CANDU-Reaktor

Schema eines CANDU-Reaktors

1	Brennelement	8	Brennelement-Wechselmaschine
2	Moderatortank (Calandria) (drucklos)	9	Schweres Wasser als Moderator
3	Steuerstäbe	10	Druckröhre
4	Schwerwasserreservoir für Primärkreislauf	11	Dampf des Sekundärkreislaufes
5	Dampferzeuger	12	Kaltwasserrückfluss von der Turbine
6	Zirkulationspumpe für Sekundärkreislauf (Leichtwasser)	13	Containment
7	Zirkulationspumpe für Primärkreislauf

Brennstoffbündel eines CANDU-Reaktors

Ein CANDU-Reaktor (CANada Deuterium Uranium) ist ein Schwerwasserreaktor, der von der kanadischen Firma Atomic Energy of Canada Ltd. entwickelt wurde.

Merkmale

Wesentliche Merkmale sind

• die Kühlung und Moderation mit schwerem Wasser (D₂O), die die Verwendung von Natururan als Brennstoff ermöglicht. Der CANDU-Reaktor ist also ein Natururanreaktor
• und die Bauweise als Druckröhrenreaktor. Sie erleichtert technisch den Bau solcher Reaktoren und erlaubt zugleich eine relativ einfache Gewinnung von waffenfähigem Plutonium.

Zusammen machen diese Merkmale den Reaktortyp besonders interessant für Schwellen- und Entwicklungsländer, ergeben damit aber auch ein erhöhtes Risiko der Weiterverbreitung von Kernwaffen.

Technische Beschreibung

Im Unterschied zu einem Leichtwasserreaktor besitzen CANDU-Reaktoren getrennte Moderator- und Kühlmittelsysteme. Der Moderator D₂O wird praktisch drucklos und bei niedrigen Temperaturen (etwa 70 °C) eingesetzt, was zur besseren Moderation beiträgt. Durch die Verwendung von schwerem Wasser als Moderator ist es möglich, Natururan oder nur leicht angereichertes Uran (etwa 2 %) als Brennstoff einzusetzen. Dies liegt daran, dass die Neutronen in schwerem Wasser in geringerem Maße absorbiert werden als in normalem Wasser. Die Urandioxid-Brennstofftabletten befinden sich in einer Zirkalloy-Brennstabhülle.

Durch den Moderatortank verlaufen horizontale Druckrohre, in denen sich die Brennstabbündel (Brennelemente) befinden. Diese sind etwa 1 m lang und besitzen einen kreisförmigen Querschnitt mit konzentrischer Anordnung der Brennstäbe. Jeweils mehrere Bündel sind hintereinander in den horizontalen Kühlkanälen angeordnet. Das unter Druck stehende Kühlmittel wird beim Umströmen der Brennelemente erwärmt und gibt die Wärme im Dampferzeuger an ein mit normalem (leichtem) Wasser arbeitendes Wasser-Dampf-System zur Stromerzeugung ab.

Die Brennelemente können während des laufenden Betriebes gewechselt werden, wenn das betreffende einzelne Druckrohr durch Schließen von Ventilen vom Kühlkreislauf getrennt wird. Eine Abschaltung des Reaktors zum Brennelementwechsel, wie z. B. bei Leichtwasserreaktoren, ist nicht erforderlich. Dies macht es grundsätzlich möglich, bei laufender Stromerzeugung Brennelemente schon nach kurzer Verweildauer auszuwechseln und daraus relativ reines, auch für Kernwaffen geeignetes Plutonium-239 zu gewinnen.

Im Jahr 2010 wurden in China erstmalig Versuche begonnen, abgebrannten Brennstoff aus normalen Leichtwasserreaktoren in CANDU-Reaktoren wiederzuverwenden. Dazu wird der alte Brennstoff, welcher immer noch ausreichend U²³⁵ enthält, mit abgereichertem Uran verschnitten, um Brennstoff herzustellen, der Natururan entspricht. Die Versuche finden im Reaktor Qinshan 3-1 unter Mitarbeit des kanadischen CANDU-Entwicklers Atomic Energy of Canada Ltd. (AECL) statt.^[1]

Verbreitung

Der Reaktortyp wird in vielen Ländern eingesetzt, vor allem in Kanada (insgesamt 22 Reaktoren, davon 18 in Betrieb) und Indien (12 Reaktoren in Betrieb, 6 im Bau). Weitere CANDU-Reaktoren werden in Argentinien (1 Reaktor), China (2 Reaktoren), Pakistan (1 Reaktor), Rumänien (2 Reaktoren in Betrieb, 2 im Bau) und Südkorea (4 Reaktoren) betrieben.

Zu den indischen CANDU-Kernkraftwerken gilt es zu vermerken, dass Indien am Anfang seines zivilen Atomprogramms von den USA mit den beiden Leichtwasser-KKW von Tarapur beliefert wurde. Im Anschluss daran verhängten die USA einen totalen Lieferstopp, da ihnen Indien militärisch zu wenig vertrauenswürdig erschien. Kanada sprang – aus Gründen eigenen kommerziellen Interesses – mit den CANDU-Reaktoren in die Lücke. Es wurde eine Vereinbarung geschlossen, welche die rein zivile Verwendung vorschrieb. Diese wurde jedoch von Indien gebrochen, das Land baute mit CANDU-Know-How und -Technologie sein Kernwaffen-Arsenal auf.^[2]

Siehe auch

• Advanced CANDU Reactor
• Liste der CANDU-Reaktoren

Weblinks

 Commons: CANDU – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• CANDU Owners Group
• Liste von CANDU-Reaktoren

Einzelnachweise

1. ↑ Chinese Candu reactor trials uranium reuse
2. ↑ Schweizerische Energiestiftung: Energie und Umwelt, 1987