Atomreaktor im Taschenformat - Wo üben eigentlich angehende Nuklearingenieure?

Maximal 100 Watt Wärmeleistung darf der Crocus-Reaktor machen. «Das ist etwa soviel, wie eine Person an Wärme abstrahlt» sagt Oskari Pakari, Wissenschaftler am Labor für Reaktorphysik und Systemverhalten der EPFL. 

Legende: Der Eingang zum Mini-Atomreaktor an der ETH Lausanne Physiker Oskari Pakari vor der 1.5 Meter dicken Betontür, dem Zugang zum Crocus SRF

Es reiche für eine Glühbirne, hätte man früher gesagt. Strom produziert er allerdings nicht, der Mini-Reaktor, es fehlen Dampfkreislauf und Turbinen. Alles, was der Crocus kann, ist aus Atomspaltungen Wärme produzieren. 

Wie richtig

Und doch ist das schon viel: Denn grundsätzlich funktioniert der Crocus Reaktor gleich wie ein grosser. Die Zutaten für eine kontrollierte Kernspaltung sind alle da: Uran-Brennstäbe, Steuerstäbe und Wasser. Bringt man diese drei in der richtigen Anordnung zusammen, gehen die Kernspaltungen los.

Abschirmung braucht Platz

«Wenn der Reaktor nicht läuft, kann man gefahrlos hineingehen», sagt Physiker Oskari Pakari. Weil nur wenige Kernspaltungen gemacht werden, ist dies möglich. Geht er aber in Betrieb, wird die Strahlung gefährlich. Der Reaktor ist deshalb auch mit einer 1,5 Meter dicken Betonwand abgeschirmt. Es braucht also eine kleine Halle für den Crocus und dazu einen Kommandoraum.

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Legende: Oskari Pakari Physiker Oskari Pakari steht im Kommandoraum von Crocus. Im Hintergrund, unten an der Schalttafel, der kleine Joystick, mit dem gefahren wird. SRF

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Legende: Der Reaktorkern von Crocus Der Reaktorkern von Crocus, gut sichtbar sind die silbernen Uranbrennstäbe, die im Metallgestell angeordnet sind. Die grossen gelben Zylinder sind Neutronen-Detektoren, zur Messung der Aktivität des Reaktors. SRF

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Legende: Crocus Reaktor Schema Schema des Reaktorkernes mit der Anordnung der Brennstäbe (rot) und der Steuerstäbe («control rod», in gelb) SRF

Mit dem Joystick

Ein Reaktor wird nicht einfach angestellt, er wird «gefahren». Pakari führt vor, wie das geht. Als erstes, braucht es Wasser, das in das kleine Becken gepumpt wird, das den Reaktorkern umgibt. «Es ist ein sogenannter Leichtwasser-Reaktor. Das heisst, wir haben hier normales Wasser drin, das die Kettenreaktion des Urans erst ermöglicht», sagt Pakari. Mit einem kleinen Joystick am Kommandopult kann er das Niveau des Wassers im Reaktorkern auf einen zehntel Millimeter genau steuern. Und genau so wird der Reaktor gefahren: Durch die Regulierung des Wasserniveaus.

Im Crocus machts die Wasserhöhe

Wenn die Brennstäbe zu einem grossen Teil mit Wasser bedeckt sind, geht die Kettenreaktion los, der Reaktor wird sogenannt «kritisch». Kritisch heisst, es findet eine Kettenreaktion statt, die sich selbst erhält und die weder stärker noch schwächer wird. Es gibt also einen «sweetspot», quasi den Ruhepol, wo der Reaktor still vor sich hin seine Atome spaltet und im Gleichgewicht ist. Will man eine gewisse Leistung haben vom Reaktor, muss man zuerst über das Gleichgewicht etwas hinaus, man steigert die Leistung. Sobald man den gewünschten Wert hat, fährt man wieder zurück, um im stabilen, kritischen Betrieb zu sein. 

Studiengang beliebter

Jedes Jahr lassen sich in der Schweiz eine Handvoll Studentinnen und Studenten zu Nuklearingenieuren ausbilden. Diese Fachleute brauche es weiterhin, um den Betrieb der Kernanlagen in der Schweiz sicherzustellen. Gleichzeitig wittert die Branche aber auch Morgenluft, wegen der aktuellen Diskussion ums Klima und möglichst CO₂-armem Strom. «Für den nächsten Studiengang haben sich rund 30 Leute angemeldet, das sind so viele wie schon länger nicht mehr», sagt Pakari. Das Interesse steige – und Pakarifreut sich schon jetzt darauf, den nächsten Studenten den kleinen Reaktor zu zeigen und sie daran auszubilden.