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Druckwasserreaktor (PWR)

Druckwasserreaktor (PWR)

Der Druckwasserreaktor ist eine Art Kernreaktor. Das Hauptmerkmal dieses Reaktortyps ist die Verwendung von Wasser, das im Primärkreislauf einem hohen Druck ausgesetzt ist, um ein Kochen zu verhindern.

Es ist derzeit der weltweit am häufigsten verwendete Kernreaktortyp in Kernkraftwerken. Derzeit werden weltweit mehr als 230 Kernreaktoren mit diesem System hergestellt.

Es ist auch als Druckwasserreaktor oder PWR (Pressurized Water Reactor) bekannt.

Der PWR-Reaktor wird häufig in der Schiffstechnik eingesetzt. Eigentlich war dieses Modell ursprünglich für den Einsatz in einem Atom-U-Boot konzipiert.

Druckwasserreaktoren verwenden angereichertes Uran als Kernbrennstoff.

Der Druckwasserreaktor wird neben Siedewasserreaktoren (BWR) als Leichtwasserreaktor eingestuft.

Wie funktioniert ein Druckwasserreaktor (PWR)?

Der Druckwasserreaktor (PWR) arbeitet in 4 Schritten:

  1. Der Reaktorkern im Reaktorbehälter erzeugt durch Spaltreaktionen Wärme.

  2. Das Hochdruckwasser aus dem Primärkreislauf transportiert diese Wärmeenergie zu einem Dampferzeuger.

  3. Im Dampferzeuger wandelt die vom Primärkreis kommende Wärme das Wasser vom Sekundärkreis in Dampf um.

  4. Der erzeugte Dampf treibt eine Turbine an, die Strom erzeugt.

Während dieser vier Punkte hat der Druckwasserreaktor die Kernenergie aus dem Kernbrennstoff in elektrische Energie umgewandelt. Von hier aus beginnt der Kreislauf von neuem: Der Restdampf wird durch einen Kondensator wieder in flüssiges Wasser umgewandelt. 

Der Kondensator bringt den Sekundärkreis in thermischen Kontakt mit einem Tertiärkreis, durch den kaltes Wasser von außen zirkuliert (Meerwasser, Flüsse, Seen usw.). Sobald es in flüssiges Wasser umgewandelt wurde, kehrt es zum Dampferzeuger zurück, der von einer Reihe von Wasserpumpen angetrieben wird.

Der Reaktorkern und Kernreaktionen

Der Reaktorkern enthält die Kernbrennstäbe. Innerhalb des Reaktors werden Kernreaktionen erzeugt, die eine große Menge an Wärmeenergie erzeugen.

Aus Sicherheitsgründen darf der PWR-Druckwasserreaktor eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten, um ein eigenes Schmelzen zu vermeiden. Daher müssen die Brennstäbe gekühlt werden.

Die Kühlung erfolgt über Wasser, das dank einer Reihe von Wasserpumpen zirkuliert.

Der Wärmeaustausch zwischen Primär- und Sekundärkreis muss ohne Wassermischung erfolgen. Diese Mischung muss vermieden werden, da das Wasser im Primärkreis radioaktiv ist.

Druckwasserreaktor (PWR)

Kühlmittel für Druckwasserreaktoren

Gewöhnliches Wasser wird zum Kühlen von Druckwasserreaktoren verwendet. Im Bereich der Nukleartechnik wird es Leichtwasser genannt. Das Wasser kann Temperaturen von bis zu 315 Grad Celsius erreichen. Das Wasser bleibt aufgrund des hohen Drucks (ca. 16 Megapascal), bei dem der Primärkreis arbeitet, in der flüssigen Phase.

Nuklearmoderator in Druckwasser-Kernreaktoren

Kernspaltungsreaktionen treten auf, wenn ein Neutron mit einem Brennstoffatom kollidiert. Bei jeder Reaktion werden ein oder zwei schnelle Neutronen freigesetzt.

Der Druckwasserreaktor benötigt schnelle Neutronen, um langsamer zu werden und mehr Reaktionen zu erzeugen.

Der Moderator ist dafür verantwortlich, dass die Neutronen an Geschwindigkeit verlieren. In PWR-Reaktoren wirkt das als Kühlmittel verwendete Wasser auch als Neutronenmoderator.

Referenzen

Autor:

Erscheinungsdatum: 16. Juni 2017
Geändert am: 28. September 2020