Brutreaktor

Ein Brutreaktor übt im Rahmen der Stromgewinnung aus Kernenergie eine doppelte Funktion aus: Zum einen arbeitet er als Kernreaktor und erzeugt durch Kernfusionsprozesse Energie, die ins Stromnetz eingespeist wird, zum anderen produziert er Brennstoff, der in weiteren Kernreaktoren genutzt werden kann.

Weltweit sind nur wenige Brutreaktoren in Betrieb, da die Entwicklungskosten sehr hoch sind und die Technologie noch nicht endgültig ausgereift ist. Das Projekt des "Schnellen Brüters", eines deutschen Brutreaktors in Kalkar am Niederrhein, wurde 1991 eingestellt. Testreaktoren sind in Frankreich, Japan, Indien, Russland und den Vereinigten Staaten in Betrieb.

Die zu Brennelementen zusammengefassten Brennstäbe eines Brutreaktors bestehen aus Edelstahlröhren, die mit einem Uran-Plutonium-Mischoxid gefüllt sind. Eine Spalt- und eine Brutzone kennzeichnen den Reaktorkern. Ein Brutreaktor unterscheidet sich von herkömmlichen Kernreaktoren nicht zuletzt dadurch, dass für die Kernspaltung keine abgebremsten, sondern schnelle Neutronen eingesetzt werden, die zusätzlich zu dem im Reaktor für die Stromgewinnung eingesetzten Uran weiteren Kernbrennstoff anreichern können.

Einer der Vorteile des Brutreaktors ist, dass das kostspielige und nur begrenzt vorkommende Uran effektiver genutzt wird. Die Energiegewinnung im Brutreaktor erfolgt durch die Kernspaltung, die als kinetische Energie Wärme erzeugt, die von einem primärem Natriumkühlkreis aufgenommen und von dort über einen Wärmetauscher an den sekundären Natriumkühlkreislauf übertragen wird. Ein Dampferzeuger wandelt die Wärme des Sekundärkreislaufs in Frischdampf um, der eine Turbine antreibt, deren Rotationsenergie in einem Generator in Strom umgewandelt wird. Der im Turbinenprozess entstehende Abdampf wird nach einem Kondensationsvorgang dem Dampferzeugerkreislauf wieder zugeführt. Ein Außenkühlkreislauf, beispielsweise durch einen Fluss gespeist, kühlt den Kondensator.

Die Gefahren der Brutreaktor-Technik liegen im Einsatz des Kühlmittels Natrium, das bei Hitzeinwirkung gefährlich reagiert und in der Verwendung der relativ großen Mengen des gesundheitsschädlichen und radioaktiven Schwermetalls Plutonium.