Restrisiko der Atomkraftwerke Graphit als Hoffnung

Reaktorphysiker versuchen deswegen, die Naturgesetze auf ihre Seite zu bringen. Das Wegkühlen der Nachwärme, die auch Frank-Peter Weiß als das zentrale Sicherheitsproblem ansieht, soll ohne Pumpen und Strom durch Konvektion und Verdunstung gelingen. Das ist ein Designprinzip beim von der Firma Areva entworfenen Reaktor Kerena, der früher SWR1000 hieß. Es ist die Weiterentwicklung des aus dem Jahr 1972 stammenden Konzepts der Siedewasserreaktoren in Gundremmingen. Im Kerena-Block sollen Wärmetauscher und Wasserbecken dem Meiler die Nachwärme entziehen und an die Umwelt abgeben, ohne dass eine Pumpe nötig ist. "Das einzige, was das Personal machen muss, ist ein Wasserbecken außerhalb des Sicherheitsbehälters immer wieder aufzufüllen", sagt Frank-Peter Weiß. Allerdings hängt diese Sicherheitsstrategie davon ab, dass dieses Becken nicht durch ein Erdbeben, eine Explosion beschädigt und der Wärmetauscher nicht zerstört worden ist.

Vielen Fachleuten fällt zum Thema "sicheres Kernkraftwerk" aber als erstes der sogenannte Hochtemperatur-Reaktor (HTR) ein. Das ist ein deutsches Design, ein Prototyp lief lange im Forschungszentrum Jülich. Der Kernbrennstoff, das Uran, ist hier in Form winziger Körnchen von Keramik-Schichten umgeben und in tennisballgroßen Graphitkugeln eingeschlossen. Diese liegen lose auf einem Haufen im Kern der Anlage. Helium strömt dazwischen hindurch, nimmt die produzierte Wärme auf und gibt sie an die Turbine sowie den Generator ab.

Die Auswahl der Materialien erlaubt es, mit weit höheren Temperaturen zu arbeiten, was den Wirkungsgrad erhöht. Sie diktiert zudem eine geringe Leistungsdichte, statt 1600 Megawatt Strom wie der EPR produziert ein gleich großer HTR etwa 160 Megawatt. Das macht ihn schon etwas sicherer in einem Krisenfall, weil er entsprechend weniger Nachwärme produziert. Wichtiger aber ist sein Verhalten beim Verlust des Kühlmittels. "Wenn das Helium nicht mehr da ist, geht die Kettenreaktion von allein aus, dann sinkt auch die Temperatur", sagt Eckart Laurin. Und selbst wenn die Urankörnchen schmelzen sollten, hält die Graphitmatrix der Kugel Experten zufolge der Hitze noch stand. Eine Kernschmelze gilt also als ausgeschlossen.

Die Gefahr ist aber ein Graphitbrand. Wenn das Helium ausströmt, kann vielleicht Luft und damit Sauerstoff an die Kugeln heran kommen. Ein Feuer könnte schließlich doch große Mengen des radioaktiven Inventars nach draußen tragen. "Es ist nicht heiß genug, die Keramikhüllen der Urankörner anzugreifen", sagt Laurin. Aber die ummantelten Körner würden in die Umwelt geraten, zusammen mit dem strahlenden Staub aus der Anlage und Metallpartikeln, die durch Kontakt mit den radioaktiven Inhalt selbst aktiviert worden sind.

Das Nachdenken über Reaktordesigns kann aber die prinzipielle Frage der Sicherheit nicht beantworten; kein Mensch weiß schließlich, ob die geniale Idee vielleicht nur einfach noch nicht gefunden worden ist. Darum kommt Wolfgang Liebert auf die Nachzerfallswärme zurück. "Das ist der einzige Aspekt der Kernspaltung, den man keinesfalls umgehen kann." Für den zuverlässigen Stopp der Kettenreaktion ließen sich vergleichsweise gut Mechanismen finden. Aber selbst im Endlager könnten gebrauchte Brennelemente durch die Wärmeentwicklung Probleme machen. "Die Freisetzungsproblematik begleitet uns dadurch bis ans Ende."