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Siedewasserreaktoren

Schematische Darstellung eines Siedewasserreaktors (SWR) SiedewasserreaktorSchematische Darstellung eines Siedewasserreaktors (SWR) Quelle: Deutsches Atomforum e. V.

Siedewasserreaktoren (SWR) gehören wie die Druckwasserreaktoren zur Baulinie der Leichtwasserreaktoren.

Im Siedewasserreaktor herrscht im Reaktordruckbehälter im Vergleich zum Druckwasserreaktor (DWR) ein relativ geringer Druck (etwa 70 bar, somit circa halb so hoch wie im DWR).

Das Kühlmittel Wasser strömt von unten nach oben durch den Reaktorkern und führt dabei die in den Brennstäben entwickelte Wärme ab. Es verdampft bei etwa 290°C zum Teil oberhalb des Reaktorkerns (Dampfdom). Der entstehende Dampf wird über Dampftrockner, welche die im Wasserdampf enthaltene Feuchte abscheiden, direkt auf die Turbine geleitet und treibt diese an.

Hauptkühlwassersystem

Info: Leichtwasserreaktoren

Die verschiedenen Reaktortypen unterscheiden sich durch das verwendete Kühlmittel (Wasser, Gas oder flüssiges Metall) und den eingesetzten Moderator (ein Stoff, der schnelle Neutronen abbremst und dadurch die Kettenreaktion der Kernspaltung erst ermöglicht und aufrechterhält - thermische Spaltung). Als Moderator kann Wasser oder auch Kohlenstoff in Form von Graphit verwendet werden.

Leichtwasserreaktoren

In Deutschland werden heute Leichtwasserreaktoren eingesetzt, zu denen weltweit die meisten Reaktoren gehören. Zu den Leichtwasserreaktoren gehören Druckwasserreaktoren und Siedewasserreaktoren. In Leichtwasserreaktoren wird normales Wasser (leichtes Wasser) zur Kühlung eingesetzt. Gleichzeitig dient das Wasser als Moderator.

Ein Molekül Wasser (H2O) besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Besitzen beide Wasserstoffatome (H) im Kern nur ein Proton (positiv geladener Baustein), aber kein Neutron (ungeladener Baustein des Atomkerns), bezeichnet man die Verbindung mit Sauerstoff als "leichtes Wasser".

Bei "schwerem Wasser" hingegen besitzen beide Wasserstoffatome im Kern ein Proton und ein Neutron. Diese Wasserstoffatome bezeichnet man auch als Deuterium - ein Isotop von Wasserstoff.

Die Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern bestimmen die Massenzahl eines Atomkerns. Die Wasserstoffatome von schwerem Wasser haben eine größere Masse (u≈2) als die Wasserstoffatome in leichtem Wasser (u≈1).

Der "verbrauchte" Dampf, der einen großen Teil seiner Energie an die Turbine übertragen hat, wird im Kondensator durch einen weiteren Kreislauf (Hauptkühlwassersystem) abgekühlt, wieder zu Wasser kondensiert und durch Pumpen in den Reaktorkern zurückgespeist.

Radioaktive Stoffe erreichen Turbine

Aus dem Sicherheitsbehälter führen die Rohrleitungen (Frischdampf- und Speisewasserleitungen) in das Maschinenhaus. Da der Wasserdampf radioaktive Stoffe enthalten kann, können die Firschdampfleitungen, die Turbine, der Kondensator und die Speisewasserleitungen radioaktive Ablagerungen enthalten. Daher gehört beim SWR auch das Maschinenhaus zum Kontrollbereich der Anlage mit entsprechenden Schutzeinrichtungen (zum Beispiel Abschirmung der Turbine).

Eine Reihe von Sicherheitseinrichtungen ist eingebaut, um bei einer Störung den Reaktor sofort vom Maschinenhaus zu trennen (sogenannter Durchdringungsabschluss).

Steuerung der Kernspaltung im SWR

Im Reaktordruckbehälter vermischen dort integrierte Umwälzpumpen das aus dem Kondensator zurückgepumpte Speisewasser mit dem im Reaktordruckbehälter nicht verdampften Wasser. Je nach Umwälzmenge des Kühlwassers verändert sich die Temperatur des Kühlmittels, das die Brennelemente durchströmt. Dadurch wird auch der Anteil an Dampf im Bereich des Reaktorkerns beeinflusst.

Dampf hat eine geringere Moderationswirkung als Wasser. Je mehr Dampf im Bereich des Reaktorkerns vorhanden ist, desto weniger Kernspaltungen laufen ab und somit sinkt die Reaktorleistung (negativer Dampfblasenkoeffizient). Durch Änderung der Drehzahl der Umwälzpumpen kann die Reaktorleistung somit über den Anteil der Dampfblasen im Kühlwasser beeinflusst werden. Ein geringerer Kühlmitteldurchsatz senkt die Reaktorleistung durch Erhöhung des Dampfblasenanteils und umgekehrt.

Die Steuerstäbe des Reaktors, die neutronenabsorbierendes Material (sogenanntes Neutronengift) enthalten, werden elektromotorisch (Normalantrieb) von unten in den Reaktorkern eingefahren und regeln den Reaktor. Bei einer Schnellabschaltung werden die Steuerstäbe pneumatisch in den Reaktorkern "eingeschossen" und beenden die Kettenreaktion.

Weitere Informationen

Stand: 14.02.2017

© Bundesamt für kerntechnische Entsorgungssicherheit