Funktionsweise eines Kernkraftwerks

Ein Kernkraftwerk ist ein Kraftwerk, das Kernenergie nutzt.

Ein Kernkraftwerk vom Typ Druckwasserreaktor (DWR) wie in Tihange oder Doel nutzt die durch die Spaltung von Atomen freiwerdende Wärme, um unter Druck stehendes Wasser zu erhitzen und letztendlich eine Turbine zu betreiben und einen Wechselstromgenerator anzutreiben, der Strom erzeugt.

Prozess der Stromerzeugung

Dieser Kraftwerkstyp verfügt über 3 vollständig voneinander getrennte Wasserkreisläufe.

1. Primärkreislauf: Wärmeentzug
Die Spaltung von Uran- oder Plutoniumkernen erzeugt im Reaktor eine große Menge Energie in Form von Wärme. Diese Wärme erhöht die Temperatur des um den Reaktorkern zirkulierenden Wassers im Primärkreislauf auf 320 °C. Das Wasser wird unter Druck gehalten, um zu verhindern, dass es zu kochen beginnt. Dieser geschlossene Kreislauf wird als Primärkreislauf bezeichnet.

2. Sekundärkreislauf: Dampferzeugung
Der Primärkreislauf tauscht in einem Dampferzeuger Wärme mit einem zweiten geschlossenen Kreislauf aus, dem so genannten Sekundärkreislauf. In diesem Dampferzeuger erwärmt das heiße Wasser im Primärkreislauf das Wasser im Sekundärkreislauf, das sich in Dampf verwandelt.
Der Druck dieses Dampfes treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator antreibt. Dank der von der Turbine gelieferten Energie erzeugt der Generator Strom.
Ein Transformator erhöht die Spannung des vom Generator erzeugten elektrischen Stroms, damit dieser leichter in Hochspannungsleitungen (400.000 Volt) transportiert werden kann.

3. Kühlkreislauf: Verflüssigung von Dampf und Abführung von Wärme
Am Auslass der Turbine wird der Dampf des Sekundärkreislaufs gekühlt und durch einen Verflüssiger, in dem kaltes Wasser aus dem Meer oder einem Wasserlauf zirkuliert, in Wasser umgewandelt. Dieser dritte Kreislauf wird als Kühlkreislauf bezeichnet. An einem Wasserlauf kann das Wasser dieses dritten Kreislaufs durch den Kontakt mit der in einem Kühlturm zirkulierenden Luft gekühlt werden. Ein kleiner Teil entweicht aus dem Turm und bildet die so genannte Dampffahne.

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Hauptkomponenten eines Kernkraftwerks
  • Brennstoff (1): auf 4 % angereichertes Uran in Form von Pellets, die ihrerseits zu Stäben zusammengesetzt sind
  • Reaktorgebäude (2): mit doppelter Ummantelung. Dort sind untergebracht:
    • ein Teil des Sekundärwasserkreislaufs
    • der Primärwärwasserkreislauf: Er sorgt für den Wärmeübergang zwischen dem Reaktorkern und den Dampferzeugern
    • die Primärpumpen (zur Zirkulation des Wärmeträgermediums)
    • Dampferzeuger (drei oder vier, je nach Leistung des Kraftwerks) (4)
    • Druckhalter: Er hält das Wasser im Primärkreislauf in flüssigem Zustand
    • Reaktorbehälter (3): aus besonders dickem Stahl, nimmt die Brennstäbe auf und erzeugt Wärme
       
  • Brennstoffgebäude: Das an das Reaktorgebäude angegliederte Gebäude dient zur Lagerung von Kernbrennelementen, bevor diese in den Kern geladen werden (neue Brennstoffe) oder nachdem sie aus dem Kern entladen wurden (abgebrannte Brennstoffe). Da abgebrannte Brennstoffe nach dem Entladen noch Wärme abgeben (aufgrund ihrer sehr hohen Radioaktivität), werden sie in Abklingbecken getaucht. Das Wasser in dem Becken dient als Abschirmung und zur Abführung der Restwärme.
     
  • Maschinenraum: Hier sind die Dampfturbine (5), der Generator (6), der Verflüssiger, die Turbo-Speisepumpen und die Nebenbetriebsräume usw. untergebracht.
     
  • Maschinenraum: Hier sind die Dampfturbine (5), der Generator (6), der Verflüssiger, die Turbo-Speisepumpen und die Nebenbetriebsräume usw. untergebracht.
     
  • Kühlturm/-türme (8): Dies ist das sichtbarste Gebäude von Kraftwerken, insbesondere von Kernkraftwerken. Hier wird das vom Verflüssiger erwärmte Wasser durch den Kontakt mit einem aufsteigenden Luftstrom gekühlt. Über diese Türme verfügen nur Kraftwerke, deren Kältequelle es nicht ermöglicht, die für den Betrieb notwendige Wärme abzuführen, und ermöglichen so die Reduzierung der thermischen Belastung dieser Kältequelle. Manche Kernkraftwerke haben keine atmosphärische Kühlung und werden ausschließlich durch Fluss- oder Meerwasser gekühlt.
     
  • Wasser (7): Ein Kernkraftwerk nutzt Wasser zur Kühlung, die für den Stromerzeugungsprozess unerlässlich ist. Kraftwerke, die am Meer oder an Flüssen mit hohem Durchfluss liegen, werden im offenen Kreislauf betrieben. Wenn der Fluss keinen ausreichenden Durchfluss hat oder wenn mehrere Kraftwerke entlang desselben Wasserlaufs liegen, sind die Anlagen mit Kühltürmen ausgestattet.
     
  • Pumpstation: Sie ist notwendig, um den Wasserbedarf zu decken.

 

 

 

Last updated on: 11/06/2020