Frachttransport mit nuklearer Energie?

Die Kernkraft umfasst eine Vielzahl unterschiedlicher Antriebsmethoden, die jedoch alle eine Form von Kernreaktion als primäre Energiequelle nutzen. Die Idee, diese Energie für den Antrieb zu verwenden, stammt aus dem frühen 20. Jahrhundert. Die Atom-Pioniere nahmen an, dass radioaktives Material in der ein oder anderen Form ein geeigneter Kraftstoff für Motoren wäre und Autos, Züge, Flugzeuge und Schiffe antreiben könnte. Abgesehen von einigen wenigen Ausnahmen wurden zahlreiche dieser Pläne aus verschiedenen (technischen) Gründen nie verwirklicht. Doch jetzt gibt es neue Initiativen, welche die jüngsten technischen Fortschritte bei Kernenergie für den nuklearbetriebenen Gütertransport einsetzen wollen.

Die Idee, Radium als Antrieb zu nutzen, tauchte erstmals im frühen 20. Jahrhundert auf und inspirierte sogar den legendären Science-Fiction-Autor H. G. Wells in seinem 1914 erschienenen Roman „Befreite Welt“. Besonders kurz vor und nach den ersten Atombombenabwürfen, die zum Ende des Zweiten Weltkriegs führten, glaubte die Menschheit naiv, dass mit dem Beginn des „nuklearen Zeitalters“ alle Probleme leicht gelöst sein würden. Die Kraft der Kernspaltung sollte nicht nur zur Energieerzeugung, sondern auch im Alltag genutzt werden. Es schien, dass einer strahlenden Zukunft nichts im Wege stand. Mittlerweile ist die Euphorie etwas verflogen, denn die Technologie ist zwar einigermaßen sicher, aber nicht ganz ohne Risiken, und die Frage der Lagerung abgebrannter Brennstäbe ist weiterhin ungeklärt.

Optimistischer Start in eine neue Ära

Ein Konzept für ein nuklear angetriebenes Auto aus dem Jahr 1937 wies darauf hin, dass Fahrer:innen möglicherweise eine 50 Tonnen schwere Abschirmung aus Blei benötigen würden, um sich vor der Strahlung zu schützen. Dennoch wurde in den 1940er und 1950er Jahren unermüdlich daran gearbeitet, ein umsetzbare Lösung zu finden. Die Entwicklung der ersten nuklearbetriebenen U-Boote und Schiffe sowie Experimente zur Entwicklung eines nuklearbetriebenen Flugzeugs (!) hielten die Idee trotz des Abschirmungsproblems am Leben. Sogar die Sowjetunion berichtete von der Entwicklung eines nuklearbetriebenen Autos, und es wurde behauptet, ihre Laboratorien hätten das Abschirmungsproblem mit einer neuen Legierung gelöst, welche die Strahlung angeblich absorbieren konnte.

„Atom-Straßenkreuzer“

1958, auf dem Höhepunkt der klassischen amerikanischen Automobilkultur der 1950er Jahre mit ihren riesigen und legendären „Straßenkreuzern“, wurden mindestens vier nuklearbetriebene Konzeptautos vorgeschlagen. Ihre Namen klangen mehr als extravagant und waren selbsterklärend: Der Ford „Nucleon“ oder der Studebaker-Packard „Astral“ vermittelten einfach den Geist einer Epoche. Selbstverständlich wurde keines dieser „Concept Cars“ jemals gebaut. Ein Chrysler-Ingenieur lehnte die Idee 1957 schlichtweg als unrealistisch ab, da er schätzte, dass ein 36 Tonnen schwerer „Kernreaktor“ nötig wäre, um ein 1.400 kg schweres Auto zu bewegen. Damals waren die technischen Möglichkeiten einfach nicht ausgereift genug, um zu einer vernünftigen Umsetzung zu gelangen.

Kernkraft auf Schienen

Mitte der 1950er Jahre hatte Dr. Lyle B. Borst, Physikprofessor an der University of Utah, eine großartige Idee: Wenn Autos als Plattform zu klein waren, könnte man doch Züge mit ihren viel größeren Abmessungen nutzen. Mit Hilfe der Kernkraft könnte man quasi mühelos die riesigen Distanzen des amerikanischen Kontinents überwinden. Auch das Problem der Abschirmung gegen schädliche Strahlung wäre in einer Lokomotive leichter zu lösen gewesen als in einem kleinen PKW. Zudem mussten Lokomotiven damals häufig anhalten, um Kohle oder Diesel aufzuladen. Wie viel praktischer wäre dann also eine Lokomotive, die locker einmal um die Welt fahren könnte, ohne zum Auftanken anhalten zu müssen?

Dr. Borst, der früher bereits als Reaktordesigner tätig gewesen war, entwickelte zusammen mit den Student:innen seines Physikstudiengangs und in Zusammenarbeit mit mehreren Maschinenbauunternehmen eine erste „Atomlok“. Für die ehrgeizige Idee wurde eine 54-seitige Machbarkeitsstudie veröffentlicht, welche die „X-12“ getaufte Lokomotive vorstellte.

Ein mächtiges 360-Tonnen-Monster

Die X-12 hätte ein Gewicht von 360 ​​Tonnen erreicht und wäre fast 50 Meter lang gewesen – so lang, dass der Motor in zwei Abschnitte hätte unterteilt werden müssen, lediglich durch einen flexiblen Übergang verbunden. Als Energiequelle hätte eine Lösung aus spaltbarem U-235 dienen sollen, die in einem kleinen Tank eingefasst sein sollte. Dieser Behälter, nur einen Meter lang und 30 Zentimeter breit, wäre von einem 200-Tonnen-Schutzschild umgeben gewesen. Der vom Reaktor erzeugte Dampf würde Turbinen antreiben, welche diesen in Strom umwandeln sollten. Auf diese Weise könnte man 7.000 PS Strom erzeugen. Die X-12 wäre laut Kalkulation stark genug gewesen, um einen 5.000-Tonnen-Zug in nur 3 Minuten und 32 Sekunden auf fast 100 Kilometer pro Stunde zu beschleunigen.

Nur Schiffe wurden realisiert

Nun, obwohl von technischer Seite sehr beeindruckend, waren nukleare Antriebe mit all ihren Konsequenzen auch immer eine große Herausforderung. Am Ende erreichten die meisten dieser Züge, Autos und Flugzeuge nur den Status technischer Zeichnungen oder Prototypen. Nur Spezialschiffe wie Eisbrecher oder Flugzeugträger wurden erfolgreich entwickelt und sind weiterhin mit Nuklearkraft im Einsatz.

In jüngster Zeit erlebt die Nutzung von Atomantrieben in der Schifffahrt eine Renaissance. Dies wird durch mehrere Faktoren vorangetrieben, wobei aber vor allem der technologische Fortschritt bei der Miniaturisierung der Nukleartechnologie eine Schlüsselrolle spielt.

Blüht eine neue Atom-Renaissance?

Im August 2024 gab Maersk eine Partnerschaft mit „Lloyd’s Register“ und „CORE POWER“ bekannt, um die Machbarkeit von nuklearbetriebenen Containerschiffen zu überprüfen. Ziel war die Reduzierung der Emissionen im Seeverkehr. Eine gemeinsame Studie konzentriert sich auf fortschrittliche Kernreaktortechnologie der vierten Generation, die für ihre verbesserten Sicherheitsmerkmale bekannt ist. In weiterer Folge sollen auch Herausforderungen wie behördliche Genehmigungen, Sicherheit und Betriebseffizienz in der Theorie durchgespielt werden. Der größte Vorteil, welcher für die Integration von Atomkraft in der Seefracht spricht: potenziell emissionsfreie Schifffahrt, die für die Erreichung der selbst auferlegten Netto-Null-Ziele der Reedereien unerlässlich ist.

Weitere Reedereien sind interessiert

Trotz ihres Potenzials steht die nuklearbetriebene Schifffahrt vor Herausforderungen wie Sicherheitsbedenken, Abfallmanagement und ungeklärten regulatorischen Hürden. Ole Graa Jakobsen, Leiter der Flottentechnologie bei Maersk, erkennt diese Probleme an, bleibt aber optimistisch, was die technologischen Fortschritte im Reaktordesign in den nächsten zehn bis 15 Jahren angeht.

Aber auch andere Reedereien untersuchen den Kernantrieb im Zuge ihrer Bemühungen, die Emissionen deutlich zu senken. Ocean Network Express (ONE) und Hapag-Lloyd haben ebenfalls Interesse gezeigt. ONE sieht Kernenergie als Ergänzung zur Produktion von grünem Wasserstoff, einem weiteren führenden Technologie-Anwärter für nachhaltigere Schifffahrt. Auch Hapag-Lloyd-CEO Rolf Habben Jansen sieht ab 2030 Potenzial für den Kernantrieb, betont jedoch, dass sich die Technologie noch in einem frühen Stadium befindet.

2.800 oder 24.000 TEU?

Eines der oben genannten Unternehmen, CORE POWER, hat eine führende Rolle übernommen und ein Konzept für ein 2.800 TEU großes, nuklearbetriebenes Containerschiff mit Flüssigsalzreaktoren vorgestellt. Diese Schiffe versprechen schnellere Transitzeiten und null Emissionen. Auf transatlantischen Routen könnte die Reisedauer beispielsweise von zehn auf 6,5 Tage sinken, was die Effizienz deutlich steigern würde. Einziger Nachteil: Eine Kapazität von 2.800 Standardcontainern gilt heutzutage als relativ klein.

Chinas Schiffbauindustrie macht in diesem Bereich ebenfalls Fortschritte, verfolgt dabei aber einen anderen, wenn auch vertrauten Ansatz. Die staatliche Schiffswerft „Jiangnan“ hat einen Entwurf für ein 24.000-TEU-Containerschiff mit Nuklearantrieb vorgestellt, das ebenfalls die Technologie eines Flüssigsalzreaktors nutzt. In China wird bekannterweise alles gleich mal als absolutes Rekordprojekt angelegt.

Leitmotiv ist die Senkung von Emissionen

Reedereien stehen zunehmend unter Druck, die Emissionsreduktionsziele der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) zu erfüllen – in diesem Kontext könnte der Kernantrieb einen potenziellen Weg zur Dekarbonisierung eröffnen. Auch wenn noch erhebliche Herausforderungen zu bewältigen sind, könnten Forschung und Zusammenarbeit die nuklearbetriebene Schifffahrt innerhalb des nächsten Jahrzehnts Wirklichkeit werden lassen. Es wird sich zeigen, wie sich diese neuen Initiativen entwickeln und ob in der Transportbranche ein „neues Atomzeitalter“ anbricht…