USA: Bestrahlungstests für störfalltoleranten Triso-X-Brennstoff beginnen

Das Unternehmen X-energy entwickelt den Xe-100, einen modularen Reaktor (SMR) der Generation IV, der unternehmenseigenen, störfalltoleranten Triso-X-Brennstoff benötigt. Nun haben Bestrahlungstests für den Triso-X-Brennstoff begonnen. «Das 13-monatige Testprogramm wird in Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Department of Energy (DOE) und dem National Reactor Innovation Center (NRIC) durchgeführt und dient der Bewertung der Leistung des Brennstoffs in praktisch allen vorhersehbaren Betriebsszenarien», sagte X-energy. Der Bestrahlungstest finde im Advanced Test Reactor (ATR) des Idaho National Lab (INL) statt. Nach Abschluss des Tests werde der bestrahlte Brennstoff am INL und am Oak Ridge Laboratory (ORL) untersucht, um das Zurückhalten von Spaltprodukten im Brennstoff und die strukturelle Stabilität des Brennstoffs zu messen.

Zum Nutzen des Bestrahlungstests schrieb X-energy: «Der X-energy Pebble Reactor Test (XPeRT) ermöglicht es dem DOE, unabhängig zu bewerten, wie sich Triso-X-Brennstoff unter verschiedenen Leistungsstufen, Temperaturen und Abbrandbedingungen verhält, die für die Xe-100-SMR-Auslegung relevant sind.» Die Tests haben laut X-energy weitgehend bestätigenden Charakter. Sie dienen jedoch der Erhebung von Leistungsdaten, die für die Zulassung fortgeschrittener Reaktorauslegungen im kommerziellen Einsatz durch die amerikanischen Nuclear Regulatory Commission (NRC) erforderlich sind. Zudem markieren die Tests einen festgelegten Meilenstein im Rahmen des Advanced Reactor Demonstration Program des DOE.

Was ist Triso-X-Brennstoff und wo wird er hergestellt?

Der Xe-100 nutzt störfalltoleranten Triso-Brennstoff (tristructural-isotropic fuel), dem X-energy den Markennamen Triso-X gegeben hat. Triso-Brennstoff wird vom DOE als «der robusteste Kernbrennstoff der Welt» bezeichnet. Er besitzt die Form und Grösse einer Billardkugel respektive eines Tennisballes. Im Innern der Kugel befinden sich unzählige beschichtete Triso-Brennstoffpartikel in Grafit eingebettet. Ein Triso-Brennstoffpartikel bestehen aus einem Kern aus Uran, Kohlenstoff und Sauerstoff. Der Kern ist von drei Schichten aus kohlenstoff- und keramikbasierten Materialien umgeben, die die Freisetzung radioaktiver Spaltprodukte verhindern, welche bei der Kernspaltung entstehen. «Aufgrund dieser neuartigen Struktur können Triso-Brennstoffe in einem kommerziellen Hochtemperaturreaktor nicht schmelzen und halten extremer Strahlung und Temperatur stand, die weit über den Einsatzgrenzen aktueller Kernbrennstoffe liegen», erklärte das DOE.

X-energy wird den Triso-Brennstoff in seiner geplanten kommerziellen Brennstofffertigungsanlage TX-1 in Oak Ridge (Tennessee) herstellen, deren Lizenzierungsprozess läuft. Mit Valar Atomics und dem Joint Venture Standard Nuclear–Framatome (SNF) werden weitere Unternehmen in den USA Triso-Brennstoff produzieren. Framatome seinerseits wird diesen Brennstoff zudem in einer Pilot-Brennstofflinie im französischen Romans-sur-Isère fertigen. Der chinesische Kugelhaufen-Hochtemperatur-Demonstrationsreaktor Shandong Shidaowan HTR-PM nutzt bereits seit Dezember 2021 erfolgreich Triso-Brennstoff.

Liefervertrag für Grafit für Kernstrukturen abgeschlossen

X-energy gab zudem den Abschluss eines Liefervertrags mit dem Unternehmen Toyo Tanso USA bekannt, das Strukturkomponenten für den Reaktorkern des Xe-100 aus feinkörnigem, hochtemperaturbeständigem Grafit fertigen wird. Die Komponenten sind für das geplante Kernkraftwerk Long Mott am Produktionsstandort Seadrift des Chemieunternehmens Dow an der amerikanischen Golfküste vorgesehen. Dort sollen vier Xe-100 gebaut werden. Zudem laufen gemäss X-energy auch Verhandlungen mit Toyo Tanso für einen Liefervertrag für Grafitkomponenten für das zweite Kernkraftwerksprojekt von X-energy, der Cascade Advanced Energy Facility (Cascade) im Bundesstaat Washington.