Ampera: US-Startup druckt Thorium-Reaktorkern aus Siliziumkarbid

Das Startup Ampera druckt Reaktormodule für KI-Rechenzentren per 3D-Druck. Der nukleare Betrieb mit Thorium startet frühestens 2030. Das US-Unternehmen Ampera hat in Florida ein Kernreaktormodul vorgestellt, das in Originalgröße vollständig im 3D-Druckverfahren gefertigt wurde. Gründer und CEO Brian Matthews enthüllte den Prototyp vor rund 100 Gästen im firmeneigenen Innovationszentrum in Palm Beach Gardens, wie das Unternehmen mitteilte. Weiterlesen nach der Anzeige Das Modul besteht aus einem Reaktorkern und einem Druckbehälter, die beide aus Siliziumkarbid gedruckt wurden, also aus einem Material, das einige Vorteile bietet im Vergleich zu den herkömmlichen, aus Zirconium bestehenden Legierungen. Siliziumkarbid hält Temperaturen bis 1.600 Grad Celsius stand, es absorbiert auch weniger thermische Neutronen, was eine lange Betriebsdauer ermöglicht. Weil Zirconium, wie beim Fukushima-Unfall, mit Wasserdampf reagieren und erhebliche Mengen hochexplosiven Wasserstoff freisetzen kann, ist ein Reaktor aus Siliziumkarbid in dieser Hinsicht auch sicherer. Allerdings leidet auch Siliziumkarbid auf längere Sicht an Materialversprödung, was zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen notwendig macht. Matthews erklärte, der Kern und das Druckgefäß legten "den Grundstein für werkseitig gefertigte, in Serie produzierte Kernenergie". Die additive Fertigung zeige einen "klaren kommerziellen Weg, wie neue Kerntechnik beschleunigt auf den Markt" komme. Ampera entwickelt einen unterkritischen, festkörperbasierten Thorium-Reaktor – ein Konzept, das auch in der deutschen SMR-Debatte um Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche eine Rolle spielt. Das Geheimnis des Gyroid-Kerns: 30 Jahre Strom ohne Brennstoffwechsel Weiterlesen nach der Anzeige Die Besonderheit des Systems liegt in der Gyroid-Struktur des kugelförmigen Reaktorkerns. Ein Gyroid bietet im Verhältnis zu seinem Volumen eine enorme Oberfläche, was ideal für die Wärmeübertragung. Konventionelle Fertigungsmethoden scheitern bislang an dieser Komplexität, weshalb Ampera auf additive Fertigung setzt. Der Kern soll bis zu 30 Jahre ohne Brennstoffnachfüllung arbeiten. Als Brennstoff dienen TRISO-Partikel (Tri-Structural Isotropic) auf Thorium-Basis. Thorium-232 ist nicht selbst spaltbar: Erst nach Aufnahme eines Neutrons wandelt es sich über mehrere Zerfallsstufen in spaltbares Uran-233 um. Dafür benötigt der Reaktor eine externe Neutronenquelle. Ampera spricht von einem firmeneigenen "Neutron Driver", hält dessen genaue Funktionsweise aber unter Verschluss . Bislang herrscht einige Skepsis gegenüber dieser Technologie. So erklärte etwa Swadesh Mahajan, Research Professor für Fusionsplasmaphysik an der University of Texas in Austin, gegenüber Techtimes: "Wenn ich es von außen betrachte, scheint es mir, dass es wirtschaftlich nicht ohne Weiteres rentabel sein wird". Ein Grund dürfte dafür sein, dass der "Neutron Driver" selbst erhebliche Energiemengen aufwenden muss, um den kontinuierlichen Neutronenzufluss zu gewährleisten. Siliziumkarbid statt Zirconium: Warum das Design Kernschmelzen verhindert Der Reaktor arbeitet unterkritisch, das heißt, der Brennstoff kann eine Kettenreaktion nicht eigenständig aufrechterhalten. Eine unkontrollierte Leistungssteigerung, wie etwa bei einer Kernschmelze, ist physikalisch ausgeschlossen. Denn versiegt der externe Neutronenzufluss, stoppt die Kernspaltung abrupt. Die Sicherheit ergibt sich laut Ampera aus Materialeigenschaften und Kerndesign, nicht aus aktiven Abschaltsystemen oder Eingriffen des Bedienpersonals . Die geplanten Systeme sollen je nach Konfiguration 15 oder 30 Megawatt elektrische Leistung (MWe) liefern – genug für ein typisches Rechenzentrum. Im Juni gründete Ampera eine australische Tochtergesellschaft, um Thoriumvorkommen zu sichern und die TRISO-Brennstoffproduktion in den USA aufzubauen . Gasturbinenbrücke bis 2027, Kernmodul ab 2030 Gegenüber The Register bezifferte ein Unternehmenssprecher den Zeitplan: Der konventionelle Teil für die Stromerzeugung könne bereits 2027 verfügbar sein, das Nuklearmodul stehe Kunden "vorbehaltlich behördlicher Genehmigung etwa 2030" zur Verfügung . Bis dahin setzt Amperas Strategie "Power Now. Nuclear Next." auf gasbetriebene Systeme mit überkritischem Kohlendioxid. Dieses liegt vor, wenn Temperatur (ab 31,1 Grad Celsius) und Druck (oberhalb von 73,8 bar) so gewählt sind, dass CO2 sowohl die Eigenschaft von Gas und Flüssigkeiten hat. Seine Verwendung hat den Vorteil, dass die Reaktoren zu zwei Dritteln baugleich mit der späteren Nuklearkonfiguration sind. Als Zielmärkte nennt Matthews KI-Rechenzentren, Verteidigung, Industrie und Schifffahrt. Das US-Luftwaffenministerium prüft bereits Mikroreaktoren für drei seiner Standorte zur Absicherung bei Netzausfällen .