Russland setzt in der Atomenergie zunehmend auf Thorium – und verbindet diese Strategie mit der Entwicklung eines kompakten Fusionsreaktors, der als neuartige Neutronenquelle dienen soll.

Einleitung: Warum Uran zum Problem wird

Die weltweite Atomindustrie steht vor einer strategischen Weichenstellung: Uran, heute der dominante Brennstoff für Kernkraftwerke, wird auf lange Sicht knapp und teuer. Experten wie Alexander Blagow, Vizepräsident des Nationalen Forschungszentrums „Kurtschatov-Institut“, warnen, dass die wirtschaftlich förderbaren Uranvorräte der Erde nur noch für etwa ein Jahrhundert reichen könnten, wenn der Ausbau der Kernenergie weitergeht. Parallel dazu wächst der Druck, CO₂-arme Grundlastenergie bereitzustellen, um fossile Kraftwerke zu ersetzen und die Klimaziele einzuhalten. In diesem Spannungsfeld rückt Thorium als alternative Ressource in den Fokus, die deutlich reichhaltiger vorkommt und in vielen Lagerstätten als Nebenprodukt der Uranförderung anfällt. Russland versucht nun, diese langfristige Brennstoffperspektive mit einem neuen technologischen Ansatz zu verbinden: einem kompakten Fusionsreaktor vom Tokamak-Typ, der die Brücke zwischen heutiger Kerntechnik und einem künftigen Thorium-Brennstoffkreislauf schlagen soll.

Was hinter dem TRT-Tokamak steckt

Der in Russland entwickelte Reaktor trägt die Bezeichnung „Tokamak mit Reaktortechnologien“ – abgekürzt TRT – und ist als kompakte thermonukleare Anlage konzipiert. Anders als große internationale Projekte wie ITER zielt TRT nicht primär auf die direkte Einspeisung von Fusionsenergie ins Stromnetz, sondern auf die Bereitstellung eines intensiven Neutronenflusses für nukleare Anwendungen. Alexander Blagow beschreibt zwei zentrale Ziele des Projekts: Erstens soll der TRT-Reaktor die Brennstoffbasis der bestehenden Kernkraftwerke erweitern, zweitens soll er als Prototyp einer thermonuklearen Neutronenquelle für den Thorium-Brennstoffkreislauf dienen. Damit positioniert sich TRT an der Schnittstelle zwischen klassischer Spaltungsenergie und experimenteller Fusionsforschung und verfolgt einen eher pragmatischen, anwendungsorientierten Ansatz. Im Kern geht es darum, eine robuste Forschungsplattform zu schaffen, auf der sich reale Brennstoffkonzepte unter dem Einfluss eines starken Neutronenfelds testen und weiterentwickeln lassen.

Thorium als „verlängerte Brennstoffbasis“

Thorium selbst ist kein fertiger Kernbrennstoff, sondern ein sogenanntes „Brutmaterial“, das erst durch Neutronenbestrahlung in spaltbares Uran‑233 umgewandelt werden muss. Genau hier setzt die Rolle des TRT-Tokamaks an: Die bei der Fusion entstehenden Neutronen können genutzt werden, um Thorium in einen reaktionsfähigen Zustand zu überführen, der in herkömmlichen Kernreaktoren oder in künftigen Reaktorkonzepten verbrannt werden kann. Blagow betont, dass Thorium in der Erdkruste deutlich häufiger vorkommt als Uran und zudem als Nebenprodukt des Uranbergbaus ohnehin anfällt, aber bislang nur in geringem Umfang energetisch genutzt wird. Wenn es gelingt, Thorium effizient in Uran‑233 umzuwandeln, ließe sich der verfügbare Brennstoffvorrat für die weltweite Kernenergieproduktion signifikant ausdehnen. Für Russland, das bereits jetzt stark auf Kernkraft setzt und seine Reaktortechnologie exportiert, eröffnet ein solcher Thorium-Zyklus die Perspektive, über Jahrzehnte hinaus eine eigenständige und rohstoffreiche Brennstoffbasis aufzubauen.

Funktionsprinzip: Vom Fusionsneutron zum spaltbaren Brennstoff

Ein Tokamak wie TRT hält ein extrem heißes Plasma in einem ringförmigen Magnetfeld eingeschlossen, in dem leichte Atomkerne – typischerweise Deuterium und Tritium – fusionieren und dabei energie- und neutronenreiche Reaktionen auslösen. Diese Neutronen können gezielt auf umgebende Materialien gelenkt werden, beispielsweise auf Thorium-haltige Brutmodule, die um das Plasma herum angeordnet sind. Trifft ein Neutron auf ein Thorium‑232‑Atom, kann dieses über mehrere Zwischenschritte in Uran‑233 umgewandelt werden, das sich anschließend chemisch abtrennen und in Brennstoffform bringen lässt. Der TRT-Reaktor fungiert dabei nicht als klassisches Kraftwerk, sondern eher als „Neutronenfabrik“, die den Aufbau und Test eines vollständigen Thorium-Brennstoffkreislaufs ermöglicht. Langfristig ließe sich ein solches System auch mit schnellen Spaltreaktoren kombinieren, die zusätzlich langlebige radioaktive Abfälle nutzen und damit das Abfallproblem der heutigen Kernenergie reduzieren könnten.

Nationales Projekt „Neue Atom- und Energietechnologien“

Die Entwicklung des TRT-Tokamaks findet nicht isoliert statt, sondern ist Teil des russischen nationalen Projekts „Neue Atom- und Energietechnologien“. Dieses Programm bündelt verschiedene Initiativen, die von fortgeschrittenen Reaktorkonzepten über neue Brennstoffe bis hin zu Komponenten der Fusionsforschung reichen. Das Kurtschatow-Institut übernimmt die zentrale Koordination der Forschungsarbeiten zur Kernfusion und bringt seine jahrzehntelange Erfahrung mit Tokamak-Anlagen in das Projekt ein. Gleichzeitig arbeiten führende wissenschaftliche Einrichtungen wie das Budker-Institut für Kernphysik der Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften sowie mehrere Unternehmen des Staatskonzerns Rosatom an Teilprojekten mit. Dieser Verbund aus Grundlagenforschung, angewandter Wissenschaft und industrieller Umsetzung soll sicherstellen, dass aus Laborergebnissen mittel- bis langfristig auch marktfähige Technologien entstehen können.

Der Kurtschatow-Tokamak als zentrale Experimentalanlage

Herzstück der russischen Fusionsforschung ist der modernisierte Tokamak T‑15MD am Kurtschatow-Institut, der weiterhin als größte Versuchsanlage des Landes gilt. Es handelt sich um den einzigen mittelgroßen Divertor-Tokamak in Russland, was ihn für Experimente mit realitätsnahen Plasmakonfigurationen besonders wertvoll macht. Die Anlage soll nach Angaben der Forscher in den kommenden Jahrzehnten die zentrale Plattform für Experimente zum kontrollierten Fusionsbetrieb und zu damit verbundenen Material- und Brennstofffragen bleiben. Im Rahmen des TRT-Projekts kann T‑15MD als Referenz- und Testumgebung dienen, um Komponenten, Diagnoseinstrumente und Betriebsmodi zu erproben, bevor sie in kompaktere Reaktoren übertragen werden. Die Kombination aus großer Versuchsmaschine und kompakterer Reaktorentwicklung erlaubt es, sowohl grundlegende physikalische Fragen als auch konkrete technologische Hürden systematisch anzugehen.

Chancen: Längere Brennstoffverfügbarkeit und technologische Souveränität

Für Russland bietet die Konzentration auf Thorium und Fusionsneutronen mehrere strategische Vorteile. Erstens kann das Land seine bereits starke Stellung im Kernenergiesektor ausbauen, indem es nicht nur Reaktoren, sondern langfristig auch neue Brennstoffzyklen und dazu passende Technologien anbietet. Zweitens reduziert der Thorium-Fokus die Abhängigkeit von klassischen Uranvorkommen, deren Abbau zunehmend teurer und politisch sensibler wird. Drittens positioniert sich Russland mit TRT und T‑15MD als einer der Akteure, die Fusion nicht nur als ferne Zukunftsvision sehen, sondern konkrete, mittelfristige Anwendungen im Blick haben. Für die globale Energiewende könnte ein funktionierender Thorium-Zyklus mit Fusionsunterstützung bedeuten, dass klimafreundliche Grundlastenergie längerfristig und in größerem Umfang verfügbar wird als mit Uran allein.

Herausforderungen: Technologie, Sicherheit und Akzeptanz

Trotz der verheißungsvollen Perspektiven ist der Weg zu einem breit genutzten Thorium-Brennstoffkreislauf mit Fusionsunterstützung lang. Auf der technischen Seite müssen stabile Fusionsplasmen, zuverlässige Neutronenquellen, strahlungsbeständige Materialien und effiziente Brennstoffaufbereitung zusammengebracht werden. Sicherheitsfragen spielen ebenfalls eine zentrale Rolle, etwa beim Umgang mit Uran‑233, das zwar energetisch attraktiv, aber auch mit strahlenschutz- und sicherheitstechnischen Anforderungen verbunden ist. Hinzu kommt die gesellschaftliche und politische Akzeptanz der Kernenergie insgesamt, die in vielen Ländern umstritten ist – unabhängig davon, ob Uran oder Thorium als Brennstoff dient. Es wird daher entscheidend sein, Transparenz, Sicherheit und klare regulatorische Rahmenbedingungen zu schaffen, wenn solche Technologien über Pilotprojekte hinausgehen sollen.

Einordnung im internationalen Kontext

International arbeiten mehrere Staaten und Forschungsverbünde an Thorium- und Fusionskonzepten, etwa in Europa, China oder Indien, allerdings mit unterschiedlichen Schwerpunkten. Während große Fusionsprojekte wie ITER auf die Erzeugung von Fusionsstrom im Gigawattmaßstab zielen, setzt das russische TRT-Konzept stärker auf eine frühzeitige industrielle Nutzung von Fusionsneutronen. Damit entsteht ein paralleler Entwicklungspfad: hier der „klassische“ Weg der Fusionskraftwerke, dort kombinierte Systeme aus Fusion und Spaltung, die schrittweise eingeführt werden können. Gerade für Länder mit bestehender Kernkraftinfrastruktur könnten solche hybriden Ansätze attraktiv sein, weil sie eine evolutionäre Weiterentwicklung ermöglichen, statt einen vollständigen Systemwechsel zu verlangen. Russland signalisiert mit dem Projekt, dass es nicht nur als Lieferant klassischer Reaktoren auftreten will, sondern auch bei neuartigen Brennstoffzyklen eine aktive Rolle anstrebt.

Ausblick: Wie geht es mit TRT und Thorium weiter?

In den kommenden Jahren dürften zunächst experimentelle Ergebnisse aus dem Umfeld des Kurtschatow-Instituts und der beteiligten Forschungszentren im Vordergrund stehen. Dazu zählen Tests von Materialien, die hohen Neutronenflüssen standhalten, die Entwicklung geeigneter Brutmodule für Thorium sowie Verfahrensschritte zur Abscheidung und Aufbereitung von Uran‑233. Parallel dazu muss die Industrie – insbesondere Unternehmen aus dem Rosatom-Umfeld – klären, wie sich solche Brennstoffe in bestehende oder neue Reaktortypen integrieren lassen. Sollte es gelingen, technisch stabile und wirtschaftlich sinnvolle Lösungen zu entwickeln, könnten in einem zweiten Schritt Demonstrationsanlagen folgen, in denen Thorium-Brennstoffkreisläufe im industriellen Maßstab getestet werden. Langfristig ist denkbar, dass Exportreaktoren, die heute mit klassischem Uran arbeiten, perspektivisch auf Thorium-Uran‑233‑Mischungen oder komplett neue Thorium-basierte Konzepte umgestellt werden.

FAQ: Thorium, Fusion und der russische TRT-Reaktor

Was ist der TRT-Tokamak genau?
Der TRT-Tokamak ist ein kompakter thermonuklearer Reaktor, der Fusionsplasma nutzt, um einen starken Neutronenfluss zu erzeugen und damit unter anderem Thorium in spaltbares Uran‑233 umzuwandeln.

Warum spricht man von Uranmangel, wenn heute noch viele Reaktoren laufen?
Die aktuell bekannten, wirtschaftlich nutzbaren Uranvorräte reichen laut Experteneinschätzung nur noch für etwa 100 Jahre, insbesondere wenn mehr Länder auf Kernenergie setzen.

Welche Rolle spielt Thorium in diesem Konzept?
Thorium dient als Brutmaterial: Unter Beschuss mit Neutronen kann es in Uran‑233 umgewandelt werden, das sich anschließend als Kernbrennstoff in Reaktoren einsetzen lässt.

Ist Thorium sicherer als Uran?
Thorium selbst ist schwach radioaktiv und in der Natur relativ häufig, dennoch bleiben bei der Nutzung von Uran‑233 Fragen des Strahlenschutzes und der Proliferation, die sorgfältig geregelt werden müssen.

Warum kombiniert Russland Fusion und Spaltung, statt nur auf reine Fusionskraftwerke zu setzen?
Reine Fusionskraftwerke in großem Maßstab sind technologisch extrem anspruchsvoll, während Fusionsneutronen schon früher in hybriden Systemen genutzt werden können, etwa zur Brennstofferzeugung für bestehende Kernkraftwerke.

Welche Einrichtungen sind an dem Projekt beteiligt?
Die Arbeiten werden vom Kurtschatow-Institut koordiniert, außerdem sind das Budker-Institut für Kernphysik und verschiedene Unternehmen des Staatskonzerns Rosatom eingebunden.

Wie lange wird die Entwicklung voraussichtlich dauern?
Konkrete Zeitpläne werden nicht genannt, doch der modernisierte Kurtschatow-Tokamak soll als zentrale Experimentalanlage für viele Jahre dienen, was auf einen langfristig angelegten Forschungs- und Entwicklungsprozess hindeutet.

Kann dieses Konzept das globale Energieproblem lösen?
Es kann einen wichtigen Beitrag leisten, indem es die Brennstoffbasis der Kernenergie erweitert, doch Fragen zu Kosten, Sicherheit, Entsorgung und gesellschaftlicher Akzeptanz müssen ebenfalls geklärt werden.