Oklo legt den Grundstein für das INL-Schnellreaktorprojekt und eröffnet private Brennstoff-Recyclinganlage

Das Nukleartechnologieunternehmen Oklo hat am Standort des Idaho National Laboratory (INL) den ersten Spatenstich für seinen ersten natriumgekühlten 75-MWe-Schnellreaktor vollzogen. Das Projekt – eines von drei Projekten, die dem Unternehmen im Rahmen des neu eingerichteten Reaktor-Pilotprogramms des Energieministeriums (DOE) zugesprochen wurden – soll Ende 2027 oder Anfang 2028 in Betrieb gehen. Dieser Zeitplan hängt jedoch von behördlichen Genehmigungen und dem Baufortschritt ab.

Oklo feierte am 22. September den ersten Spatenstich für sein INL-Projekt – das nun „Aurora-INL“ heißt – und betonte, dass dieser Meilenstein das Ergebnis einer fünfjährigen Zusammenarbeit sei. „Wir arbeiten seit 2019 mit dem Energieministerium und dem Idaho National Laboratory zusammen, um dieses Kraftwerk zu realisieren. Dies markiert ein neues Kapitel im Bauprozess. Wir freuen uns darauf und auf viele weitere, die noch kommen werden“, sagte Jacob DeWitte, CEO und Mitgründer von Oklo.

Dieser Meilenstein folgt auf Oklos Ankündigung vom 5. September, die erste privat finanzierte Anlage zur Wiederverwertung von Kernbrennstoffen in den USA in Oak Ridge, Tennessee, zu planen, zu bauen und zu betreiben. Im Rahmen dieser Bemühungen prüft das Unternehmen auch eine bahnbrechende Zusammenarbeit mit der Tennessee Valley Authority (TVA), um die Altbrennstoffbestände des staatlichen Energieversorgers zu recyceln. Sollte diese Initiative umgesetzt werden, könnte sie das erste US-Energieversorgerprojekt sein, bei dem es darum geht, seinen eigenen Altbrennstoff in neuen, sauberen Strom umzuwandeln.

Aurora-INL – Oklos erster kommerzieller Reaktor – Spatenstich

Die Aktivitäten des in Santa Clara, Kalifornien, ansässigen Unternehmens Oklo sind in seinen vertikal integrierten Ansatz eingebettet. Dieser umfasst die fortschrittliche Kernenergieerzeugung durch seine Aurora-Kraftwerke – einen flüssigmetallgekühlten, metallbetriebenen Schnellreaktor mit einer Leistung von 50 bis 75 MWe –, Brennstoffrecycling und die Produktion von Radioisotopen. Das Unternehmen hat kürzlich Fortschritte bei der Entwicklung erster kommerzieller Anlagen in allen drei Geschäftsbereichen gemeldet.

Die Bautätigkeiten für das erste kommerzielle Reaktorprojekt des Unternehmens – Aurora-INL – erfolgen nach umfangreichen Vorarbeiten, darunter Standortmobilisierung, frühzeitige Beschaffung und Erdarbeiten. Sie dauern an und sind im Rahmen eines Rahmenvertrags mit Kiewit, dem Hauptbauunternehmen, abgeschlossen.

Aurora-INL ist ein natriumgekühlter Schnellreaktor mit 50–75 MWe, der direkt auf der Konstruktion und Betriebstradition des Experimental Breeder Reactor II (EBR-II) aufbaut, der von 1964 bis 1994 am gleichen Standort in Idaho erfolgreich in Betrieb war. Das Kraftwerk wird flüssiges Natrium als Kühlmittel und metallischen Brennstoff in einem Design mit schnellem Neutronenspektrum verwenden, das inhärente und passive Sicherheitsfunktionen ermöglicht, um die Anzahl der erforderlichen Sicherheitssysteme im Vergleich zu herkömmlichen Leichtwasserreaktoren deutlich zu reduzieren, sagte Oklo.

Die Konstruktionsphilosophie ermöglicht es dem Reaktor, ein vielfältiges Brennstoffportfolio zu nutzen, darunter frisches, hoch angereichertes, niedrig angereichertes Uran (HALEU), heruntergemischte staatliche Vorräte an Uran und plutoniumbasierten Materialien, die nicht angereichert werden müssen, sowie schließlich recycelten Kernbrennstoff. Laut Oklo greift der Reaktor auf über 400 Reaktorjahre weltweit bewährter Flüssigmetall-Schnellreaktoren zurück.

Obwohl Aurora-INL praktisch Oklos erstes Projekt ist, betonte das Unternehmen, dass das Projekt durch strategische Entscheidungen in der Lieferkette auf Kosteneffizienz und schnelle Inbetriebnahme ausgerichtet sein wird. „Etwa 70 Prozent unserer Kraftwerkskomponenten stammen aus nicht-nuklearen Lieferketten, beispielsweise aus der Industrie, dem Energie- und Chemiesektor“, sagte DeWitte während der Telefonkonferenz zum zweiten Quartal des Unternehmens am 11. August. „Diese Sektoren bieten ausgereifte, skalierbare Fertigungskapazitäten, die wir heute zu geringeren Kosten und mit kürzeren Vorlaufzeiten als in der traditionellen Kernenergiefertigung nutzen können.“

Oklo hat das Projekt um „standardisierte, lieferbare Komponenten wie Reaktormodul, Dampfgeneratoren und Stromumwandlungssystem“ herum strukturiert, um „die Installation zu vereinfachen, parallele Bauweisen zu unterstützen und die Komplexität der Bauarbeiten vor Ort zu minimieren“. Gleichzeitig wurde auf „inhärente und passive Sicherheit“ geachtet, um „die Anzahl der Sicherheitssysteme“ zu reduzieren und „die Beschaffung zu rationalisieren“, so DeWitte. Er verwies auf den „bevorzugten Liefervertrag des Unternehmens mit Siemens Energy“ als „großartiges Beispiel für diese Strategie in der Praxis“ und merkte an, dass Oklo das Lieferanten-Ökosystem weiter ausbaut, „mit weiteren Partnerschaften, sobald diese Verträge marktreif sind“. Das Unternehmen hat außerdem mit dem Engineering-Riesen Kiewit einen „Rahmenvertrag“ abgeschlossen, der „den gesamten Umfang von Design, Beschaffung und Bau für das Aurora-INL-Projekt“ abdeckt, sagte er.

Es könnten noch mehrere weitere Reaktorprojekte folgen. Oklo hat seine 14-GW-Pipeline kürzlich durch eine Partnerschaft mit Liberty Energy erweitert, um eine integrierte Gas-zu-Kern-Stromlösung auf den Markt zu bringen. Darüber hinaus erhielt das Unternehmen eine Absichtserklärung der US Air Force für den ersten Einsatz fortschrittlicher Kernspaltung in einer Militäranlage. Darüber hinaus wurden Vereinbarungen mit Vertiv zur gemeinsamen Entwicklung von Strom- und Kühlsystemen für Rechenzentren sowie mit Korea Hydro & Nuclear Power zur Erkundung der weltweiten Projektentwicklung getroffen.

Der regulatorische Weg

Bisher hat Oklo in vielerlei Hinsicht erhebliche Fortschritte bei der Regulierung erzielt, unter anderem hat es Phase 1 der Bereitschaftsbewertung der Nuclear Regulatory Commission (NRC) für den kombinierten Lizenzantrag (COL) von Aurora-INL gemäß Teil 52 abgeschlossen. Anders als beim herkömmlichen Teil-50-Ansatz, der zwei Schritte umfasst: die Einreichung und Genehmigung einer Baugenehmigung, gefolgt von der Einreichung und Genehmigung einer Betriebslizenz, strebt das Unternehmen eine Lizenzierung gemäß Teil 52 an, da diese „Unternehmen wie Oklo, die ihre eigenen Anlagen entwerfen, bauen und betreiben möchten, eine schnellere Bereitstellung und Wiederholbarkeit ermöglicht“, wobei „der erste kombinierte Lizenzantrag als Referenz dient, die dann wiederverwendet werden kann, um den Umfang nachfolgender Anträge zu reduzieren“, so das Unternehmen in einem Regulierungs -Dashboard auf seiner Website.

„ Oklo ist mit diesem Ansatz in der fortschrittlichen Nuklearindustrie ein Vorreiter: Es ist nach wie vor das einzige Unternehmen für fortschrittliche Reaktoren, das einen kombinierten Lizenzantrag gestellt hat, und das erste, dessen Antrag zur Prüfung angenommen wurde“, heißt es darin.

Im August wählte das Energieministerium das Unternehmen jedoch für drei von elf Projekten aus, die im Rahmen seines neuen Reaktor-Pilotprogramms ausgewählt wurden – zwei davon gingen direkt an Oklo und eines an dessen Radioisotopenabteilung Atomic Alchemy. Ziel dieser Projekte ist es, bis zum 4. Juli 2026 die Kritikalität von mindestens drei fortschrittlichen Reaktorkonzepten außerhalb nationaler Labore zu erreichen.

Ein zentraler Aspekt des Programms besteht darin, dass es privaten Entwicklern den Bau und Betrieb von Reaktoren mit Genehmigungen des Energieministeriums (DOE) statt mit NRC-Lizenzen ermöglicht. Das Programm nutzt die Befugnis des Energieministeriums gemäß dem Atomenergiegesetz, Reaktoren, die „im Auftrag und auf Rechnung“ des Ministeriums gebaut werden, von den traditionellen NRC-Lizenzanforderungen auszunehmen.

DeWitte wies im August darauf hin, dass die Durchführungsverordnungen von Präsident Trump vom Mai 2025 „den Weg für völlig andere Lizenzierungswege ebnen“. So könne „möglicherweise eine behördliche Prüfung durch das Energieministerium durchgeführt, das Kraftwerk gebaut und in Betrieb genommen werden“, was als Alternative zum traditionellen NRC-Verfahren „die Zeitpläne erheblich beschleunigen“ könnte. Für Oklos Aurora-INL-Projekt schafft dieser Aspekt möglicherweise Optionen, während das Unternehmen seine kombinierte NRC-Lizenzstrategie weiterverfolgt.

Insbesondere hat die NRC vor Kurzem ihre Meilensteine ​​im Nuclear Energy Innovation and Modernization Act (NEIMA) überarbeitet, um sie an die in der Executive Order 14300 ( Ordering the Reform of the Nuclear Regulatory Commission ) genannten 12- und 18-Monats-Zeiträume anzupassen. Damit wurde für alle Reaktorlizenzen gemäß Teil 52 eine Laufzeit von 18 Monaten festgelegt. (Die Maßnahme, die am 23. Mai in Kraft trat, legte auch verschiedene 12-Monats-Ziele für Lizenzänderungen, -erneuerungen und andere Regulierungsaktivitäten fest.)

Parallel dazu macht das Unternehmen auch Fortschritte bei der Aurora-INL-Brennstofffabrik (A3F) , die derzeit den Sicherheitsanalyseprozess des Energieministeriums durchläuft – einschließlich der Fertigstellung des konzeptionellen Sicherheitsdesigns und der laufenden Entwicklung der vorläufigen Sicherheitsanalyse. Die Anlage wird Brennstoff für Oklos Aurora-INL-Kraftwerk herstellen, wofür hoch angereichertes Uran (HALEU) benötigt wird. Oklo plant, fünf Tonnen HALEU aus dem ehemaligen EBR-II-Reaktor zu beziehen.

„ Das Projekt wird voraussichtlich während der Bauphase etwa 370 Arbeitsplätze schaffen und 70–80 langfristige, hochqualifizierte Arbeitsplätze für den Betrieb des Kraftwerks und des A3F“, bemerkte Oklo am Montag.

Oklo eröffnet die erste private Kernbrennstoff-Recyclinganlage des Landes und strebt eine Partnerschaft mit TVA für Altbrennstoff an

Der Spatenstich für Aurora-INL folgte kurz auf die am 5. September vorgestellten Pläne von Oklo, Amerikas erste privat finanzierte Anlage zur Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen in Oak Ridge, Tennessee, zu planen, zu bauen und zu betreiben. Das Unternehmen gab an, in der ersten Phase dieser Anlage Investitionen in Höhe von 1,68 Milliarden US-Dollar gesichert zu haben. Dies würde den Bau der Anlage vorantreiben und es ermöglichen, Anfang der 2030er Jahre mit der Brennstoffproduktion zu beginnen.

Anfang des Monats gab Oklo außerdem bekannt, dass es sich in ersten Gesprächen mit dem Bundesunternehmen TVA befinde. den verbrauchten Kernbrennstoff des Energieversorgers in der neuen Anlage zu recyceln und gleichzeitig den möglichen Stromabsatz aus künftigen Aurora-Kraftwerken in das Versorgungsgebiet der TVA zu prüfen. Sollte die Zusammenarbeit zustande kommen, könnte sie „das erste Mal sein, dass ein US-Energieversorger die Möglichkeit erkundet, seinen verbrauchten Brennstoff mithilfe moderner elektrochemischer Verfahren in sauberen Strom umzuwandeln und so eine Altlast in eine Ressource umzuwandeln und gleichzeitig eine sichere Brennstoffversorgung für die Zukunft zu schaffen“, so Oklo.

Die Kernbrennstoff-Recyclinganlage in Tennessee soll den ersten kommerziellen Einsatz elektrochemischer Recyclingtechnologie in den USA markieren. Sie soll „ aus verbrauchtem Kernbrennstoff nutzbares Brennmaterial gewinnen und daraus Brennstoff für moderne Reaktoren herstellen“, darunter auch für schnelle Reaktoren wie Oklos Aurora-Kraftwerke. „Dieser Prozess kann die Abfallmengen reduzieren und so zu wirtschaftlicheren, saubereren und effizienteren Entsorgungswegen führen“, so das Unternehmen.

Oklo hat einige Fortschritte bei der Demonstration seiner Pyroprozesstechnologie erzielt, darunter ein erfolgreicher End-to-End-Recyclingprozess mit dem Argonne National Laboratory im Juli 2024. Im Wesentlichen umfasst Oklos Pyroprozess die Umwandlung von abgebranntem Kernbrennstoff (SNF) aus Leichtwasserreaktoren (der in Form von Keramikoxid vorliegt) in eine metallische Form. Der erste Vorbereitungsschritt entfernt den Sauerstoff und bereitet den Brennstoff für die elektrochemische Trennung vor. Der metallische abgebrannte Brennstoff wird dann in die Umgebung aus geschmolzenem Salz gegeben, an die elektrischer Strom angelegt wird. Der Elektroraffinationsprozess trennt selektiv die verschiedenen Komponenten des abgebrannten Brennstoffs, darunter Uran, Transurane (wie Plutonium und minore Actiniden) und Spaltprodukte, darunter eine Reihe von Radioisotopen.

Parallel dazu untersucht Oklo mithilfe seiner strategischen Tochtergesellschaft Atomic Alchemy mit Sitz in Idaho das Potenzial zur Gewinnung der wertvollen Radioisotope. Atomic Alchemy – ebenfalls eine Auswahl des Energieministeriums für das Reaktor-Pilotprogramm – hat bereits mit der Standortcharakterisierung einer Anlage zur kommerziellen Isotopenproduktion am INL begonnen und bei der NRC einen Antrag auf eine Materiallizenz für seine Demonstrationsanlage gestellt, die als erster Schritt in Richtung kommerzieller Produktion gewinnbringende Isotope produzieren soll. Die Tochtergesellschaft entwickelt außerdem den Versatile Isotope Production Reactor (Viper), der nach eigenen Angaben als kostengünstige Methode zur Radioisotopenproduktion konzipiert ist. DeWitte verglich die Technologie eher mit „einer Ford F-150-Version eines Reaktors, der diese Aufgabe erfüllt“ als mit „einem maßgeschneiderten Formel-1-Rennwagen“. Sie werde es dem Unternehmen ermöglichen, „Neutronen zur Bestrahlung und Herstellung dieser Materialien billiger als vielleicht alles andere herzustellen“, sagte er.

Ein Wendepunkt für das Recycling von Kernbrennstoffen in den USA?

Die Inbetriebnahme der Anlage in Tennessee stellt einen bedeutenden Wendepunkt in der US-amerikanischen Atompolitik und -industrie dar. Die USA kämpfen mit einer Sackgasse bei der Entsorgung abgebrannter Brennelemente und einem drohenden Mangel an HALEU-Brennstoff, der für moderne Reaktoren benötigt wird. Nach Angaben des Energieministeriums werden über 95.000 Tonnen abgebrannter Brennelemente an 79 Standorten in über 30 Bundesstaaten sicher gelagert.

Als POWER berichtete kürzlich, dass das Recycling von Kernbrennstoffen zwar nichts Neues sei, frühere Bemühungen, das Recycling von Kernbrennstoffen in den USA zu etablieren, die bis in die 1960er und 1970er Jahre zurückreichen, jedoch aufgrund regulatorischer, politischer und wirtschaftlicher Hürden ins Stocken gerieten und einen Rückschlag erlitten, als Präsident Carter 1977 die kommerzielle Wiederaufbereitung auf unbestimmte Zeit verschob. Die Dynamik für das Recycling von Kernbrennstoffen hat in den letzten Monaten stark zugenommen, angetrieben durch explizite politische Veränderungen auf Bundesebene, darunter die Durchführungsverordnungen vom Mai 2025.

Gleichzeitig verbessern sich die Recyclingaussichten. Gründe hierfür sind die steigende Nachfrage nach HALEU aus modernen Reaktoren, Milliardeninvestitionen des Privatsektors in neue Demonstrationsanlagen, technologische Fortschritte, die die Recyclingkosten senken und die Proliferationsresistenz erhöhen, sowie das aktive Engagement des NRC bei der Regulierung. Generell hängen die Recyclingaussichten auch davon ab, dass abgebrannter Kernbrennstoff (SNF) als hochwertige Ressource mit enormer Energielieferanz neu definiert wird. Gleichzeitig treiben die drastischen Abfallmengen das Recycling von Kernbrennstoffen in den USA voran.

Im August wies DeWitte darauf hin, dass Recycling eine „riesige Materialreserve“ biete, da „abgenutzter Brennstoff effektiv zu über 90 Prozent aus ungenutztem Brennstoff besteht“. In Kombination mit Oklos Schnellreaktortechnologie ermögliche dies einen „sehr kostentransformativen“ Ansatz, bei dem „der durch Recycling erzeugte Brennstoff wesentlich günstiger sein wird als frischer Brennstoff, also deutlich weniger“, sagte er. Allein aus den staatlichen Vorräten an heruntergemischtem Uran und Plutonium könne „Brennstoff für Kraftwerke mit einer Leistung von über 3 GW hergestellt werden“, ohne dass eine zusätzliche Anreicherung erforderlich sei, sagte er.

„Brennstoff ist einer der wichtigsten Rohstoffe für moderne Kernenergie und einer der Bereiche, in denen Oklo einen bedeutenden strategischen Vorteil erarbeitet hat“, erklärte er. „Unser Konzept ermöglicht eine differenzierte Brennstoffstrategie, die auf drei sich ergänzenden Quellen aufbaut: Zugang zu staatlichen Vorräten, kommerzielle Lieferpartnerschaften und langfristige Recyclingmöglichkeiten. Dieser Ansatz bietet mehr Flexibilität, Kostenkontrolle und Belastbarkeit als herkömmliche Brennstoffmodelle.“

Während das Energieministerium dem Unternehmen im Jahr 2019 5 Tonnen HALEU zusprach Für sein erstes INL-Kraftwerk „sind wir in der einzigartigen Lage, zusätzliche staatliche Brennstoffvorräte zu nutzen, die durch jüngste Verfügungen zur Verfügung gestellt wurden, darunter angereichertes Uran und plutoniumbasierte Materialien, die keiner weiteren Anreicherung bedürfen“, sagte DeWitte. „Diese Vorräte, im Grunde Abfallstoffe, die sonst einer kostspieligen Entsorgung zugeführt würden, können von Oklo stattdessen in produktive Ressourcen für saubere Energie umgewandelt werden.“

Zweitens arbeitet Oklo „mit Anreicherungsunternehmen wie Centrus und Hexium zusammen, um sowohl den kurz- als auch den langfristigen kommerziellen Bedarf an HALEU zu decken“, so DeWitte. Das Unternehmen hat mit Centrus , dem „derzeit einzigen inländischen Hersteller von HALEU“, eine Absichtserklärung zur Belieferung von Oklo mit Kraftwerken für eine frühe Inbetriebnahme unterzeichnet. Gleichzeitig arbeitet Oklo mit Hexium an der Erforschung einer laserbasierten Anreicherungsmethode – der Atomic Vapor Laser Isotope Separation (AVLIS) –, die laut DeWitte „das Potenzial hat, die Kostenkurven deutlich zu verändern“ und „mit der Zeit eine kostengünstigere, skalierbare Produktion“ zu ermöglichen. Er merkte auch an, dass die Fortschritte in der Lasertechnologie in den letzten 30 bis 40 Jahren „diesen Zeitpunkt für diesen Ansatz interessant machen“, da er im Vergleich zur Zentrifugenanreicherung „signifikante Verbesserungen bei Effizienz, Kosten und Betriebseigenschaften“ bringen könnte.

Und drittens: „Unsere Schnellreaktoren können sowohl aus dem heutigen Kernkraftwerksbestand als auch aus zukünftigen, modernen Reaktoren wiedergewonnenes Kernmaterial nutzen. Dadurch sind wir in der Lage, Brennstoff langfristig zu recyceln und ein vertikal integriertes langfristiges Versorgungsmodell aufzubauen“, sagte er. „Zusammen bilden diese Anstrengungen eine umfassende und belastbare Brennstoffstrategie, die den kurzfristigen Einsatz unterstützt und gleichzeitig langfristige Versorgungsunabhängigkeit schafft.“

— Sonal Patel ist leitender Redakteur bei POWER ( @sonalcpatel , @POWERmagazine ).