Schwerwasserreaktor

Der Schwerwasserreaktor (Heavy Water Reactor, HWR) ist ein Kernreaktortyp, bei dem schweres Wasser (D₂O, anders geschrieben ²H₂O) als Kühlmittel und Moderator verwendet wird. Schweres Wasser ist Wasser, das anstatt des gewöhnlichen Wasserstoffs (H) mit der Massenzahl 1 das schwerere Wasserstoffisotop Deuterium (D oder ²H) mit der Massenzahl 2 enthält.

Schweres Wasser absorbiert Neutronen weniger stark als gewöhnliches Wasser. Daher kann dieser Reaktortyp im Gegensatz zu Leichtwasserreaktoren mit Uran in der natürlichen Isotopenzusammensetzung als Natururanreaktor betrieben werden, was als Vorteil bei den Betriebskosten anzusehen ist. Ein Nachteil besteht darin, dass die Gewinnung des schweren Wassers mit Kosten verbunden ist. Außerdem ergeben sich höhere Kosten durch die größeren Abmessungen und den damit verbundenen höheren Materialbedarf solcher Reaktoren.

Der Unterschied in der Neutronenabsorption wird bei Gefahr eines Reaktivitätsstörfalls ausgenutzt: Der Reaktorbehälter wird mit gewöhnlichem Leichtwasser H₂O aus den Reservekühlwasserbecken geflutet. Durch die stärkere Neutronenabsorption des Leichtwassers wird die Reaktivität verringert, der vorher kritische Reaktor wird unterkritisch, so dass die Kettenreaktion aufhört. Zu dieser Maßnahme kann im Fall eines Kühlungslecks oder bei Versagen des Steuerstabsystems gegriffen werden. Der Reaktor kann ohne schweres Wasser nicht wieder angefahren werden.

In Schwerwasserreaktoren entsteht aus dem Deuterium des schweren Wassers durch Neutroneneinfang das Wasserstoffisotop Tritium, das wiederum für die Herstellung bestimmter Kernwaffen verwendet werden kann.

Technische Entwicklung

Am 15. Mai 1944 wurde Chicago Pile 3 im Rahmen des Manhattan-Projekts kritisch und war damit der erste funktionierende Schwerwasserreaktor der Welt. Auch der deutsche Forschungsreaktor Haigerloch − der nie die Kritikalität erreichte − verwendete schweres Wasser als Moderator.

Schwerwasserreaktoren werden vor allem von Ländern mit eigenen Uranvorkommen, die (noch) keine Uran-Anreicherungsanlage besitzen, betrieben. Von den verschiedenen Reaktortypen hat sich vor allem der in Kanada entwickelte CANDU-Reaktor (Druckröhrenreaktor) durchgesetzt. Als wirtschaftlicher Flop erwies sich der Siedeschwerwasserreaktor; diese Entwicklungslinie hat sich nicht durchgesetzt.

Von den über 400 Kernreaktoren weltweit sind nur 49 mit schwerem Wasser moderiert.<ref>International Atomic Energy Agency: Operational & Long-Term Shutdown Reactors. 3. August 2014, abgerufen am 4. August 2014 (english). </ref> In Indien gibt es zahlreiche Druckschwerwasserreaktoren.<ref>Statistik der IAEO abgerufen am 22. Dezember 2013 (englisch)</ref> Bei den Plänen zur Entwicklung von sogenannten Reaktoren der vierten Generation ist schweres Wasser als Moderator nicht mehr vorgesehen.

Schwerwasserreaktoren in Deutschland

Die einzigen beiden zur Stromerzeugung eingesetzten Schwerwasserreaktoren in Deutschland waren

• der Mehrzweckforschungsreaktor Karlsruhe (52 MW netto, 57 MW brutto), der von 1966 bis 1984 in Betrieb war und
• das Kernkraftwerk Niederaichbach (100 MW netto, 106 MW brutto), das von 1973 bis 1974 in Betrieb war.

Belege

<references />

Literatur

• Hans Michaelis: Handbuch der Kernenergie. Originalausgabe März 1982, Deutscher Taschenbuchverlag, München.

Weblinks