Energielexikon → Druckwasserreaktor
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Druckwasserreaktor

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Abkürzung: DWR, ein wassergekühlter und wassermoderierter Kernreaktor. Die heute gängigen DWR zählen zu den Generation-II-Reaktoren mit relativ hoher Sicherheit, die aber im wesentlichen durch aktive Systeme aufrechterhalten wird.

In Kernkraftwerken mit diesem Reaktortyp wird Wasser im Kernreaktor bei einem Druck von 150 bar auf eine Temperatur von etwa 320 Grad Celsius erwärmt. Das Wasser gibt die Wärmeenergie in einem Dampferzeuger ab, dessen Dampf über den sogenannten Sekundärkreislauf - wie in jedem thermischen Kraftwerk üblich - eine Turbine antreibt:

dwr_schema.gif

Zu den in einem Kernreaktor üblichen Selbstregelungsmechanismen kommt bei DWR noch der sogenannte negative Dampfblasenkoeffizient hinzu: Oberhalb einer durch den Druck des Wassers im Reaktorkern festgelegten Temperatur kommt es bei einer Überhitzung des Wassers zur Bildung von Dampfblasen. Diese Dampfblasen enthalten im Vergleich zum flüssigen Wasser wesentlich weniger Wasser, welches ja gleichermaßen als Moderator wirkt. Damit wird die Moderatorwirkung des Wassers herabgesetzt, die Neutronen werden nicht mehr so effektiv abgebremst, können also nur noch mit verringerter Effizienz weitere Kernspaltungen auslösen. Damit kühlt der Reaktor wieder etwas ab, es entstehen weniger Dampfblasen, die mittlere Dichte des Moderators steigt wieder, damit seine Wirksamkeit, damit die Rate der Kernspaltungen und darauf folgend die Temperatur des Reaktorkerns usf. Diese Eigenschaft des DWR bietet eine zusätzliche inhärente Sicherheitskomponente.

Technisch inhärent sicher ist dieser Reaktortyp jedoch nicht, der sogenannte Auslegungsstörfall kann bei einem Versagen des Wasserstromes durch das Reaktordruckgefäß eintreten:
Geht Wasser durch ein großes Leck in den Leitungen des Primärkreislaufs verloren, steigt die Temperatur im Reaktor durch den Wegfall der Kühlung an, obwohl gleichzeitig das Fehlen des Moderators die Kettenreaktion nahezu schlagartig abbricht. Dennoch können die Brennelemente so heiß werden, daß ihre Hüllen schmelzen, der Kernbrennstoff im Reaktor in einem kleineren Volumen zusammenfällt, die Kernspaltungsrate wieder steigt. Diese Wärme, die auch ohne die Kernspaltungen in den Brennelementen freigesetzt wird, ist die sogenannte Nachwärme. Sie entsteht durch den radioaktiven Zerfall der Spaltprodukte und deren Zerfallsprodukte. Dabei können so große Temperaturen entstehen, daß der Reaktorkern aufschmilzt. Im schlimmsten Fall - einer sogenannten Kernschmelze -- könnte sich das Material durch das Reaktordruckgefäß und das Gebäudefundament ,,durchbrennen``.

Will man die schweren Folgewirkungen eines Kühlmittelverlustes vermeiden, muß der Reaktorkern mit zusätzlichen technischen Einrichtungen, dem sogenannten Notkühlsystem auf einer Temperatur gehalten werden, bei der er nicht zerstört wird, bis die Nachwärmeleistung auf ein erträgliches Maß gesunken ist oder die Lecks am Primärkreislauf beseitigt sind.
Ein solches Notkühlsystem ist durch mehrfaches Vorhandensein der Anlagen und durch die Verwendung verschiedenartiger Kühlsysteme auf eine hohe Zuverlässigkeit ausgelegt, dennoch kann es mit einer gewissen, allerdings sehr geringen Wahrscheinlichkeit versagen. Daraus resultiert im wesentlichen das sogenannte Restrisiko eines schweren Reaktorunfalls beim Betrieb von Kernkraftwerken mit einem Druckwasserreaktor.

Eine Weiterentwicklung ist der sogenannten European Pressurized Water Reactor (EPR), der durch konstruktive Maßnahmen einerseits die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Kernschmelze drastisch verringert, andererseits die Folgen, die nach einer Kernschmelze eintreten, zuverlässig auf das Containment beschränken soll. Der EPR zählt zu den Generation-III-Reaktoren, also einer etwas fortschrittlicheren Reaktorlinie.

Erst die Generation-IV-Reaktoren erlauben Konstruktionen, die bezüglich des Auftretens einer Reaktorschmelze absolut sicher sind. Sie zählen zu den Hochtemperaturreaktoren (HTR).

engl: pressurized water reactor (PWR)

2007-12-30: Erweiterung um EPR, Ausblick auf HTR


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