BN-Reaktor

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BN-Reaktor
Entwickler/Hersteller: OKBM
Entwicklungsland: RusslandRussland Russland
Reaktordaten
Reaktortyp: Brutreaktor
Bauart: Pool
Kühlung: Natrium
Leistungsklassen in MW (Brutto): 90, 600, 800, 1200, 1600
Containment: nicht vorhanden
Gebaute Exemplare: 3

Der BN (russisch БН, Реактор на Быстрых Нейтронах, transkribiert Reaktor na Bystrych Nejtronach, zu Deutsch etwa Reaktor für schnelle Neutronen oder sinngemäß Schneller Brüter)[1] ist ein natriumgekühlter Brutreaktor verschiedener Leistungsversionen der russischen Firma OKBM. Zurzeit (Stand 2016) sind zwei BN-Reaktoren weltweit in Betrieb.

Die BN-Reaktoren sollen ein Brutverhältnis bis zu 1,3 erreichen können, also 30 % mehr Plutonium aus Uran-238 erzeugen können, als sie in der gleichen Zeit an spaltbarem Material verbrauchen. Der Überschuss könnte in Leichtwasserreaktoren verwendet werden. So könnte das Natururan bis zu 60 mal effizienter als in herkömmlichen Reaktoren ausgenutzt werden. Seit 2012 wird der BN-600 jedoch zur Verbrennung des Plutoniums aus den russischen Kernwaffen als burner reactor verwendet, d. h. mit einem Brutverhältnis unter 1.[2]

Übersicht der verschiedenen Typen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Typ Leistung Brennelemente Kühlkreisläufe Betriebsdauer
[Jahre]
Quellen
Thermisch
[MWth]
Elektrisch
[MW]
bisher geplant
BN-350 27
BN-600 1470 600 369 37 [3]
BN-800 2100 789 4 1 60
BN-1200 2900 1220 4 60

BN-350[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der erste BN-Reaktor mit der Typbezeichnung BN-350 wurde 1973 im Kernkraftwerk Aqtau (damals UdSSR) in Betrieb genommen. Der Reaktor war 27 Jahre in Betrieb und wurde neben dem experimentellen Zweck zur Erzeugung von Wärme für die Wasserentsalzung verwendet.[2]

BN-600[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Modell des BN-600-Reaktors, ausgestellt im Kernkraftwerk Belojarsk
Brennelement eines BN-600

Der BN-600 ist die Weiterentwicklung des BN-350. Der Reaktor wurde im Kernkraftwerk Belojarsk verbaut und ist seit 1980 in kommerziellem Betrieb (Stand 2015)[2]. Die Leistung beträgt 600 MW brutto und 560 MW netto. Der Reaktor ist anders als der BN-350 in Pool-Bauweise gebaut worden und gehört somit zu den fortgeschritteneren Brutreaktoren.[4] Der Reaktor in Belojarsk besitzt kein Containment, unter anderem, weil das flüssige Metall anders als das Kühlwasser eines DWR oder SWR nicht unter Druck steht.

Mit 35 Jahren Betriebszeit und einer Verfügbarkeit über 74 % ist der BN-600, zusammen mit dem französischen Reaktor Phenix, einer der erfolgreichsten schnellen Brutreaktoren, die ans Stromnetz angeschlossen wurden.

Ursprünglich plante China mit der Hilfe von Russland bis 2010 den Bau eines weiteren BN-600 zu beginnen.[5] Aufgrund von Verzögerungen bei den Preisverhandlungen war der Konstruktionsbeginn erst 2013.[6]

BN-800[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der BN-800 ist eine Weiterentwicklung des BN-600. Er wird ebenfalls in Pool-Bauweise errichtet. In Belojarsk wurde 2006 mit dem Bau eines BN-800 begonnen, der im Juni 2014 den kommerziellen Betrieb bei reduzierter Leistung aufnahm. Am 7. Dezember 2007 wurden die ersten beiden Natriumtanks installiert und befüllt. Die Tanks haben eine Länge von 15 m, einen Durchmesser von 4 m und wiegen 54 t. Der BN-800 ist seinem Vorgänger ähnlich, jedoch in größerer Ausführung und nach strengeren Sicherheitsstandards konstruiert.[7] Kritikalität wurde am 27. Juni 2014 erreicht.[8] Im Dezember 2015 wurde er mit der Mindestleistung von 235 MW an das Stromnetz angeschlossen [9][10] und in August 2016 wurde die erste 15-tägige Testphase bei Nennleistung erfolgreich abgeschlossen[11][12]. Der kommerzielle Betrieb startete am 1. November 2016.[13]

BN-1200[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der BN-1200 ist als Nachfolger des BN-800 geplant. Eine Entscheidung über den Bau soll 2019 fallen.[14] Neben der höheren Leistung von 1200 MW hat der BN-1200 die noch höheren Sicherheitsstandards der Generation IV. Brutverhältnisse bis zu 1,45 sind geplant.[2]

Sicherheit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die BN-Baureihe hat im Vergleich zu anderen Reaktorbaureihen einige Nachteile:

  • Natrium hat die Eigenschaft, bestimmte Legierungselemente eines Stahls „auszuwaschen“ und sie an kalten Stellen im Leitungssystem wieder abzuscheiden. Diese Korrosion führt zur Verminderung der Wandstärke. Die Korrosion durch Natrium ist jedoch geringer als bei Blei oder Blei-Bismut-Legierung.
  • Natrium reagiert mit Luftfeuchte oder Wasser zu Natronlauge und Wasserstoff. Der gebildete Wasserstoff kann explosionsartig reagieren. Es müssen daher geeignete Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.
  • Der Schmelzpunkt von Natrium liegt bei Normaldruck bei 98 °C. Die Anlage muss daher auch bei Stillstand des Reaktors ständig auf Temperatur gehalten werden. Der Reaktorbehälter selbst wird jedoch durch die Zerfallswärme der Brennelemente ausreichend geheizt.[15]

Die vorteilhaften Aspekte beim natriumgekühlten Reaktor sind:

  • der niedrige Druck des flüssigen Metalls (Atmosphärendruck oder leicht höher, im Vergleich zu den etwa 150 bar eines Druckwasserreaktors und etwa 75 bar eines Siedewasserreaktors).
  • beim BN-800 die Möglichkeit, die Restleistung bei ausgeschaltetem Reaktor vollständig passiv aufzunehmen, d. h. ohne den Einsatz von Pumpen wie bei Leichtwasserreaktoren der 2. und 3. Generation.
  • Iod, das gefährlichste radioaktive Element bei kerntechnischen Unfällen, kann vom Natrium zu einer nicht flüchtigen Verbindung gebunden werden.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. IAEA Fast Reactors general information (englisch)
  2. a b c d [1] world-nuclear.org, Fast Neutron Reactors
  3. WANO Beloyarsk NPP and Davis Besser NPP (Memento des Originals vom 27. September 2007 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.wano.org.uk (englisch)
  4. IAEA – BN-600 Power Unit 15-Year Operating Experience@1@2Vorlage:Toter Link/www.iaea.or.at (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiveni Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. (englisch)
  5. RIA Novosti – 21/05/2008 – Indien und China können eigene Schnelle Brüter gegen 2010 bauen – russischer Experte
  6. China Economic Review – 16/05/2011 – China in talks to buy fourth-generation Russian reactors (Memento des Originals vom 12. Juni 2015 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.chinaeconomicreview.com
  7. INSC: Database – Overview of Fast Reactors in Russia and the Former Soviet Union (Memento des Originals vom 3. Juli 2006 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.insc.anl.gov (englisch)
  8. http://nuklearia.de/2014/06/29/bn-800-wird-erstmals-kritisch/
  9. https://www.rt.com/news/325593-fast-neutron-nuclear-reactor/
  10. Russia connects BN-800 fast reactor to grid, World Nuclear News, 11. Dezember 2015
  11. Groundbreaking Fast Neutron Reactor reaches full power, Cape Business News, 12. September 2016
  12. Rusia ensaya un prototipo del reactor nuclear del futuro, Sputnik Mundo, 2. September 2016
  13. http://www.world-nuclear-news.org/NN-Russias-BN-800-unit-enters-commercial-operation-01111602.html
  14. http://www.neimagazine.com/news/newsrussias-bn-1200-fast-reactor-envisaged-for-2019-4933888
  15. Sodium-NaK Engineering Handbook Volume 1-6 1972