Stellaria und Stellarium: Frankreichs zweiter SMR-Mini-Reaktor-Antrag

Während die Klimadebatte Regierungen und Industrie zunehmend unter Zugzwang setzt, verlässt in Frankreich eine neue Generation kompakter Reaktoren nach und nach die Labors.

In der Region Paris-Saclay, unweit der grossen Ingenieurhochschulen, arbeitet ein eher unauffälliges Startup daran zu zeigen, dass Kerntechnik in ein Format passen kann, das eher an einen Industriekessel erinnert. Der Vorstoss kommt zusätzlich zu einem weiteren, bereits laufenden Verfahren – und löst damit in Frankreich selbst einen neuartigen Wettstreit um die Zukunft von Mini-Atomreaktoren aus.

Vom Labor in den Markt: Wer ist Stellaria

Hinter dem jüngsten Antrag steht Stellaria. Das Unternehmen wurde 2022 aus Forschungsarbeiten des französischen Commissariat à l’énergie atomique (CEA) heraus gegründet. Der Auftrag ist klar umrissen: ein kompakter, modularer Kernreaktor, der vor allem Wärme für industrielle Anwendungen liefern soll.

Das Team ist bewusst klein gehalten und besteht überwiegend aus Physikerinnen und Physikern, Nuklearingenieurinnen und -ingenieuren sowie Fachleuten für den Brennstoffkreislauf. Als entscheidender Vorteil gilt die enge Anbindung an die experimentellen Plattformen des CEA, in denen sich Jahrzehnte an Forschung zu fortgeschrittenen Reaktorkonzepten bündeln – viele davon bislang ohne Umsetzung ausserhalb von Konzeptpapieren.

Statt ein Grosskraftwerksprojekt im Stil eines EPR zu verfolgen, das auf die Stromversorgung von Millionen Menschen zielt, nimmt Stellaria einen deutlich engeren Markt ins Visier: jene Kesselanlagen, die heute in Fabriken, Raffinerien und Schwerindustrie mit Gas oder Kohle befeuert werden.

Die Ambition ist, Spitzentechnologie in ein „standardisiertes“ Kernenergie-„Produkt“ zu überführen, das sich wie ein Hochleistungs-Industrieaggregat installieren lässt.

Zweiter französischer Mini-Reaktor-Antrag: ein deutliches Signal für den Kurswechsel

Noch vor Stellaria war bereits ein anderes Startup in das Rennen eingestiegen. Im Januar 2024 schrieb Jimmy Geschichte, als erstes Unternehmen in Frankreich, das die Genehmigung zur Errichtung eines kleinen Kernreaktors beantragte.

Mit dem von Stellaria am 22. Januar eingereichten Antrag verfügt Frankreich nun über zwei private Vorhaben, die im selben Feld konkurrieren: Mini-Reaktoren, die auf die Dekarbonisierung industrieller Prozesse zielen – nicht ausschliesslich auf Stromproduktion für das öffentliche Netz.

Diese Dynamik deutet auf die Entstehung eines französischen SMR-Ökosystems (Small Modular Reactors) hin, in dem unterschiedliche technische Ansätze versuchen werden, verschiedene Marktnischen zu besetzen.

Warum dieser zweite Antrag so viel Aufmerksamkeit erhält

Das Stellaria-Konzept mit dem Namen Stellarium ist mehr als nur ein „kleinerer Reaktor“. Vorgesehen ist ein Reaktor der Generation IV mit geschmolzenen Salzen und schnellen Neutronen – eine Kombination, die selbst unter führenden Kernenergienationen noch selten ist.

Indem Stellaria für ein derart fortgeschrittenes Design eine DAC (Antrag auf Genehmigung zur Errichtung) einreicht, will das Unternehmen frühzeitig im französischen Regulierungsprozess Position beziehen und damit indirekt auch künftige europäische SMR-Standards mitprägen.

Mit zwei Anträgen in weniger als zwei Jahren signalisiert Frankreich, dass es seine nukleare Tradition nicht nur bewahren, sondern in eine industriell zugänglichere und schneller zu bauende Form bringen will.

Wie Stellarium funktioniert: ein Mini-Reaktor ausserhalb der Norm

Stellarium löst sich vom klassischen Druckwasserreaktor-Prinzip, das die heutigen Grossanlagen dominiert. In diesem Ansatz ist der nukleare Brennstoff in geschmolzenen Salzen gelöst; diese Salze dienen zugleich als Spaltmedium und als Kühlmittel. Der Reaktorkern ist somit nicht fest, sondern flüssig.

Aus dieser Architektur ergeben sich mehrere konkrete Effekte:

• gleichmässigere Innentemperaturen, was die Betriebsstabilität unterstützt;
• Wegfall der typischen Risiken von Hochdrucksystemen;
• das klassische Szenario einer „Kernschmelze“ ist hier in dieser Form nicht sinnvoll, weil der Brennstoff ohnehin flüssig vorliegt.

Praktisch lässt sich der Reaktor als eine grosse „Wanne“ mit radioaktivem, geschmolzenem Salz verstehen, umgeben von mehreren Containment-Barrieren und Wärmetauschern. Über diese wird die thermische Energie an Sekundärkreisläufe abgegeben, aus denen die Industrie schliesslich die benötigte Prozesswärme erhält.

Sicherheitskonzept: Physik als Bremse

Ein Kernpunkt der Argumentation ist die sogenannte intrinsische bzw. passive Sicherheit. Das System soll so ausgelegt sein, dass seine physikalischen Eigenschaften bei Abweichungen automatisch „gegensteuern“.

Steigt die Temperatur zu stark an, nehmen die nuklearen Reaktionen aufgrund von Eigenschaften des Brennstoffs und der Kerngeometrie tendenziell ab. Der Reaktor soll sich dadurch stabilisieren, ohne komplexe elektronische Eingriffe oder aktiv betriebene Pumpen.

Geschmolzene Salze sind nicht brennbar, erzeugen keinen explosiven Dampf und gelten als chemisch sehr stabil. Dadurch verringert sich die Zahl der relevanten Unfallpfade, die der Regulator bewerten muss.

Ein Reaktor, zugeschnitten auf den Kessel in der Fabrik

Ein weiterer Baustein in Stellarias Positionierung ist die Ziel-Leistung: rund 40 Megawatt thermisch. Für ein nationales Stromsystem ist das wenig – auf Werksebene entspricht es jedoch genau der Grössenordnung eines grossen gas- oder kohlebefeuerten Industriekessels.

Anstatt den Reaktor an eine riesige Stromturbine zu koppeln, soll er als kontinuierliche Wärmequelle dienen für:

• chemische Industrie;
• Erdölraffinerien;
• Zement- und Keramikindustrie;
• Glas- und Metallindustrie;
• Herstellung von Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen.

Die Modularität ist dabei Teil des Geschäftsmodells: Reaktorkomponenten sollen in Fabriken in Serie gefertigt und anschliessend zum Einsatzort transportiert werden. Das soll Bauzeiten verkürzen und das Risiko von Terminüberschreitungen senken.

Zielmarke: ein Demonstrator etwa bis 2030

Nach Stellarias Plan ist ein betriebsbereiter Demonstrator bis zum Ende des Jahrzehnts unverzichtbar. Ein Prototyp in Originalgrösse soll Leistung nachweisen, Sicherheitsmodelle validieren, Personal schulen und sowohl Regulierer als auch potenzielle Industriekunden überzeugen.

In der Kerntechnik zählt kaum etwas so sehr wie eine reale Anlage, die über Jahre stabil läuft. Stellaria kalkuliert entsprechend damit, dass der Demonstrator zum Schaufenster wird, um weitere Finanzierung und Vereinbarungen mit Regionen zu ermöglichen, die das Projekt aufnehmen wollen.

SMR im globalen Spiel: Frankreich ist nicht allein

Die französische Initiative trifft auf eine Phase intensiver internationaler Aktivität im SMR-Segment. Unternehmen in Kanada, den USA, dem Vereinigten Königreich und China erproben unterschiedliche Ansätze: Hochtemperatur-Gasreaktoren, geschmolzene Salze, Flüssigmetalle, schnelle Reaktoren sowie verkleinerte Varianten konventioneller Designs.

Mehrere im französischen Dossier genannte Projekte illustrieren diese Bandbreite:

Projekt	Land	Technologie	Hauptnutzung
Stellarium (Stellaria)	Frankreich	Geschmolzene Salze, schnelle Neutronen	Industriewärme
IMSR (Terrestrial Energy)	Kanada/USA	Geschmolzene Salze, flüssiger Brennstoff	Strom und Wärme
KP-FHR (Kairos Power)	USA	Geschmolzene Salze, fester Brennstoff	Strom und Wasserstoff
Xe-100 (X-energy)	USA	Hochtemperatur-Gas	Strom und Industrieprozesse
CNNC HTGR / Linglong One	China	Hochtemperatur-Gas und kompakter Druckwasserreaktor (PWR)	Strom und Wärme

Dieser internationale Wettbewerb dürfte das Tempo in Frankreich unmittelbar beeinflussen: Je weiter andere Länder bei Demonstratoren und Lizenzen vorankommen, desto stärker steigt der Druck auf französische und europäische Aufsichtsbehörden, zügig zu entscheiden.

Der regulatorische Sprung: vom Startup zum Kernanlagenbetreiber

Mit der Einreichung der DAC überschreitet Stellaria eine entscheidende Schwelle: Aus einem reinen Technologieunternehmen wird ein Antragsteller, der den Status eines Kernanlagenbetreibers anstrebt – mitsamt allen daraus folgenden Pflichten.

Das Dossier muss unter anderem strukturelle Robustheit belegen, Containment-Barrieren beschreiben, Notfallpläne darlegen, Strategien für Störfallszenarien erläutern sowie ein belastbares Langzeit-Betriebsmodell vorlegen, einschliesslich Abfallmanagement und späterem Rückbau.

Für ein Startup bedeutet der Eintritt in dieses stark regulierte Umfeld einen Sprung an Komplexität – finanziell wie organisatorisch –, wie er ausserhalb grosser staatlicher Gruppen nur selten vorkommt.

Risiken, offene Fragen und Versprechen der Mini-Reaktoren

Befürworter verweisen auf naheliegende Vorteile: schnelle Emissionsminderung in Industriezweigen, die sich nur schwer elektrifizieren lassen, kontinuierliche Bereitstellung von Hochtemperaturwärme, geringerer Flächenbedarf im Vergleich zu grossen Kraftwerken und die Aussicht auf Serienfertigung.

Zu den zentralen Fragezeichen gehören:

• die Endkosten pro Megawatt thermisch im Vergleich zu Erdgas und Biomasse;
• ein Finanzierungsmodell für mehrere mittelgrosse Projekte;
• das Abfallmanagement bei einem Netz von Reaktoren, die über das Land verteilt sind;
• die Organisation von physischer Sicherheit und Cybersicherheit bei einer grösseren Zahl an Standorten;
• gesellschaftliche Akzeptanz in Regionen ohne nukleare Vorgeschichte.

Ein sensibler Punkt wird sein, plausibel zu machen, dass viele kleine Reaktoren mindestens ebenso sicher sein können wie wenige sehr grosse – insbesondere mit Blick auf Personalbedarf, Bewachung und Wartung über mehrere Einheiten hinweg.

Einige Begriffe, die eine Einordnung brauchen

SMR (Small Modular Reactor) bezeichnet Reaktoren kleiner Leistungsklasse, meist unter 300 MW elektrisch, die für Serienfertigung ausgelegt sind, mit transportierbaren Modulen und vereinfachter Montage.

Reaktoren der Generation IV sind fortgeschrittene Konzepte in internationaler Entwicklung, die eine bessere Brennstoffausnutzung, weniger langlebige Abfälle, höhere Effizienz und in vielen Fällen passive Sicherheitsmechanismen anstreben. Salzschmelzereaktoren wie Stellarium gehören zu dieser Familie.

Geschmolzene Salze sind Salzgemische (Fluoride, Chloride usw.), die bei hohen Temperaturen flüssig werden. Sie können den Kernbrennstoff lösen und gleichzeitig als Reaktionsmedium und Kühlmittel dienen, wobei sie höhere Temperaturen als Wasser aushalten, ohne zu sieden.

Zukunftsbilder: von der ersten Fabrik bis zum Netz aus Mini-Reaktoren

Sollten beide französischen Anträge genehmigt werden und die ersten Prototypen wie geplant funktionieren, erscheint für die 2030er Jahre ein Szenario plausibel, in dem „industrielle Nuklearinseln“ entstehen: Standorte, an denen ein oder mehrere Mini-Reaktoren exklusiv einen Industriecluster versorgen.

So könnte beispielsweise ein Zementwerk einen 20- oder 30-Jahres-Vertrag für stabile Wärme abschliessen und gasbetriebene Öfen durch nukleare Prozesswärme ersetzen. Die Anfangsinvestition wäre hoch, würde sich jedoch über Jahrzehnte kontinuierlichen Betriebs verteilen – bei geringerer Preisvolatilität.

Ein weiteres mögliches Bild ist die Kopplung von Mini-Reaktoren mit Wasserstoffproduktion per Elektrolyse in Zeiten niedrigerer Wärmenachfrage. Dann würde überschüssige Energie in wasserstoffbasierte, emissionsarme Produkte umgewandelt, die als chemischer Rohstoff oder als Energieträger an anderer Stelle der industriellen Wertschöpfungskette dienen.

Indem Frankreich in kurzer Zeit zwei Genehmigungsanträge annimmt, bringt es sich zugleich in eine heikle und strategische Lage: Es muss Risiken und Nutzen einer Technologie gegeneinander abwägen, die nicht nur den Energiemix, sondern auch den Alltagseinsatz der Kernenergie in der Schwerindustrie neu definieren könnte.