Die erste Generation von Kernkraftwerken ging vor gut 50 Jahren ans Netz. Seither wurde die Entwicklung der Kerntechnik stark vorangetrieben. Die Schweizer Kernkraftwerke, die sich im industriellen Alltag bewährt haben, gehören zur Generation zwei und zwei plus. Durch sorgfältige Wartung und Erneuerung kann die Betriebsdauer solcher Anlagen auf 60 oder mehr Jahre verlängert werden. Dies gilt besonders für die Schweiz, wo die Kernkraftwerkbetreiber über die Jahre erheblich in die Sicherheit und Erneuerung ihrer Anlagen investiert haben. Dadurch haben die Schweizer Kernkraftwerke heute annähernd das sicherheitstechnische Niveau von Anlagen der dritten Generation erreicht. Doch auch hier stellt sich in den Jahren nach 2020 die Frage des Ersatzes.

Die Kerntechnik entwickelt sich laufend weiter. Während heute die dritte Generation von Kernkraftwerken gebaut wird, arbeiten Wissenschaftler aus der ganzen Welt im Generation IV International Forum gemeinsam an den Reaktorsystemen der Zukunft.

Viele der heute weltweit über 200 im Bau oder in Planung befindlichen Kernkraftwerke gehören der dritten Generation an. In den kommenden Jahren werden diese fortgeschrittenen Reaktortypen in vielen Ländern den Kernkraftwerkpark der zweiten Generation erneuern oder fossile Kraftwerke ablösen. Denn der weltweite Energieverbrauch steigt – und damit die gesundheits- und klimaschädigenden Emissionen. Umso wichtiger werden emissionsarme und klimafreundliche Technologien wie die Kernenergie und die erneuerbaren Energien, die im Strombereich Abhilfe schaffen können.  

Die beiden ersten Kernkraftwerke der fortgeschrittenen dritten Generation haben 1996 und 1997 in Japan den Betrieb aufgenommen. Die Zukunft der Kernenergie hat also seit geraumer Zeit begonnen.

Die dritte Generation im Bau: Reaktorgebäude des neuen europäischen Druckwasserreaktors EPR in Olkiluoto, Finnland. (Bild: TVO/Hannu Huovila)

Effizienter, wirtschaftlicher und noch sicherer

Die Reaktorsysteme der dritten Generation sind in vielen Fällen eine Weiterentwicklung der zuverlässigen Reaktortypen der zweiten Generation. Darin verbanden die Konstrukteure den allgemeinen technischen Fortschritt der letzten Jahrzehnte mit den praktischen Erfahrungen aus über 12 000 Reaktorbetriebsjahren. Punkto Sicherheit sind Kernkraftwerke der Generation drei plus fast nicht mehr zu toppen. 

Die Kernkraftwerke der dritten Generation zeichnen sich aus durch:

  • Mehr Effizienz durch einen geringeren Bedarf an Uran pro produzierte Kilowattstunde
  • Verbesserte Wirtschaftlichkeit durch standardisierte und modulare Konstruktionsweisen, was Bewilligungsfristen, Bauzeit und Kapitalkosten reduziert
  • Noch mehr Sicherheit durch Weiterentwicklung der Technik: optimierte Notkühlsysteme; mehrfach geführte, voneinander unabhängige und räumlich getrennte Systeme (Redundanzen); technisch diversifizierte Systeme
  • Erhöhten Schutz gegen Einwirkung von aussen wie Erdbeben oder Flugzeugabsturz durch besonders massive Bauweisen

Sicherheit der dritten Generation heisst, dass selbst bei schweren Unfällen die Auswirkungen auf die Anlage beschränkt bleiben. Auch eine Kernschmelze führt nicht zur Freisetzung radioaktiver Stoffe. Nur in sehr unplausiblen und höchst unwahrscheinlichen Szenarien könnten radioaktive Stoffe aus der Anlage entweichen, allerdings nur in so kleinen Mengen, dass Mensch und Umwelt nicht zu Schaden kämen.

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Sicherheit dank passiver Systeme

Viele Reaktoren der dritten Generation verfügen über neuartige, sogenannt passive Sicherheitssysteme. Sie basieren auf Naturgesetzen wie beispielsweise der Schwerkraft und natürlicher Konvektion (natürliche Zirkulation von Flüssigkeit und Gasen bei unterschiedlicher Temperatur). Im Unterschied zu aktiven Sicherheitssystemen benötigen passive Systeme keine motorgetriebenen Pumpen oder Ventile und funktionieren ohne Energiezufuhr von aussen. Sie erfüllen ihre Aufgabe ganz von allein aufgrund der Naturkräfte. Dies macht man sich hauptsächlich für die Kühlsysteme zu Nutzen. 

Im Falle einer schweren Fehlfunktion könnten Reaktoren wie beispielsweise der amerikanische AP1000 während dreier Tage ohne Eingriff der Operateure sich selbst überlassen werden, ohne dass es zu einer gefährlichen Situation kommt. Selbst bei einer Kernschmelze könnte die Schmelze im Reaktordruckgefäss oder – wie beim EPR – in einem speziellen Auffangbecken zurückgehalten und die Wärme kontrolliert abgeführt werden. Das Risiko eines schweren Kernschadens mit schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt sinkt auf weniger als ein Mal in einer Million Jahren. 

Die Sicherheitssysteme des EPR bieten höchsten Schutz für die Umwelt.

Der EPR ist mit vier vollständig voneinander unabhängigen und räumlich getrennten Sicherheitssystemen ausgerüstet (Redundanzen). Zusätzlich zum heute üblichen meterdicken Reaktorgebäude aus Stahlbeton bietet eine zweite Betonschale weiteren Schutz – nach aussen wie nach innen.

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Anbieter in aller Welt

Auf dem Weltmarkt bieten gegenwärtig Hersteller aus Europa, Nordamerika, Ostasien und Russland Reaktorsysteme der Generation drei und drei plus an. Die meisten gehören zu den bewährten Leichtwasserreaktoren. Diese Reaktoren verwenden gewöhnliches Wasser als Kühlmittel wie auch als Moderator für die Kernspaltung.

Leichtwasserreaktoren werden in Druckwasser- und Siedewasserreaktoren unterschieden. Zu den Druckwasserreaktoren der Generation drei plus gehört der vom US-amerikanischen Unternehmen Westinghouse-Toshiba angebotene AP1000 (Advanced Passive Plant, elektrische Leistung ca. 1100 Megawatt). Mitte 2013 standen vier AP1000 in China und zwei in den USA im Bau. Allein in China stehen mehr als zwei Dutzend weitere Einheiten vor dem Baubeginn. In den USA sind zwei weitere AP1000 bereits bewilligt, und für acht weitere wurden Baugesuche eingereicht.  

Die Generation III+ aus den USA: der AP1000 (Bild: Westinghouse)

Aus Europa und Russland stammen der französisch-deutsche fortgeschrittene Druckwasserreaktor EPR (1600 Megawatt) von Areva und der WWER der russischen Firma Rosatom, ebenfalls von Rosatom, von dem es mehrere Baureihen gibt. Zwei EPR sind zurzeit in Frankreich und Finnland im Bau, zwei weitere in China. WWER der dritten Generation (AES-Reihe) sind bereits in China, Indien und Russland im Betrieb und mehrere Länder hegen Baupläne. Zudem bieten Areva/Mitsubishi mit dem Atmea1 einen im Vergleich zum EPR etwas kleineren Druckwasserreaktor mit rund 1100 Megawatt an, der noch nirgends gebaut wurde. 

Korea Hydro and Nuclear Power Co. stellt den APWR1400 her, von dem vier Einheiten in Südkorea im Bau sind (vier weitere sind geplant). Zwei weitere von insgesamt vier werden derzeit in den Vereinten Arabischen Emiraten gebaut. Mitsubishi bietet zudem den APWR 1500 an, für den Projekte in den USA bestehen, aber noch keine Bauentscheide. 

Bei den Siedewasserreaktoren gibt es zurzeit den Kerena (SWR1000, 1250 Megawatt) von Areva, der marktreif, aber noch nirgends im Bau ist. Der von General Electric (USA) entwickelte Siedewasserreaktor ESBWR (Economic and Simplified Boiling Water Reactor, ca. 1500 Megawatt) wurde ebenfalls noch nicht bestellt, doch sind in den USA zwei Baugesuche eingereicht worden.  

Der fortgeschrittene Siedewasserreaktor ABWR der Hitachi/Toshiba und General Electric Nuclear Energy Ltd. hingegen ist schon in Japan in Betrieb und wird für Neubauten in England in Erwägung gezogen. Jeweils zwei weitere Einheiten sind in Taiwan sowie in Japan im Bau. Japan wird diese Anlagen trotz dem Unfall in Fukushima wie geplant fertigstellen. Der ABWR ist auch für die USA zertifiziert.

Der fortgeschrittene Siedwasserreaktor von Hitachi/Toshiba.

Medienmitteilung

Betriebsverlauf

13.6.2017 17:05

Die Anlage produzierte im Mai 2017 nach Plan und ohne Unterbruch.

Die Zahlen für den Mai 2017:

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