Trykkvannsreaktor

Trykkvannsreaktor (engelsk Pressurized Water Reactor, PWR) er en type kjernereaktor der moderator og kjølevann består av lettvann under høyt trykk. Vannet i primærkretsen står under høyt trykk for å unngå at kjølevannet koker.

PWR-reaktor

Prinsippskisse av en trykkvannsreaktor

Oversikt

I en trykkvannsreaktor ledes det oppvarmede kjølevannet til en varmeveksler (dampgenerator) der vanndamp produseres får å drive dampturbiner som i sin tur genererer elektrisk energi. Fordi det kjølevannet som har vært inne i reaktoren aldri når dampturbinene er strålingen mye lavere i turbinhallen i en trykkvannsreaktor enn i en kokvannsreaktor. I kokvannsreaktoren tillates vannet å koke i reaktorkjernen og drive turbinen direkte.

Design

Kjølemiddel

I en trykkvannsreaktor benyttes vann som kjølemiddel i primærkretsen og strømmer gjennom reaktoren med en temperatur på omkring 325 °C. Det høye trykket i primærkretsen på 15 MPa (150 atm) gjør at vannet ikke koker. Vannet i primærkretsen benyttes for å varme vannet i en sekundær krets til damp som passerer gjennom en dampturbin der elektrisiteten produseres. I den sekundære kretsen er trykk og temperatur vanligvis 6,2 MPa (60 atm) og 275 °C.

Moderator

Utdypende artikkel: Nøytronmoderator

Ved fisjon av uran sendes nøytroner ut med stor hastighet, men for at disse nøytronene skal kunne fortsette kjedereaksjonen må man redusere nøytronenes hastighet (moderere) til de blir termiske, altså har samme hastighet som atomene i sin omgivelse. I en trykkvannsreaktor benyttes vann som moderator for å redusere nøytronenes hastighet. Dette skjer ved at nøytronene kolliderer med hydrogenatomene i vannet.

Brensel

Utdypende artikkel: Kjernebrensel

Dette brenselelementet er fra en PWR på NS «Savannah», det første atomdrevne handelsskipet. Designet og bygget av Babcock and Wilcox Company.

Uranet som anvendes i PWR-brensel er vanligvis anriket til 3–5 % ²³⁵U. Det er vanligvis urandioksid (UO₂), et grått keramikklignende materiale.

Kontroll

Reaktiviteten i en trykkvannsreaktor kontrolleres med hjelp av borsyre og styrestaver. Styrestavene er den primære måten å kontrollere reaktoren. De inneholder ofte kadmium og kan skyves inn eller trekkes ut av reaktoren. Bor blandes i kjølevannet. Både bor og kadmium har stor evne til å absorbere nøytroner.

Eksempel

Trykkvannsreaktoren er den vanligste reaktortypen i verden, med over 280 i drift i kraftverk og flere hundre i marinefartøyer. Noen vanlige modeller er den russiske VVER, den tyskproduserte Konvoi, den franskproduserte N4 og den europeiske EPR. I Sverige er Ringhals 2, Ringhals 3 og Ringhals 4 av trykkvannstype fra Westinghouse. Se også C1W atomreaktor.