Atomkraftwerke der nächsten Generation produzieren ihren Brennstoff selbst

Von Robert Gerwin

Wenn heute eine Automobilfirma mit der vermessenen Behauptung käme, sie wüßte einen Weg, ein Auto zu konstruieren, das mit zehn Litern Benzin nicht nur hundert Kilometer, sondern 10 000 Kilometer fährt, dann würde man sie sicher nicht ernst nehmen. Eine Verhundertfachung der Treibstoffausnutzung? Das erinnert zu sehr an ein Perpetuum mobile. Doch in der Atomtechnik gibt es so etwas. Zur Zeit werden auf der Welt mindestens 500 Millionen Mark pro Jahr ausgegeben, um Atomkraftwerke mit einer so ungewöhnlich gesteigerten Brennstoffausrüstung zu realisieren. Es geht dabei um die „Schnellen Brüter“, die etwa ab 1980 in zunehmendem Maße die heutigen – dann konventionellen – Atomkraftwerke ergänzen müssen, wenn die Energiewirtschaft eine gefährliche Uran-Versorgungskrise vermeiden will.

Der Begriff Brüter erinnert an Hühner und in der Tat sind solche Assoziationen berechtigt. Wie Hühner aus ihren Eiern Küken ausbrüten, so sind Brutreaktoren in der Lage, aus nichtspaltbaren Uran-Atomkernen spaltbare Plutonium-Atomkerne auszubrüten. Das macht zwar in kleinerem Maßstab auch jeder normale Atomreaktor, doch die Brüter tun es in einem Umfang, bei dem über ihren eigenen Verbrauch an Spaltstoff hinaus noch ein Überschuß bleibt, der in neuen Brüter-Kernkraftwerken als Spaltstoff-Erstaustattung Verwendung finden kann. Daneben liefern solche Brüter-Reaktoren natürlich wie jeder Atomreaktor Wärme, mit deren Hilfe der gewünschte elektrische Strom erzeugt wird. Brüter-Atomkraftwerke versprechen sogar besonders niedrige Stromerzeugungskosten. Sofern man die Leistung des einzelnen Reaktors groß genug macht – man spricht von 600 000, 800 000 und sogar einer Million Kilowatt elektrischer Leistung –, sollte der Preis für die Kilowattstunde bei einem Brüter nochmals erheblich kleiner werden, als er das bei einem Atomkraftwerk – gegenüber einem herkömmlichen Wärmekraftwerk – ohnehin schon ist. Die Kosten für den Brennstoff – das Uran – werden beim Brüter nämlich so klein, daß man sie fast vernachlässigen kann.

Ein Neutron wird eingefangen

Natürlich geht es auch bei einem Brüter-Reaktor durchaus mit rechten Dingen zu. Man macht sich bei ihm lediglich die Tatsache zunutze, daß das in der Natur vorgefundene Uran nur zu einem kleinen Teil – nämlich etwa 0,7 Prozent – spaltbar ist. Von je 140 Uranatomen kann nur jeweils eins an Kernspaltungs-Kettenreaktionen teilnehmen. Nur der Kern dieses einen Atoms von je 140 Atomen zerplatzt beim Einfang eines Neutrons in zwei etwa gleich große Bruchstücke und einige einzelne freie Neutronen. Die Kerne der restlichen 139 Uranatome verschlucken nur die freien Neutronen, wenn sie mit ihnen in Berührung kommen. Das können sie allerdings nicht ungestraft tun. Sie werden auf diese Weise nämlich radioaktiv und verwandeln sich stufenweise in Atome eines anderen chemischen Elements, eben des Plutoniums. Dessen Kerne sind – wenn sie diesen Entstehungsprozeß hinter sich haben – ausnahmslos spaltbar, und zwar noch etwas besser als der spaltbare Anteil des Natururans.

Bei einem Brüter braucht man also nur dafür zu sorgen, daß bei jeder Kernspaltung zugleich mindestens ein nichtspaltbares Uranatom ein Neutron einfängt und so zu einem spaltbaren Plutonium-Atomkern wird. Da bei jeder Kernspaltung an die drei einzelnen Neutronen in Freiheit gesetzt werden, ist das theoretisch durchaus möglich. Man muß allerdings den normalen Atomreaktor durch eine Reihe von technischen Veränderungen so umgestalten, daß bei ihm die Zahl der verlorengehenden Neutronen sehr klein wird.