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Siedewasserreaktor (SWR)

Der Siedewasserreaktor (SWR) gehört zur Gruppe der Leichtwasserreaktoren, bei denen als Brennstoff  leicht angereichertes Uran und als Moderator sowie als Kühlmittel Wasser Verwendung finden. Derzeit sind in Deutschland zwei der noch laufenden Kernkraftwerke mit einem Siedewasserreaktor ausgestattet.

Schematischer Aufbau eines Siedewasserreaktor (zum Vergrößern anklicken) (Bild: GRS)Wie funktioniert der Siedewasserreaktor?
Der Siedewasserreaktor verfügt über einen Wasser-Dampf-Kreislauf. Das Wasser des Kühlkreislaufes durchströmt den Reaktorkern. Dort erhitzt die bei der Kernspaltung in den Brennelementen entstandene Wärme das Wasser soweit (bis 286°C), dass es direkt im Reaktordruckbehälter siedet. Dabei herrscht im Reaktordruckbehälter ein Druck von ca. 70 bar. Das ist wesentlich niedriger als beim Druckwasserreaktor (DWR). Das Sieden des Kühlmittels im Reaktordruckbehälter stellt das besondere Merkmal des SWR dar, das ihn vom DWR unterscheidet.

Der beim Siedevorgang entstehende Dampf durchströmt im oberen Teil des Reaktordruckbehälters spezielle Vorrichtungen, die seinen Wasseranteil reduzieren.

Danach wird der „getrocknete“ Dampf zur Turbine geleitet. Ein nachgeschalteter Generator wandelt die Rotationsenergie der Turbine in elektrischen Strom um. Hinter der Turbine wird der Dampf in großen Kondensatoren abgekühlt, wieder zu Wasser kondensiert und in den Reaktordruckbehälter zurückbefördert. Die im Maschinenhaus angeordnete Turbine wird beim SWR direkt mit dem Dampf aus dem Reaktordruckbehälter angetrieben. Deshalb gehört das Maschinenhaus des SWR zum sogenannten Kontrollbereich, in dem besondere Sicherheitsmaßnahmen des Strahlenschutzes gelten.

Weitere Besonderheiten des Siedewasserreaktors
Die Leistung des Siedewasserreaktors wird durch die Stellung der Steuerstäbe und durch die Fördermenge der Pumpen geregelt, die das Kühlmittel durch den Reaktor fördern.

Bei der Leistungsregelung durch die Pumpen führt eine Erhöhung des Wasserdurchsatzes durch den Kern zu einem Anstieg der Anzahl der Kernspaltungen und somit auch der Wärmeerzeugung. Infolge dessen wird auch mehr Dampf produziert und dementsprechend mehr Leistung über die Turbine und den Generator an das öffentliche Netz abgegeben.

Eine weitere Möglichkeit der Leistungsregelung stellen die Steuerstäbe dar. Durch die Stellung der Steuerstäbe, die neutronenabsorbierende Stoffe enthalten, kann die Anzahl der Kernspaltungen und somit die Leistung des Reaktors geregelt werden.

Die Steuerstäbe werden beim SWR von unten in den Kern eingefahren. Während des Leistungsbetriebs werden die Steuerstäbe elektrisch verfahren. Für eine Schnellabschaltung ist dieses elektrische Verfahren allerdings zu langsam. In einer solchen Situation kommen die Schnellabschalttanks zum Einsatz. In ihnen befindet sich Wasser, das unter einem hohen Druck steht. Bei einer Schnellabschaltung des Reaktors öffnen die Ventile der Tanks und die Steuerstäbe schießen durch den Druck des Wassers nach oben in den Kern. Auf diese Weise ist eine schnelle Unterbrechung der Kettenreaktion und damit ein Abschalten des Reaktors gewährleistet.