Ein Blick auf das Atomkraftwerk Tarapur mit zwei unter Druck stehenden Schwerwasserreaktoren, die jeweils 540 MW erzeugen, sichtbar, Maharashtra, 26. Februar 2014

Ein Interview mit B.C. Pathak über Indiens Atomkraftpläne und -strategie
Am 17. Dezember 2023 erlangte Indiens größter selbst entwickelter 700-MWe-Druckschwerwasserreaktor (PHWR) – der vierte Block in Kakrapar, Gujarat – Kritikalität. Sechs Monate zuvor hatte eine weitere 700-MWe-Einheit derselben Anlage mit der Produktion von kommerziellem Strom begonnen. Im Jahr 2024 soll eine weitere Einheit mit der gleichen Kapazität in Rawatbhata, Rajasthan, in Betrieb genommen werden. Hinter all diesen Reaktoren steht die Nuclear Power Corporation of India Limited (NPCIL). Ihr Vorsitzender und Geschäftsführer B.C. Pathak sagte gegenüber The Hindu, NPCIL plane daher, „jedes Jahr einen Kernreaktor in Betrieb zu nehmen“.
Herr Pathak ist ein angesehener Wissenschaftler der Abteilung für Atomenergie und verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung bei der Umsetzung der Kernenergieprojekte des NPCIL, darunter 220-MWe-, ​​540-MWe-, ​​700-MWe- und 1,000-MWe-Reaktoren sowohl für PHWR als auch für Druckreaktoren Wasserreaktortechnologien (PWR). Er übernahm seine derzeitige Leitung bei NPCIL im Februar 2022. Am 13. Dezember 2023 sprach er mit The Hindu über Indiens Atomkraftpläne und -strategie. Es folgen Auszüge aus dem Interview.
Auf der Konferenz „Nuclear for Clean Energy Transition“ (im Dezember), die von der Indian Nuclear Society in Zusammenarbeit mit dem NPCIL organisiert wurde, haben Sie zwischen Stromerzeugung und Energie unterschieden. Sie sagten, dass ein Großteil der Energie derzeit aus fossilen Brennstoffen stammt. Können Sie das näher erläutern?
Weltweit besteht die Energiezusammensetzung im Durchschnitt zu etwa 20 % aus Strom und zu 80 % aus Energie aus Kohle, Benzin, Diesel, Gas, Braunkohle und anderen Komponenten. Es werden Anstrengungen unternommen, den Stromsektor durch den Bau von Solarkraftwerken, Windenergie, erneuerbaren Energien und Kernkraftwerken zu dekarbonisieren. Der Energiesektor besteht zu 80 % aus Kraftstoffen, die direkt in Form von Molekülen oder als Reduktionsmittel verwendet werden. Auch dieser Sektor muss dekarbonisiert werden.
Weltweit gibt es Bestrebungen, diesen Kraftstoff durch einen Kraftstoff zu ersetzen, der kein Kohlendioxid ausstößt. Deshalb liegt der Schwerpunkt auf der Produktion von grünem Wasserstoff. Grüner Wasserstoff wird bis zu einem gewissen Grad zur Dekarbonisierung beitragen.
In Zukunft könnte die Kernenergie eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Wasserstoff spielen, da Kernkraft eine saubere Energie ist. Wasserstoff, der aus sauberen Energiequellen hergestellt wird, wird allgemein als grüner Wasserstoff bezeichnet. Deshalb kommt der Kernenergie eine doppelte Rolle zu – im Hinblick auf die Stromerzeugung und als vielversprechende potenzielle saubere Energiequelle.
Dafür muss aber weltweit noch viel getan werden. Es wird einige Zeit in Anspruch nehmen. Das wollte ich erklären, indem ich zwischen Elektrizität und Energie unterschied. Elektrizität ist eigentlich nur eine Teilmenge der Energieform.
Bei den COP28-Klimaverhandlungen in Dubai einigten sich viele Länder darauf, ihre Atomstromerzeugung bis 2050 zu verdreifachen, um Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Hat Indien zugestimmt, seine installierte Kernstromkapazität bis 2050 zu verdreifachen?
Indien hat bereits den Plan, seine derzeit installierte Kernkraftkapazität von 7,480 MW bis 22,480-2031 schrittweise auf 2032 MW zu erhöhen.
Der 700-MWe-Kakrapar-3-Block in Gujarat ist der größte einheimische PHWR, den das NPCIL gebaut hat. Warum dauerte es nach Erreichen der Kritikalität mehr als 18 Monate, bis es ans Netz ging? Es erzeugte viele Monate lang schwachen Strom, keinen kommerziellen Strom.
Wir haben den Reaktor im Juli 2020 betriebsbereit gemacht und ihn im Januar 2021 innerhalb von sechs Monaten ans Netz angeschlossen. Danach mussten einige Inbetriebnahmeexperimente durchgeführt werden. Wir mussten uns um die Herausforderungen bei der Inbetriebnahme kümmern und haben diese Probleme jetzt gelöst. Dementsprechend wurde es [am 30. Juni 2023] für kommerziell erklärt und begann [am 700. August 30] mit der Erzeugung seiner kommerziellen Leistung von 2023 MWe.
Da dies der erste Reaktor unter den 540-MWe-Reaktoren in Tarapur ist, der vergrößert werden soll, wird es zwangsläufig zu Herausforderungen bei der Inbetriebnahme kommen, und wir haben uns mit diesen Problemen befasst. Dieses Design verfügt über viele fortschrittliche Sicherheitsfunktionen, die mit den besten der Welt vergleichbar sind. Die Inbetriebnahme ist eine Art Validierung der Entwurfsparameter und wird phasenweise abgeschlossen, nachdem stufenweise Genehmigungen von der Regulierungsbehörde, d. h. dem Atomic Energy Regulatory Board, eingeholt wurden.
Was sind die neuen Sicherheitsmerkmale in den 700-MWe-Reaktoren? Haben sie einen Treibstoffkernfänger?
Diese Reaktoren gehören zu den besten Reaktoren dieser 700-MWe-Kategorie. Viele Sicherheitsfunktionen sind darin enthalten. Grundsätzlich sollte der Reaktor in der Lage sein, die Reaktivität zu kontrollieren. Es sollte in der Lage sein, den [Brennstoff-]Kern zu kühlen. Es sollte in der Lage sein, gegebenenfalls [die Veröffentlichungen] aufzunehmen.
In diesem Zusammenhang haben wir viele zusätzliche Sicherheitsmerkmale eingebaut, wie z. B. die Innenauskleidung des Sicherheitsbehälters, ein passives System zur Abführung der Zerfallswärme, ein gefiltertes Entlüftungssystem des Sicherheitsbehälters, passive autokatalytische Rekombinatoren usw.
Wie die Stahlauskleidung in den Kudankulam-Reaktoren?
Vom Boden bis zur Wand … wie in Kudankulam. Anstelle einzelner Kabel haben wir Elektrodurchführungsbaugruppen eingeführt. Diese elektrischen Kabel bestehen aus modularen Komponenten, die beim Hersteller hergestellt, hierher gebracht und zusammengebaut werden. Dadurch wird die Dichtheit des Containments verbessert.
Wir haben ein passives Zerfallswärmeabfuhrsystem eingeführt. Im Falle eines Stationsausfalls und wenn keine Stromversorgung verfügbar ist, wird die Kühlung des [Brennstoff-]Kerns sichergestellt. Wir haben passive katalytische Wasserstoffrekombinationseinheiten eingeführt.
Eine der wesentlichen Änderungen, die wir an den 700-MWe-PHWRs vorgenommen haben, ist die Feeder-Verschachtelung. Es wurde wahrscheinlich zum ersten Mal auf der Welt hergestellt. Es stellt sicher, dass sich auch bei einem anormalen Zustand immer Wasser im Reaktor befindet. Diese einzigartige Funktion ist in unseren Reaktoren verfügbar.
Unsere 700-MWe-Reaktoren verfügen über alle verfügbaren Funktionen, die auf den Betriebserfahrungen in unserem Land und anderswo sowie auf Erkenntnissen aus Ereignissen in anderen Teilen der Welt basieren. Ich kann sagen, dass die 700-MWe-PHWRs zu den sichersten Reaktoren der Welt gehören.
Sie haben erwähnt, dass das NPCIL von nun an nur noch 700-MWe-PHWRs und im Flottenmodus bauen würde. Was sind die Gründe für diese Entscheidung?
Ich habe das nicht genau gesagt. Der Strombedarf in unserem Land ist riesig. Unser größter im Inland gebauter Reaktor hat eine Leistung von 700 MWe. Für eine größere Kapazitätserweiterung werden wir mit den 700-MWe-PHWRs fortfahren. Bei Bedarf können wir uns jedoch für 220-MWe-PHWRs entscheiden, die sich ebenfalls bewährt haben.
Daher kann es ab und zu, aber nicht jetzt, zu Nachfragen seitens der Industrie nach kleineren Reaktoren kommen. Wir sind bereit dafür. Aber mit 700-MWe-Reaktoren werden wir Skaleneffekte erzielen.
Bisher haben wir zwei oder vier Reaktoren gleichzeitig gebaut. Doch derzeit sind neun Reaktoren im Bau. Zehn Reaktoren befinden sich in verschiedenen Vorprojektaktivitäten. Somit befinden sich 19 Reaktoren in unterschiedlichen Umsetzungsstadien.
Sind derzeit 19 Reaktoren im Bau?
Ja, wie ich bereits erwähnt habe, befinden sich 19 Reaktoren in unterschiedlichen Umsetzungsstadien. NPCIL ist in der Lage, diese vielen Reaktoren [für den Bau] aufzunehmen. Um unsere Stromerzeugungskapazität zu steigern, ist es besser, jeweils eine Flotte von Reaktoren zu kaufen. Aber wir sind offen für 220-MWe- und 700-MWe-Reaktoren. Die ultimative Notwendigkeit besteht darin, den Kernenergieanteil im Land so schnell wie möglich zu erhöhen.
Werden diese 220-MWe-Reaktoren kleine modulare Reaktoren (SMRs) sein? Der Trend geht zu SMRs, aber bisher wurde noch nichts gebaut.
Ein kleiner Reaktor von 220 MWe ist per se kein kleiner modularer Reaktor. Aber ja, wir können uns aufgrund unserer Erfahrung bei der Entwicklung von Leistungsreaktoren für SMRs entscheiden. Heute verfügen wir über die bewährte Technologie von 220 MWe und können frühestens eingesetzt werden. Das verarbeitende Gewerbe ist dafür reif. Bei einem Bedarf von 220 MWe kann dieser installiert werden.
Derzeit sind zahlreiche 700-MWe-Blöcke im Bau. Aber auch für 220-MWe-Anlagen sind wir offen.
Wann wird das Rajasthan Atomkraftwerk 7 (RAPS-7) mit 700 MWe kritisch werden?
Ich erwarte die Inbetriebnahme von RAPS-7 im nächsten Jahr.
Wie ist die Verfügbarkeit von Natururan im Land? Meines Wissens wurden keine neuen Minen eröffnet. Wenn im Land nicht genügend natürliches Uran verfügbar ist, werden Sie dann die einheimischen 700-MWe-Reaktoren unter die Schutzmaßnahmen der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) stellen, damit sie Uran aus dem Ausland beziehen können?
Wir sehen keine Probleme bei der Brennstoffversorgung unserer Kernreaktoren.
Was ist das Problem mit dem Reaktor des Atomkraftwerks Madras -1 (MAPS-1) in Kalpakkam? Es ist seit langem stillgelegt.
MAPS-1 ist ein sehr alter Reaktor. MAPS-1 und -2 funktionierten lange Zeit zufriedenstellend. MAPS-2 war mit fast 230 MWe in Betrieb. [Seine Kapazität beträgt 220 MWe]. Da es sich um alte Geräte handelt, gibt es altersbedingte Probleme. Wir sprechen sie an. Es muss eine kleine Modernisierung vorgenommen werden. Ich gehe davon aus, dass MAPS-1 noch in diesem Geschäftsjahr online gehen wird.
Die Reaktoren TAPS-1 und -2 in Tarapur sind ältere Reaktoren und seit mehr als 50 Jahren in Betrieb.
Ja, TAPS-1 und -2 sind die ältesten in Betrieb befindlichen Kernreaktoren der Welt. Derzeit sind beide stillgelegt und es werden Arbeiten zur Verlängerung und Modernisierung der Lebensdauer durchgeführt. Die erste Einheit wird nächstes Jahr ans Netz gehen.
Was sind die neuesten Fortschritte bei Kudankulam-3,4, 5, 6 und XNUMX? Vor kurzem erreichten Brennstoffbündel aus angereichertem Uran Kudankulam aus Russland.
Die Bauarbeiten an diesen Reaktoren kommen gut voran. Dort ist eine große Belegschaft beschäftigt, etwa 10,000 Menschen. Wir gehen davon aus, dass diese Reaktoren nach und nach ans Netz gehen. Für diese Projekte beziehen wir Lieferungen aus der Russischen Föderation.
Was den Brennstoff betrifft, betreiben wir die Blöcke 1 und 2 in einem 11-monatigen Brennstoffzyklus. Da der neue Brennstoff jetzt in Block 1 von Kudankulam eingefüllt wird, läuft dieser in einem 18-monatigen Brennstoffzyklus. Das heißt, sobald wir den neuen Brennstofftyp geladen haben, wird der Reaktor 18 Monate lang ununterbrochen betrieben.
Wir bekommen die Treibstoffversorgung regelmäßig. Beide Reaktoren arbeiten mit guten Kapazitätsfaktoren. Diese Einheiten erzeugen eine beträchtliche Anzahl von Millionen Einheiten sauberen Stroms für das Land.
Die von uns entwickelten Druckwasserreaktoren, die angereichertes Uran als Treibstoff verwenden, treiben unsere beiden Atom-U-Boote an. Werden wir kommerzielle DWRs bauen? In Chitradurga in Karnataka entsteht eine große Anlage zur Urananreicherung.
Was NPCIL betrifft, sind wir hauptsächlich mit der Arbeit an den PHWRs beauftragt. Aber das NPCIL verfügt jetzt über die Erfahrung beim Bau, der Inbetriebnahme, dem Betrieb und der Wartung von WWER-1000-Reaktoren [in Kudankulam], die für die Arbeit an der PWR-Technologie nützlich sein werden.
Warum gibt es so viele Verzögerungen bei der Umsetzung der Atomkraftprojekte in Jaitapur in Maharashtra und Kovvada in Andhra Pradesh, wo die Franzosen und die Amerikaner Reaktoren bauen sollten? Bestehen sie darauf, dass sie bei Unfällen keinen Schadensersatz leisten?
Gespräche mit der EDF [aus Frankreich] und Westinghouse [aus den USA] über technische Fragen für Jaitapur und Kovvada sind im Gange.
Die Regierung von Westbengalen hat erklärt, dass sie ein Atomkraftprojekt in Haripur nicht zulassen werde. Haben Sie einen alternativen Standort zu Haripur gefunden?
Die Standortwahl für die Errichtung eines Kernkraftwerks ist eine fortlaufende Aufgabe. Dementsprechend werden die potenziellen Standorte identifiziert und gemäß den Regulierungsvorschriften und Leitfäden auf ihre Eignung hin bewertet.
Homi Bhabha stellte sich ein dreistufiges Kernenergieprogramm für Indien vor: die PHWRs in der ersten Stufe, die Brutreaktoren mit Plutonium in der zweiten und die Reaktoren mit Thorium als Brennstoff in der dritten Stufe. Warum verzögert sich der Bau des modernen 300-MWe-Schwerwasserreaktors, der Thorium und Uran-233 als Brennstoff verwenden wird, um so viele Jahre?
Kernenergie ist eine sich weiterentwickelnde Technologie. Es finden viele Veränderungen statt. Meiner Erfahrung nach muss man im Nuklearbereich langsam und stetig vorgehen. Wir haben die Technologie in der ersten Stufe unseres dreistufigen Kernenergieprogramms ausgereift. Wir gehen in die zweite Phase. Sobald wir diese Technologie ausgereift haben, werden wir in die dritte Phase eintreten. Es sollte ein schrittweiser Prozess sein ...
Ich glaube nicht, dass es zu einer Verzögerung kommt. Wir sind auf dem richtigen Weg. Unser dreistufiges Programm ist das beste der Welt. Es ist selbsttragend. Für die erste Stufe steht den indischen PHWRs alles zur Verfügung.
Sobald wir die dritte Stufe erreicht haben, müssen wir nicht einmal mehr Treibstoff [von außen] besorgen. Alles wird in Indien verfügbar sein. Die Idee ist, dass wir in der Energiesicherheit autark sein sollten. Dies ist ein schrittweiser Prozess und ein sequenzieller Prozess.