Die Nuclear Regulatory Commission (NRC) gab der Entwicklung des so genannten eVinici –Mikroreaktors der Firma Westinghouse und des Kaleidos-Mikroreaktors der Firma Radiant grünes Licht [1]. Finanzielle Unterstützung für die zwei Prototypen erhielten die Unternehmen vom US-Department of Energy (DOE).
Der eVinci-Mikroreaktor von Westinghouse, von dem hier ein Querschnitt zu sehen ist, ist einer von zwei Mikroreaktoren, die vom US-Energieministerium getestet werden.
Wie kleine modulare Reaktoren (SMRs), die bis zu 300 MW liefern, bieten Mikroreaktoren bis 50 MW einen geringeren Platzbedarf, einen automatisierteren Betrieb und weniger Wartung als große Anlagen. Während SMRs für die Integration in große Stromnetze geeignet sind, eignen sich Mikroreaktoren am besten für kleinere Stromnetze oder netzferne ländliche Standorte, Militärstützpunkte, Bergbaubetriebe oder sogar zukünftige Mondinstallationen.
Nach Angaben der American Nuclear Society sei die Vielseitigkeit von Mikroreaktoren aufgrund ihrer Transportierbarkeit, ihres schnellen Einsatzes und ihrer zuverlässigen kohlenstofffreien Energieerzeugung unübertroffen. Mikroreaktoren würden erhebliche Vorteile gegenüber Dieselgeneratoren und Batterien bieten, die ständig betankt und aufgeladen werden müssten. Als transportable, saubere Energielösung könnten Mikroreaktoren die Katastrophenhilfe in den von Hurrikanen betroffenen Gebieten revolutionieren und die Nachschubbemühungen für militärische Außenposten unterstützen [1].
Die längere Dauer des Brennstoffeinsatzes im Mikroreaktors ist von Vorteil gegenüber einem herkömmlichen Kernreaktor, bei dem alle eineinhalb bis zwei Jahre die Brennelemente ausgewechselt werden müssen.
Die Mikroreaktoren werden mit Uran-basierten tristrukturellen isotropen (TRISO) Partikeln betrieben, die das DOE als den „robustesten Kernbrennstoff der Welt“ bezeichnet, da sie in einem Hochtemperaturreaktor nicht schmelzen können. Jedes mohngroße Partikel aus Uran, Kohlenstoff und Sauerstoff ist von schützenden Kohlenstoff- und Keramikschichten umgeben, die so konstruiert sind, dass sie extremen Temperaturen standhalten.
Die Mikroreaktoren unterscheiden sich in ihren Kühlmechanismen, wobei Radiant in El Segundo, Kalifornien, ein Heliumgas-Kühlmittel wählte und Westinghouse in Cranberry Township, Pennsylvania, ein passives Heatpipe-System verwendete.
Das passive Rohrkühlungs-Design des eVinci verwendet Hunderte von Alkalimetallrohren, um die Wärme aus dem Grafitkern abzuführen. Dies mindert Kühlmittelverluste und andere Risiken durch erhöhte Systemdrücke. Um die Wärme aus dem Reaktor in Strom umzuwandeln, nutzt der Mikroreaktor den offenen Brayton-Zyklus, der auch von Düsentriebwerken und Gasturbinen genutzt wird. Das Design von eVinci ist foglich nicht auf Wasser angewiesen, um den Reaktor zu kühlen, es steht nicht unter Druck und es gibt kein Gas, das austreten kann, was die Komplexität verringert und einen großartigen Sicherheitsnachweis darstellt. Die Ingenieure von Westinghouse haben zu Testzwecken die 3,6 Meter langen Rohre kürzlich auf mehr als 800 °C erhitzt.
eVinci stößt bereits auf Interesse in der Industrie, wobei der erste angekündigte Kunde der kanadische Saskatchewan Research Council ist. Westinghouse erforscht auch neue Anwendungen, wie ein schwimmendes Kernkraftwerk in Zusammenarbeit mit Core Power und eine verkleinerte Version namens AstroVinci, um Mondbasen und Satelliten im Rahmen von zwei Aufträgen der US-Regierung mit Strom zu versorgen.
Westinghouse und Radiant arbeiten nun daran, ihre vorläufigen dokumentierten Sicherheitsanalysen abzuschließen, ein wichtiger Schritt, bevor sie ihre Testgeräte auf dem Testgelände in Idaho vorführen können. Beide Unternehmen streben an, ihre Mikroreaktoren bis etwa 2030 zu kommerzialisieren, wofür eine Lizenz der NRC erforderlich ist. In der Zwischenzeit werden die Tests wichtige Betriebsdaten liefern, um eine mögliche behördliche Zulassung zu unterstützen.