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So funktioniert ein ...

Druckwasserreaktor

In diesem Anlagentyp hält ein Druckhalter das Wasser im Reaktordruckbehälter immer unter einem ausreichend hohen Druck, sodass es bei der vorgegebenen Betriebstemperatur nicht siedet und verdampft. Das im Reaktorkern erhitzte Wasser zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf (Primärkreis). In einem Dampferzeuger überträgt es seine Wärme an einen getrennten Wasser-Dampf-Kreislauf, den Sekundärkreis. Der Druck dort ist geringer; das sekundarseitige Speisewasser im Dampferzeuger beginnt daher zu sieden und verdampft.

Im Sekundärkreislauf wird die Energie in gleicher Weise wie in einem fossil befeuerten Wärmekraftwerk umgewandelt: Der erzeugte Dampf strömt durch die Frischdampfleitung zuerst in eine Hochdruckturbine und dann in eine Niederdruckturbine. Die Turbine wandelt die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie um. Der aus der Niederdruckturbine austretende Dampf kondensiert an den von Kühlwasser durchflossenen Rohren im Kondensator. Mit Kondensat- und Speisewasserpumpen wird das Wasser zurück in den Dampferzeuger gepumpt, wo es erneut verdampft

Die Turbine wiederum treibt den Generator an. Er wandelt die Drehenergie der Turbinenwelle in elektrische Energie um. Der im Generator erzeugte Strom wird von großen Transformatoren von 27 Kilovolt auf 400 Kilovolt transformiert und über die Hochspannungsschaltanlage in das Versorgungsnetz eingespeist.

Druckwasserreaktoren sind der weltweit am häufigsten kommerziell genutzte Reaktortyp: Ihr Anteil an der gegenwärtig in Kernkraftwerken installierten Leistung beträgt rund zwei Drittel.

Siedewasserreaktor

  

In Siedewassereaktoren verdampft das Wasser im Reaktordruckbehälter durch die bei der Kernspaltung erzeugte Wärme teilweise. Nicht verdampftes Wasser wird mittels Umwälzpumpen zurück in den Reaktorkern geleitet: So wird der Naturumlauf unterstützt. Der erzeugte Dampf strömt durch die Turbine und danach in einen Kondensator, wo er zu Wasser kondensiert. Dieses strömt zurück in den Reaktor.

Schwerwasserreaktor

Schweres Wasser (D2O) enthält statt des gewöhnlichen Wasserstoffs (H) das schwerere Wasserstoff-Isotop Deuterium (D). Normales Wasser (H2O) wird deshalb oft als „Leichtwasser“ bezeichnet.

Der Vorteil von schwerem Wasser? Es absorbiert Neutronen weniger stark als normales Wasser. Dadurch kann Natururan als Brennstoff genutzt werden; das im Reaktor eingesetzte Uran muss somit nicht angereichert werden. Da die sonstigen physikalischen Eigenschaften von schwerem Wasser denen von normalem Wasser sehr ähnlich sind, kann es zugleich als Kühlmittel verwendet werden.

Reaktoren mit schwerem Wasser als Kühlmittel und Moderator wurden hauptsächlich in Kanada mit den sogenannten CANDU-Reaktoren entwickelt und errichtet.

Schneller Brüter

In Schnellen Brütern werden, anders als bei Leichtwasser- und Schwerwasserreaktoren, die bei der Kernspaltung freigesetzten Neutronen nicht abgebremst. Daher der Name Schneller Brüter. Das Kühlmittel ist entweder ein flüssiges Metall (oft Natrium) oder ein Inertgas (Helium). Der Kernbrennstoff enthält Plutonium, ein Element, das wie das Isotop Uran-235 spaltbar ist.

Mittlerweile haben die Schnellen Brüter das Prototyp-Stadium hinter sich gelassen. Sie sind einer der für die nächste Generation von Kernkraftwerken ausgewählten Reaktortypen. Die Reaktor-Generation IV soll bis zum Jahr 2040 verfügbar sein.