Sådan fungerer kernekraft

I et kernekraftværk fremstilles energi ved spaltning af atomkerner. Processen kaldes fission, hvor vand opvarmes, indtil der dannes damp. Dampen driver en turbine, som driver en generator, der producerer elektricitet.

Fissionen sker i reaktoren. Under processen spaltes uranatomkerner ved hjælp af neutroner, som kolliderer med atomerne. Når en atomkerne spaltes, udsender den nye neutroner, som kan spalte nye atomkerner, hvorved der skabes en kædereaktion. Som brændsel i kernekraftværket anvendes der normalt uran-235, en særlig isotop af grundstoffet uran. Med henblik på at kontrollere processen anvendes der forskellige typer styrestave for at absorbere de neutroner, som frigøres, således at fissionshastigheden sænkes eller fissionen helt afbrydes.

Der findes flere forskellige typer kernereaktorer, men de mest almindelige er trykvandsreaktorer og kogendevandsreaktorer.

Trykvandsreaktor

Reaktoren indeholder vand og uran. Når uranatomerne spaltes, opvarmes vandet til 325 °C. Det høje tryk inde i reaktoren reguleres af en trykbeholder og forhindrer vandet i at koge.

Det varme vand fra reaktoren ledes til dampgeneratoren, som er en stor varmeveksler. Der dannes damp, da trykket er lavere her, og dampen ledes derefter til turbinen. Trykket fra dampen får turbineskovlene til at rotere. Turbinen driver en generator, som producerer elektricitet. Dampen ledes derefter til en kondensator, som består af mange små rør. Der pumpes havvand gennem rørene, og når dampen møder de kolde rør, kondenserer den og bliver til vand igen. Havvandet pumpes tilbage i havet og er på det tidspunkt ca. 10 °C varmere, end da det løb ind i kondensatoren.

Vandet pumpes tilbage fra dampgeneratoren ind i reaktoren for derefter at blive opvarmet igen. Vandet i reaktoren cirkulerer altså i et lukket kredsløb, så hverken vandet i dampgeneratoren eller det afkølede havvand kommer i kontakt med vandet i reaktoren.

Kogendevandsreaktor

Reaktoren indeholder vand og uran. Når uranatomerne spaltes, frigøres energi, som får vandet i reaktortanken til at begynde at koge, og der dannes damp. Dampen føres videre til turbinen. Damptrykket får turbinens skovle til at begynde at rotere rundt. Turbinen driver elgeneratoren, som skaber elektricitet. Elektriciteten transporteres gennem højspændingsledninger til forbrugerne.

Når dampen har afleveret sin energi i turbinen, ledes den videre til kondensatoren, som består af mange små rør. Der pumpes havvand gennem rørene, og når dampen kommer i kontakt med ydersiden af rørene, køles den ned og kondenseres, dvs. den bliver til vand. Havvandet pumpes tilbage i havet og er på det tidspunkt 10 °C varmere, end da det løb ind.

Vandet fra kondensatoren pumpes tilbage ind i reaktoren for derefter at blive opvarmet igen og begynde et nyt kredsløb. Det vand, der er i reaktorsystemet, udgør et lukket kredsløb, og kølevandet fra havet kommet således aldrig i berøring med dampen fra reaktoren.

Mangedobbelte barrierer og sikkerhedssystemer

Under fissionsprocessen i reaktoren genereres ioniserende stråling. For at hindre strålingen og de radioaktive stoffer i at påvirke omgivelserne er der flere gensidigt afhængige barrierer og sikkerhedssystemer.

Brændslet er i sig selv en barriere, eftersom de keramiske uranpiller er svært opløselige i vand og luft (på samme måde som at opløse en teglsten i vand). Det binder også de radioaktive stoffer. Pillerne smelter først ved 2.800 °C.

Uranpillerne er omgivet af kapslingsrør af en zirkoniumlegering, en metallegering, der er velegnet til at anvende i reaktorer. Rørene er helt gastætte.

Den tredje barriere udgøres af reaktortanken og det tilhørende rørsystem. Reaktortanken er lavet af 15-20 cm tykt stål og vejer ca. 400 ton.

Reaktoren er omgivet af reaktorindeslutningen, som består af metertyk beton med en indskudt, gastæt stålplade.

Den femte barriere er selve bygningen, som er konstrueret til at kunne modstå stærke kræfter, indefra såvel som udefra.

Ud over barriererne er der det mangedobbelte sikkerhedssystem, der køler reaktorkedlen ned og forhindrer radioaktive stoffer i at blive spredt.

Sikkerhedsbarrierer

Sikkerhedsfilter giver yderligere beskyttelse

Også selvom alle sikkerhedssystemer skulle svigte, må radioaktiviteten ikke slippe ud til omgivelserne. Der er derfor særlige filtre, der sikrer mindst 99,9 % af de radioaktive stoffer.

Hvis trykket inde i reaktorindeslutningen skulle blive for højt, kan det være nødvendigt at slippe gasser og damp ud til filtret. Filtrets hovedopgave er at minimere udledning af radioaktive partikler og radioaktiv jod.

Derefter vaskes dampen og gasserne i et filterbassin, en såkaldt scrubber. De radioaktive partikler forbliver i scrubberens vand, mens de rensede gasser slippes ud via et stenfilter.

Sidst opdateret: 2014-03-19 16:05