Reaktortypen
In einem Kernreaktor wird aus radioaktiven Rohstoffen wie z.B. Uran Energie gewonnen bzw. durch Atomkernspaltung Energie freigesetzt. In Deutschland werden heute nur Siedewasser – und Druckwasserreaktoren zur Stromerzeugung betrieben, es gab früher jedoch auch zu Versuchszwecken Thorium – Hochtemperaturreaktoren , die sich aber als wirtschaftlich uninteressant erwiesen.
Die Unterscheidung von Reaktoren begründet sich hauptsächlich auf die Art ihrer Kühlung bei der Energieumwandlung. Kühlmittel kann Natrium, Heliumgas, CO2- Gas oder H2O ( Wasser ) bzw. auch D2O ( schweres Wasser ) sein.
Der Druckwasserreaktor
Druckwasserreaktoren verfügen über drei Wasserkreisläufe. Im ersten Kreislauf bleibt das Wasser für die Kühlung der Brennelemente durch den hohen Druck im Reaktorkern flüssig. Dieses Wasser,das im Reaktorgebäude bleibt, heizt in einem Wärmetauscher den zweiten Wasserkreislauf. Dabei entsteht Dampf, der die Turbinen antreibt, und in einem dritten Kreislauf wird dieser Dampf in einem Kondensator gekühlt wieder zu Wasser. Der zweite und dritte Kreislauf finden im Maschinenhaus statt, das keine besonderen Strahlenschutzmassnahmen erfordert, da die Turbinen nicht mit radioaktivem Material in Berührung kommen.
Der Siedewasserreaktor
Die vom Wasser umgebenen Brennstäbe des Reaktors geben ihre Wärme direkt an das Wasser ab. Das Wasser siedet und es entsteht Dampf, der die Turbinen antreibt. Ein Kondensator kühlt den Dampf, bis wieder Wasser entsteht und in den Reaktor zurückgeführt wird. In diesem Wasser befinden sich radioaktive Stoffe, so das ein besonderer Strahlenschutz für das Maschinenhaus und die Turbinen nötig ist. Sollte eine Störung dieses Wasserkreislaufs vorliegen, kommt es sofort zu einer Unterbrechung des Dampfstroms zum Maschinenhaus.
Der Siedewasser – Druckröhrenreaktor
Im Kern bestehen die Reaktorblöcke eines Siedewasser – Druckröhrenreaktors hauptsächlich aus Graphitziegeln, in deren Bohrungen die Röhren stecken, durch die das Kühlwasser für die in den Röhren liegenden Brennelemente fliesst. In diesen Brennelementen finden Kernspaltungen statt, die Wärme erzeugen und diese ans Kühlwasser abgeben. Das daraus entstehende Wasser – Dampf – Gemisch wird durch einen Dampfabscheider getrennt. Der Dampf treibt die Turbinen an und das Wasser wird in den Reaktor zurück gepumpt. Der Siedewasser – Druckröhrenreaktor ist nicht von einem druckfesten Sicherheitsbehälter umgeben, was im Falle eines Unfalls eine Freisetzung von radioaktiven Stoffen zur Folge hat.
Der Schnelle Brüter
Diese Reaktoren werden statt mit Wasser mit flüssigem Natrium gekühlt, das dabei durch die Neutronenstrahlung radioaktiv wird. Das radioaktive Natrium gibt seine Wärme in einem Zwischenwärmetauscher an einen neutronenfreien Natriumkreislauf ab, wodurch bei einem möglichen Unfall die Kontamination des Wassers aus dem Dampfkreislauf mit radioaktivem Natrium verhindert wird. Der Dampf treibt die Turbinen an und der Dampf wird von einem Kondensator zu Wasser gekühlt.
Der Thorium – Hochtemperaturreaktor
Hochtemperaturreaktoren enthalten statt Brennstäben Brennelementekugeln. Gekühlt werden sie durch Heliumgas, das seine Wärme an Wasser abgibt, wobei Dampf für den Turbinenantrieb entsteht. Diese Kugeln müssen während des Brennvorgangs ständig erneuert bzw. entsorgt werden. Da für diesen Reaktor Strahlenschutz erforderlich ist, umgibt den Reaktor ein Eisenschirm und eine Betonummantellung.
Der Natururan – Reaktor ( AGR/CANDU )
Naturan – Reaktoren ( AGR – Advanced Gas Cooled Reactor ) werden mit CO2 – Gas gekühlt und bestehen aus einzelnen Graphitblöcken, in deren zylindrischen Kanälen die Brennelemente liegen. Das Gas gibt seine Wärme in Wärmetauscher an einen Wasser – Dampf – Kreislauf ab.
Der CANDU – Reaktor ( CANada Deuterium Uranium ) wurde in Kanada entwickelt und benutzt zur Kühlung schweres Wasser ( D2O ), das beim Umspülen der Brennelemente erhitzt wird und seine Wärme im Dampferzeuger an einen mit normalem Wasser gefüllten Kreislauf weiter gibt.
