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Druckwasserreaktor (DWR)

Der Druckwasserreaktor gehört zur Klasse der Leichtwasserreaktoren. In Deutschland ist der Druckwasserreaktor der meisteingesetzte Reaktortyp: Insgesamt sieben der neun in Betrieb befindlichen Kernkraftwerke sind mit einem Druckwasserreaktor ausgestattet. Die neuste derzeit gebaute Form des Druckwasserreaktors ist der Europäische Druckwasserreaktor (EPR).

Wie funktioniert der Druckwasserreaktor?
Der Druckwasserreaktor hat zwei getrennte Kreisläufe: den Primär- und den Sekundärkreislauf. Im Primärkreislauf durchfließt das Wasser den sogenannten Reaktorkern. Dort wird es über die von den Brennelementen erzeugte Energie aus der Kernspaltung von 291 °C auf 326 °C erhitzt (im sog. Reaktordruckbehälter). Da das Wasser unter einem Druck von 157 Bar steht, siedet es auch bei diesen hohen Temperaturen nicht (im Unterscheid zum Siedewasserreaktor (SWR).

Schematischer Aufbau eines Druckwasserreaktors (zum Vergrößern anklicken, Bild: GRS)Das erhitzte Wasser aus dem Reaktordruckbehälter wird in die Heizrohre des sogenannten Dampferzeugers geleitet. Der Dampferzeuger stellt die Schnittstelle zwischen Primär- und Sekundärkreislauf dar. Die Wärme wird so an das Wasser im Sekundärkreislauf abgegeben, das die Heizrohre umgibt. Dadurch kann das kontaminierte Wasser des Primärkreislaufes nicht in den Sekundärkreislauf gelangen. Nach der Wärmeübertragung im Dampferzeuger wird das abgekühlte Wasser im Primärkreislauf zurück in den Reaktordruckbehälter gepumpt. Da der Druck auf der Sekundärseite des Dampferzeugers nur 64,5 Bar beträgt, verdampft das Wasser dort bei 280,5 °C. Der entstehende Dampf wird durch Turbinen geleitet. Ein nachgeschalteter Generator wandelt die dort erzeugte Energie in elektrischen Strom um. Danach wird der Dampf abgekühlt, in einem Kondensator niedergeschlagen und als Wasser wieder in den Dampferzeuger zurückgeleitet.

Besonderheiten des Druckwasserreaktors
Im Unterschied zum Siedewasserreaktor ist dem Wasser im Primärkreislauf des Druckwasserreaktors Borsäure zugesetzt, die Neutronen absorbiert. Durch eine Veränderung des Borsäureanteils (Borsäurekonzentration) kann die Anzahl der Kernspaltungen und somit die Leistung des Reaktors langsam geregelt werden.

Darüber hinaus werden Steuerstäbe für eine schnelle Leistungsregelung eingesetzt, die ebenfalls Neutronenabsorber enthalten. Die Steuerstäbe werden beim Druckwasserreaktor von oben in den Reaktorkern eingefahren, während sie beim Siedewasserreaktor von unten eingeführt werden. Beim Druckwasserreaktor werden die Steuerstäbe elektromagnetisch in einer Position oberhalb des Reaktorkerns gehalten. Im Falle einer Reaktorschnellabschaltung fallen die Steuerstäbe durch die Wirkung der Schwerkraft in den Kern ein. Die Kettenreaktion wird so unterbrochen und der Reaktor abgeschaltet.

Im Unterschied zum Siedewasserreaktor werden Turbine und Maschinenhaus durch die getrennten Wasserkreisläufe beim Druckwasserreaktor nicht kontaminiert. Die getrennten Kreisläufe sorgen somit für eine einfachere Wartung gegenüber dem Siedewasserreaktor.