Kernenergie
Verschil met een gewone electriciteitscentrale
Kerncentrale
Het verschil tussen een kerncentrale en een gewone electriciteitscentrale (gasgestookf) - Het onderhoud van de kerncentrale
-

-

Vergelijking met een traditionele centrale

Een kerncentrale verschilt niet zoveel van een klassieke thermische centrale die met steenkool, aardolie of aardgas gestookt wordt. Water wordt opgewarmd, begint te koken en de stoom drijft een turbine aan. Vroeger gebruikte men een stoommachine, nu een turbine, maar veel verschil is er niet. Een turbine kan een hoger vermogen leveren per volume-eenheid en bevat minder bewegende delen.

Om het rendement op te voeren wordt het water onder druk gezet, waardoor die op een hogere temperatuur gaat koken (dit is een Carnotproces, gebaseerd op de wetten van de thermodynamica). Hoe sterker men de temperatuur van het water kan opvoeren, hoe hoger het rendement, maar hoe sterker de vaten en de leidingen gebouwd moeten worden.

De uiterste situatie is een centrale die met superkritisch water werkt. Bij zo'n hoge druk en temperatuur is er geen verschil meer tussen een vloeistof en een gas. Superkritisch water tast echter de leidingen en installaties meer aan dan vloeibaar water of stoom.

Het rendement kan nog verder verhoogd worden door de turbine in meerdere elementen te bouwen, waardoor de energie efficienter overgedragen kan worden. Tussen iedere trap zit er een waterafscheider, want als de temperatuur geleidelijk daalt vormen er zich waterdruppels. Die zouden op den duur de turbinebladen beschadigen. Na de waterafscheider zit er een verwarmer om de stoomtemperatuur opnieuw wat te verhogen, zodat er zeker geen water kan condenseren.

Vaak is er een koeltoren aanwezig (Zowel bij een normale thermische centrale als een kerncentrale): het warme koelwater wordt halverwege de toren ingespoten en druppelt via een labyrint naar beneden. Een deel van het water wordt stoom, terwijl de rest onderaan de toren afgetapt wordt. Door het gebruik van een koeltoren kan men de warmtebelasting op de waterloop beperken, maar dit heeft als gevolg dat een deel van het water in stoom omgezet wordt. Een koeltoren verbruikt zo ongeveer 500 liter water per seconde dat in stoom omgezet wordt. Centrales aan zee hebben geen koeltoren nodig, het warme water wordt op enkele kilometers in zee geloosd, waardoor het direct verdund wordt door de natuurlijke zeestroming.

Een kerncentrale verschilt nog op een punt van een normale thermische centrale door de aanwezigheid van een brandstofruimte, waarin de gebruikte brandstofstaven gedurende een paar jaar bewaard worden totdat de natuurlijke radioaktiviteit verminderd is.


Tijdelijk opslag van de gebruikte brandstofstaven in een koelbassin

Onderhoud

Om het jaar wordt 1/4 van de brandstofstaven vervangen (dit hangt ook af van het type reactor). De gebruikte brandstofstaven worden in een watertank met boorzuur bewaard gedurende een paar jaar, totdat de natuurlijke radioaktiviteit tot een veiligere waarde gedaald is. Het boorzuur zorgt ervoor dat enkel de natuurlijke radioaktiviteit kan optreden (de natuurlijke radioaktiviteit kan op geen enkele manier onderdrukt worden). De staven worden dan gerecycleerd: ze bevatten immers nog altijd 96% brandstof.

Waarom worden de brandstofstaven zo snel vervangen? Door de splijting ontstaan er produkten die heel radioactief zijn (hun natuurlijke radioaktiviteit ligt veel hoger dan die van uranium). De natuurlijke radioactiviteit kan echter niet gecontroleerd worden door controlestaven: gebruikte staven produceren dus veel meer "natuurlijke" warmte dan nieuwe staven. Een kernreactor met gebruikte staven is dus onveiliger dan een reactor met nieuwe staven comdat die moeilijker te controleren valt. De doorlopende koeling van de stilgelegde reactor moet intensiever gebeuren als die met oudere staven gevuld is.

Deze extra natuurlijke radioaktiviteit door de gesplijte produkten ("afval van de verbranding") zakt relatief snel weg, de gesplijte produkten worden uiteindelijk stabiele, niet radioaktieve stoffen. Hoe sterker een produkt radioactief is, hoe sneller dat die gaat splijten. Uiteindelijk blijven er enkel produkten die stabiel zijn, en produkten die minder radioactief zijn.

Bepaalde produkten van de splijting absorberen de neutronen, en dit is geen goede zaak. Als de staven verouderen, moet de concentratie boorzuur in het water dus constant verlaagd worden om dit te compenseren. Dit effekt is zelfs zo merkbaar, dat een reactor niet meer opgestart kan worden de eerste weken na een stopzetting: de absorberende produkten moeten eerst verder splijten, en dan pas kan de reactor weer opgestart worden.

Het effekt heet core poisonning en heeft verstrekkende gevolgen. Als deze produkten verder splijten is hun effekt minder en gaat de reactor vanzelf "versnellen": men bekomt een reactor die onstabiel is. Dit is ook de reden waarom een kernreactor het best op een constant vermogen werkt: het verhogen of verlagen van het vermogen maakt de reactor kortstondig instabiel. Zakt het vermogen te sterk, dan kan de reactor zelfs niet meer opgestart worden.

Lees verder op de verschillende pagina's over core poisoning.

PublicitÚs - Reklame

-