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Siedewasser-Kernreaktor (BWR)

Siedewasser-Kernreaktor (BWR)

Ein Siedewasserreaktor oder BWR (Siedewasserreaktor) ist eine Art Kernreaktor. Es ist der zweithäufigste Reaktortyp in Kernkraftwerken der Welt.

Ungefähr 22% der in den verschiedenen Kernkraftwerken installierten Kernreaktoren nutzen den BWR-Reaktor.

Das BWR ist ein Leistungsreaktor; Das heißt, es ist zur Stromerzeugung ausgelegt.

Das wichtigste Merkmal des Siedewasserreaktors (BWR) ist, dass er leichtes Wasser (gewöhnliches Wasser) als Neutronenmoderator und Kernkühlmittel verwendet. Im Gegensatz zum Druckwasserreaktor (PWR) verfügt er nicht über einen Dampferzeuger.

Diese Art von Leichtwasserreaktor hat einen Primärkreis und einen Sekundärkreis. In diesem Fall arbeitet der BWR-Reaktor mit einem einzigen Wasserkreislauf im Kern.

Da dieser Reaktortyp nicht so hohen Drücken standhalten muss, benötigt er kein so robustes Gehäuse.

Das erste BWR war ein experimenteller Reaktor namens Borax I, der 1952 vom Argonne National Laboratory und General Electric (GE) in Idaho, USA, gebaut wurde.

Schema des Betriebs eines Siedewasserreaktors

Die Stromerzeugung des Siedewasserreaktors beginnt im Reaktorkern. Der Reaktorkern erzeugt Kernspaltungsreaktionen des Brennelements, um in einem Wärmeerzeugungsprozess Wärmeenergie zu erhalten.

Kernreaktor mit kochendem Wasser

Die Reaktorleistung wird durch Einsetzen oder Entfernen der Steuerstäbe aus dem Kern reguliert, wo Kernkettenreaktionen auftreten.

Im BWR-Reaktor wird als leichtes Wasser (normales Wasser) verwendet. Diese Art von Kernreaktor verwendet einen einzelnen Kühlkreislauf. Im Gegensatz dazu mit HWR- und PHWR-Reaktoren, die durch schweres Wasser gekühlt und moderiert werden. Leichtes Wasser zirkuliert durch den Kern und fängt die Wärme von Kernreaktionen ein, kocht und erzeugt Wasser und Dampf.

Ein Neutronenmoderator ist ein Medium, das die Geschwindigkeit schneller Neutronen verringert und sie dadurch in thermische Neutronen umwandelt. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Spaltreaktor auftritt.

Der im Reaktorkern erzeugte Dampf tritt von oben aus. Zu diesem Zeitpunkt trennen Dampftrockner Wasser und behandeln die Feuchtigkeit, die den Reaktor verlässt, und dann geht es direkt zu den Turbinen.

Die Turbinen werden den elektrischen Generator betreiben und Strom erzeugen.

Schließlich wird der Dampf durch einen Kondensator geleitet, um ihn wieder in flüssiges Wasser umzuwandeln und den Zyklus erneut zu starten.

Der Siedewasserreaktor verwendet einen einzelnen Kühlkreislauf, so dass der Dampf, der die Turbine antreibt, aus Wasser besteht, das durch das Innere des Reaktors geleitet wird. Aus diesem Grund muss das Turbinengebäude geschützt werden, um radioaktive Emissionen zu vermeiden.

Einige frühe BWRs und die vorgeschlagenen ESBWR-Designs verwenden nur die natürliche Zirkulation.

Siedewasserreaktor, Vor- und Nachteile

Vorteile dieses Reaktortyps

  1. Der vom Atomreaktor verwendete Kernbrennstoff sind Uranoxide, die zwischen 2% und 4% angereichert sind.

  2. Der Siedewasserreaktor verwendet keine Dampferzeuger oder Druckkompensatoren.

  3. Der erste Kreislauf des Reaktors arbeitet bei einem Druck von 70 Atmosphären gegen 160 Atmosphären, die von PWR-Reaktoren ( Druckwasserreaktor) verwendet werden.

  4. Es erfordert niedrigere Betriebstemperaturen, auch an Brennstäben.

  5. Aufgrund der Zurückweisung der Neutronenabsorption in Bor und einer etwas schwächeren Neutronenmoderation (aufgrund von Dampf) ist die Betriebszeit von Plutonium in einem solchen Reaktor länger als in PWR.

  6. Der Druckbehälter wird weniger bestrahlt als in einem Druckwasserreaktor. Aus diesem Grund wird das Reaktorgefäß mit zunehmendem Alter nicht so zerbrechlich.

Nachteile dieses Reaktortyps

  1. Es ist nicht möglich, Kernbrennstoff wieder aufzuladen, ohne den Atomreaktor anzuhalten.

  2. Die Verwaltung der Station ist komplizierter.

  3. Die Steuerstangen müssen von unten eingesetzt werden. Im Falle eines Stromausfalls konnten sie nicht durch Schwerkraft in den Reaktor fallen und der Reaktor würde nicht anhalten.

  4. Bedarf an einer größeren Anzahl von Rückkopplungssensoren.

  5. Sie benötigen ein Reaktorgefäß mit etwa doppelt so viel Volumen wie ein PWR mit vergleichbarer Leistung.

  6. Obwohl für niedrigeren Druck ausgelegt, ist die Herstellung und der Transport schwieriger.

  7. Turbinenkontamination mit Wasseraktivierungsprodukten: kurzlebiges N-17 und Spuren von Tritium. Dies erschwert die Wartungsarbeiten erheblich.

  8. Sobald die Kontrollbalken vollständig eingetreten sind, wird die Reaktion gestoppt. Kernbrennstoff gibt jedoch weiterhin Wärme ab. Dies bedeutet, dass Sie nach dem Abschalten des Reaktors ein bis drei Jahre lang Kühlmittel pumpen müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten.

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Erscheinungsdatum: 20. Juni 2017
Geändert am: 26. November 2020