Kernreaktor

Allgemeine Informationen zu Kernreaktoren

Wie läuft der KKL-Reaktor?
Wie steuert man den Reaktor?
Was passiert bei einem Störfall?
Was geht eine Revision vor sich?
Kann der KKL-Reaktor in die Luft fliegen?
Faktenblätter

Wie läuft der KKL-Reaktor? Das KKL unterscheidet sich von anderen thermischen Anlagen wie Gas- oder Kohlekraftwerken lediglich durch die Art der Wärmeerzeugung. Nur wird im KKL dazu nichts verbrannt; die Wärme entsteht durch die Spaltung von Uranatomkernen in den Pellets. Diese Wärme erhitzt das Wasser im Reaktor und Dampf entsteht. Das geschieht unter rund 73 Bar Druck, damit der Siedepunkt auf rund 280 °C steigt und der Dampf möglichst viel thermische Energie aufnehmen kann. Er wird anschliessend getrocknet und auf die Turbinen geleitet, die er wie Windräder antreibt. Die Turbinen wiederum sind über ihre Achse mit dem Generator verbunden und drehen ihn mit, sodass er gleich einem riesigen Fahrraddynamo Strom erzeugt. Thermische Energie wird also in mechanische und dann in elektrische Energie umgewandelt.
Der Dampf, der im Kernreaktor entsteht, ist leicht radioaktiv. Diese Strahlung baut sich nach Abschalten des Reaktors innerhalb weniger Stunden ab. Dennoch bleibt während des Betriebs der Turbinenteil der Anlage nur begrenzt und für Besucher nicht zugänglich.

Wie steuert man den Reaktor?Der Reaktor wird im Normalfall durch das manuelle Ausfahren der Steuerstäbe im Reaktorkern in rund 24 Stunden langsam angefahren. Ebenso langsam wird er wieder ausser Betrieb genommen, z.B. für die Jahreshauptrevision. Die 149 Steuerstäbe im Reaktorkern des KKL enthalten Borcarbid, das die thermischen Neutronen wie ein Magnet anzieht und bindet. Je tiefer die Steuerstäbe in den Reaktor und zwischen die Brennelemente eingefahren sind, umso mehr thermische Neutronen werden eingefangen und desto weniger Kernspaltungen werden ausgelöst. Die Leistung des Kernreaktors sinkt. Sind die Steuerstäbe ganz eingefahren, ist die Kettenreaktion ganz unterbrochen; es finden keine Kernspaltungen mehr statt. Die Leistung des Reaktors ändert sich somit je nach Position der Steuerstäbe.  Sie werden von unten hydraulisch in den Kern eingefahren und können dabei nach einem festgelegten Fahrprogramm einzeln oder gruppenweise bewegt werden. Einen wesentlichen Einfluss auf die Reaktorleitung hat aber auch die Wasserumwälzung. Je stärker die Umwälzung ist, umso gleichmässiger ist die Wärmeverteilung im Wasser und umso weniger Blasen bilden sich. Und je weniger es im "Kochtopf" blubbert, umso besser, denn Blasen mindern die Reaktorleistung. Den Blaseneffekt kann man also auch zur Steuerung einsetzen.

Was passiert bei einem Störfall?Im Notfall, also bei Unregelmässigkeiten, Über- oder Unterschreiten eines kritischen Wertes, wird der Reaktor vollautomatisch schnell abgeschaltet (SCRAM). Dabei werden die Steuerstäbe mithilfe von Gasdrucktanks in den Reaktor "eingeschossen". Die Kernspaltung wird dadurch unterbrochen. Dieses Reaktorschutz- oder Reaktorschnellabschaltsystem schützt die Anlage vor unzulässiger Beanspruchung und bei menschlichen Fehlern, die trotz gewissenhaftester Trainings und Schulungen in jeder komplexen technischen Anlage passieren können. Es vermindert zudem die Auswirkungen von Störfällen auf ein ungefährliches Mass und vermeidet Schäden an den Brennstoff-Hüllrohren. Reaktorschnell-abschaltungen können selbstverständlich auch von Hand ausgelöst werden. Auch bei einem Ausfall der beiden Wechselstromanspeisungen wird das Reaktorschutzsystem ausgelöst.
 
Eine solche Schnellabschaltung erfolgt innerhalb von zwei Sekunden. Danach werden die Turbinen abgeschaltet und der Generator vom Netz getrennt. Der Reaktor wird weiter gekühlt, um die Nachzerfallswärme abzuführen, welche die Spaltprodukte in den Brennstäben erzeugen. Er befindet sich so in einem sicheren Zustand.

Was geschieht während einer Jahreshauptrevision?In jedem Jahr wird der Reaktor für zwei bis vier Wochen abgeschaltet, damit an der gesamten Anlage Reinigungs-, Kontroll-, Wartungs- und Erneuerungsarbeiten durchgeführt und Brennelemente im Reaktor gewechselt werden können. Für diese Arbeiten sind zeitweise zusätzlich bis zu Tausend Fachleute aus der ganzen Welt im KKL im Einsatz. Die Revision findet im Sommer statt, wenn der Strombedarf in der Schweiz tief ist und die fehlende Stromproduktion des KKL nicht so stark ins Gewicht fällt.
 
Während der Revision werden rund ein Fünftel der 648 Brennelemente ersetzt. Sie verbleiben danach für mehrere Jahre im Abklingbecken des Kraftwerks, also weiterhin im Wasser, um die noch entstehende Wärme abzuführen. Danach werden die Brennelemente in Hochsicherheitsbehälter verpackt und ins Zwischenlager nach Würenlingen transportiert. Dort kühlen sie weiter ab, bis sie der geologischen Tiefenlagerung zugeführt werden können.

Kann der KKL-Reaktor in die Luft fliegen?Das untenstehende Factsheet zeigt auf, was den Reaktor von Tschernobyl von einem Siedewasserreaktor westlicher Bauweise unterscheidet und warum ein vergleichbarer Unfall in Leibstadt mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht passieren kann. Weitere Informationen geben nachfolgende Links.

FaktenblätterFAQ Tschernobyl (www.bfs.de)
Katastrophe von Tschernobyl (Wikipedia Deutsch)
Chernobyl Disaster (Wikipedia Englisch)
Sicherheitscharta des KKL