Druckröhrenreaktor

Ein Druckröhrenreaktor ist eine besondere Bauform eines Kernreaktors, bei der sich die Brennelemente nicht in einem gemeinsamen großen Reaktordruckbehälter, sondern einzeln in Druckröhren befinden. Die Druckröhren werden vom Kühlmittel durchströmt. Das Kühlmittel ist aber nicht gleichzeitig Moderator, sondern der Moderator (in fester oder flüssiger Form) umgibt die Druckröhren außen.

Die bekanntesten Druckröhrenreaktor-Typen sind der russische RBMK-Reaktor und der kanadische CANDU-Reaktor. Beim RBMK dient als Kühlmittel leichtes Wasser und Graphit als Moderator. Beim CANDU-Reaktor dient schweres Wasser sowohl als Moderator wie als Kühlmittel. Der Kühlkreislauf steht allerdings unter hohem Druck und ist getrennt vom Moderatortank. Weniger bekannt ist der MKER, der Nachfolgetyp des RBMK mit verbesserten Sicherheitsvorrichtungen. Ein weiterer Typ war im deutschen Kernkraftwerk Niederaichbach getestet worden. Hier diente Kohlendioxid (CO₂) als Kühlmittel und schweres Wasser als Moderator. Dieser Typ wird auch als HWCR (Heavy Water Compression Reactor) bezeichnet.

Vorteile

Druckröhrenreaktoren bieten einige technische und wirtschaftliche Vorteile:

• Einzelne Druckröhren lassen sich leichter herstellen als ein großer Druckbehälter.
• Reaktoren lassen sich leichter in verschiedenen Leistungsgrößen bauen, da man ohne großen technischen Aufwand die Zahl der Röhren (und damit die Leistung) an den jeweiligen Bedarf anpassen kann.
• Einzelne Brennelemente können während des laufenden Leistungsbetriebs (Stromerzeugung) gewechselt werden. Regelmäßige längere Stillstandzeiten zum Brennstoffwechsel wie etwa bei normalen Druck- und Siedewasserreaktoren entfallen.
• Durch Zu- oder Abschalten von Druckröhrengruppen (beim RBMK und MKER auch einzelnen Druckröhren) kann die Reaktorleistung auf verschiedene Werte eingestellt werden.
• Erhöhte Sicherheit durch mehrere Kreisläufe (CANDU).

Nachteile und Risiken

Als Nachteile aus sicherheitstechnischer Sicht sind zu nennen:

• Es müssen bei Hunderten von Druckröhren Betriebsparameter ausgelesen und kontrolliert werden. Die Steuerung und Kontrolle des Reaktors ist dadurch komplexer und störanfälliger. Dies muss durch entsprechenden Aufwand bei der Steuerungstechnik ausgeglichen werden.
• Bei einem Kühlmittelverluststörfall fällt nicht automatisch der Moderator mit aus, so dass die Reaktivität nicht zwangsläufig abnimmt. Im Fall von Leichtwasser als Kühlmittel, wie beim RBMK, nimmt sie unter Umständen sogar zu, da die neutronenabsorbierende Wirkung des Kühlmittels fehlt. Dies kann einen schnellen Leistungsanstieg bewirken, der bei der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl zur Entzündung des Graphits geführt hat. Diese Katastrophe eines Druckröhrenreaktors vom Typ RBMK wurde wesentlich von den konstruktionsbedingten Sicherheitsproblemen mitbestimmt.

Proliferationsrisiko

Die Möglichkeit, einzelne Brennelemente bei laufendem Leistungsbetrieb auszuwechseln, erlaubt es, gleichzeitig mit der Stromerzeugung laufend relativ reines Plutonium-239 (mit nur geringem Anteil höherer Pu-Isotope) zu gewinnen, das sich für Kernwaffen eignet. Insofern stellt ein Export solcher Reaktoren hinsichtlich der nuklearen Proliferationsgefahr ein größeres Risiko dar als Reaktoren mit großem Druckbehälter, die für jeden Brennelementwechsel als Ganzes abgeschaltet und geöffnet werden müssen.

Siehe auch

• Advanced CANDU Reactor