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Der CANDU-Kernreaktor erhielt seinen Namen, weil dieses Schwerwasserreaktordesign in Kanada entwickelt wurde - es steht für CANada Deuterium Uran. Deuterium ist das Hauptelement in schwerem Wasser und Uran ist der Brennstoff, der in dieser Reaktorklasse verwendet wird.
CANDU-Schwerwasserreaktoren weltweit
Alle 20 Kernreaktoren Kanadas sind vom CANDU-Design. Andere Nationen mit CANDU-Reaktoren sind Argentinien, China, Indien, Südkorea, Pakistan und Rumänien.
Indien hat auch 16 "CANDU-Derivate" oder generische schwerwassermoderierte Reaktoren. Die 48 CANDU-Reaktoren und CANDU-Derivate umfassen fast 11 Prozent der Reaktoren weltweit.Es wird geschätzt, dass Kraftwerke, die das CANDU-Design verwenden, mehr als 23.000 Megawatt erzeugen, etwa 21 Prozent des durch die Kernenergie erzeugten Stroms. Ein Megawatt reicht in der Regel aus, um 750 mittelgroße Häuser zu versorgen.
Schwerwasser-Kernreaktoren und Leichtwasser-Kernreaktoren unterscheiden sich darin, wie sie die komplexe Physik der Kernspaltung oder Atomspaltung erzeugen und managen, die die Energie erzeugt und Wärme, um Dampf zu erzeugen, um Generatoren anzutreiben. Die in den USA verwendeten Kernreaktoren sind alle Leichtwasserkonstruktionen. Einige Hauptunterschiede unterscheiden zwischen Leichtwasserreaktoren und dem CANDU schwerwassermedierten Design, die die folgenden Konstruktionsmerkmale aufweisen.
Kern:
Der Kern eines CANDU-Reaktors befindet sich in einem horizontalen, zylindrischen Tank namens Calandria. Brennstoffkanäle laufen von einem Ende des Kalandriums zum anderen Ende. Jeder Kanal innerhalb der Calandria hat zwei konzentrische Röhren. Das äußere Rohr ist das Calandria-Rohr und das innere ist das Druckrohr. Die innere Röhre hält den Kraftstoff und das unter Druck stehende schwere Kühlwasser. Diese Konstruktion ermöglicht das Betanken während des Betriebs.
Im Gegensatz dazu ist der Kern eines Leichtwasserreaktors vertikal und enthält vertikale Brennelemente, die Bündel von Metallrohren sind, die mit Brennstoffpellets gefüllt sind. Der Reaktorkern wird in einem Sicherheitsbehälter aufbewahrt.
Brennstoff:
Im Gegensatz zu anderen Kernreaktoren, die für die Verwendung von angereichertem Uranbrennstoff und leichtem Wasser als Moderator ausgelegt sind, verwenden CANDU Schwerwasserreaktoren nichtangereichertes, natürliches Uranoxid als Brennstoff und schweres Wasser als Moderator. Moderator:
Der Moderator ist das Material im Reaktorkern, das die aus der Spaltung freigesetzten Neutronen verlangsamt, so dass sie mehr Spaltung verursachen und die Kettenreaktion aufrechterhalten. Der Moderator in Leichtwasserreaktoren ist gewöhnliches Wasser, aber der CANDU-Schwerwasserreaktor verwendet schweres Wasser oder Deuteriumoxid, das eine chemische Formel von D20 aufweist. Anders als gewöhnliches Wasser mit seiner bekannten chemischen Zusammensetzung von H20 enthält schweres Wasser zwei Deuteriumatome.Anders als gewöhnlicher Wasserstoff, der kein Neutron und kein Proton in seiner gebräuchlichsten Form hat, hat Deuterium ein Neutron in seinem Zentrum.
Kühlmittel:
Das Kühlmittel zirkuliert durch einen Kernreaktorkern, um die Wärme von diesem abzuleiten und eine Kernschmelze zu verhindern, die die Energieproduktion stoppt. Der Wasser-Moderator fungiert auch als Primärkühlmittel in Leichtwasserreaktoren. Der CANDU-Reaktor verwendet entweder leichtes oder schweres Kühlwasser.
Wie ein CANDU-Reaktor arbeitet, um Strom zu erzeugen
Das schwere Kühlwasser wird in einem geschlossenen Kreislauf durch die Reaktorkernrohre gepumpt. Die Röhren enthalten Brennstoffbündel, um Wärme aufzunehmen, die durch die im Kern stattfindende Kernspaltung erzeugt wird. Der schwere Wasserkühlkreislauf durchläuft Dampferzeuger, wo die Wärme des schweren Wassers gewöhnliches Wasser in Hochdruckdampf kocht. Das schwere Wasser, das jetzt kühler ist, wird zu dem Reaktor zurückzirkuliert, wenn der Kühlkreislauf mit geschlossenem Kreislauf fortfährt.
Der Hochdruckdampf aus dem Dampferzeuger wird außerhalb des Reaktorsicherheitsbehälters geleitet, um konventionelle Turbinen anzutreiben. Diese Turbinen treiben Generatoren an, um Strom zu erzeugen, der dann an das Netz verteilt wird. Der Kernreaktor ist von der zur Stromerzeugung verwendeten Ausrüstung getrennt.
Der aus der Turbine austretende Dampf wird wieder zu Wasser kondensiert und zurück in den Dampferzeuger gepumpt.
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