Wie kleine modulare Reaktoren funktionieren – und warum Big Tech sie will

Eine neue Dimension der Atomkraft

Jahrzehntelang bedeutete Atomenergie riesige Anlagen, die zig Milliarden Dollar kosteten und deren Bau ein Jahrzehnt oder länger dauerte. Kleine modulare Reaktoren, oder SMRs, wollen diese Gleichung ändern. Diese kompakten Reaktoren erzeugen zwischen 10 und 300 Megawatt Strom – etwa ein Drittel oder weniger der Leistung eines herkömmlichen Reaktors – und sind so konzipiert, dass wichtige Komponenten in einem Werk hergestellt und zur Endmontage an ihren endgültigen Standort transportiert werden können.

Das Konzept ist nicht völlig neu. Atom-U-Boote verwenden seit den 1950er Jahren kompakte Reaktoren. Aber der zivile Vorstoß zur Kommerzialisierung von SMRs hat sich stark beschleunigt, angetrieben durch den doppelten Druck des Klimawandels und der steigenden Stromnachfrage durch Rechenzentren für künstliche Intelligenz.

Wie SMRs funktionieren

Im Kern arbeiten SMRs nach dem gleichen Prinzip wie traditionelle Atomkraftwerke: Kontrollierte Kernspaltung spaltet Atome von Uran oder anderem Brennstoff und setzt Wärme frei. Diese Wärme wandelt Wasser in Dampf um, der eine Turbine antreibt, um Strom zu erzeugen. Der Unterschied liegt in der Konstruktion und dem Maßstab.

SMR-Designs lassen sich in verschiedene Technologie-Familien einteilen. Leichtwasserreaktoren, wie sie von NuScale Power entwickelt wurden, verwenden Druckwasser sowohl als Kühlmittel als auch als Moderator – der gleiche bewährte Ansatz, der in den meisten bestehenden Atomkraftwerken verwendet wird, aber zu Modulen verkleinert, die kombiniert werden können. Das Design von NuScale stapelt bis zu sechs 77-Megawatt-Module in einer einzigen Anlage, sodass Betreiber die Leistung von etwa 300 auf über 900 Megawatt skalieren können.

Andere Designs brechen vollständig mit der Tradition. Der Natrium-Reaktor von TerraPower verwendet flüssiges Natrium als Kühlmittel anstelle von Wasser, kombiniert mit einem Energiespeichersystem mit geschmolzenem Salz. Dadurch kann das Kraftwerk die Leistung während Spitzenzeiten von 345 Megawatt auf 500 Megawatt erhöhen – eine Flexibilität, die herkömmliche Atomkraftwerke nur schwer erreichen können. Wieder andere Konzepte verwenden Hochtemperatur-Gas oder geschmolzenes Salz als Brennstoff, jeweils mit Kompromissen in Bezug auf Effizienz, Abfallproduktion und technologische Reife.

Der Sicherheitsvorteil

Die vielleicht wichtigste Innovation im SMR-Design ist die passive Sicherheit. Traditionelle Reaktoren sind auf Pumpen, Notstromaggregate und menschliche Bediener angewiesen, um den Kern in Notfällen kühl zu halten. Viele SMRs nutzen stattdessen natürliche physikalische Prozesse – Schwerkraft, Konvektion und die natürliche Zirkulation des Kühlmittels –, um den Reaktor ohne externe Stromversorgung oder menschliches Eingreifen abzuschalten und zu kühlen.

Laut dem U.S. Department of Energy können fortschrittliche SMR-Designs sich nach der Abschaltung tagelang passiv selbst kühlen. Der Reaktor von NuScale beispielsweise kann sich mindestens sieben Tage lang ohne Strom und ohne Bedienereingriff selbst kühlen. Dies reduziert das Risiko eines Kernschmelzszenarios wie in Fukushima oder Three Mile Island drastisch.

Warum Big Tech Milliarden wettet

Der globale Vorstoß in Richtung SMRs hat einen ungewöhnlichen Verfechter gefunden: das Silicon Valley. Da KI-Modelle immer größer werden und Rechenzentren immer mehr Strom verbrauchen, benötigen Technologieunternehmen rund um die Uhr zuverlässige, kohlenstofffreie Energie. Solar- und Windenergie sind intermittierend; SMRs bieten Kapazitätsfaktoren von über 90 Prozent, was bedeutet, dass sie fast kontinuierlich laufen können.

Meta hat Verträge über potenziell mehr als sechs Gigawatt Nuklearkapazität unterzeichnet – genug, um etwa fünf Millionen Haushalte zu versorgen – darunter Vereinbarungen mit TerraPower und Oklo, so Bloomberg. Microsoft reaktivierte eine Einheit in Pennsylvania's Three Mile Island im Rahmen eines 20-jährigen Stromabnahmevertrags. Google und Amazon haben ebenfalls Partnerschaften im Bereich der Atomenergie angekündigt.

Die Internationale Atomenergie-Organisation zählt weltweit rund 100 SMR-Designs in der Entwicklung, wobei etwa 74 aktive Projekte auf den Bau oder die Lizenzierung zusteuern.

Die kommenden Herausforderungen

Bei all der Begeisterung stehen SMRs vor echten Hürden. Die Kosten bleiben das größte Fragezeichen. Erstanlagenprojekte verursachen Kapitalkosten von 3.000 bis 6.000 US-Dollar pro Kilowatt, und NuScale sah, wie sich die prognostizierten Baukosten für ein geplantes Projekt in Idaho um 75 Prozent erhöhten, bevor das Projekt schließlich auf Eis gelegt wurde. Befürworter argumentieren, dass die Fabrikproduktion und die Serienfertigung die Kosten im Laufe der Zeit senken werden, aber das muss erst noch in großem Maßstab bewiesen werden.

SMRs produzieren auch weiterhin radioaktiven Abfall. Einige Studien deuten darauf hin, dass bestimmte SMR-Designs abgebrannte Brennelemente mit einer höheren Radiotoxizität pro Energieeinheit erzeugen können als herkömmliche Reaktoren, was die langfristige Lagerung erschwert. Die Genehmigungsfristen bleiben lang: Nur zwei SMR-Designs sind weltweit kommerziell in Betrieb – Russlands schwimmender Reaktor KLT-40S und Chinas Hochtemperatur-Gasreaktor HTR-PM.

Die Europäische Kommission hat im März 2026 eine Strategie vorgestellt, um die ersten SMRs Europas bis Anfang der 2030er Jahre in Betrieb zu nehmen, was ein Signal für politischen Schwung ist. Aber die Umsetzung von Blaupausen in funktionierende Kraftwerke erfordert die Abstimmung von Aufsichtsbehörden, Investoren und Gemeinden – ein Prozess, der sich für die Atomenergie in der Vergangenheit als schwierig erwiesen hat.

Eine Brückentechnologie?

SMRs werden die Energiewende nicht im Alleingang lösen. Aber ihre Kombination aus kohlenstofffreier Grundlastversorgung, erhöhter Sicherheit und flexibler Standortwahl macht sie zu einer überzeugenden Ergänzung zu erneuerbaren Energien. Ob sie dieses Versprechen erfüllen, hängt davon ab, ob die Industrie die Kosten und den Zeitplan einhalten kann – etwas, das die Atomkraft in der Vergangenheit selten geschafft hat.