Der „Kleine“ unter den großen Energieanlagen eines großen Landes – die mobile Atomstrombank „Linglong Nr. 1“ ist da!

Die obere Stahlsicherheitshülle des Reaktorgebäudes des Linglong-Reaktors Nr. 1, des weltweit ersten kommerziellen modularen Kleinreaktors an Land, wurde erfolgreich gehoben. Wird es die Zukunft der im Inland produzierten nuklearbetriebenen Flugzeugträger sein?

Geschrieben von Reporter Wang Xueying, Foto- und Textredakteur Chen Yongjie

Redakteur für Neue Medien/Lv Bingxin

Kürzlich wurde im Kernkraftwerk Changjiang in Hainan der obere Stahlsicherheitsbehälter des Reaktorgebäudes von Linglong Nr. 1, dem weltweit ersten kommerziellen modularen Kleinreaktor an Land, erfolgreich hochgezogen. Damit wurde eine solide Grundlage für die qualitativ hochwertige Förderung des Baus von Kleinreaktorprojekten gelegt.

▲Am 6. Juli wurde die obere Stahlhülle des Reaktorgebäudes Linglong Nr. 1 erfolgreich angehoben (Fotoquelle: China National Nuclear Corporation Nr. 5)

„Linglong Nr. 1“ ist derzeit der einzige Kernkraftreaktor der dritten Generation weltweit, der die offizielle Prüfung der Internationalen Atomenergie-Organisation bestanden hat. Es zeichnet sich durch miniaturisiertes Design, modularen Einsatz, passive Sicherheit und integrierte Technologie aus. Es bietet hohe Sicherheit, benötigt wenig Platz, die Bauzeit ist kurz und es ist umweltfreundlicher. Es kann in der Nähe von Städten und Nutzern gebaut werden. Es liefert nicht nur Strom, sondern kann auch für viele andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise zur Meerwasserentsalzung und zur industriellen Beheizung, und es gibt noch mehr Anwendungsszenarien.

Klein, flexibel und sicher

Wenn Menschen von Atomkraftwerken sprechen, denken sie immer an das Bild von „riesig und plump“. Der Spatenstich für „Linglong Nr. 1“ im Juli 2019 gab dem Begriff „Kernkraftwerk“ jedoch eine neue Bedeutung: Als weltweit erster Kleinreaktor der dritten Generation, der die Sicherheitsprüfung der Internationalen Atomenergie-Organisation bestanden hat, ist der von der China National Nuclear Corporation unabhängig entwickelte „Linglong Nr. 1“ der weltweit erste kommerzielle, multifunktionale, modulare Kleindruckwasserreaktor.

Anders als große Reaktoren mit einer Million Kilowatt ist Linglong Nr. 1 mit einer Stromerzeugungskapazität von lediglich 125.000 Kilowatt vom Maßstab her bestenfalls ein kleiner Reaktor. Dem Standard zufolge sind „Reaktoren mit einer Leistung unter 300.000 Kilowatt kleine Reaktoren“. Allerdings bedeutet „klein“ nicht, dass das Niveau niedrig ist. Im Gegenteil: Klein hat seine eigenen Vorteile.

▲ Die erste Ausrüstung von „Linglong Nr. 1“ wurde an ihren Platz gehievt (Fotoquelle: China National Nuclear Corporation Nr. 5)

Song Danrong, Chefdesigner von Linglong Nr. 1 der China National Nuclear Corporation, verwendete hierzu einmal folgende Metapher: „Den ‚großen Haufen‘ können wir uns als einen Heim-Desktop-Computer mit Monitor, Host und Tastatur vorstellen, und den kleinen Haufen können wir uns als einen Laptop-Computer für zu Hause vorstellen, bei dem Monitor, Host und Tastatur alle ineinander integriert sind.“ Mit anderen Worten: Obwohl Linglong Nr. 1 klein aussieht, ist es wirklich „klein, aber vollständig“.

„Der Radius von Linglong Nr. 1 beträgt etwa die Hälfte des Radius eines ‚großen Reaktors‘“, sagte Yang Junhua, stellvertretender Leiter der Abteilung für Bauingenieurwesen der Abteilung für Kernenergietechnik in Hainan des CNNC. Konventionelle Konstruktionskonzepte für Kernkraftwerke umfassen sowohl oberirdische als auch versenkte Bauweisen. Der kleine Reaktor Linglong Nr. 1 hingegen sei versenkt, und das Kernsystem liege unter der Erde. Das Projekt sei daher sicherer und könne „Kollisionen mit großen Flugzeugen grundsätzlich verhindern“, sagte er.

Um die Sicherheit von „Linglong Nr. 1“ noch umfassender zu überprüfen und zu gewährleisten, haben die Wissenschaftler verständlicherweise auch den größten umfassenden Prüfstand für passive Sicherheitssysteme Asiens errichtet, der fast so viel bedeutet wie die Anbringung einer riesigen „goldenen Glocke“ an einem Kernkraftwerk. Konkret kann die Gestaltung des passiven Sicherheitssystems einerseits Unfälle verhindern, bevor sie entstehen, also potentielle Risiken bereits in der Entwurfsphase erkennen und die Möglichkeit einer Gefährdung verringern. Wenn andererseits extreme Probleme auftreten, wie etwa ein Stromausfall des Reaktors, kann das passive Sicherheitssystem auch Naturgesetze nutzen, um die Sicherheit des Reaktors zu gewährleisten, und es ist lange Zeit nach dem Unfall kein menschliches Eingreifen erforderlich.

Verschiedene „Bausteine“

Das Aufkommen von Linglong Nr. 1 ist nicht nur ein kleines und hochentwickeltes Kraftwerk, sondern zeigt auch, dass mein Land bei der Entwicklung der Kernenergie in China weltweit die Führung in der Technologie kleiner modularer Reaktoren (SMR) übernommen hat. In diesem Zusammenhang fragen sich viele Menschen unweigerlich, was genau „Modularisierung“ im Bereich der Kernenergie bedeutet.

Bevor wir über Linglong Nr. 1 sprechen, müssen wir das Konzept von SMR verstehen. Seit dem Atomunfall im Fukushima hat die weltweite Aufmerksamkeit für SMR zugenommen. Eines der Kernkonzepte ist die „Modularität“, die bedeutet, dass die Systeme und Komponenten des Reaktors in einer Fabrik zusammengebaut und als Einheit zum Installationsort transportiert werden können. Mit anderen Worten, SMR ist wie ein riesiger Legostein, der schließlich aus „kleinen Steinen“ zusammengesetzt wird. Diese „Steine“ werden im Voraus nach Standards entworfen und dann hergestellt und in Massenproduktion hergestellt.

▲Baustelle (Fotoquelle: China National Nuclear Corporation Nr. 5)

Im Allgemeinen wird die Konstruktion großer Leistungsreaktoren von den Konstrukteuren maßgeschneidert für einen bestimmten Standort erstellt. Da es sich bei SMR hingegen nicht um ein „Sonderprodukt“ handelt, sind die Produktions- und Herstellungskosten erheblich geringer und das System ist insgesamt günstiger und kosteneffizienter als große Leistungsreaktoren. Theoretisch kann dadurch auch die Gesamtbauzeit des Projekts erheblich verkürzt werden. Es versteht sich, dass „Linglong Nr. 1“ mehrere Komponenten wie Dampferzeuger, Reaktoren, Hauptpumpen und Hauptpipelines in einer einzigen integriert, diese in der Fabrik modular in Chargen herstellt und zusammenbaut und sie dann zur Installation und Inbetriebnahme an den Standort transportiert.

„Die Modularität von Linglong Nr. 1 kann die Herstellungskosten senken und auch den Stromverbrauch reduzieren“, sagte Song Danrong. „Darüber hinaus kann das integrierte Design von Linglong Nr. 1 auch die Unfallrate senken, was die Sicherheit erheblich verbessert.“ Er sagte, dass Linglong Nr. 1 aufgrund seiner geringen Größe „weniger Kernbrennstoff benötigt, was die Auswirkungen der Radioaktivität verringern kann“, sodass sein Notfallplanungsbereich innerhalb der Anlagengrenzen kontrolliert werden kann. Dank dieser Vorteile könne Linglong Nr. 1 „flexibel näher an den Nutzern, in der Nähe von Städten und Industrieparks eingesetzt werden“, sagte er.

Supergroße „mobile Powerbank“

Wie das Sprichwort sagt: „Ein Spatz mag klein sein, aber er hat alle Organe.“ Im Vergleich zu den Millionen-Kilowatt-Kernkraftwerksblöcken ist „Linglong Nr. 1“ nicht nur sicherer, zuverlässiger und flexibler, sondern verfügt auch über ein breiteres Einsatzspektrum. „Es kann nicht nur Städte und Industrien versorgen, sondern auch Energie für die Erschließung mariner Ressourcen liefern und sogar Meerwasser entsalzen“, sagte Wang Yukun, ein Ingenieur bei der China Nuclear Power Company der China National Nuclear Corporation, in einem Interview mit den Medien.

Heute wurde der obere Stahlsicherheitsbehälter des Reaktorgebäudes „Linglong Nr. 1“ in Changjiang, Hainan, erfolgreich und früher als geplant an seinen Platz gehoben, und das Gesamtprojekt soll 2026 abgeschlossen sein. Mit dem Fortschreiten des Projekts „Linglong Nr. 1“ sind neue Erwartungen geweckt – kann „Linglong Nr. 1“ auf eine breitere Bühne gebracht werden? Zum Beispiel über dem Meer?

Laut Wang Yukun kann Linglong Nr. 1 aufgrund seiner geringen Größe und Flexibilität auch auf Schiffen installiert werden. „Wenn sich beispielsweise ein Schiff damit einer Insel nähert, kann es die Bewohner der Stadt mit Wärme und sogar Strom versorgen, und es kann auch Energie für die Industrieelektrizität und die industrielle Stromversorgung der Stadt bereitstellen“, erklärte er. „Während das Schiff weiter vorwärts fährt und an einer Offshore-Bohrplattform vorbeifährt, kann das mit dem Linglong Nr. 1 ausgestattete Schiff auch Energie und Strom für die Bohrplattform liefern und sogar Energie für die Entwicklung der kleinen Insel bereitstellen.“

▲Die obere Stahlhülle des Reaktorgebäudes Linglong Nr. 1 wird an ihren Platz gehoben (Fotoquelle: China National Nuclear Corporation Nr. 5)

Song Danrong ist davon überzeugt, dass die Idee, Linglong Nr. 1 in eine mobile Powerbank auf See umzuwandeln, großes Potenzial hat. „In entwickelten Küstengebieten und Städten sind Landressourcen sehr kostbar. Wenn wir einen Reaktor bauen, wird der Bau von Anlagen in der Umgebung definitiv eingeschränkt sein“, sagte er. „Wenn man ihn jedoch auf dem Meer, drei bis fünf Kilometer vom Festland entfernt, baut und direkt an Strom- und Dampfleitungen anschließt, wird er nicht viel Land beanspruchen. Und nicht nur das: Nach der Platzierung auf dem Meer kann das vom Reaktor benötigte Kühlwasser tatsächlich vor Ort gewonnen werden.“

Von der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung bis zur Flugzeugträger-Militärindustrie

Was kleine Reaktoren betrifft, pries Ye Qizhen, ein Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, diese einst als „bahnbrechende Neuerungen in der Kernenergie“ an. Er ist davon überzeugt, dass sie verschiedene Lösungen zur Kraft-Wärme-Kopplung auf sicherere Weise bereitstellen können. Das kompakte und exquisite „Linglong Nr. 1“ wird Chinas Entwicklung in weiteren Bereichen unbegrenzte Möglichkeiten eröffnen.

Erstens im Hinblick auf Energieeinsparung und Emissionsreduzierung: Wie wir alle wissen, ist die Kernenergie eine wichtige grüne, kohlenstoffarme neue Energiequelle. Die geordnete Förderung der Entwicklung der Kernenergie ist für die Energiewende und die Optimierung der Energiestruktur meines Landes von großer Bedeutung. Offiziellen Angaben zufolge wird Linglong Nr. 1 nach seiner Fertigstellung voraussichtlich die Kohlendioxid-Emissionen um 8,7 Millionen Tonnen und die Stickoxid-Emissionen um 30.000 Tonnen pro Jahr reduzieren. Gleichzeitig kann die jährliche Stromerzeugung 1 Milliarde Kilowattstunden erreichen und damit den jährlichen Lebensbedarf von 526.000 Haushalten decken. Neben den niedrigen Baukosten, der hohen Kosteneffizienz und der flexiblen Nutzung wird die Förderung und Anwendung von „Linglong Nr. 1“ zweifellos eine wichtige Rolle bei der Förderung der Bemühungen meines Landes spielen, im Jahr 2030 den „Kohlenstoff-Höhepunkt“ und im Jahr 2060 die „Kohlenstoffneutralität“ zu erreichen.

Der Vorteil großer Reaktoren liegt vor allem in ihrer Wirtschaftlichkeit durch Stromerzeugung, während der Vorteil kleiner Reaktoren eher in der Heizung liegt, einer dezentralen Energiequelle, die eher auf eine Standortnähe zum Verbraucher angewiesen ist. „Im Zeitalter der weltweiten Revolution bei Energieproduktion und -verbrauch, die CO2-Spitzenwerte und CO2-Neutralität erfordert, wird saubere Energie mit guter Stabilität eine starke Verhandlungsmacht haben“, sagte Song Danrong.

„Linglong Nr. 1“ trägt nicht nur dazu bei, Energie zu sparen und Emissionen zu reduzieren, sondern gilt auch als wichtige Kraft bei der Förderung der Entwicklung der Militärindustrie meines Landes, insbesondere von Flugzeugträgern. Aufgrund seiner geringeren Gesamtgröße kann Linglong Nr. 1 theoretisch auf den derzeit im Einsatz befindlichen Schiffen der Liaoning- und Shandong-Klasse eingesetzt werden. Branchenkenner haben zuvor spekuliert, dass angesichts der Tatsache, dass die thermische Leistung und die elektrische Leistung eines einzelnen Linglong Nr. 1 385 Megawatt bzw. 125 Megawatt erreichen können, der Einbau von zwei Einheiten in die aktuellen Flugzeugträger meines Landes einer Leistung von 280.000 PS entsprechen würde – und damit mehr als die 260.000 PS der nuklearbetriebenen Flugzeugträger der Nimitz-Klasse, die derzeit in den Vereinigten Staaten im Einsatz sind.

▲Der derzeit in den USA im Einsatz befindliche nuklearbetriebene Flugzeugträger der Nimitz-Klasse (Fotoquelle/military.com)

Einschlägige Experten wiesen darauf hin, dass es sich bei „Linglong Nr. 1“ möglicherweise nur um eine zivile Version handele und dass vor dem Einsatz auf einem Flugzeugträger Verbesserungen bei Reaktorvolumen, Leistung und Kernbrennstoffvorkommen erforderlich seien. Dies kann aber auch eine technische Grundlage für die spätere Auslegung nuklearbetriebener Flugzeugträger bieten. Wir glauben, dass wir in Zukunft über einen eigenen nuklearbetriebenen Flugzeugträger verfügen können.

(Einige Textquellen: CCTV Finance, China National Nuclear Corporation)

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