Wie lange dauert das Hoch- oder Herunterfahren eines Atomkraftwerkes?
8 Antworten
Zwischen den Brennelementen eines Kernkraftwerkes sind "Bremsstäbe" angeordnet. Die Bremsstäbe bestehen aus einem Material, das umherirrende Neutronen zwischen den Brennelementen "einfängt" und somit die Kettenreaktion verlangsamt. Beispielsweise ist das mit dem Halbmetall Bor gut möglich.
Die "Bremsstäbe" sind beweglich und lassen sich hydraulisch hinein- und herausfahren. Somit kann man durch die Tiefe bestimmen, wie stark die Kettenreaktion ist, das heißt man kann durch sie den Umfang der Kettenreaktion sehr gut kontrollieren und auf den jeweiligen Leistungsbedarf einstellen. Darum heißen diese Stäbe auch richtigerweise Steuerstäbe.
Zum Abschalten werden die Steuerstäbe einfach komplett zwischen die Brennelemente hineingeschoben. Damit ist die Kettenreaktion weitgehend unterbrochen, wobei allerdings die Kettenreaktion dann noch eine längere Zeit braucht, um weiter abzuklingen. Darum ist das Kühlen beim Herunterfahren notwendig, weil hier noch Restwärme entsteht.
Wie man erahnen kann, sind diese Steuerstäbe nicht so ganz unkritisch, weil man stelle sich mal vor, die Mechanik klemmt. Bei älteren unsicheren Reaktoren wurden die Steuerstäbe von unten nach oben in den Reaktor geschoben. Das hatte Vorteile bei der Abdichtung und Entnehmen der Brennelemente. Bei modernen Reaktoren werden diese aber von oben nach unten in den Reaktor geschoben. Dadurch können die Bremsstäbe auch beim Ausfall der Hilfsenergie leichter in den Reaktor geschoben werden, weil einfach die Schwerkraft mit hilft. Es gibt auch Lösungen, in denen zusätzliche Steuerstäbe für den Notfall in den Reaktor fallen gelassen werden können oder mit Hilfe von Treibladungen ähnlich beim Airbag in den Reaktor geschossen werden können, um die Kettenreaktion zu unterbinden. Die Idee dabei ist, möglichst ohne Hilfsenergie wie Stromversorgung diese zusätzlichen Steuerstäbe einsetzen zu können. Siehe auch: http://de.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110315234410AAvuuSx
Das Einschießen der Steuerelemente dauert im Extremfall nur Sekunden. Die Nachbetreuung dauert Wochen und Monate. Ab wann ein Kraftwerk als abgeschaltet gilt, ist mir unklar.
Geht man vom Anfahren aus vollständigem Stillstand sprich unterkritisch kalt aus, dann dauert es bei den besten Anlagen die mir bekannt etwas weniger als 24 Stunden. Das kommt aber jeweils auf einige Kenngrößen an: Leistung, Volumen des Primärsystem und Volumen des möglichen Sekundärsystems. Weiter kommen dann konstruktive Fragen hinzu: Handelt es sich um liegenden Dampferzeuger oder stehende, wie effizient nutzen die Läufer der Turbine den Dampf aus, wird zusätzlich Fernwärme ausgespeist, .....
Also man kann sagen rund zwischen 24 und Stunden und 72 Stunden, aber wie gesagt, das kommt ganz auf den Reaktortyp an und die Konstruktion. Man kann sich aber gerne noch als Kennzahlen einprägen, dass zwischen 30 und 50 % Leistung meistens ein durchschnittlicher Reaktor mit 1000 MW das Anfahren einer Sattdampfturbine schafft und die Dampfmenge für eine stabile Versorgung der Turbine aussreich, sprich der Generator kann Synchronisiert werden.
Was meist Du?
Die Zeit, die der Reaktor braucht um angefahren zu werden?
Die Zeit, die der Reaktor braucht um Volllast zu erreichen?
Die Zeit bis die Turbine dreht ?
Die Zeit bis der Generator am Netz ist?
Die Zeit bis das Kraftwerk Vollast erreicht?
Das ganze bei Kaltstart oder Warmstart?
Bei den Kraftwerken (AKW, Kohle, außer GAsturbinen) ist das Hauptproblem die Turbine. Der Rest kann relativ schnell hochgefahren werden. Auf dem Kraftwerk wo ich lernt habe war die HD_Turbine an der dünnsten Stelle 18cm dick.
Um die Leistung der Turbine zu erhöhen muß das Gehäuse durchgewärmt sein. Das braucht Zeit...
Außerdem muss vor dem Anstossen der Turbine alle Wassertropfen aus dem Gehäuse / Rohrleitungen usw. sein. Das dauert seine Zeit, bis das System Warmgefahren gefahren ist, damit die Turbine angestoßen werden kann....
Also ein Kaltstart => Kessel kalt, Turbine ausgekühlt, Speisewassertank kalt, wobei kalt heist Raumtemperatur dauert es ca. 0.5 - 1 Tag die Hilfsaggregate anzuwärmen, Erforderliche Überprüfungen usw.. Dann ca. 1 Tag die Turbine aufzuheizen. Sobald die Turbine im Leistungsbetrieb ist noch ca. 1 Tag bis Volllast erreicht ist..... Beim AKW werden etwa die gleichen Zeiten gelten. Die Leistung ist zwar höher, dafür sind die Drücke und Temperaturen niedriger.
Ein KKW wird im Normalbetrieb, wie ein Kohlekraftwerk geregelt, d.h. es wird weniger Dampf erzeugt. Beim Kohlekraftwerk wird weniger Kohle zugeführt und beim KKW fahren die Steuerstäbe rein und verlangsamen die Kettenreaktion...
ein Link http://de.wikipedia.org/wiki/Netzleittechnik der Infos liefert.
Jedes großes EVU unterhält eine Netzleitstelle. Von dort aus wird der gesamte Energiefluß überwacht und je nach Prognosenrechnungen rechtzeitig die Kraftwerke angefahren, Ein Kraftwerk bekommt eine Mitteilung, wann es am Netz zu sein hat. Die Netzleitstelle sieht viel Leistungsreserven jedes Kraftwerk hat. Je nach Abnahme werden dann die einzelnen Werke "geregelt".
Nicht bei allen KKW wird mittels der Steuerstäbe die Last geregelt vorallem bei Siedewasserreaktoren lässt sich mittels der Gasblasen(Wasserdruchsatz) relativ gut die Leistung Steuern.
"Das Hochfahren eines Kernkraftwerks aus dem für den Reservebetrieb vorgesehenen Zustand "kalt, unterkritisch" dauert zwischen 36 und 72 Stunden."
mehrere Tage, kommt sicher auf das jeweilige AKW und die verwendeten Sicherheitssystem etc. an.
Sehr interessant. Alle beschäftigen sich ja bei KKW nur mit dem nuklearen Teil. Das auch der konventionelle Teil "angefahren" werden muss, hast Du sehr schön beschrieben :-) . Gibt es hierzu im Netz Material, vielleicht auch etwas zur dynamischen Kraftwerks-Reglung (bin sehr an KKW-Reglung/ Lastfolge-Betrieb interessiert). Schöne Grüße :-)