Kleine modulare Reaktoren, auch als SMRs bekannt, sind ein Drittel der Größe herkömmlicher Reaktoren und eröffnen einen neuen Weg zu Netto-Null.
David Novi ist Direktor des Institute for Energy Studies und Professor für technische Physik an der McMaster University.
Als Teenager in den 80ern lange bevor sich irgendjemand groß um den klimawandel gekümmert hat, habe ich ein wissenschaftliches projekt durchgeführt, das zeigte, wie viel energie aus einer winzigen menge uran erzeugt werden kann. Schon damals wusste ich, dass fossile Brennstoffe endlich sind und wir eines Tages eine alternative Energiequelle brauchen würden. Erneuerbare Energien wie Wasserkraft, Wind und Sonne sind großartig, aber wir sollten die zuverlässige, emissionsarme Reserve der Kernkraft nicht vergessen. Die Menschen haben viele Vorbehalte gegenüber Atomkraft: Es ist beängstigend, es ist teuer und was tun mit all dem Müll? Und doch gibt es ohne sie keinen Weg zu Netto-Null bis 2050. Vor allem ein Reaktormodell sorgt für Aufregung. Es könnte nur erforderlich sein, dass die Kanadier kleiner denken.
Kleine modulare Reaktoren, auch als SMRs bekannt, funktionieren ähnlich wie größere Reaktoren – aber mit einem Bruchteil der Größe. Die Wissenschaft bleibt die gleiche: Ein Atomspaltungsprozess, bekannt als Kernspaltung, erzeugt eine riesige Menge an Wärme, das heißt dann in Dampf umgewandelt, der tur treibtBines, die unsere Städte elektrisieren. Aber wo traditionelle Reaktoren zwischen 600 und 1.000 Megawatt elektrische Energie erzeugen können, erzeugen SMRs weniger als 300 – immer noch genug, um Gemeinden mit bis zu 10.000 Einwohnern ein Jahrzehnt lang mit Strom zu versorgen. Der „modulare“ Teil bedeutet, dass SMRs in Fabriken hergestellt und per LKW, Zug oder Schiff transportiert und dort montiert werden können, wo sie benötigt werden. Die Kerne vieler SMR-Reaktoren sind nicht viel größer als der durchschnittliche Bürotisch.
Militärische Flugzeugträger und U-Boote verwenden SMRs seit mehr als 50 Jahren. Die neue Idee ist, sie für die kommerzielle Stromerzeugung einzusetzen. Kanadas Stromnetze sind bereits ziemlich grün, dehängt davon ab, wo Sie leben. (Ontario, BC und Quebec zum Beispiel sind reich an Wasserkraft und anderen Formen kohlenstoffarmer Elektrizität.) Aber wir müssen fossile Brennstoffe in vielen anderen Bereichen sofort reduzieren – insbesondere in emissionsintensiven Branchen wie Transport, Landwirtschaft und Heizung. das zwei Drittel des kanadischen CO2-Fußabdrucks ausmacht. Dazu müssen wir unsere Stromerzeugung in den nächsten 20 bis 30 Jahren verdoppeln oder verdreifachen. Im Moment haben wir nicht die Möglichkeit, Kanadas Wasserkraftkapazität schnell zu verdoppeln. Hier kommen SMRs ins Spiel.
LESEN: Warum wir die Zukunft der Landwirtschaftstechnologie annehmen müssen
Neue SMR-zentrierte Projekte tauchen auf überall. In den Vereinigten Staaten erhielt NuScale Power aus Portland kürzlich grünes Licht von der US Nuclear Regulatory Commission, um ein eigenes Modell zu bauen, ein Milliarden-Dollar-Design. In Großbritannien hat Rolls-Royce einen SMR entwickelt, der eine Stadt von der Größe von Leeds mit Strom versorgen könnte.
Auch die kanadische Regierung investiert in SMRs: 2020 brachte sie Kanadas heraus SMR-Aktionsplan, der Empfehlungen für die Entsorgung nuklearer Abfälle, Vorschriften und Partnerschaften mit indigenen Gemeinschaften umriss. Die Canada Infrastructure Bank hat kürzlich einen Vertrag über 970 Millionen US-Dollar mit Ontario Power Generation (OPG) abgeschlossen, das für mehr als die Hälfte des Stroms der Provinz verantwortlich ist Stromerzeugung – um die des Landes aufzubauen erste SMR direkt neben dem bestehenden 3.500-Megawatt-Darlington Nuclear Kraftwerk in Clarington, Ontario. (OPG schätzt, dass sein neuer Reaktor 740.000 Tonnen weniger Grün produzieren wirdHausgas jedes Jahr als bestehende reSchauspielermodelle, eine Zahl, die den Emissionen von fast 160.000 Benzinautos entspricht.) Das Gelände ist groß genug, um schließlich vier SMRs ähnlicher Größe zu beherbergen. Provinzen wie New Brunswick sind bereits damit beschäftigt, eigene Folgenabschätzungen durchzuführen.
In der Energiewelt gibt es keine Patentrezepte. In großen Volkswirtschaften mit umfangreichen Ressourcen- und Fertigungssektoren wie Kanada benötigen Sie eine Mischung aus Energiequellen. So erkläre ich es meinen Schülern: Sie brauchen ein Energierückgrat ohne fossile Brennstoffe, das Sie nutzen können, wenn andere Quellen wie Sonnenkollektoren nicht verfügbar sind an einem bewölkten Tag. In vielen Ländern nuklear Strom dient als Rückgrat, und zwar mit einem Zehntel der Emissionen fossiler Brennstoffe.
Trotz all ihrer Vorteile ist Kernenergie immer noch ein umstrittenes Thema. Wann immer ich zu diesem Thema spreche, werden die gleichen zwei Fahnen gehisst: Kosten und Sicherheit. Die Kostenfrage betrifft nicht nur Kernreaktoren; Viele große Bauvorhaben sind ebenso teuer und laufen oft aus dem Ruder. SMRs auf der kleineren Seite könnten zwischen 300 und 500 Millionen US-Dollar kosten, aber der Preis für nachfolgende Reaktoren könnte auf bis zu 150 Millionen US-Dollar fallen – insbesondere, wenn die Produktion rationalisiert wird. Da SMRs in Fabriken hergestellt werden können, verzögern sie sich nicht oder überschreiten das Budget nicht im gleichen Maße wie andere Outdoor-Bauten. Auf der Sicherheitsseite sind sich die Menschen der verheerenden Auswirkungen von Tschernobyl im Jahr 1986 und Fukushima im Jahr 2011 bewusst. Dies waren Tragödien, Punkt. SMR-Reaktoren sind jedoch viel kompakter und enthalten daher viel weniger radioaktives Material, sodass im unwahrscheinlichen Fall eines Unfalls das Potenzial für eine weit verbreitete Kontamination geringer ist. Einfach ausgedrückt: Der Kern eines SMR könnte niemals so schmelzen wie der von Fukushima.
Viele Menschen haben Bilder von unansehnlichen Reaktoren im Kopf, die von Stacheldraht und bewaffneten Wächtern geschützt werden. Bei McMaster University, wo ich arbeite, haben wir einen Fünf-Megawatt-Forschungsreaktor in Betrieb Campus, der zur Herstellung von Radioisotopen für den Einsatz in Krankenhäusern in Kanada und im Ausland verwendet wird. Das Gebäude ist fensterlos und zur Hälfte unterirdisch, so dass Studenten jeden Tag direkt daran vorbeilaufen, als wäre es ein städtisches Schwimmbad. Es gibt keinen Stacheldraht; es gibt keine Wachen. Wenn mehr Kanadier diesen kleinen Fußabdruck selbst erleben könnten, wären sie möglicherweise eher bereit, Reaktoren, winzig oder groß, anzunehmen. Tatsächlich neigen Gemeinden mit bestehenden Reaktoren dazu, die Nukleartechnologie am stärksten zu unterstützen.
MEHR: Die große Idee: Behandeln Sie Mitarbeiter wie Menschen
Ich glaube nicht, dass SMRs in jeder einzelnen kanadischen Stadt installiert werden sollten. Viele Netze im ganzen Land werden bereits gut mit Wasserkraft versorgt, aber SMRs könnten bestehende Wasserkraftlücken beispielsweise in abgelegenen nördlichen Gemeinden füllen. Ob ein SMR eingesetzt wird oder nicht, hängt davon ab, was die Gemeinden damit machen wollen: Ein SMR könnte eine Gruppe von Gewächshäusern beheizen, um Lebensmittel anzubauen; Ein größeres könnte eine Busflotte antreiben, Wasser reinigen oder überschüssigen Dampf und Wasserstoff für industrielle Zwecke (und zusätzliches Einkommen) verkaufen.
Es wird geschätzt, dass die globale nukleare Die Industrie könnte jährlich 150 Milliarden Dollar einbringen bis 2040. Die ersten SMRs könnten innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre betriebsbereit sein, aber es wird einige Zeit dauern, sie in Mengen zu produzieren, die groß genug sind, um Kanadas Emissionen einzudämmen. Denjenigen, die argumentieren, dass die Umwelt in einem viel schlechteren Zustand sein wird, wenn wir in der Lage sind, diese Mini-Reaktoren massenhaft auf den Markt zu bringen, würde ich sagen, dass es Unsinn ist, jede brauchbare Technologie abzulehnen, besonders jetzt. Ich hätte diese Welle der Begeisterung gerne vor 20 Jahren gesehen, aber vielleicht brauchte es eine breite Anerkennung der Schwere der Klimakrise, bis wir erkannten, dass wir alle Energiequellen an Deck brauchen.
Die Regierung hört zu: Im Juni, I sprach über SMRs in einem parlamentarischen Ausschuss zu Innovationen in der Kernenergie. Als Ingenieure werden wir nicht oft aufgefordert, Politikern direkt Input zu geben, aber diese winzigen Reaktoren haben das Potenzial, die Auswirkungen auf die Umwelt in den nächsten 30 Jahren zu beeinflussen. Klein, ja, aber mächtig.
Dieser Artikel erscheint in gedruckter Form in der Ausgabe Februar 2023 von Macleans Zeitschrift. Kaufen Sie die Ausgabe für 9,99 $ oder noch besser, abonnieren Sie das monatliche Printmagazin für nur 39,99 $.
