Techniklexikon

Kernreaktor

zentraler Bestandteil eines Kernkraftwerks, in dem der eigentliche Spaltungsprozess stattfindet. Man unterscheidet zwischen thermischen (langsamen) und schnellen Reaktoren, wobei die Unterscheidung auf der Energie der zur Spaltung beitragenden Neutronen beruht. Bei thermischen Reaktoren mit Neutronenenergien von ca. 0,025 eV fungiert üblicherweise leichtangereichertes Uran mit einem U²³⁵-Anteil von etwa 3 % als Brennstoff , wohingegen beim schnellen Reaktor mit Neutronenenergien von typischerweise 80 keV wegen des geringen Spaltungsquerschnitts für derart hohe Energien eine hohe Anreicherung des U²³⁵-Anteils erforderlich ist. In schnellen Reaktoren besteht überdies eine grosse Wahrscheinlichkeit für die Umwandlung durch Neutroneneinfang von U²³⁸-Kernen zu Plutonium, das seinerseits wiederum als Kernbrennstoff nutzbar ist (schneller Brüter). Thermische Reaktoren benötigen zur Abremsung der bei der Spaltung freiwerdenden Neutronen einen Moderator; unterschieden wird zwischen graphit- sowie leicht- oder schwerwassermoderierten Reaktoren. Zur Kühlung werden entweder inerte Gase oder aber Wasser eingesetzt. In neuerer Zeit dominieren hingegen in der kommerziellen Anwendung leichtwassermoderierte Reaktoren (Leichtwasserreaktor), wobei zwischen Siedewasserreaktoren und Druckwasserreaktoren unterschieden wird. Eine neuere Variante eines graphitmoderierten Reaktors stellt der Hochtemperaturreaktor dar. Beim (schnellen) Brutreaktor wird ausgenutzt, dass schnelle Neutronen (E ~ 80 keV) zum einen effizient Plutonium (Pu²³⁹) spalten, zum anderen durch Einfang in U²³⁸-Kernen wiederum neuen Spaltstoff erzeugen können (Brutmechanismus). Das erbrütete Plutonium kann zusammen mit dem unverbrauchten Uran in einer Wiederaufbereitungsanlage abgetrennt und einer erneuten Verwendung zugeführt werden. Der Prozess der Wiederaufbereitung ist allerdings unter ökologischen Gesichtspunkten nicht unproblematisch. (Kernkraftwerk, Energietechnik)

 

Kernreaktor: Übersicht über verschiedene Kernreaktortypen. DWR: Druckwasserreaktor, SWR: Siedewasserreaktor, HWR: Schwerwasserreaktor, GGR: Gasgekühlter graphitmoderierter Reaktor, AGR: Advanced Gascooled Reactor, HTR: Hochtemperaturreaktor, LWGR: Wassergekühlter graphitmoderierter Reaktor, BR: Brutreaktor.

bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Typ	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Thermisch / schnell	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Brennstoff	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Anreicherung	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Schwermetall- Inventar [t / GWel]	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Moderator	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Kühlmittel- art	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Kühlmittel- druck [bar]	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Kühlmittel- temperatur  [°C]	bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Konversions- rate CR
DWR	th	UO2	3 %	80	H2O	H2O	155	323	0,55
SWR	th	UO2	3 %	120	H2O	H2O	70	286	0,6
HWR	th	UO2	0,7 %	115	D2O	D2O	115	312	0,8
GGR	th	U	0,7 %	900	Graphit	CO2	28	414	0,8
AGR	th	UO2	2,6 %	170	Graphit	CO2	41	651	0,6
HTR	th	UO2/ThO2	93 %	24	Graphit	He	40	750	0,7
LWGR	th	UO2	1,8 %	190	Graphit	H2O	65	280
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none;mso-border-left-alt:solid black .75pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> BR	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> s	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> UO2/PuO2	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> 18 %	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> 76	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'>	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> Na	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> 2,5	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> 545	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt;mso-border-bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 4.05pt 0cm 4.05pt\'> 1,2