Im Laufe der Jahre sah sich der Nuklearsektor mit verschiedenen Schwierigkeiten konfrontiert, darunter exorbitante Kosten und das Misstrauen der Öffentlichkeit nach Katastrophen wie Tschernobyl und Fukushima. Doch ab April 2025 gelten kleine modulare Reaktoren (SMRs) als vielversprechende Lösung. Diese kleinen Kernkraftwerke sollen zahlreiche Probleme konventioneller Reaktoren lösen. Mit 440 in Betrieb befindlichen Reaktoren und einer globalen Kernenergiekapazität von rund 390 GW _e beflügelt der Drang zur Dekarbonisierung das Interesse an Kernenergie neu. Die IAEA berichtet zudem, dass 19 Länder über 80 SMR-Designs entwickeln . Dieser Artikel untersucht das Potenzial, die Vorteile, die Nachteile und die möglichen Anwendungsbereiche von SMRs im Energiesektor.

Was sind kleine modulare Reaktoren?

Kleine modulare Reaktoren (SMRs) sind Kernspaltungsreaktoren, die deutlich kleiner als herkömmliche Reaktoren konstruiert sind. Ihre Leistung liegt typischerweise zwischen 5 und 300 Megawatt elektrischer Leistung (MW_el) pro Einheit – etwa einem Drittel oder weniger der Leistung konventioneller Kernkraftwerke , die oft über 1,000 MW_el erreichen. Im Gegensatz zu ihren größeren Pendants sind SMRs modular aufgebaut. Das bedeutet, dass ihre Komponenten in Fabriken gefertigt und zur Montage an die jeweiligen Standorte transportiert werden können. Dieser Ansatz steht im Gegensatz zur kundenspezifischen, vor Ort durchgeführten Errichtung herkömmlicher Reaktoren, die häufig zu Verzögerungen und Kostenüberschreitungen führt.

Die Bauweisen kleiner modularer Reaktoren (SMR) sind sehr vielfältig und reichen von Druckwasserreaktoren (DWR) – dem heute am häufigsten eingesetzten Reaktortyp – bis hin zu fortschrittlichen Konzepten der Generation IV wie Flüssigsalzreaktoren und gasgekühlten Reaktoren. Einige SMR sind sogar für andere Zwecke als die Stromerzeugung ausgelegt, beispielsweise für die Meerwasserentsalzung oder die industrielle Wärmeerzeugung, gemessen in Megawatt thermisch (MWt) . Ihre geringe Größe und Flexibilität machen sie zu einer vielversprechenden Option für eine Reihe von Anwendungen und haben das Interesse an der Kernenergie als kohlenstoffarmer Energiequelle neu entfacht.

Das Versprechen kleiner modularer Reaktoren

Die finanziellen Hürden typischer Kernkraftwerke, die oft über 10 Milliarden Dollar kosten und deren Fertigstellung mehr als zehn Jahre dauert, könnten durch den Einsatz kleiner modularer Reaktoren gemindert werden. So stiegen beispielsweise die Kosten für die Erweiterung des Vogtle-Kraftwerks in Georgia von anfänglich 14 Milliarden Dollar auf über 35 Milliarden Dollar bis 2024. Dank Massenproduktion und Skaleneffekten können SMRs die Kosten potenziell auf 3,000 bis 5,000 Dollar pro Kilowatt senken, im Gegensatz zu 10,000 Dollar bei größeren Reaktoren. Die modulare Architektur dieser Systeme ermöglicht eine schrittweise Steigerung der Stromproduktion, was Versorgungsunternehmen zugutekommt, die keine riesigen Kraftwerke unterhalten können oder mit steigendem Strombedarf zu kämpfen haben.

Sicherheit ist einer der Hauptvorteile kompakter modularer Reaktoren. Ihr besonderes Merkmal ist, dass sie im Notfall durch Schwerkraft und nicht durch automatisierte Systeme oder menschliches Eingreifen funktionieren. Verschiedene Konstruktionen nutzen passive Sicherheitsmaßnahmen. So genehmigte die NRC beispielsweise 2022 die Selbstkühlungskonstruktion von NuScale Power, die im Falle einer Abschaltung bis zu 30 Tage lang ohne externe Stromversorgung sicher funktionieren kann . SMRs weisen reduzierte Reaktorkernabmessungen auf, wodurch die Menge an radioaktiven Stoffen verringert und somit das Ausmaß von Katastrophen minimiert wird, während gleichzeitig das Vertrauen der Öffentlichkeit in die Kernenergie wiederhergestellt wird.

Kleine modulare Reaktoren (SMRs) ermöglichen die Stromerzeugung in ländlichen Siedlungen, Industriegebieten und Regionen mit kleineren Stromnetzen, da sie dort effizienter arbeiten als große Reaktoren. Ontario Power Generation in Kanada plant, veraltete fossile Kraftwerke bis 2029 durch SMRs zu ersetzen, um die nördlichen Gebiete des Landes mit sauberer Energie zu versorgen. Google und Microsoft untersuchen den Einsatz von SMRs zur Stromversorgung energieintensiver Rechenzentren.

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Aktuelle Fortschritte und Beispiele aus der Praxis

Russland und China verfügen mit Abstand über die beiden aktivsten SMR-Anlagen. Im abgelegenen Dorf Pewek liefert Russlands schwimmendes Kernkraftwerk „Akademik Lomonossow“ mit zwei 35-MW-SMRs seit 2020 Energie und Wärme. Um die Machbarkeit modernster Konstruktionen zu demonstrieren, schloss China 2021 seinen HTR-PM, einen 210-MW-Hochtemperatur-SMR mit Gaskühlung, an das Stromnetz an . Diese innovativen Projekte zeigen, dass SMRs erfolgreich sein können, doch die internationale Skalierung stellt weiterhin eine Herausforderung dar.

Die starke Unterstützung der Bundesregierung zeigte sich im März 2025, als das US-Energieministerium eine Ausschreibung über 900 Millionen US-Dollar zur Förderung der Entwicklung von bis zu zwei fortschrittlichen Leichtwasser-SMRs neu auflegte. Holtec International plant, bis 2030 zwei SMRs mit je 300 MW Leistung im Kernkraftwerk Palisades in Michigan zu errichten , während NuScale Power in Idaho den ersten SMR in kommerzieller Größe mit je 77 MW Leistung pro Modul bauen will. Aufgrund all dieser Entwicklungen dürften kleine modulare Reaktoren in den USA schon bald einen immer größeren Anteil am Energiemix ausmachen.

Die Herausforderungen, denen wir gegenüberstehen

Obwohl sie potenziell realisierbar sind, ist ihre Realisierbarkeit noch unklar. Aufgrund mangelhafter Lieferketteninfrastruktur und hoher Rohstoffkosten lässt sich der anfängliche Optimismus hinsichtlich der Prognosen nicht mehr zur Rechtfertigung der hohen Ausgaben heranziehen. Laut einem IDTechEx-Bericht aus dem Jahr 2023 werden SMRs bis 2043 voraussichtlich nur 2 % des weltweiten Strombedarfs decken, was auf eine langsamere Verbreitung als von Befürwortern erwartet hindeutet. Um mit erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie konkurrieren zu können, deren Preise auf 30 bis 50 US-Dollar pro Megawattstunde gesunken sind, sind erhebliche Investitionen und eine Standardisierung erforderlich.

Die regulatorischen Rahmenbedingungen erschweren weiterhin die Entwicklung kleiner modularer Reaktoren, da die Durchführung umfassender Sicherheits- und Genehmigungsprüfungen für neue Konstruktionen mehrere Jahre dauern kann. Obwohl NuScales Konstruktion die Genehmigung der NRC erhalten hat, stehen andere Entwickler vor ähnlichen Herausforderungen. Im Jahr 2022 startete die IAEA die Initiative zur Harmonisierung und Standardisierung im Nuklearbereich, um globale Standardisierungsinitiativen voranzutreiben, die die Umsetzung von Nuklearprojekten erleichtern und beschleunigen sollen.

Die breite Bevölkerung hat diese Lösung noch nicht vollständig akzeptiert. Die sichereren Eigenschaften von SMRs können die anhaltenden Auswirkungen historischer Atomunfälle nicht beseitigen. Zudem ist der Umgang mit radioaktivem Abfall nach wie vor ein Problem, obwohl SMRs pro Stromeinheit weniger Abfall erzeugen als große Reaktoren. Es ist schwierig, SMRs als Helden der sauberen Energie zu bezeichnen, da in vielen Ländern noch über geologische Tiefenlager und andere Lösungen diskutiert wird.

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Fazit

In der Nuklearindustrie stellen kleine modulare Reaktoren aufgrund ihrer Sicherheit, Flexibilität und möglichen Kosteneinsparungen gegenüber herkömmlichen Reaktoren eine bedeutende Errungenschaft dar. Betriebsbeispiele in China und Russland sowie Pläne in den USA und anderen Ländern zeigen, wie beliebt SMRs werden. Für ihren Erfolg müssen jedoch wirtschaftliche, rechtliche und soziale Fragen gelöst werden. SMRs könnten eine wichtige Rolle bei der globalen Dekarbonisierungsinitiative spielen.

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