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einen Innendurchmesser von 0,01 m haben. Für die Auswahl dieser Materialien sind
folgende Gesichtspunkte entscheidend:
1.
UO
besitzt einen wesentlich kleineren Temperaturausdehnungskoezienten als
reines U.
2.
Zr besitzt einen kleinen Absorptionsquerschnitt für Neutronen, ist thermisch stabil
und korrosionsbeständig gegenüber hohen Neutronenflüssen.
Etwa 200 gefüllte Zirkonrohre bilden ein Brennelement, und etwa 200 Brennelemente
bilden den Kern des Reaktors. Dazu kommen noch einmal 50 verschiedene Stäbe aus
einem stark Neutronen absorbierenden Material (Cd), die den Neutronenfluss in dem
Reaktor regeln. Im Primärkühlmittelkreislauf wird leichtes Wasserbei einem Druck von
ca. 160 bar durch den Reaktorkern gepresst und erreicht dabei eine Temperatur von
ca. 580 K.
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Die so aufgenommene thermische Energie wird in einem Wärmetauscher
an das Wasser des Sekundärkühlkreislaufs übertragen, das dabei verdampt und einen
Dampfdruck von ca. 70 bar erreicht. Die thermische Energie wird anschließend in ei-
nerDampturbine mit angeschlossenemGeneratorin elektrische Energie umgewandelt.
Der
Energiewirkungsgrad
der gesamten Anlage beträgt
η
≈
,.
(5.18)
kWh
Die
Leistungsdichte
in einem Druckwasserreaktoristhoch,sie beträgt etwa
⋅
⋅
a
−
m
−
. Die thermische Gesamtleistung des Reaktorkerns in einem Leistungsreaktor
ist etwa ,
⋅
a
−
, das heißt der Reaktorkern hat ein Volumen von ca. 38 m
.
•
Der
Siedewasserreaktor
(SWR).
Bei einem Siedewasserreaktor fehlt der Primärkühlkreislauf, das heißt, der Kühlwasser-
druck beträgt nur ca. 70bar und das Kühlwasser wird direkt im Reaktorkern verdampt.
Nach Wasserabscheidung und Damptrocknung wird der Wasserdampf mit einer Tem-
peratur von 560 K zur Dampturbine geleitet, die den Generator treibt. Das ist tech-
nisch einfach, ergibt aber auch die Nachteile, die ein Siedewasserreaktor gegenüber dem
Druckwasserreaktor besitzt:
1.
Der die Turbine treibende Wasserdampf ist radioaktiv verunreinigt.
2.
Die Steuerung der Kettenreaktion ist kompliziert, weil der Moderator im Reaktor-
kern verdampt.
In allen anderen Aspekten istder Siedewassereaktor dem Druckwasserreaktor sehrähn-
lich. Das Volumen des Reaktorkerns ist allerdings doppelt so groß, weil die
Leistungs-
dichte
in einem Siedewasserreaktor nur den Wert ,
kWh
⋅
⋅
m
−
erreicht. Der
Energiewirkungsgrad
in einem Siedewasserreaktor unterscheidet sich nur geringfügig
von dem des Druckwasserreaktors, er beträgt
η
≈ ,.
kWh
a
−
⋅
⋅
⋅
(5.19)
•
Der
Graphit-moderierteReaktor
(RBMK).
Dieser Reaktortyp hat nur in der ehemaligen Sowjetunion große Verbreitung gefun-
den, auch der Unglücksreaktor von Tschernobylgehörte zu diesem Typ. Wir werden auf
4
Die Siedetemperatur von Wasser bei einem Druck von 160 bar beträgt 620 K.
