Dual-Fluid-Reaktor
Der Dual-Fluid-Reaktor (Eigenschreibweise: Dual Fluid Reaktor) ist ein Kernreaktor-Konzept mit dem Ziel, die Vorteile des Flüssigsalzreaktors mit denen metallgekühlter Reaktoren (natriumgekühlter Reaktor, bleigekühlter Reaktor) zu kombinieren.[1] Somit sollen die Nachhaltigkeits-, Sicherheits- und Wirtschaftlichkeitsziele der sogenannten „Generation IV“ erreicht werden.
Konzept
Der konzipierte Reaktor hat einen flüssigen Kern und Bleikühlung (aktuell sieht das Unternehmen Dual Fluid flüssiges Aktinoidenmetall als Brennstoff vor, theoretisch möglich wären auch Chlorsalze). Er soll ein hartes Neutronenspektrum haben und für eine kombinierte Hochtemperaturwiederaufarbeitung die fraktionierte Destillation/Rektifikation nutzen. Das modulare Modell DF300, das zuerst realisiert werden soll, soll einen Verbrennungszyklus von einigen Jahrzehnten haben. Danach soll der Brennstoff aus dem Reaktor entfernt und in einer eigenen Recyclinganlage so aufbereitet werden, dass die noch nutzbaren Stoffe einen neuen Verbrennungszyklus durchlaufen können. Größere Dual-Fluid-Modelle sollen über eine integrierte Recyclinganlage verfügen, die den Brennstoff permanent on-site aufbereitet. In beiden Fällen sollen nur Spaltprodukte übrigbleiben, die innerhalb von 300 Jahren auf eine Radiotoxizität unterhalb der von Natururan abklingen (s. StandAG, Physikalischer Hintergrund),[2][3] sodass ein geologisches Endlager nicht notwendig sei.
Das Unternehmen bewirbt das Konzept mit herausragenden Sicherheitseigenschaften, niedrigen Kosten sowie der Fähigkeit, Transuranabfall oder abgebrannten Brennstoff aus Leichtwasserreaktoren in kurzen Zeiträumen energetisch zu verwerten (Transmutation).
Während des Betriebs soll die Sicherheit durch einen stark negativen Temperaturkoeffizienten gewährleistet werden, zudem könnte durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der flüssigen Metalle die Nachzerfallswärme vollständig passiv abgeführt werden; dadurch soll das Konzept eine sehr hohe inhärente Sicherheit aufweisen.
Als Brutreaktor soll der Dual-Fluid-Reaktor, anders als herkömmliche Leichtwasserreaktoren (LWR), nicht nur Uran-235 (0,7 % des Natururans), sondern auch Uran-238 verwerten. Falls eine vollständige Umwandlung des gesamten Urans in Transurane mit nachfolgender Spaltung gelingt, könnte ein solcher Reaktor aus dem ungenutzten Uran-238 eines typischen abgebrannten LWR-Brennelements (ca. 1 Tonne) etwa 2,5 Jahre lang eine thermische Leistung von 1 Gigawatt gewinnen. Zudem soll der Dual Fluid Reaktor auch Thorium nutzen können. Damit würden die Kernbrennstoffressourcen der Erde über tausende von Jahren ausreichen.
Entwicklungsgeschichte
Das Dual-Fluid-Konzept wurde zunächst am privaten Institut für Festkörper-Kernphysik (IFK) in Berlin entwickelt. Im Februar 2021 gründeten die sechs Erfinder mit dem bestehenden Team das kanadische Unternehmen Dual Fluid Energy Inc., um die Technologie zur kommerziellen Reife zu führen. Die neutronenphysikalische Funktionsfähigkeit des Dual-Fluid-Reaktors wurde im Rahmen einer Dissertation an der Technischen Universität München und von E.ON Kernkraft (heute PreussenElektra) überprüft und validiert.[4]
Bisher wurde ein Patent auf das Funktionsprinzip des Reaktors erwirkt,[5] ein weiteres auf den Flüssigmetall-Brennstoff ist beantragt.[6] Derzeit (Stand Juli 2021) gibt es noch keinen Prototypen des Reaktors.
Siehe auch
Weblinks
Videos
Einzelnachweise
- ↑ A. Huke, G. Ruprecht, D. Weißbach u. a.: The Dual Fluid Reactor – A novel concept for a fast nuclear reactor of high efficiency. (PDF; 1,7 MB). In: Annals of Nuclear Energy. Bd. 80 (2015), S. 225–235, doi:10.1016/j.anucene.2015.02.016.
- ↑ Ist der DFR die Lösung unserer Energieprobleme? In: Energy 2.0. Ausgabe 8, 2013, S. 16.
- ↑ Ein neues Konzept für einen Kernreaktor Dual Fluid Reaktor. Ein neuartiges Konzept für einen Kernreaktor. In: science-skeptical.de. 30. Mai 2013, abgerufen am 30. Januar 2015.
- ↑ X. Wang: Analysis and Evaluation of the Dual Fluid Reactor Concept. Dissertation von 2017
- ↑ Armin Huke, Götz Ruprecht, Ahmed Hussein, Konrad Czerski, Stefan Gottlieb: Dual Fluid Reactor. 28. März 2013 (wipo.int [abgerufen am 27. August 2021]).
- ↑ Stephan Gottlieb, Daniel WEIßBACH, Götz Ruprecht, Konrad Czerski, Armin Huke: Dual Fluid Reactor – Variant with Liquid Metal Fissionable Material (dfr/ M). 7. Mai 2020 (wipo.int [abgerufen am 27. August 2021]).