist das tdlich. Im brigen ist die Kohleverflssigung den Deutschen verboten durch Kontrollratsgesetz Nr. 23 vom 10.4.1946 und durch das Grundgesetz Artikel 139. Ebenso ist der Neubau von Kernreaktoren in Deutschland seit dem 8.12.2010 durch eine nderung des Atomgesetzes verboten.

Dieser von deutschen Wissenschaftlern und Ingenieuren entwickelte Reaktor wird jetzt in China gebaut.

Einwnde der Kernkraftgegner gegen den THTR 300

Die Argumente der Kernkraftgegner gegen den THTR 300 knnen im Internet u.a. unter www.reaktorpleite.de nachgelesen werden. Diese Einwnde beziehen sich hauptschlich auf den Versuchsreaktor AVR in Jlich, mit dem die Technik des Kugelhaufenreaktors in den Jahren von 1960 bis 1988 in kleinerem Mastab (15 Megawatt elektrisch) entwickelt, berprft und optimiert wurde. Man baut solche Versuchsreaktoren, um neue Techniken zu erproben, ihre Kinderkrankheiten und Konstruktionsfehler zu erkennen und auszumerzen. Die Fehler wurden erkannt, beseitigt und bei neuen Konstruktionen (z.B. dem THTR 300) nicht wiederholt. Bei dem THTR 300 wurde im Langzeitbetrieb die Graphit-Schutzschicht einiger Brennelementkugeln beschdigt, hervorgerufen durch das Einfahren von Regelstben in die heie Kugelschttung.

Dabei wurde auch Radioaktivitt aus den Brennelementkugeln im Helium-Kreislauf festgestellt. Dies wird bei der folgenden Reaktorgeneration durch eine schlankere Konstruktion des Reaktorkerns vermieden. Die Steuerstbe werden nicht mehr in die Kugelschttung eingefahren, sondern bewegen sich in Bohrungen des Seitenreflektors aus Graphit. Dabei wird die Konstruktion des THTR 300 insofern gendert, da das Verhltnis der Hhe des Reaktorkerns zum Durchmesser von 1:1 auf 3:1 bei den neuen Reaktoren verndert wird. Das fhrt zu einer besseren Abfuhr der Wrme und Steuerung des Neutronenflusses. Die Kernkraftgegner tun so, als wren diese Konstruktionsnderungen nicht durchgefhrt worden.

Neubauten von Kugelhaufenreaktoren

Neubauten von Kugelhaufenreaktoren sind geplant in China, Indien, USA, Japan, Kanada.

China hat die Lizenzen fr den Kugelhaufenreaktor von Deutschland erworben und den Versuchsreaktor HTR-10 (10 Megawatt thermisch) in Changping in Betrieb genommen und getestet. Der Entwicklungsplan fr weitere gasgekhlte Hochtemperaturreaktoren hat offiziell hchste Prioritt in China. Es werden zwei neue Reaktoren gebaut mit einer thermischen Leistung von je 200 MW.

Niemand spricht von ihm: Der sichere THTR ist aus politischen Grnden, verhindert worden.

Ernst Indlekofer

(Hervorhebungen durch die Redaktion.) Wir danken Herrn Professor Dr. Schulien fr diesen Beitrag.