Så fungerar kärnkraft

I ett kärnkraftverk utvinns energi genom klyvning av atomkärnor. Processen kallas fission, och värmer vatten så att ånga bildas. Ångan driver en turbin som i sin tur driver en generator som producerar el.

Fissionen sker i reaktorn. Under processen klyvs uranatomkärnor med hjälp av neutroner som kolliderar med atomerna. När en atomkärna klyvs skickar den ut nya neutroner som kan klyva nya atomkärnor, och så skapas en kedjereaktion. Som bränsle i kärnkraftverk används vanligtvis uran-235, en särskild isotop av grundämnet uran. För att kontrollera processen används olika typer av styrstavar för att absorbera de neutroner som frigörs, så att fissionstakten sänks eller så att fissionen avbryts helt.

Det finns flera olika typer av kärnreaktorer, men vanligast är tryckvattenreaktorer och kokvattenreaktorer.

Tryckvattenreaktor

Reaktorn innehåller vatten och uran. När uranatomerna delas värms vattnet upp till 325 °C. Det höga trycket inne i reaktorn regleras av ett tryckkärl och hindrar vattnet från att koka.

Det varma vattnet från reaktorn överförs till ånggeneratorn, som är en stor värmeväxlare. Ånga bildas, eftersom trycket här är lägre, och ångan leds sedan till turbinen. Trycket från ångan gör att turbinbladen roterar. Turbinen driver en generator som genererar elektricitet. Ångan leds sedan till en kondensor som består av många små rör. Havsvatten pumpas igenom rören och när ångan möter de kalla rören kondenserar den och blir till vatten igen. Havsvattnet pumpas tillbaka till havet igen och är då i genomsnitt 10 °C varmare än när det gick in i kondensorn.

Vattnet pumpas tillbaka från ånggeneratorn in i reaktorn för att sedan värmas upp på nytt. Vattnet i reaktorn cirkulerar alltså i ett slutet kretslopp så varken ånggeneratorns vatten eller det kylande havsvattnet kommer i kontakt med vattnet i reaktorn.

Kokvattenreaktor

Reaktorn innehåller vatten och uran. När uranatomerna klyvs frigörs energi som får vattnet i reaktortanken att börja koka och ånga bildas. Ångan förs vidare till turbinen. Ångtrycket gör att turbinens skovlar börjar snurra. Turbinen driver elgeneratorn som alstrar elektricitet. Elen transporteras genom kraftledningar ut till användarna.

När ångan lämnat sin energi i turbinen leds den vidare till kondensorn, som består av en mängd smala rör. Genom rören pumpas havsvatten och när ångan träffar utsidan av rören kyls den ner och kondenseras, det vill säga blir vatten. Havsvattnet pumpas tillbaka ut i havet och är då 10°C varmare än när det togs in.

Vattnet från kondensorn pumpas tillbaka in i reaktorn för att åter värmas upp och påbörja ett nytt kretslopp. Det vatten som finns i reaktorsystemet bildar ett slutet kretslopp, och kylvattnet från havet kommer därför aldrig i kontakt med ångan från reaktorn.

Flerdubbla barriärer och säkerhetssystem

Under fissionsprocessen i reaktorn bildas joniserande strålning. För att hindra strålning och radioaktiva ämnen från att påverka omgivningen finns flera av varandra oberoende barriärer och säkerhetssystem.

Bränslet är i sig en barriär, eftersom de keramiska urankutsarna är svårlösliga i vatten och luft (jämför att lösa en tegelsten i vatten). Det binder också de radioaktiva ämnena. Kutsarna smälter först vid 2 800 °C.

Urankutsarna är inneslutna i kapslingsrör av zirkaloy, en metallegering som har goda egenskaper för att användas i reaktorer. Rören är helt gastäta.

Den tredje barriären utgörs av reaktortanken och tillhörande rörsystem. Reaktortanken är gjord av 15-20 cm tjockt stål och väger cirka 400 ton.

Reaktorn omges av reaktorinneslutningen, som utgörs av metertjock betong med ingjuten, gastät stålplåt.

Den femte barriären är själva byggnaden, som är konstruerad för att kunna motstå starka krafter både inifrån och utifrån.

Utöver barriärerna finns det flerdubbla säkerhetssystem för att kyla reaktorhärden och förhindra radioaktiva ämnen från att spridas.

Säkerhetsbarriärer

Säkerhetsfilter ger ytterligare skydd

Även om alla säkerhetssystem skulle sluta att fungera, får radioaktivitet inte komma ut till omgivningen. Därför finns särskilda filter som tar hand om minst 99,9 procent av de radioaktiva ämnena.

Om trycket i reaktorinneslutningen skulle bli för högt kan man behöva släppa ut gaser och ånga till filtret. Filtrets främsta uppgift är att minimera utsläpp av radioaktiva partiklar och radioaktiv jod.

Därefter tvättas ångan och gaserna i en filterbassäng, en så kallad skrubber. De radioaktiva partiklarna stannar i skrubberns vatten medan de renade gaserna släpps ut via ett stenfilter.

Senast uppdaterad: 2014-05-09 09:16