Siedewasserreaktor

Siedewasserreaktor

Ein Siedewasserreaktor oder BWR (aus dem englischen Siedewasserreaktor) ist eine Art Kernreaktor. Es ist der zweite Reaktortyp, der in Atomkraftwerken weltweit am meisten verwendet wird. Rund 22% der in den verschiedenen Kernkraftwerken installierten Kernreaktoren nutzen den Siedewasserreaktor.

 

Die Hauptfunktion dieses Reaktortyps ist der Einbau von Kraftwerken zur Stromerzeugung in Kraftwerken.

Das wichtigste Merkmal des Siedewasserreaktors (BWR) ist die Verwendung von Druckwasser als Neutronenmoderator und als Kernkühlmittel. Im Gegensatz zum Druckwasserreaktor (PWR) verfügt er nicht über einen Dampferzeuger.

Dieser Reaktortyp benötigt kein derart robustes Gehäuse, da er nicht so hohen Drücken standhalten muss.

Betrieb eines Siedewasserreaktors (BWR)

Der Siedewasserreaktor verwendet einen einzigen Leichtwasser-Kühlkreislauf (Leitungswasser, in der Kerntechnik wird Leitungswasser als Leichtwasser bezeichnet). Das leichte Wasser zirkuliert durch den Kern des Reaktors, geht in den Siedepunkt über und ein Teil davon wird zu Dampf.

Der im Reaktorkern erzeugte Dampf tritt von oben aus und gelangt direkt zu den Turbinen. Der den Reaktor verlassende Dampf wird vor dem Eintritt in die Turbinen mit Dampftrocknern und Wasserabscheidern behandelt. Die Turbinen werden für den Betrieb des elektrischen Generators und die Erzeugung von Elektrizität verantwortlich sein.

Anschließend gelangt der Dampf durch einen Kühlen wieder flüssiges Wasser umzuwandeln und den Zyklus erneut beginnen.

Eigenschaften des Siedewasserreaktors (BWR)

Es verwendet einen einzigen Kühlkreislauf, so dass der Dampf, der die Turbine bewegt, aus Wasser gebildet wird, das durch das Innere des Reaktors geleitet wurde. Aus diesem Grund muss das Turbinengebäude vor radioaktiven Emissionen geschützt werden.

Auf der anderen Seite zwingt der Bedarf nach mehr Platz für Dampftrockner und Separatoren im Reaktorbehälter die Steuerstäbe in den unteren Teil des Reaktors, sodass Hilfsenergie erforderlich ist, um sie anzuheben und den Reaktor anzuhalten im Notfall.

 

Besonderheiten des BWR

In Kernkraftwerken mit nicht siedenden Reaktoren liegt die Wassertemperatur im Primärkreislauf unter dem Siedepunkt. Bei Temperaturen, die erforderlich sind, um einen akzeptablen Wirkungsgrad (über 300 ° C) zu erreichen, ist dies nur bei hohen Drücken möglich, was die Schaffung eines hochfesten Gehäuses erfordert.

Im Sekundärkreislauf wird Sattdampf bei einem Druck von 12 bis 60 atm bei Temperaturen von bis zu 330 ° C erzeugt. In den Siedereaktoren entsteht im Kern ein Gemisch aus Dampf und Wasser. Der Wasserdruck im Primärkreislauf beträgt ca. 70 atm. Bei diesem Druck siedet Wasser im Kernvolumen bei einer Temperatur von 280 ° C. Siedeaktoren haben eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu Nichtkesseln. In Siedereaktoren arbeitet das Gehäuse bei einem niedrigeren Druck, im Kernkreis der Kernmitte gibt es keinen Dampferzeuger.

 

Die Besonderheit der Siedereaktoren ist, dass sie keine borische Kontrolle haben. Die Kompensation der langsamen Änderungen der Reaktivität (z. B. der Verbrennung des Brennstoffs) wird nur durch zwischengelagerte, kreuzförmige Absorber durchgeführt. Die Borregulierung ist aufgrund der guten Löslichkeit von Bor in einem Paar nicht durchführbar (der größte Teil wird in die Turbine gebracht). Bor wird nur zum Zeitpunkt der Kraftstoffüberladung eingespritzt, um eine tiefe Unterkritikalität zu erzeugen.

In den meisten Siedereaktoren befinden sich die Absorptionsbalken des Steuerungs- und Schutzsystems im unteren Teil. Ihr Wirkungsgrad steigt daher deutlich an, da sich der maximale thermische Neutronenfluss in Reaktoren dieses Typs im unteren Teil des Kerns bewegt. Ein solches Schema ist auch während Kraftstoffbeschleunigungen bequemer und gibt den oberen Teil der Steuerstabantriebe des Reaktors frei, wodurch eine bequemere Entsorgung von Wasserdampf ermöglicht wird.

Vor- und Nachteile des Siedewasserkernreaktors

Vorteile dieses Reaktortyps

Der von dem Kernreaktor verwendete Kernbrennstoff ist angereicherte Uranoxide zwischen 2% und 4%.

Der Siedewasserreaktor verwendet keine Dampferzeuger oder Druckkompensatoren.

Der erste Reaktorkreislauf arbeitet mit einem Druck von 70 Atmosphären gegen 160 Atomkugeln unter Verwendung des Nukleardruckwasserreaktors (PWR).

Niedrigere Betriebstemperaturen, auch in den Brennstäben.

Aufgrund der Unterdrückung der Neutronenabsorption in Bor und der etwas schwächeren Abschwächung der Neutronen (aufgrund von Dampf) ist die Betriebszeit von Plutonium in einem Reaktor dieses Typs länger als in der PWR und dem Urananteil -238 wird auch größer sein.

Nachteile dieses Reaktortyps

Unmöglichkeit, Kernbrennstoff aufzuladen, ohne den Kernreaktor anzuhalten.

Komplizierteres Management, das Vorhandensein verbotener Modi in der Leistungs- / Durchflusskapazität des Wärmeträgers, die Notwendigkeit einer größeren Anzahl von Rückkopplungssensoren.

Es wird ein Reaktorbehälter benötigt, der ungefähr zweimal so groß ist wie ein vergleichbarer PWR-Wert.

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

Turbinenverschmutzung mit Wasseraktivierungsprodukten: N-17 mit kurzer Lebensdauer und Spuren von Tritium. Dies macht die Wartungsarbeiten sehr kompliziert. Außerdem müssen die Fallen so konfiguriert sein, dass sie radioaktive Korrosionsprodukte aus den Dampfschleifen extrahieren.

 

Radiolyse Kavitation und Korrosion in den Brennstäben mit der Beseitigung der Radioaktivität in der Turbine und im Kühler sowie mit der Entfernung von Wasserstoff und Sauerstoff von AZ (reale Fälle Knallgas-Explosionen auf das Schadenssystem KKW Hamaoka- 1 und KKW Brunsbuttel)

 

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Referenzen

Geändert am: 17. Oktober 2018