China erreicht Meilenstein Weltweit erste Umwandlung von Thorium- in Uran-Kernbrennstoff

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China hat in der Wüste Gobi einen technologischen Durchbruch erzielt. In einem Flüssigsalzreaktor des Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) gelang erstmals die erfolgreiche Umwandlung von Thorium-232 in spaltbares Uran-233 unter realen Betriebsbedingungen.

Thorium ist in der Erdkruste etwa dreimal häufiger zu finden als Uran. Es selbst ist jedoch nicht spaltbar, kann aber durch Neutroneneinfang in Uran-233 umgewandelt werden. Dieses Material ist ähnlich wie Uran-235 und dient zur Energiegewinnung. Diese sogenannte „Brüter“-Technologie eröffnet die Möglichkeit, große Thoriumvorkommen nutzbar zu machen.

Neben seiner Häufigkeit bietet Thorium weitere Vorteile. Da es nicht direkt für Kernwaffen geeignet ist, gilt es als sicherer im Hinblick auf Proliferation. Zudem entstehen beim Thorium-Zyklus potenziell weniger langlebige radioaktive Abfälle. Der Prozess erfordert präzise Steuerung der Neutronenflüsse und eine hochspezialisierte Reaktorgeometrie, um die Umwandlung effizient zu gestalten.

Der Reaktor in der Gobi-Wüste

Der Aufbau des Versuchsreaktors verlief planmäßig. Im November 2017 wurde der Standort im Wuwei-Kreis Minqin bestimmt. Alle Anlagen waren bis Mai 2022 installiert, und im Juni 2023 erteilte die Nationale Atomaufsichtsbehörde die Betriebsgenehmigung. Der Reaktor lief im Jahr 2024 bei einer Reaktoraustrittstemperatur von 650 °C im Volllastbetrieb. Dadurch wurde die Grundlage dafür gelegt, Thorium in den darauf folgenden Versuchsreihen als Bestandteil des Brennstoffs zu verwenden.

Im Oktober 2024 wurde erstmals Thorium in den chinesischen Flüssigsalzreaktor eingespeist. Dabei konnte die Umwandlung von Thorium-232 in spaltbares Uran-233 nachgewiesen werden. Das Projekt bildet die erste Stufe einer dreiphasigen Entwicklungsstrategie, die über Forschungs- und Demonstrationsreaktoren bis zur industriellen Nutzung führen soll. Bis 2035 ist der Bau eines 100-Megawatt-Demonstrationsreaktors vorgesehen.

Weit mehr als ein wissenschaftlicher Erfolg

China Land importiert den Großteil seines Urans und sucht seit Jahren nach Wegen, seine Energieversorgung unabhängiger zu gestalten. Neben erneuerbaren Energien könnte Thorium dabei eine wichtige Rolle spielen, denn die Volksrepublik verfügt über große Vorkommen des Elements.

Darüber hinaus passt das Projekt in die langfristige Strategie des Landes. Ziel ist es, sich technologisch an die Spitze der sogenannten Generation-IV-Reaktoren zu setzen. Diese Reaktortypen zeichnen sich durch höhere Effizienz, inhärente Sicherheit und flexiblere Einsatzmöglichkeiten aus. Während der TMSR-LF1 derzeit nur Wärme erzeugt, sind größere Demonstrationsanlagen mit elektrischer Leistung bis 100 Megawatt thermisch für die 2030er-Jahre in Planung.

Potenzial und offene Fragen

Sollte es gelingen, die Technologie zu skalieren und wirtschaftlich zu betreiben, könnte der Thoriumkreislauf auch zu einem Baustein der globalen Energiewende werden. Flüssigsalzreaktoren benötigen keine großen Wassermengen zur Kühlung und könnten daher auch in ariden Regionen betrieben werden.

Allerdings stehen noch zahlreiche Hürden bevor. Die chemische Stabilität der Salze, die Korrosionsbeständigkeit der Materialien und die Kontrolle der radioaktiven Zwischenprodukte stellen hohe Anforderungen an Technik und Sicherheit. Auch wirtschaftlich ist offen, ob sich die aufwendige Technologie gegenüber bestehenden Reaktorkonzepten oder erneuerbaren Energien behaupten kann.

Ein Blick in die Zukunft

Der chinesische Reaktor in der Wüste Gobi zeigt den Weg von Theorie zur Praxis. Nach Jahrzehnten der Forschung wird erstmals gezeigt, dass der Thorium-Uran-Zyklus realisierbar ist. Ob daraus ein neuer Standard entsteht, hängt von den nächsten Jahren ab. Faktoren wie Zuverlässigkeit, internationale Kooperation und wirtschaftliche Tragfähigkeit sind hier entscheidend. (mr)

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