Der ehemalige US-Atomkonzern Westinghouse treibt die Entwicklung neuartiger Uranbrennstoffe für den Einsatz in herkömmlichen Atomkraftwerken intensiv voran. Seit Jahren wird daran gearbeitet, das Verhalten des Uranbrennstoffs im Katastrophenfall zu verbessern (ADOPT). Außerdem versucht die Atombranche auf vielfältige Weise, die Standzeiten für Brennelemente in den Reaktoren zu vergrößern, um die Kosten für die nukleare Stromerzeugung zu senken. Das berichtet Westhinghouse und das Nuclear Engineering Magazine (Neimgazine). Diese neue Uranbrennstoff wird auch als LEU+ bezeichnet. Herkömmlicher Uranbrennstoff für Atommeiler hat eine Anreicherung bei 3 – 4 bis maximal 5 Prozent angereichertes Uran235. Die Neuentwicklung von Westinghouse verdoppelt diese Anreicherung nun auf acht Prozent. Damit wird der Brennstoff deutlich reaktionsfreudiger, also neigt stärker zur nuklearen Kettenreaktion. (Foto: Westinghouse. Herstellung von Uranoxid-Pallets.)
Gefertigt wurde der höher angereicherte Uranbrennstoff in der Westinghouse-Brennstoffproduktionsanlage in Springfield (Großbritannien). Die speziellen ADOPT-Brennstoffpellets wurden im Rahmen des Programms des US-Energieministeriums (DOE) für “unfalltolerante Brennstoffe” entwickelt. “Der neue Brennstoff wird im Jahr 2025 im Block 2 des KKW Vogtle in Waynesboro, Georgia, getestet, um die Leistung und Sicherheit von Kernkraftwerken zu verbessern.”
Die höher angereicherten Uranoxid-Pellets stammen angeblich aus dem Idaho National Laboratory. Dort sollen sie “aufbereitet” worden sein, was darauf verweist, dass der Anteil von 8 Prozent Uran235 nicht durch Anreicherung, sondern durch ein downgrade mit möglicherweise vormals möglicherweise militärischem Waffenuran hergestellt worden sein könnte. Die USA verfügen derzeit über keine nennenswerte Urananreicherung, haben sich in den letzten Jahren überwiegend über russische Uranlieferungen sowie über URENCO und Frankreich versorgt. Eine neue Urananreicherunganlage auf Basis von Zentrifugen ist bei Centus Energy derzeit in der Entwicklung. Zur Finanzierung der Entwicklungsarbeiten ist das Department of Energy auch hier maßgeblich beteiligt. Um die hohen Kosten einer eigenen Urananreicherungstechnologie der USA zu rechtfertigen, wird vor allem auf die Fertigung noch höher angereicherter Uran-Brennstoff (HALEU) gesetzt. Siehe unten mehr.
Ziel dieser neuen Brennstoffe ist es, durch die höhere Anreicherung den Brennstoff länger im Reaktor betrieben zu können. Bislang ist es erforderlich, die Brennelemente einmal jährlich während der Revision zu etwa einem Drittel durch neuen Brennstoff auszutauschen. Möglicherweise könnte höher angereichertes Uran eine Standzeit von ca. 24 Monaten ermöglichen, ohne dass getauscht werden muss. Wie sich diese dann verlängerte Betriebsdauer auf die notwendigen Sicherheitskontrollen und Wartungen auswirken wird, dürfte vor allem mit Blick auf immer ältere werdende Reaktoren von großer Bedeutung sein.
Auszugehen ist auch davon, dass für den Transport der LEU+Brennstoffe erhöhte Sicherheitsanforderungen an die Produktionsanlagen, an die Behälter und die Transporte gestellt werden müssen, den die erhöhte Kritikalität durch das nahezu verdoppelte Uran 235 könnte das Unfallrisiko deutlich erhöhen. Diese Anforderungen stellen sich auch bei neuartigem Brennstoff für die in vielen Länder im Forschungsbereich angesiedelten Small-Modular-Reaktors (SMR).
Für diese Reaktoren wird Brennstoff mit einer Uran235-Anreicherung von knapp 20 Prozent angestrebt, der Stoff ist damit fast als HEU zu klassifizieren, also High-Enriched-Urananium, das grundsätzlich als atomwaffentauglich angesehen wird. US-Forschende hatten jüngst darauf hingewiesen, dass bei einem flächendeckenden Einsatz dieses als HALEU bezeichneten Uran über 10 Prozent und knapp unter 20 Prozent nicht nur aufgrund der dann sehr großen verfügbaren Menge eine neue Dimension für die Verbreitung von Atomwaffen-Material entsteht.
Alles über HALEU auf umweltFAIRaendern.de
Westinghouse ist gegenüber dem französischen Brennelementehersteller Framatome – unter anderem am deutschen Standort in Lingen – ein wichtiger Player im Urangeschäft. Nicht nur in GB, auch in Schweden ist Westinghouse mit einer Uranfabrik am Start. Dort werden nicht nur Brennelemente für herkömmliche Atommeiler in Westeuropa gefertigt. Auch die speziellen VVER-Brennelemente für die von Russland gebauten Atommeiler können von Westinghouse hergestellt werden. Damit wird nach dem Ukraine-Krieg versucht, Russland aus dem Atomgeschäft in Osteuropa zu drängen.
Die PM von Westinghouse ist hier dokumentiert:
LEU+ ADOPT™ pellets will improve fuel cycle safety and reactor operational costs
Lancashire, England, August 7, 2024 – Westinghouse Electric Company has completed the first pressing of its Low Enriched Uranium (LEU+) ADOPT™ nuclear fuel pellets for commercial application at its Springfields Fuel Manufacturing Facility in the UK. This milestone was achieved in partnership with Southern Nuclear and the support of the U.S. Department of Energy.
LEU+ ADOPT™ pellets will improve fuel cycle safety and reactor operational costs
LEU+ ADOPT fuel contains up to 8% by weight uranium-235 (U-235) and additives that improve the safety performance of the fuel compared to standard UO2. Compared to the standard 5% uranium-235 enrichment used in Low Enriched Uranium, LEU+ ADOPT allows the generation of more power with fewer replacement bundles within the reactor core, offering improved nuclear fuel cycle economics for operating reactors.
“The first production of LEU+ ADOPT fuel is a key step for achieving longer fuel cycles and reducing operational costs in the nuclear fuel industry,” said Tarik Choho, Westinghouse Nuclear Fuel President. “This significant milestone, which is part of our EnCore® Accident Tolerant Fuel program, will help us provide safer, more economical, reliable, clean energy to our customers across the world.”
The first commercialization of LEU+ ADOPT nuclear fuel pellets is expected in spring 2025, when they will be inserted in Lead Test Assemblies at Southern Nuclear’s Vogtle Unit 2 Nuclear Power Plant in the U.S. The demand for LEU+ ADOPT fuel in the range of 5 – 10%, enrichment which reduces the number of outages needed in nuclear plants is expected to grow significantly in the coming years due to the increased demand for carbon-free electricity.
Westinghouse is a leading supplier of nuclear fuel, providing a uniquely diversified portfolio in the industry across nuclear reactor types, including PWR, BWR, AGR and VVER. Through our world-class manufacturing facilities in Sweden, the United Kingdom, and the United States, we focus on delivering innovative fuel technologies to meet our customer needs for lower fuel cycle costs, increased operational flexibility and efficiency, diversity of supply and accident-tolerant products. Westinghouse is creating a center of excellence for Low Enriched Uranium Plus (LEU+) fuel manufacturing in South Carolina to reduce the number of outages needed in nuclear plants.
Learn more about our advanced fuel capabilities and how they relate to different reactors around the world: Westinghouse Nuclear > Nuclear Fuel.
Incremental burnup increases fuel utilization and reduces fuel cycle costs for U.S. utilities
Cranberry Township, Pa., August 15, 2024 – Westinghouse Electric Company received the Nuclear Regulatory Commission’s approval for an increase in the burnup limit for the Westinghouse Encore® fuel designs. This allows better nuclear fuel efficiency, longer times between reactor refuels and lower operating costs.
Westinghouse engineers developing core designs with higher (or incremental) burnup, which brings value to utility customers.
United States Pressurized Water Reactors currently operate on 18-month fuel cycles, and this new higher burnup fuel will enable reductions in feed batch size, thereby improving fuel cycle economics. This is the first-time nuclear fuel batch reloads in the United States will be able to exceed a burnup limit of 62 GWd/MTU, paving the way for a future extension to benefit utilities to operate economically on 24-month fuel cycles.
“We are very pleased to receive approval from the Nuclear Regulatory Commission for incremental burnup in our nuclear fuel,” said Tarik Choho, Westinghouse President of Nuclear Fuel. “This milestone marks the start of production of nuclear fuel with increased capacity for Pressurized Water Reactors, vastly improving fuel costs for U.S. utility customers.”
The incremental burnup approval represents a key milestone for the Encore® Accident Tolerant Fuel Program, an initiative started in 2012 and funded by the Department of Energy, aimed at increasing performance and safety of nuclear reactors in support of U.S. energy security and climate goals.
Westinghouse is a leading supplier of nuclear fuel, providing a uniquely diversified portfolio in the industry across nuclear reactor types, including PWR, BWR, AGR and VVER. Through our world-class manufacturing facilities in the United States, the United Kingdom and Sweden, we focus on delivering innovative fuel technologies to meet our customer needs for lower fuel cycle costs, increased operational flexibility and efficiency, diversity of supply and accident-tolerant products. Westinghouse is creating a center of excellence for Low Enriched Uranium Plus (LEU+) fuel manufacturing in South Carolina to reduce the number of outages needed in nuclear plants. Learn more about our advanced fuel capabilities and how they relate to different reactors around the world: Westinghouse Nuclear > Nuclear Fuel