Wie Bechtel den Bau des Atomkraftwerks der nächsten Generation von Bill Gates in Wyoming plant

Der Beginn der Bauarbeiten für Kemmerer Unit One, das Kernreaktorprojekt der nächsten Generation in Wyoming, durch Bill Gates‘ Energieunternehmen TerraPower hätte in Sachen Spatenstichzeremonie nicht spektakulärer sein können.

Vor einem John Deere-Radlader mit der Flagge von Wyoming stehend, sprach Gates zu einer Menge Würdenträger, Regierungsvertretern auf Bundes- und Landesebene sowie zu den Medien. „Es ist so etwas wie ein Traum, und hier machen wir ihn zur Realität“, sagte er. „Das ist ein großer Schritt in Richtung sicherer, reichlich vorhandener und kohlenstofffreier Energie.“

Bill Gates (Mitte) gibt den ersten Spatenstich für das offizielle Natrium-Projekt in Wyoming bekannt. Foto: TerraPower

Gates‘ Projekt, bekannt als Natrium-Demonstrationsprojekt, hat ehrgeizige Ziele: Es soll das erste einer neuen Generation kleiner Kernkraftwerke (SMRs) in den USA fertigstellen, die nach Expertenmeinung billiger, einfacher und sicherer als herkömmliche Kernkraftwerke gebaut werden können und typischerweise eine Leistungskapazität von 300 MW oder weniger haben – also etwa ein Drittel herkömmlicher Kernkraftwerke.

Und TerraPower ist nur eines von Dutzenden Unternehmen, die um die Entwicklung von SMRs wetteifern. Befürworter sagen, dass diese die beste Lösung für die Klimakrise sein könnten: Sie produzieren reichlich CO2-freien Strom in Gebäuden von der Größe einiger Fußballfelder, der an alles Mögliche von Städten bis hin zu Rechenzentren angeschlossen werden könnte. Dabei kommt eine etablierte Technologie zum Einsatz, die seit Jahrzehnten in U-Booten und Eisbrechern eingesetzt wird.

Und trotz der deutlich sichtbaren Erdbewegungsmaschinen, die den Boden der Wüstenhochebenen außerhalb der Kleinstadt Kemmerer aufwühlen, stehen die Bauarbeiten vor Ort vor gewaltigen Hindernissen:

Das Projekt hat noch nicht die Genehmigung der US-amerikanischen Atomaufsichtsbehörde erhalten. Als Brennstoff kann dabei kein angereichertes Uran aus Russland verwendet werden, wie ursprünglich geplant. Zudem ist die Gefahr von Kostenüberschreitungen und Verzögerungen, die bei den meisten anderen westlichen Atomprojekten zu beobachten sind, weiterhin groß.

Die Wirtschaftlichkeit von SMRs muss sich allerdings noch in der realen Bauwelt beweisen. Außerhalb staatlich kontrollierter Länder wie Russland und China hat bisher noch kein Unternehmen einen wirtschaftlich tragfähigen Weg gefunden, einen SMR zu bauen.

Im November 2023 stornierte TerraPowers Konkurrent NuScale – das einzige Unternehmen mit der Genehmigung zum Bau eines SMR in den USA – die Pläne zum Bau seines ersten Projekts in Idaho, nachdem die geplanten Kosten von 3,6 Milliarden US-Dollar für 720 Megawatt im Jahr 2020 auf 9,3 Milliarden US-Dollar für 462 Megawatt drei Jahre später gestiegen waren.

Ahmet Tokpinar, Principal Vice President und General Manager für Nukleartechnik beim US-amerikanischen Maschinenbaugiganten Bechtel, ist der Mann, der dafür verantwortlich ist, dieses Kunststück zu verwirklichen und dafür zu sorgen, dass die Bauarbeiten auf dieser viel beachteten Baustelle im Zeitplan bleiben.

In einem Exklusivinterview mit Construction Briefing erklärte er, dass das TerraPower-Projekt aufgrund seines Reaktordesigns aus baulicher Sicht bessere Voraussetzungen für den Bau des ersten kommerziellen SMR des Landes habe als viele US-Konkurrenten.

Ahmet Tokpinar, Principal Vice President und General Manager Nuclear bei Bechtel. Foto: Bechtel

„Dieser spezielle Reaktor verwendet Natrium in flüssiger Form als Kühlmittel, das die Wärme aus der Kernreaktion aufnimmt“, sagt Tokpinar. „Weil Natrium eine sehr hohe Siedetemperatur hat, wird die Anlage bei atmosphärischem Druck betrieben. Das bedeutet eine gewaltige Veränderung in der Art und Weise, wie Kernkraftwerke entworfen und gebaut werden. Es bedeutet, dass man keine schweren, dickwandigen Rohre braucht, die notwendig sind, um ein Bersten bei unter Druck stehendem Wasser zu verhindern. Man braucht keine Sicherheitshülle mit dicken Betonwänden. Man hat weniger Beton, weniger Stahl, weniger schwere Rohrleitungen. Und im Baubereich bedeutet das einen kürzeren Zeitplan. Der Bau dauert weniger Zeit und kostet weniger als ein konventioneller Kernreaktor.“

Ein Großteil des Reaktors selbst könne daher außerhalb des Standorts in Fabriken gebaut und die fertigen Teile anschließend auf der Straße zur Montage transportiert werden, was das Baurisiko erheblich reduziere.

Ein weiterer wichtiger Faktor, der für TerraPower spricht, ist, dass sein Gründer Bill Gates über viel Geld verfügt und das Projekt nicht darauf angewiesen ist, auf den öffentlichen Märkten Geld aufzutreiben.

TerraPower hat fast eine Milliarde US-Dollar an privaten Mitteln aufgebracht und sich von der US-Regierung Zusagen über die Bereitstellung von bis zu zwei Milliarden US-Dollar für die Bauarbeiten im Natrium-Kraftwerk gesichert.

Und PacifiCorp, das Energieversorgungsunternehmen im Besitz von Berkshire Hathaway, der Investmentgesellschaft von Warren Buffet, dem zehntreichsten Mann der Welt, wird nicht nur von Gates unterstützt, dem derzeit neuntreichsten Mann der Welt, sondern hat auch zugesagt, den Natriumreaktor zumindest zur Deckung eines Teils seines Energiebedarfs zu nutzen.

Laut Tokpinar arbeitet Bechtel seit Beginn des Projekts mit TerraPower als Partner für die Bereiche Technik, Beschaffung und Bau zusammen. Ziel ist es, die Art und Weise zu ändern, wie Atomprojekte weltweit gebaut werden, um sie schneller, billiger und sicherer zu machen.

„Bei der Planung eines großen Atomprojekts kommt es manchmal vor, dass ein Technologieunternehmen zunächst den Entwurf erstellt, sich dann aber vor Ort feststellt, dass der Entwurf nicht umsetzbar ist“, erklärt er.

Tokpinar weiß das nur zu gut. Er ist gerade als vierter Auftragnehmer in den Bau der Blöcke 3 und 4 des Alvin W. Vogtle Electric Generating Plant in der Nähe von Waynesboro in Georgia eingestiegen, einem herkömmlichen Kernkraftwerk des Typs AP1000, dessen Fertigstellung Berichten zufolge mindestens sieben Jahre verspätet war und dessen Kosten sich dem Vernehmen nach auf über 34 Milliarden US-Dollar verdoppelt haben sollen.

Lehren aus Vogtle

„Die Kraftwerke Vogtle 3 und 4 bieten der Branche eine Fülle von Erkenntnissen“, sagt Tokpinar. „Beim Natrium-Projekt waren wir vom ersten Tag an an der Planung der Anlage beteiligt. Unsere Bauleute, die viel Erfahrung mit dem Vogtle-Kraftwerk und anderen Kraftwerken haben, überprüfen gemeinsam mit den Konstrukteuren den Entwurf, um sicherzustellen, dass er problemlos gebaut werden kann und dass es bei der Inbetriebnahme keine Konstruktionsprobleme auf der Baustelle gibt. Das kann wirklich einen Unterschied machen.“

Tokpinar sagt, dass die Bauteams, die an Natrium arbeiten, nicht nur schon in einem frühen Stadium in den Entwurfsprozess eingebunden sind, sondern auch versuchen, komplexe Fragen der Atomgenehmigung zu umgehen, indem sie den Entwurf des Reaktors in zwei separate Teile aufteilen – den Teil, in dem die Kernreaktion stattfindet, und den Teil, in dem die Dampfturbinen Strom erzeugen. Das bedeutet, dass die Bauarbeiten am nichtnuklearen Teil des Kraftwerks ungeachtet der bürokratischen Auflagen für die Atomgenehmigung fortgesetzt werden können.

Eine Darstellung der fertigen Natrium-Anlage. Bild: TerraPower

„Das Natrium-Design würde es ermöglichen, die Standorte in zwei Segmente aufzuteilen“, sagt Tokpinar. „Es gibt eine Kerninsel, in der die Wärme erzeugt wird, und diese Wärme wird durch geschmolzene Salzrohre zur Energieinsel geleitet, wo man diese Energie in einem Speichertank speichern kann. Dann wird sie in Energie umgewandelt, die an konventionelle Dampfturbinen zur Stromerzeugung weitergeleitet wird. Diese Energieinsel kann genauso gebaut werden wie ein konventionelles Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk, sodass die Einfachheit, mit der man den sekundären Teil bauen kann, sich deutlich von herkömmlichen Kernkraftwerken unterscheidet.“

Und Tokpinar sagt, Bechtel wolle den Bau beschleunigen und die Kosten im Griff behalten, indem es digitale Lieferplattformen einsetze, die es bereits bei anderen großen Bauprojekten einsetze, bisher aber nicht auf Atombaustellen einsetzen konnte. Zu diesem Zweck qualifiziert das Unternehmen derzeit seine digitale Lieferplattform im Rahmen seines nuklearen Qualitätssicherungsprogramms und hat sich verpflichtet, das Natrium-Projekt vollständig digital und ohne Papier aufzubauen.

„Wenn Sie auf eine Baustelle für Atomkraftwerke gehen und sich die Menge an Papierkram ansehen, werden Sie überwältigt sein“, sagt er. „Aufgrund der sicherheitsrelevanten Aspekte des Atombaus sind Bauqualitätsprüfungen von größter Bedeutung. Aber der Papierkram selbst bremst alle aus, weil man Papierkram hinterherjagt, Unmengen von Papier. Indem wir all diese Informationen auf eine digitale Plattform bringen, damit unsere Außendiensttechniker Arbeitsabläufe steuern und verwalten können – einschließlich der Unterzeichnung von Dokumenten mit den Tablets – wird alles rationalisiert. Das ist ein Paradigmenwechsel. Es bedeutet, dass Handwerker nicht Tausende von Dokumenten durchgehen müssen, was mehr Zeit für die Werkzeuge lässt und die Produktivität steigert. Es wird den Bedarf an vielen Stellen reduzieren, deren Aufgabe es war, all diesen Papierkram zu erledigen.“

Tokpinar schätzt, dass während der Bauzeit rund 10.000 Menschen an dem zwei Gigawatt-Kraftwerk Vogtle arbeiteten, darunter rund 7.000 Handwerker. Zum Vergleich: Beim deutlich kleineren Natrium-Kraftwerk mit einer Megawatt-Einheit werden in der Spitze voraussichtlich rund 1.600 Arbeiter vor Ort sein.

Dennoch sagt Tokpinar, dass er mit der größten Herausforderung während des Baus rechnet, wenn es darum geht, genügend qualifizierte Handwerker für die Arbeit auf der Baustelle zu finden.

„Wenn Sie mich aus technischer Sicht fragen, was Ihre größte Herausforderung ist, würde ich sagen, in den USA wird es im Allgemeinen qualifizierte Handwerksarbeit sein“, sagt er. „Das Gute ist, dass wir für das Natrium-Projekt nur 1.600 und nicht 10.000 Menschen brauchen, aber es ist trotzdem eine Herausforderung. Wir führen jedes Jahr Arbeitskräfteumfragen durch, um herauszufinden, welche anderen Projekte im Umkreis von 100 bis 200 Meilen geplant sind, und wir führen Programme durch, um mehr Menschen für Handwerksberufe zu begeistern, aber es gibt immer noch eine Lücke.“

Tokpinar und viele andere Befürworter von SMRs sind der Ansicht, dass Bauunternehmen ihre Baukosten nur dann senken und den Zeitplan einhalten können, wenn sie genügend ähnliche Projekte durchführen, um diese zur Routine zu machen und vorhersehbar zu machen.

Schaffung eines Marktes für Kernenergie

Er sagt, dass westliche Unternehmen wie TerraPower und Bechtel, die versuchen, SMRs zu bauen, im Nachteil gegenüber staatlich kontrollierten Konkurrenten in Russland und China sind, wo mehr Projekte stattfinden. Derzeit sind nach der Fertigstellung des Vogtle-Projekts in den USA keine neuen Atomreaktoren im Bau.

„Anfängliche Projekte werden teuer sein“, gibt er zu. „Aber man kann nur dann eine robuste Industrie aufbauen, wenn man einen Auftragsbestand und eine Pipeline von Projekten hat, die anfänglich von der Regierung finanziert oder gesponsert werden. Dann entwickelt sich die Industrie – ob es nun die Lieferkette oder die Bauunternehmer sind. Wenn man nur alle zehn Jahre ein Projekt baut, ist es fast unmöglich, eine gesunde Lieferkette und Belegschaft aufzubauen.“

„Das ist, was China und Russland getan haben“, fügt Tokpinar hinzu. „China hat in den letzten 15 Jahren gleichzeitig 20 bis 25 Atomprojekte gebaut. Man kann nur durch Nachahmung lernen, und das heißt, man beendet ein Projekt, schickt die Mannschaften und Fachleute zum nächsten und dann zum zweiten und dritten. Jedes Mal hat man erhebliche Verbesserungen. Bis man beim sechsten oder achten Projekt angekommen ist, hat man die Kosten des ersten Projekts um 30 oder 40 Prozent gesenkt. Erst dann erreicht man einen Punkt, an dem man wettbewerbsfähig ist.“