8 Fragen zu Reaktoren

Reaktoren in Kernkraftwerken werden in der Regel durch ein Kühlsystem gekühlt, das Wärme vom Reaktorkern abführt. Es gibt verschiedene Methoden zur Kühlung, abhängig vom Reaktortyp: 1. **Wassergekühlte Reaktoren**: - **Druckwasserreaktoren (PWR)**: Verwenden Wasser unter hohem Druck als Kühlmittel und Moderator. Das Wasser zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Dampferzeuger, wo Dampf für die Turbinen erzeugt wird. - **Siedewasserreaktoren (BWR)**: Das Wasser im Reaktorkern siedet direkt und erzeugt Dampf, der die Turbinen antreibt. 2. **Gasgekühlte Reaktoren**: - Verwenden Gase wie Kohlendioxid oder Helium als Kühlmittel. Das Gas zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Wärmetauscher, der Dampf für die Turbinen erzeugt. 3. **Schwerwasserreaktoren (CANDU)**: - Verwenden schweres Wasser (Deuteriumoxid) als Kühlmittel und Moderator. Das schwere Wasser zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Dampferzeuger. 4. **Flüssigmetallgekühlte Reaktoren**: - Verwenden flüssige Metalle wie Natrium oder Blei als Kühlmittel. Das flüssige Metall zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Wärmetauscher. 5. **Salzgekühlte Reaktoren**: - Verwenden geschmolzene Salze als Kühlmittel. Diese Reaktoren sind noch in der Entwicklungsphase und bieten potenzielle Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Effizienz. Die Wahl des Kühlsystems hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich des Reaktortyps, der Sicherheitsanforderungen und der Effizienz.

Für das Idealverhalten von chemischen Reaktoren werden in der Regel folgende Annahmen getroffen: 1. **Perfekte Durchmischung (CSTR - Continuous Stirred Tank Reactor)**: Es wird angenommen, dass die Konzentration der Reaktanten und Produkte im gesamten Reaktorvolumen gleich ist. Dies bedeutet, dass die Reaktionsmischung sofort und vollständig durchmischt wird. 2. **Plug-Flow-Verhalten (PFR - Plug Flow Reactor)**: Es wird angenommen, dass die Reaktanten in einem Rohrreaktor in Form eines "Plugs" ohne Rückvermischung fließen. Die Konzentration der Reaktanten und Produkte ändert sich nur in Fließrichtung, nicht aber quer zur Fließrichtung. 3. **Isotherme Bedingungen**: Es wird angenommen, dass die Temperatur im gesamten Reaktor konstant bleibt, entweder durch ausreichende Kühlung oder Heizung. 4. **Konstante Dichte**: Für Flüssigphasenreaktionen wird oft angenommen, dass die Dichte der Reaktionsmischung konstant bleibt. 5. **Sofortige Reaktion**: Es wird angenommen, dass die Reaktion sofort beginnt, sobald die Reaktanten in den Reaktor eintreten. Diese Annahmen vereinfachen die mathematische Modellierung und Analyse von Reaktoren erheblich, sind jedoch in der Praxis nicht immer vollständig erfüllt.

Das erste kommerzielle Kernkraftwerk war das Obninsk Kernkraftwerk in der Sowjetunion, das 1954 in Betrieb genommen wurde. Es hatte einen Reaktor.

Unfallverhütung in einem Kernreaktor ist ein komplexes und vielschichtiges Thema, das verschiedene technische, organisatorische und regulatorische Maßnahmen umfasst. Hier sind einige der wichtigsten Ansätze: 1. **Reaktordesign und Sicherheitssysteme**: - **Redundanz und Diversität**: Mehrere unabhängige und unterschiedliche Sicherheitssysteme, um sicherzustellen, dass ein einzelner Fehler nicht zu einem Unfall führt. - **Passives Sicherheitssystem**: Systeme, die ohne menschliches Eingreifen oder externe Energiequellen funktionieren, um den Reaktor in einem sicheren Zustand zu halten. - **Containment-Strukturen**: Massive Beton- und Stahlstrukturen, die radioaktive Materialien im Falle eines Unfalls einschließen. 2. **Regelmäßige Wartung und Inspektionen**: - **Präventive Wartung**: Regelmäßige Überprüfung und Wartung von Reaktorkomponenten, um Verschleiß und potenzielle Ausfälle zu verhindern. - **Inspektionen und Tests**: Regelmäßige Tests der Sicherheitssysteme und Inspektionen durch unabhängige Aufsichtsbehörden. 3. **Betriebsprotokolle und Schulungen**: - **Strenge Betriebsprotokolle**: Detaillierte Anweisungen für den normalen Betrieb und Notfallsituationen. - **Schulung und Übungen**: Regelmäßige Schulungen und Notfallübungen für das Personal, um sicherzustellen, dass sie auf alle möglichen Szenarien vorbereitet sind. 4. **Regulatorische Aufsicht**: - **Nationale und internationale Vorschriften**: Einhaltung strenger Sicherheitsvorschriften und -standards, die von nationalen und internationalen Aufsichtsbehörden festgelegt wurden. - **Unabhängige Überprüfungen**: Regelmäßige Überprüfungen und Audits durch unabhängige Organisationen. 5. **Risikobewertung und -management**: - **Probabilistische Sicherheitsanalyse (PSA)**: Bewertung der Wahrscheinlichkeit und der potenziellen Auswirkungen verschiedener Unfall-Szenarien. - **Kontinuierliche Verbesserung**: Nutzung von Erkenntnissen aus der Risikobewertung und aus vergangenen Vorfällen zur kontinuierlichen Verbesserung der Sicherheitsmaßnahmen. Diese Maßnahmen zusammen tragen dazu bei, das Risiko von Unfällen in Kernreaktoren zu minimieren und die Sicherheit von Personal und Umwelt zu gewährleisten.

Ein Kernkraftwerk nutzt die Energie, die bei der Kernspaltung von Uran- oder Plutoniumkernen freigesetzt wird, um Wasser zu erhitzen und Dampf zu erzeugen. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist, um elektrische Energie zu erzeugen.

Kernspaltung wird hauptsächlich für zwei Zwecke genutzt: 1. **Energieerzeugung**: In Kernkraftwerken wird die Energie, die bei der Spaltung von Atomkernen (meist Uran-235 oder Plutonium-239) freigesetzt wird, genutzt, um Wasser zu erhitzen. Der entstehende Dampf treibt Turbinen an, die wiederum Strom erzeugen. Dieser Prozess ist eine wichtige Quelle für elektrische Energie in vielen Ländern. 2. **Waffenproduktion**: Kernspaltung ist auch die Grundlage für die Funktionsweise von Atombomben. In diesen Waffen wird eine unkontrollierte Kettenreaktion ausgelöst, die eine enorme Menge an Energie in Form von Explosionen freisetzt. Zusätzlich gibt es auch einige spezialisierte Anwendungen in der Forschung und Medizin, wie z.B. in der Produktion von Isotopen für medizinische Diagnosen und Behandlungen.

Es gibt mehrere Unternehmen, die an der Entwicklung von Small Modular Reactors (SMRs) beteiligt sind oder als Zulieferer für diese Technologie fungieren. Einige der bekanntesten Firmen sind: 1. **NuScale Power** - Ein führendes Unternehmen in der Entwicklung von SMRs mit einem modularen Design. 2. **Rolls-Royce** - Engagiert in der Entwicklung von SMRs, insbesondere im Vereinigten Königreich. 3. **Westinghouse Electric Company** - Bietet Lösungen für SMRs und hat Erfahrung in der Kernenergie. 4. **TerraPower** - Entwickelt innovative Kernreaktoren, einschließlich SMRs. 5. **General Electric (GE)** - Beteiligt an der Entwicklung von Kerntechnologien, einschließlich SMRs. 6. **Holtec International** - Arbeitet an der Entwicklung von SMR-Technologien und bietet auch Zulieferdienste an. Diese Unternehmen sind Teil eines wachsenden Marktes für SMRs, der als vielversprechend für die zukünftige Energieerzeugung gilt.

Es gibt mehrere Aktiengesellschaften (AG), die an der Entwicklung oder dem Bau von Small Modular Reactors (SMRs) beteiligt sind oder als Zulieferer fungieren. Hier sind einige Beispiele: 1. **Framatome** - Ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung von Kerntechnologien spezialisiert hat und auch SMRs in seinem Portfolio hat. 2. **Rolls-Royce** - Das Unternehmen arbeitet an der Entwicklung von SMRs und hat Pläne zur Einführung von modularen Reaktoren in Großbritannien. 3. **NuScale Power** - Obwohl es sich um eine Corporation handelt, ist NuScale ein führendes Unternehmen in der SMR-Technologie und hat Partnerschaften mit verschiedenen AGs. 4. **General Electric (GE)** - GE ist in der Kernenergiebranche aktiv und bietet Technologien und Dienstleistungen für SMRs an. 5. **Westinghouse Electric Company** - Ein weiterer bedeutender Akteur im Bereich der Kernenergie, der an der Entwicklung von SMRs arbeitet. Diese Unternehmen sind in verschiedenen Phasen der Entwicklung und Implementierung von SMR-Technologien tätig.