Nuklearantrieb für die Schifffahrt: Der Weg zur Marktreife

'Going Critical': Die Schifffahrt rückt der nuklearen Realität einen Schritt näher

„Going Critical“: Die Schifffahrt rückt in dieser Woche der nuklearen Realität einen Schritt näher, da die Machbarkeitsstudien von Norwegens NuProShip II und eine Reihe von Demonstrationen von Kleinreaktoren an anderen Orten eine langjährige Idee in ein kurzfristiges Engineering-Programm verwandelt haben. Der Ausdruck „Going Critical“ (das Erreichen der Kritikalität) hat hier eine doppelte Bedeutung – in der Reaktorphysik bezeichnet er den Moment, in dem ein Kern eine selbsterhaltende Spaltungskettenreaktion erreicht, und im Branchenjargon beschreibt er nun den Übergang von Laborentwürfen und Konzeptpapieren hin zu Projekten, die Prototypen, Finanzierung und Crew-Schulungen planen. Die neuesten Projektberichte, staatlichen Förderungen und privaten Absichtserklärungen deuten darauf hin, dass der maritime Sektor Kernkraft nicht mehr nur als Dekarbonisierungs-Fantasie betrachtet; Teams testen konkrete Reaktoroptionen, Umwandlungszyklen und Energiepuffersysteme, damit Entwürfe in den kommenden Jahrzehnten lizenziert, gebaut und eingesetzt werden können.

'Going Critical': Die Schifffahrt nimmt DP-Schiffe und Offshore-Arbeiten ins Visier

Die NuProShip II-Studie bewegte sich weg von militärischen Druckwasserreaktoren hin zu kleinen modularen Reaktoren (SMRs) der Generation IV und testete Kombinationen wie heliumgekühlte Kerne mit TRISO-Partikel-Brennstoff in Verbindung mit überkritischen CO2-Kreisläufen (sCO2). Das Ergebnis ist nach Angaben der Ingenieure eine kompakte, hochtemperierte Wärmequelle, die einen kleinen, fabrikgefertigten Energieumwandlungsstrang speisen kann. Da ein Reaktor eher konstant läuft, als dass er schnell gedrosselt wird, sieht das Konzept eine thermische Batterie – einen Wärmepuffer – vor, um Basiswärme aufzunehmen und bei Bedarf Leistungsspitzen an die Strahlruder abzugeben. Dieses Design ermöglicht es dem Schiff, die Anforderungen an DP2/DP3-Redundanz und sofortiges Ansprechverhalten zu erfüllen, während die Steuerungssysteme des Reaktors stabil und einfach bleiben.

Technische Entscheidungen: Heliumkerne, TRISO-Brennstoff, sCO2 und thermische Batterien

Die technischen Entscheidungen in NuProShip II und ähnlichen Studien sind wohlüberlegt und reagieren auf Erkenntnisse sowohl aus Marinereaktoren als auch aus dem neuen zivilen SMR-Sektor. Heliumgekühlte Hochtemperatur-Gasreaktoren ermöglichen im Vergleich zu Druckwasserreaktoren einen Betrieb bei niedrigerem Druck und einen höheren thermischen Wirkungsgrad. TRISO-Brennstoff – keramisch beschichtete Partikel, die Spaltprodukte zurückhalten – wird wegen seines robusten Verhaltens in Unfallszenarien und seiner passiven Containment-Eigenschaften bevorzugt. Überkritische CO2-Kreisläufe wandeln Wärme in Arbeit in einem viel kleineren Paket um als Dampfturbinen, was das Volumen unter Deck für Ausrüstung und Mannschaftsräume auf einem Handelsschiffsrumpf reduziert.

Wie nah ist die Branche? Piloten, Prototypen und nationale SMR-Programme

Heute befindet sich die Branche eindeutig in einer Demonstrations- und frühen Design-Validierungsphase und noch nicht in der Massenanwendung. NuProShip II hat Konzeptentwürfe und Technologie-Roadmaps erstellt und wird die Industrialisierungsaufgaben an SFI SAINT (Sustainable Applied and Industrialised Nuclear Technology) übergeben, ein achtjähriges Zentrum, das von 2026 bis 2034 mit 96 Millionen NOK an öffentlichen Fördermitteln und 200 Millionen NOK an Branchenzusagen unterstützt wird. Diese Mittel sollen dazu dienen, technische Konzepte in Richtung Prototyp-Hardware, Gestaltung der Lieferkette und Crew-Schulung zu führen. Wenn die Zeitpläne halten, sehen Befürworter die Kiellegung für ein erstes nuklear angetriebenes Offshore-Konstruktionsschiff in den 2030er Jahren vor.

Außerhalb der Schifffahrt gibt es aktive landgestützte und militärnahe Pilotprojekte, die für die maritimen Zeitpläne von Bedeutung sind. Fortgeschrittene SMR-Projekte in den USA – TerraPowers Natrium, Kairos Powers Hermes und andere Mikroreaktor-Bemühungen wie Project Pele – durchlaufen derzeit Demonstrations- oder Lizenzierungsphasen. Diese Projekte unterstreichen zwei Realitäten: Regulierungsbehörden und nationale Labore werden aufgefordert, sich an neue Brennstoffe anzupassen (einschließlich hochgradig schwach angereichertem Uran, HALEU), und die Lieferketten- sowie Anreicherungskapazitäten müssen skaliert werden, wenn zivile SMRs und maritime Varianten international Verbreitung finden sollen.

Regulatorische, Hafen- und Versicherungsherausforderungen bleiben groß

Die Technologie ist nur eine Achse des Problems. Der bestehende internationale Rahmen für nukleare Handelsschiffe geht auf einen Code von 1981 zurück, der vor der Ära der passiv sicheren SMRs, TRISO-Brennstoffe und modernen Containment-Konzepte entstand. Dieser Code ist nicht für die nun vorgeschlagenen gasgekühlten und fabrikgefertigten Konzepte der Generation IV geeignet. Um kommerziell operieren zu können, müssen nukleare Handelsschiffe ein Geflecht von Hindernissen überwinden: Akzeptanz auf internationaler Vertragsebene für Hafenanläufe, harmonisierte Regeln der Klassifikationsgesellschaften (DNV und andere beteiligen sich bereits an der Design-Sicherung), Hafen-Notfallplanung, Haftungs- und Versicherungssysteme, die über die gewöhnliche P&I-Deckung hinausgehen, sowie die Akzeptanz durch lokale Gemeinschaften und Behörden an Orten, an denen Schiffe inspiziert oder gewartet würden.

Praktische Fragen umfassen: Welche Behörde lizenziert einen Schiffsreaktor – eine nationale Atomaufsichtsbehörde, der Flaggenstaat oder ein hybrides Regime, das an IMO-Standards gebunden ist; wie Notfallplanungszonen für Schiffe definiert werden, die viele Gerichtsbarkeiten durchqueren können; und wie abgebrannter Brennstoff und radioaktiver Abfall nach der Außerdienststellung eines Schiffes gehandhabt werden. All dies erfordert neue internationale Verhandlungen. Ohne vereinbarte Standards und die Akzeptanz durch einzelne Häfen könnte ein nukleares Handelsschiff in seinen Anlaufmöglichkeiten eingeschränkt sein – ein unhaltbares kommerzielles Risiko für Schiffseigner.

Sicherheitsrahmen: Was „Going Critical“ bedeutet und wie Reaktoren auf See sicher gemacht werden

In der Reaktorphysik bedeutet „Going Critical“, dass der Kern einen Neutronenmultiplikationsfaktor von eins erreicht hat – jede Spaltung erzeugt im Durchschnitt ein Neutron, das eine weitere Spaltung auslöst – und die Kettenreaktion selbsterhaltend ist. Für Schiffskonstrukteure und Regulierungsbehörden besteht das technische Ziel nicht darin, Kritikalität zu vermeiden – so erzeugt ein Reaktor Wärme –, sondern passive und technische Systeme zu entwerfen, die das Kernverhalten unter allen denkbaren Szenarien vorhersehbar, kontrollierbar und sicher machen.

Moderne SMR-Konzepte betonen die passive Sicherheit: Physik und Materialien, die bei Kühlmittelverlust natürlich abschalten oder Wärme abführen, gekoppelt mit Brennstoffformen wie TRISO, die darauf ausgelegt sind, Radioaktivität selbst unter extremen Bedingungen zurückzuhalten. Schiffsdesigns ergänzen dies durch das Erbe der Marine (kompakte Abschirmung, Kompartimentierung, robustes Containment) und maritime Redundanzpraktiken. Dennoch müssen Sicherheitskompromisse zusammen mit Sicherheits- und Proliferationsrisiken untersucht werden, insbesondere dort, wo Brennstofftypen oder Wiederaufarbeitung die Abfallströme verändern könnten.

Warum es wichtig ist: Emissionen, Ausdauer und kommerzielle Chancen

Die Schifffahrt ist für einen erheblichen Teil der globalen CO2-Emissionen und anderer Schadstoffe verantwortlich. Für Offshore-Operationen, bei denen Bunkerlogistik und Ausdauer entscheidend sind, verspricht der Nuklearantrieb null betriebliche Emissionen und eine effektiv unbegrenzte Reichweite zwischen den Tankvorgängen – ein überzeugendes Wertversprechen für Betreiber, die derzeit Flotten von Dieselgeneratoren betreiben und große Mengen an Schweröl mitführen. Für die breitere Handelsflotte ist das Bild differenzierter: Kernkraft könnte fossile Brennstoffe in Nischenklassen (Offshore-Versorgungsschiffe, Eisbrecher, Fähren, möglicherweise einige Container- oder Ro-Ro-Schiffe) ersetzen, während andere Kraftstoffe – Ammoniak, Wasserstoff, Methanol – in Segmenten mit kürzerer Reichweite oder geringerer Leistung dominieren könnten.

Kommerziell gesehen könnte der Markt für fabrikgefertigte Kraftwerke und maritime Nuklearsysteme neue Industrieketten und qualifizierte maritime Nuklear-Crews schaffen, aber nur, wenn Designer, Versicherer und Hafenstaaten sich auf sichere, replizierbare Standards einigen können und Investoren einen Weg zu bankfähigen Projekten anstelle von einmaligen Prototypen sehen.

Was kommt als Nächstes und ein realistischer Zeitplan

Es ist zu erwarten, dass sich die Aktivitäten bis in die späten 2020er und in die 2030er Jahre beschleunigen werden. NuProShip II wird 2026 bei SFI SAINT in die Industrialisierungsphase übergehen, nationale SMR-Demonstrationen werden die Lizenzierung und die Brennstoffversorgung vorantreiben, und falls erste Prototypen gebaut werden, werden diese nach aktualisierten Regeln klassifiziert und inspiziert, die Industrie und Regulierungsbehörden parallel aushandeln müssen. Konservativ betrachtet wäre das erste hochseetüchtige nukleare Handels- oder Offshore-Konstruktionsschiff ein Schiff der 2030er Jahre – nicht weil die Physik neu ist, sondern weil Hafenzugang, rechtliche Rahmenbedingungen, Brennstofflogistik und öffentliche Zustimmung zuerst geklärt werden müssen.

Quellen

• The Information Technology and Innovation Foundation (ITIF-Bericht über Small Modular Reactors)
• Norwegian University of Science and Technology (NTNU) / NuProShip II Projektmaterialien und SFI SAINT Förderbekanntmachungen
• International Atomic Energy Agency (IAEA) Regulierungs- und SMR-Leitfäden
• Idaho National Laboratory (INL) und U.S. Department of Energy Technik- und Demonstrationsprogramme