Wie Kanadas CANDU Schwerwasserreaktoren funktionieren
Der CANDU-Kernreaktor erhielt seinen Namen, weil dieser Schwerwasserreaktor in Kanada entwickelt wurde - er steht für CANADA Deuterium Uranium. Deuterium ist das Hauptelement in schwerem Wasser, und Uran ist der Brennstoff, der in dieser Reaktorklasse verwendet wird.
CANDU Schwerwasserreaktoren weltweit
Alle 20 Kernreaktoren Kanadas sind vom CANDU-Design. Andere Länder mit CANDU-Reaktoren sind Argentinien, China, Indien, Südkorea, Pakistan und Rumänien.
Indien hat auch 16 "CANDU-Derivate" oder generische Schwerwasser-moderierte Reaktoren. Die 48 CANDU-Reaktoren und CANDU-Derivate umfassen fast 11 Prozent der weltweiten Reaktoren.
Es wird geschätzt, dass Kraftwerke, die das CANDU-Design verwenden, mehr als 23.000 Megawatt erzeugen, was etwa 21 Prozent der durch Kernenergie erzeugten Elektrizität entspricht. Ein Megawatt reicht in der Regel aus, um 750 durchschnittliche Häuser zu versorgen.
Wie CANDU Reaktoren von Light Water Reaktoren unterscheiden
Schwerwasser -Kernreaktoren und Leichtwasser-Kernreaktoren unterscheiden sich darin, wie sie die komplexe Physik der Kernspaltung oder Atomspaltung schaffen und verwalten, die die Energie und Wärme erzeugt, um Dampf zum Antrieb von Generatoren zu erzeugen. Die Kernreaktoren, die in den USA verwendet werden, sind alle Leichtwasserkonstruktionen. Mehrere große Unterschiede unterscheiden zwischen Leichtwasserreaktoren und dem CANDU-Schwerwasser-moderierten Design, die die folgenden Konstruktionsmerkmale aufweisen.
Kern: Der Kern eines CANDU-Reaktors befindet sich in einem horizontalen, zylindrischen Behälter, der Calandria genannt wird. Kraftstoffkanäle verlaufen von einem Ende der Calandria zum anderen. Jeder Kanal in der Calandria hat zwei konzentrische Röhren. Das äußere Rohr ist das Calandria-Rohr und das innere ist das Druckrohr. Das innere Rohr hält den Kraftstoff und das unter Druck stehende Schwerwasserkühlmittel.
Diese Konstruktion ermöglicht das Betanken während des Betriebs.
Im Gegensatz dazu ist der Kern eines Leichtwasserreaktors vertikal und enthält vertikale Brennelemente, bei denen es sich um Bündel von Metallröhren handelt, die mit Brennstoffpellets gefüllt sind. Der Reaktorkern wird in einem Sicherheitsbehälter aufbewahrt.
Brennstoff: Im Gegensatz zu anderen Kernreaktoren, die mit angereichertem Uran und leichtem Wasser als Moderator arbeiten, verwenden CANDU-Schwerwasserreaktoren nicht angereichertes, natürliches Uranoxid als Brennstoff und Schwerwasser als Moderator.
Moderator: Der Moderator ist das Material im Reaktorkern, das die aus der Spaltung freigesetzten Neutronen verlangsamt, so dass sie mehr Spaltung verursachen und die Kettenreaktion aufrechterhalten. Der Moderator in Leichtwasserreaktoren ist gewöhnliches Wasser, aber der CANDU-Schwerwasserreaktor verwendet schweres Wasser oder Deuteriumoxid, das eine chemische Formel von D20 aufweist.
Anders als gewöhnliches Wasser mit seiner bekannten chemischen Zusammensetzung von H20 enthält schweres Wasser zwei Atome Deuterium. Anders als gewöhnlicher Wasserstoff, der kein Neutron und kein Proton in seiner gebräuchlichsten Form hat, hat Deuterium in seinem Zentrum ein Neutron.
Kühlmittel: Kühlmittel zirkuliert durch einen Kernreaktorkern, um die Wärme von ihm abzuführen und eine Kernschmelze zu verhindern, die die Energieproduktion stoppen würde. Der Wassermoderator fungiert auch als Primärkühlmittel in Leichtwasserreaktoren.
Der CANDU-Reaktor verwendet entweder leichtes oder schweres Kühlwasser.
Wie ein CANDU-Reaktor funktioniert, um Strom zu erzeugen
Das Schwerwasser-Kühlmittel wird in einem geschlossenen Kreislauf durch die Rohre des Reaktorkerns gepumpt. Die Rohre enthalten Brennelemente zur Aufnahme von Wärme, die bei der im Kern stattfindenden Kernspaltung entsteht. Der Schwerwasserkühlkreislauf läuft durch Dampfgeneratoren, wo die Wärme aus dem Schwerwasser normales Wasser zu Hochdruckdampf verdampft. Das schwere Wasser, das jetzt kühler ist, wird in den Reaktor zurückgeführt, während der Kühlkreislauf mit geschlossenem Kreislauf fortgesetzt wird.
Der Hochdruckdampf aus dem Dampferzeuger wird außerhalb des Reaktorsicherheitsbehälters geleitet, um konventionelle Turbinen anzutreiben. Diese Turbinen treiben Generatoren an, um Elektrizität zu erzeugen, die dann an das Netz verteilt wird. Der Kernreaktor ist getrennt von den Anlagen zur Stromerzeugung.
Der aus der Turbine austretende Dampf wird in Wasser zurückkondensiert und in den Dampferzeuger zurück gepumpt.