Bis zu 1.400 MW Leistung
Es existieren viele verschiedene Typen von Kernkraftwerken, von denen allerdings die meisten nicht bzw. nicht mehr kommerziell genutzt werden. Von wirtschaftlicher Bedeutung sind (mit Ausnahmen) heute nur noch zwei Arten: der Druckwasserreaktor und der Siedewasserreaktor, wie Robert Mischitz, Verfahrenstechniker an der Montanuniversität Leoben, gegenüber ORF.at erklärt.
Dieser Artikel ist älter als ein Jahr.
Grundsätzlich ist ein Kernkraftwerk ein Wärmekraftwerk zur Erzeugung elektrischer Energie, bei der durch kontrollierte Kernspaltung schwerer Atomkerne (z. B. Uran, Plutonium) Wasser erwärmt bzw. verdampft wird. Dieser Dampf wird anschließend auf eine Turbine geleitet, die einen Generator antreibt, welcher den Strom erzeugt. Dieser wird über einen Transformator ins (öffentliche) Stromnetz eingespeist.
Die elektrische Leistung, die Kernkraftwerke produzieren, liegt dabei in einem Bereich zwischen 750 und 1.400 Megawatt, erklärt Markus Salletmaier, Vorstandsmitglied der Jungen Generation der Österreichischen Kerntechnischen Gesellschaft. Sie liegt damit deutlich höher als bei Kraftwerken, die ihre Energie etwa aus Wasser oder Wind gewinnen. Auch die Leistung von Kohlekraftwerken reicht nur langsam an die von AKWs heran.
San Jose, Niabot; ORF.at (Montage)
Beim Druckwasserreaktor durchfließt das Wasser drei Kreisläufe.
Die Leistung hängt jedoch deutlich von der Art des Kraftwerks ab - Siedekraftwerke etwa produzierten, so Salletmaier, meist nur halb so viel Leistung wie Druckwasserkraftwerke.
Neutronenbeschuss löst Kettenreaktion aus
Das Herzstück eines Atomreaktors ist der Reaktordruckbehälter, in dem sich die Brennstäbe befinden. In ihm findet die Kernspaltung statt. Die Brennstäbe sind mit Kernbrennstoff (insbesondere Uran-235 und Plutonium-239) befüllt, so Mischitz. Durch Neutronenbeschuss der spaltbaren Isotope beginnt eine durch Steuerstäbe kontrollierbare Kettenreaktion, durch welche eben diese schweren Kerne instabil werden, zerfallen und die Spaltprodukte anschließend im Wasser abgebremst werden. Dabei entsteht die gewünschte Wärme.
Die Brennstäbe müssen dabei etwa alle vier Jahre ausgetauscht werden, weil dann das Uran-235 aufgebraucht ist. Sie werden anschließend für weitere fünf Jahre in Abklingbecken gelagert, wo sie auskühlen.
San Jose, Niabot; ORF.at (Montage)
Der Betriebsdruck des Wassers wird im Druckwasserreaktor so hoch gewählt, dass es bei der vorgesehenen Betriebstemperatur nicht siedet.
Wasser für Kühlung und als Moderator
Beim Druckwasserreaktor wird Wasser sowohl als Kühlmittel als auch als Moderator (bremst die Neutronen und ermöglicht erst eine Kettenreaktion) verwendet. Das Wasser im unter Druck stehenden Reaktordruckbehälter bleibt durch den hohen Druck flüssig und wird nach dem Erhitzen in einen Wärmetauscher (Dampferzeuger) geführt, in dem ein zweiter, stofflich getrennter Wasserkreislauf verdampft wird. Dieser (nicht radioaktive) Dampf wird anschließend auf die Turbine geleitet.
Um diesen Dampf anschließend wieder zu kondensieren, wird ein dritter Kühlkreislauf verwendet, der die Abwärme an die Umgebung (z. B. über einen Kühlturm oder an einen Fluss) abgibt, erklärt Mischitz.
Nur zwei Kreisläufe im Siedewasserreaktor
Bei einem Siedewasserreaktor, wie sie auch in Fukushima I eingesetzt werden, wird im Unterschied zum Druckwasserreaktor im Reaktordruckbehälter Dampf erzeugt, welcher danach direkt auf die Turbine geleitet wird. Dieser Dampf wird anschließend ebenfalls im Kondensator verflüssigt und wieder zurück in den Reaktor gepumpt. Somit entfällt im Vergleich zum Druckwasserreaktor ein Kreislauf.
Über 440 Reaktoren weltweit
Größere Kernkraftwerke bestehen aus mehreren Reaktoren, die voneinander unabhängig elektrischen Strom erzeugen. Derzeit sind nach Angaben der World Nuclear Association weltweit mehr als 440 Reaktoren im Einsatz.
Bei beiden Typen handelt es sich um Leichtwasserreaktoren, so Salletmaier gegenüber ORF.at. Derzeit würden vor allem Druckwasserreaktoren gebaut, da damit einfacher höhere Leistungen zu erzielen seien. Sie sind damit auch sicherer, da sie über ein größeres Containment verfügten.
Keramikwanne fängt Kernschmelze auf
Salletmeier zeigte sich aber auch überzeugt, dass eine Katastrophe wie in Fukushima I in modernen Reaktoren nicht passieren könnte: In einem derzeit in Bau befindlichen Druckwasserreaktor in Finnland werde etwa unter dem Kern eine Keramikwanne angebracht. Selbst wenn eine Kernschmelze eintritt, würde diese von dem Behälter aufgefangen werden, da dieser die dabei entstehende Temperatur aushält. Neue Reaktoren seien deshalb um ein „Hundert- bis Tausendfaches“ sicherer als etwa jene in Fukushima I.
Petra Fleck, ORF.at
Links:
