{"id":3173,"date":"2023-03-09T10:43:38","date_gmt":"2023-03-09T10:43:38","guid":{"rendered":"https:\/\/kerndd.live-website.com\/?page_id=3173"},"modified":"2023-07-19T12:37:42","modified_gmt":"2023-07-19T12:37:42","slug":"reaktortypen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/kernd.de\/de\/reaktortypen\/","title":{"rendered":"Reaktortypen"},"content":{"rendered":"\t\t
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Reaktortypen zur Stromerzeugung<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Von den 422 Kernreaktoren zur Stromerzeugung weltweit, die in Betrieb oder in Betriebsbereitschaft sind, entfallen mit 303 Anlagen die meisten auf den Typ Druckwasserreaktor (DWR). Die zweitgr\u00f6\u00dfte Gruppe bilden mit 49 Anlagen die Siedewasserreaktoren (SWR). Beide Gruppen werden h\u00e4ufig als Leichtwasserreaktoren bezeichnet, weil bei ihnen leichtes Wasser, also das nat\u00fcrlicherweise weit \u00fcberwiegend vorkommenden Wasser aus zwei Wasserstoffatomen mit je nur einem Proton und einem Sauerstoffatom sowohl als K\u00fchlmittel als auch als Moderator zur Verlangsamung der Neutronen genutzt wird. Diese Abbremsung ist f\u00fcr die Aufrechterhaltung einer Kettenreaktion mit Spaltung des Uranisotops Uran-235 erforderlich.<\/p>

Weitere heute genutzte Reaktortypen sind Druckwasserreaktoren mit schwerem Wasser (D2O, zwei Deuteriumatome und ein Sauerstoffatom) zur K\u00fchlung und zur Moderation, von denen es 47 Anlagen gibt. Sie sind \u00fcberwiegend als Druckr\u00f6hrenreaktoren (CANDU) ausgef\u00fchrt, es gibt aber auch zwei Anlagen mit Druckbeh\u00e4ltern \u00e4hnlich dem DWR. Weitere Anlagentypen sind leichtwassergek\u00fchlte und graphitmoderierte Druckreaktoren vom sowjetisch-russischen Typ RBMK (11 Analgen), gasgek\u00fchlte und graphitmoderierte Anlagen vom britischen Typ AGR (8 Anlagen), natriumgek\u00fchlte, unmoderierte schnelle Reaktoren (3 Anlagen) und einen gasgek\u00fchlten, graphitmoderierten Hochtemperaturreaktor (HTR).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor <\/strong><\/p>\n

Beispiel: Kernkraftwerk Gundremmingen Block C<\/p>\n

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Technische Daten zum Kernkraftwerk Gundremmingen Block C<\/strong><\/p>\n

Kernbrennstoff                                                                       UO2\/MOX<\/p>\n

Spaltbarer Anteil Uran-Brennelemente (U)                            3,13 \u2013 4,6 Gew. %<\/p>\n

MOX-Brennelemente (U+Pu)                                                   3,27 \u2013 5,47 Gew. %<\/p>\n

Kernbrennstoffmenge                                                             136 t<\/p>\n

Anzahl der Brennelemente                                                     784<\/p>\n

Anzahl der Brennst\u00e4be je Brennelement                                80 bis 96<\/p>\n

Brennelementl\u00e4nge                                                                4.470 mm<\/p>\n

Anzahl der Steuerst\u00e4be                                                          193<\/p>\n

Absorbermaterial                                                                    Bor und Hafnium<\/p>\n

K\u00fchlmittel und Moderator                                                      H2O<\/p>\n

thermische Reaktorleistung                                                    3.840 MW<\/p>\n

elektrische Bruttoleistung                                                       1.344 MW<\/p>\n

elektrische Nettoleistung                                                        1.288 MW<\/p>\n

Bruttowirkungsgrad                                                                 35 %<\/p>\n

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Die Brennelemente, die das Urandioxid enthalten, befinden sich in dem zu etwa zwei Drittel mit Wasser gef\u00fcllten Druckbeh\u00e4lter. Das Wasser str\u00f6mt von unten nach oben durch den Reaktorkern und f\u00fchrt die in den Brennstaben entwickelte W\u00e4rme ab. Ein Teil des Wassers verdampft. Nach einer Dampf-Wasser-Trennung im oberen Teil des Druckbeh\u00e4lters wird dieser Sattdampf mit einer Temperatur von 286 \u00b0C und einem Druck von ca. 69,6 bar direkt der Turbine zugef\u00fchrt. Die Dampfmenge betr\u00e4gt bis zu 7.477 t Dampf pro Stunde.<\/p>\n

Die Turbine ist mit einem Drehstromgenerator gekoppelt, der eine Leistung von 1.344 Megawatt (Wirkleistung) bei einer Spannung von 27 kV liefert. Die Frequenz betr\u00e4gt 50 Hz. Das im Druckbeh\u00e4lter nicht verdampfte Wasser flie\u00dft in dem Ringraum zwischen Druckbeh\u00e4lter und Reaktorkern wieder nach unten, wobei es sich mit dem aus dem Kondensator zur\u00fcckgepumpten Speisewasser vermischt. Die im Druckbeh\u00e4lter vorhandenen Pumpen w\u00e4lzen das K\u00fchlmittel um. Durch eine Ver\u00e4nderung der Drehzahl dieser Pumpen kann die Umw\u00e4lzmenge des K\u00fchlmittels ge\u00e4ndert und dadurch die Reaktorleistung gesteuert werden. Bei der Nennleistung des Reaktors str\u00f6men pro Stunde rund 51.480 t K\u00fchlmittel durch seinen Kern. Der aus der Turbine austretende Dampf wird im Kondensator verfl\u00fcssigt. Dazu sind pro Stunde etwa 160.000 m3 K\u00fchlwasser erforderlich, die \u00fcber einen K\u00fchlturm gek\u00fchlt werden. Das Speisewasser wird durch Vorw\u00e4rmanlagen auf eine Temperatur von 215 \u00b0C gebracht und dem Reaktor wieder zugef\u00fchrt.<\/p>\n

Die Steuerst\u00e4be, die das neutronenabsorbierende Material enthalten, werden elektromotorisch (Normalantrieb) oder hydraulisch (Schnellabschaltung) von unten in den Reaktorkern eingefahren oder wieder herausgezogen. Aus dem Sicherheitsbeh\u00e4lter fuhren die Rohrleitungen nach au\u00dfen in das Maschinenhaus. Da der Dampf nicht frei von radioaktiven Verunreinigungen (insb. N16<\/sub>) ist, muss auch das Maschinenhaus in eine Sicherheitsabschirmung einbezogen sein. Au\u00dferdem sind eine Reihe weiterer Sicherheitsvorrichtungen eingebaut, um bei einer St\u00f6rung eine sofortige Unterbrechung des Dampfstromes zum Maschinenhaus zu erreichen.<\/p>\n

Das Reaktordruckgef\u00e4\u00df mit den Brennelementen ist ein zylindrischer Stahlbeh\u00e4lter. Er ist mit einem Betonschild abgeschirmt und befindet sich zusammen mit einer Reihe weiterer Anlagenteile und Sicherheitseinrichtungen in einem Sicherheitsbeh\u00e4lter, der in der schematischen Abbildung jedoch nicht dargestellt ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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1 Reaktordruckbeh\u00e4lter<\/p>

2 Brennelemente<\/p>

3 Steuerst\u00e4be<\/p>

4 Umw\u00e4lzpumpen<\/p>

5 Steuerstabantriebe<\/p>

6 Frischdampf<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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7 Hochdruckteil der Turbine<\/p>

8 Niederdruckteil der Turbine<\/p>

9 Generator<\/p>

10 Kondensator<\/p>

11 Speisewasserpumpe<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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12 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>

13 Speisewasser<\/p>

14 K\u00fchlwasser<\/p>

15 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

16 Betonabschirmung<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor<\/strong><\/p>\n

Beispiel: Kernkraftwerk Brokdorf<\/p>\n

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Technische Daten zum Kernkraftwerk Brokdorf<\/strong><\/p>\n

Kernbrennstoff                                                                                    UO2\/MOX<\/p>\n

Anreicherung an U-235                                                                       bis zu 4 %<\/p>\n

Kernbrennstoffmenge                                                                         103 t<\/p>\n

Anzahl der Brennelemente                                                                 193<\/p>\n

Anzahl der Brennst\u00e4be je Brennelement                                            236<\/p>\n

Brennstabl\u00e4nge                                                                                   4,83 m<\/p>\n

Anzahl der Steuerst\u00e4be                                                                       61<\/p>\n

Absorbermaterial                                                                                 In, Ag, Cd<\/p>\n

K\u00fchlmittel und Moderator                                                                   H2O<\/p>\n

thermische Reaktorleistung                                                                 3.900 MW<\/p>\n

elektrische Bruttoleistung                                                                    1.480 MW<\/p>\n

elektrische Nettoleistung                                                                     1.410 MW<\/p>\n

Bruttowirkungsgrad                                                                              38 %<\/p>\n

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Das Reaktordruckgef\u00e4\u00df mit den Brennelementen ist ein zylindrischer Stahlbeh\u00e4lter. Er ist mit einem Betonschild abgeschirmt und befindet sich zusammen mit einer Reihe weiterer Anlagenteile und Sicherheitseinrichtungen in einem Sicherheitsbeh\u00e4lter, der in der schematischen Abbildung jedoch nicht dargestellt ist. Durch das Wasser wird die in den Brennelementen erzeugte W\u00e4rme abgef\u00fchrt. Um ein Sieden zu verhindern, wird der Betriebsdruck im Hauptk\u00fchlkreis auf 157 bar heraufgesetzt und durch einen Druckhalter geregelt. Das K\u00fchlmittel tritt mit einer Temperatur von 291 \u00b0C in den Reaktor ein und verl\u00e4sst ihn mit einer Temperatur von 326 \u00b0C. Etwa 67.680 t K\u00fchlmittel werden je Stunde durch den Reaktor bewegt.<\/p>\n

Das erhitzte Wasser gibt seine W\u00e4rme in vier Dampferzeugern (davon nur einer dargestellt) an das Wasser eines Sekund\u00e4rkreises ab. Aufgrund der hohen Temperatur und des niedrigeren Druckes verdampft es im Sekund\u00e4rkreis und liefert pro Sekunde 2,14 t Sattdampf von 283,8 \u00b0C und einem Druck von 67 bar. Durch ein solches Zweikreissystem wird erreicht, dass die im Reaktork\u00fchlmittel auftretenden radioaktiven Stoffe auf den ersten K\u00fchlkreislauf beschr\u00e4nkt bleiben und nicht in die Turbine und den Kondensator gelangen.<\/p>\n

Mit Hilfe des erzeugten Dampfes wird eine Turbine (Hochdruckteil, Niederdruckteil) betrieben, die direkt mit einem Drehstrom-Synchrongenerator gekoppelt ist. Der Generator liefert an den Klemmen eine Leistung von 1.480 Megawatt (Wirkleistung) bei einer Spannung von 27 kV. Die Frequenz betr\u00e4gt 50 Hz. Im Kondensator wird der aus der Turbine austretende Dampf wieder verfl\u00fcssigt. Dazu sind etwa 208.000 m3 K\u00fchlwasser pro Stunde erforderlich, die der Elbe entnommen werden. Das Kondensat wird durch eine Vorw\u00e4rmanlage zugef\u00fchrt, auf 218 \u00b0C vorgew\u00e4rmt und anschlie\u00dfend in den Dampferzeuger zur\u00fcckgeleitet.<\/p>\n

F\u00fcr die Steuerstabe des Reaktors wird eine Legierung aus Silber, Indium und Cadmium als Absorbersubstanz verwendet. F\u00fcr schnelle Steuervorgange k\u00f6nnen die Steuerstabe ganz oder teilweise in den Reaktor eingefahren und wieder herausgezogen werden. F\u00fcr langsame oder langfristige Regelvorgange wird Bors\u00e4ure als Neutronenabsorber dem Reaktork\u00fchlwasser zugesetzt. Die Brennelemente befinden sich in einem Druckbeh\u00e4lter aus Spezialstahl (Wandstarke 25 cm), der zusammen mit dem Primarkreislauf in einem doppelwandigen Sicherheitsbeh\u00e4lter untergebracht ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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1 Reaktordruckbeh\u00e4lter<\/p>

2 Uranbrennelemente<\/p>

3 Steuerst\u00e4be<\/p>

4 Steuerstabantriebe<\/p>

5 Druckhalter<\/p>

6 Dampferzeuger<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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7 K\u00fchlmittelpumpe<\/p>

8 Frischdampf<\/p>

9 Hochdruckteil der Turbine<\/p>

10 Niederdruckteil der Turbine<\/p>

11 Generator<\/p>

12 Kondensator<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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13 Speisewasserpumpe<\/p>

14 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>

15 Speisewasser<\/p>

16 K\u00fchlwasser<\/p>

17 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

18 Betonabschirmung<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Kernkraftwerk mit Schwerwasser-Druckr\u00f6hren-Reaktor (CANDU)<\/strong><\/p>

Dieser Schwerwasser-Dr\u00fcckr\u00f6hrenreaktor \u2013 h\u00e4ufig auch CANDU-Reaktor (CANada Deuterium Uranium) genannt \u2013 ist ein von einem kanadischen Unternehmen entwickelter Reaktortyp, der \u00fcberwiegend in Kanada und Indien genutzt wird. Auch im Kernkraftwerk Cernavoda in Rum\u00e4nien sind zwei CANDU-Reaktoren im Betrieb.<\/p>

Durch einen fast drucklosen, mit Schwerem Wasser (D2O) gef\u00fcllten Moderatortank verlaufen horizontal Druckrohre, die die Brennelemente enthalten und die von D2O als prim\u00e4rem K\u00fchlmittel zur Abf\u00fchrung der bei der Kernspaltung entstandenen W\u00e4rme durchstr\u00f6mt werden. Um ein Sieden zu verhindern steht dieses prim\u00e4re K\u00fchlmittel unter einem Druck von etwa 100 bar. Das erhitzte Schwerwasser \u00fcbertr\u00e4gt seine W\u00e4rme in Dampferzeugern an den Sekund\u00e4rkreislauf, in dem Wasser \u2013 H2O \u2013 verdampft und \u00fcber eine Turbine den Generator antreibt.<\/p>

Durch die Nutzung von D2O als Moderator ist prinzipiell die Verwendung von Natururan, also Uran mit dem nat\u00fcrlichen Anteil von nur rund 0,7 % des spaltbaren Isotops Uran-235 m\u00f6glich. Allerdings wird heute \u00fcblicherweise auf bis zu 2 % an U-235 angereichertes Uran verwendet. Die Verwendung von Druckr\u00f6hren an Stelle eines gro\u00dfvolumigen Druckbeh\u00e4lters wie bei Druckwasserreaktoren f\u00fchrt zu einer technisch einfacheren Fertigung.<\/p>

Erm\u00f6glicht wird dadurch auch ein Wechsel der Brennelemente w\u00e4hrend des Reaktorbetriebs, indem einzelne Druckr\u00f6hren abgeschaltet werden, um die Brennelemente zu wechseln.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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1 Moderatortank<\/p>

2 Druckr\u00f6hren<\/p>

3 Uranbrennelemente<\/p>

4 Schwerwasser-Moderator<\/p>

5 Steuerst\u00e4be<\/p>

6 Dampferzeuger<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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7 K\u00fchlmittelpumpen<\/p>

8 Frischdampf<\/p>

9 Hochdruckteil der Turbine<\/p>

10 Niederdruckteil der Turbine<\/p>

11 Generator<\/p>

12 Kondensator<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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13 Speisewasserpumpe<\/p>

14 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>

15 Speisewasser<\/p>

16 K\u00fchlwasser<\/p>

17 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

18 Betonabschirmung<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Kernkraftwerk mit graphitmoderiertem Druckr\u00f6hren-Siedewasserreaktor (RBMK)<\/strong><\/p>

RBMK ist die Abk\u00fcrzung der russischen Bezeichnung f\u00fcr einen graphitmoderierten, wassergek\u00fchlten Druckr\u00f6hren-Siedewasserreaktor. Der Reaktorkern besteht aus etwa 1.700 t Graphitziegeln, die zu einem zylindrischen Block von 7 m H\u00f6he und 12 m Durchmesser aufgeschichtet sind. Das Volumen des Reaktorkerns ist mehr als 10-mal gr\u00f6\u00dfer als bei einem typischen Siedewasserreaktor.<\/p>

Im Graphitblock befinden sich senkrechte Bohrungen f\u00fcr die 1.693 Druckr\u00f6hren, die je ein Brennelement mit zwei hintereinander angeordneten Brennstabb\u00fcndeln aus jeweils 18 Brennst\u00e4ben enthalten. Jedes Brennstabb\u00fcndel ist 3,65 m lang und enth\u00e4lt 64,8 kg Urandioxid mit einem Anteil von 2,4 % U-235. Insgesamt enth\u00e4lt der Reaktor rund 193 t Uran. Weitere Bohrungen im Graphitblock enthalten die 191 Regel- und Abschaltst\u00e4be.<\/p>

Die in den Brennelementen durch Kernspaltungen erzeugte W\u00e4rme wird vom umgebenden Wasser in den Druckr\u00f6hren aufgenommen, das dadurch z. T. verdampft. Das Wasser-Dampf-Gemisch gelangt aus den Druckr\u00f6hren zu Dampfabscheidern, in denen eine Trennung von Wasser und Dampf herbeigef\u00fchrt wird. Der Dampf str\u00f6mt zu zwei Turbinen, das Wasser wird wieder in den Reaktor zur\u00fcckgepumpt.<\/p>

Die Vorteile dieses in der ehemaligen UdSSR entwickelten Reaktortyps lagen in<\/p>

  • der einfacheren Fertigung von Druckr\u00f6hren gegen\u00fcber gro\u00dfvolumigen Druckbeh\u00e4ltern,<\/li>
  • der leichter m\u00f6glichen Entwicklung von Reaktoren gr\u00f6\u00dferer Leistung, da gleichartige Komponenten lediglich in ihrer Anzahl vermehrt zu werden brauchten,<\/li>
  • einem Brennelementwechsel w\u00e4hrend des Anlagenbetriebs ohne Stillstandzeiten.<\/li><\/ul>

    Ein gravierender Nachteil ist, dass ein positives Reaktivit\u00e4tsfeedback zu einer unkontrollierten Leistungsexkursion f\u00fchren kann, da es keine inh\u00e4rente Selbststabilisierung bei \u00fcber die Auslegungsgrenzen steigenden Temperaturen gibt, wie dies bei Druck- und Siedewasserreaktoren der Fall ist. U.a. diese Eigenschaft f\u00fchrte zum Unfall von Tschernobyl.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    1 Uran-Brennelemente<\/p>

    2 Brennelement-Druckrohr<\/p>

    3 Graphit-Moderator<\/p>

    4 Steuerst\u00e4be<\/p>

    5 Schutzgas (N2\/He)<\/p>

    6 Dampf\/Wasser<\/p>

    7 Dampfabscheider<\/p>

    8 Dampf zur Turbine<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    9 Hochdruckteil der Dampfturbine<\/p>

    10 Niederdruckteil der Dampfturbine<\/p>

    11 Generator<\/p>

    12 Kondensator<\/p>

    13 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

    14 K\u00fchlwasser<\/p>

    15 Speisewasserpumpe<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    16 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>

    17 Kondensat (Wasser)<\/p>

    18 Wasserr\u00fccklauf<\/p>

    19 Umw\u00e4lzpumpe<\/p>

    20 Wasser-Verteiler<\/p>

    21 Reaktor-Stahlbeh\u00e4lter<\/p>

    22 Betonabschirmung<\/p>

    23 Reaktorgeb\u00e4ude<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Kernkraftwerk mit graphitmoderiertem gasgek\u00fchltem Reaktor (AGR)<\/strong><\/p>

    Der AGR \u2013 Advanced Gas-cooled Reactor \u2013 ist ein in Gro\u00dfbritannien gebauter und betriebener graphitmoderierter, CO2-gek\u00fchlter Reaktor. Er ist eine Weiterentwicklung des Reaktortyps, mit dem das weltweit erste kommerzielle Kernkraftwerk \u2013 Calder Hall, England \u2013 am 27. August 1956 Strom in das \u00f6ffentliche Netz lieferte. Im AGR wird auf bis zu 2,7 % angereichertes Uran eingesetzt. Die Temperatur des K\u00fchlmittels CO2 betr\u00e4gt etwa 650 \u00b0C und die Wasserdampftemperatur beim Turbineneintritt 566 \u00b0C. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad der Anlage von 41,6 % erreicht.<\/p>

    Diesem Vorteil steht allerdings nachteilig gegen\u00fcber, dass die Ausnutzung des Uran-Brennstoffs (der sogenannte Abbrand) deutlich geringer ist als bei Druck- und Siedewasserreaktoren.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    1 Uran-Brennelemente<\/p>

    2 Brennelement-Druckrohr<\/p>

    3 Graphit-Moderator<\/p>

    4 Steuerst\u00e4be<\/p>

    5 Schutzgas (N2\/He)<\/p>

    6 Dampf\/Wasser<\/p>

    7 Dampfabscheider<\/p>

    8 Dampf zur Turbine<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    9 Hochdruckteil der Dampfturbine<\/p>

    10 Niederdruckteil<\/p>

    der Dampfturbine<\/p>

    11 Generator<\/p>

    12 Kondensator<\/p>

    13 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

    14 K\u00fchlwasser<\/p>

    15 Speisewasserpumpe<\/p>

    16 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    17 Kondensat (Wasser)<\/p>

    18 Wasserr\u00fccklauf<\/p>

    19 Umw\u00e4lzpumpe<\/p>

    20 Wasser-Verteiler<\/p>

    21 Reaktor-Stahlbeh\u00e4lter<\/p>

    22 Betonabschirmung<\/p>

    23 Reaktorgeb\u00e4ude<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Kernkraftwerk mit Hochtemperaturreaktor<\/strong><\/p>

    W\u00e4hrend Leichtwasserreaktoren K\u00fchlmitteltemperaturen bis etwa 330 \u00b0C erreichen, liegt bei Hochtemperaturreaktoren die K\u00fchlmitteltemperatur bei 750 \u00b0C und dar\u00fcber. Es kann dann nicht nur Dampf zum Antrieb von Turbinen, sondern auch Prozessw\u00e4rme, z. B. zur Kohlevergasung oder zur Gewinnung von Wasserstoff, erzeugt werden.<\/p>

    In Deutschland wurden zwei Versuchskraftwerke mit Hochtemperaturreaktor betrieben, um technische Erfahrungen zu gewinnen. Die Brennelemente in diesen Hochtemperaturreaktoren waren Graphitkugeln mit einem Durchmesser von 6 cm. Sie enthielten als Spaltstoff etwa 1 g Uran-235 und als Brutstoff 10 g Thorium-232. Durch die Spaltung von Uran-235 wird die Kettenreaktion aufrechterhalten. Ein Teil der bei der Spaltung freigesetzten Neutronen wird vom Th-232 eingefangen. Das entstehende Th-233 zerf\u00e4llt in Protactinium-233, aus dem durch weiteren Betazerfall das ebenfalls durch langsame Neutronen spaltbare U-233 entsteht. W\u00e4hrend des Betriebs erzeugte dieser Reaktor also einen Teil des Spaltstoffs selbst.<\/p>

    Als Moderator wurde Graphit verwendet. Die im Reaktor erzeugte W\u00e4rme wurde durch bis auf 750 \u00b0C erhitztes Helium nach au\u00dfen gef\u00fchrt. In Dampferzeugern gab das Helium seine W\u00e4rme an einen Wasser-Dampf-Kreislauf ab.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    1 Reaktorkern (Kugelhaufen)<\/p>

    2 Neutronenreflektor (Graphit)<\/p>

    3 Schild aus Eisen<\/p>

    4 Dampferzeuger<\/p>

    5 K\u00fchlgasgebl\u00e4se<\/p>

    6 Spannbetonbeh\u00e4lter<\/p>

    7 Steuerst\u00e4be<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    8 Kugelzugaberohr<\/p>

    9 Kugelabzugrohr<\/p>

    10 K\u00fchlgas (Helium)<\/p>

    11 Dichthaut aus Stahl<\/p>

    12 Frischdampf<\/p>

    13 Hochdruckteil der Turbine<\/p>

    14 Niederdruckteil der Turbine<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    15 Generator<\/p>

    16 Kondensator<\/p>

    17 Speisewasserpumpe<\/p>

    18 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>

    19 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

    20 K\u00fchlwasser<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Kernkraftwerk mit Schnellem Reaktor<\/strong><\/p>

    In Siede- und Druckwasserreaktoren kann von den in der Natur vorhandenen Uranisotopen nur das U-235 gespalten werden. Der Prozess kann aber in einem speziellen Reaktortyp so gesteuert werden, dass auch das U-238 genutzt wird. U-238 nimmt dabei ein Neutron auf und es entsteht U-239, das sich \u00fcber Neptunium-239 in spaltbares Pu-239 umwandelt. Durch diesen Vorgang l\u00e4sst sich mehr spaltbares Material erzeugen als durch Kernspaltungen f\u00fcr den Reaktorbetrieb verbraucht wird. Da in einem solchen Reaktor schnelle Neutronen f\u00fcr den Prozess genutzt werden, nennt man diesen Reaktortyp \u201eSchnellen Reaktor\u201c oder auch wegen der M\u00f6glichkeit des Zugewinns an Spaltstoff \u201eSchneller Brutreaktor\u201c.<\/p>

    Da solche Reaktoren nur mit schnellen Neutronen betrieben werden k\u00f6nnen, darf kein Moderator vorhanden sein. Als K\u00fchlmittel ist deshalb Wasser ungeeignet, da es die Neutronen auf geringe Geschwindigkeiten abbremst (moderiert). Als K\u00fchlmittel wird deshalb z. B. fl\u00fcssiges Natrium verwendet. Sein Schmelzpunkt liegt bei 98 \u00b0C, sein Siedepunkt bei 883 \u00b0C. Im Reaktorkern wird das K\u00fchlmittel Natrium auf etwa 550 \u00b0C erhitzt.<\/p>

    Da das Natrium dabei nicht siedet, ist auch der entstehende Druck relativ niedrig. Im Prim\u00e4rkreislauf liegt er bei etwa 10 bar. Das Natrium, das durch den Reaktorkern str\u00f6mt, wird durch die Neutronenstrahlung radioaktiv. Aus Sicherheitsgr\u00fcnden gibt das Natrium des Prim\u00e4rkreislaufs seine W\u00e4rme in einem W\u00e4rmetauscher an das Natrium eines Sekund\u00e4rkreislaufs ab. Das Natrium in diesem sekund\u00e4ren Kreislauf ist dann nicht mehr radioaktiv. Im Dampferzeuger des dritten, des Wasser-Dampf-Kreislaufs, wird schlie\u00dflich Wasserdampf von rund 500 \u00b0C erzeugt, der einer Dampfturbine zugef\u00fchrt wird.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Kernkraftwerk mit natriumgek\u00fchlten Schnellen Reaktor (vereinfachte Schemazeichnung)<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    1 Brennelemente (Spaltzone)<\/p>

    2 Brennelemente (Brutzone)<\/p>

    3 Steuerst\u00e4be<\/p>

    4 Prim\u00e4rnatriumpumpe<\/p>

    5 Prim\u00e4rnatrium f\u00fcr Prim\u00e4rnatriumkreislauf<\/p>

    6 Reaktortank<\/p>

    7 Sicherheitstank<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    8 Schutzgasatmosph\u00e4re (Argon)<\/p>

    9 Reaktorkuppel<\/p>

    10 Zwischenw\u00e4rmetauscher<\/p>

    11 Dampferzeuger<\/p>

    12 Sekund\u00e4rnatriumpumpe<\/p>

    13 Sekund\u00e4rnatriumkreislauf<\/p>

    14 Frischdampf<\/p>

    15 Hochdruckteil der Turbine<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    16 Niederdruckteil der Turbine<\/p>

    17 Generator<\/p>

    18 Kondensator<\/p>

    19 Speisewasserpumpe<\/p>

    20 Vorw\u00e4rmanlage<\/p>

    21 K\u00fchlwasser<\/p>

    22 K\u00fchlwasserpumpe<\/p>

    23 Reaktorgeb\u00e4ude<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Reaktortypen zur Stromerzeugung Von den 422 Kernreaktoren zur Stromerzeugung weltweit, die in Betrieb oder in Betriebsbereitschaft sind, entfallen mit 303 Anlagen die meisten auf den Typ Druckwasserreaktor (DWR). Die zweitgr\u00f6\u00dfte Gruppe bilden mit 49 Anlagen die Siedewasserreaktoren (SWR). Beide Gruppen werden h\u00e4ufig als Leichtwasserreaktoren bezeichnet, weil bei ihnen leichtes Wasser, […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"elementor_header_footer","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-3173","page","type-page","status-publish","hentry"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/3173","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3173"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/3173\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/kernd.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3173"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}