I dette blogindlæg vil vi undersøge sikkerheden på Sydkoreas atomkraftværker ved at sammenligne principperne samt fordele og ulemper ved trykvandsreaktorer og kogendevandsreaktorer.

Baggrund og formål med denne artikel

Atomkraftværker, almindeligvis omtalt som "atomkraftværker", har været genstand for offentlig interesse og bekymring i flere år. Især efter Fukushima-atomulykken i Japan den 11. marts 2011 forstærkede strålingslækager og den langvarige oprydningsindsats offentlighedens angst, og bekymringer om, at en lignende ulykke kunne forekomme i Sydkorea, spredte sig.
Formålet med denne artikel er at afhjælpe offentlighedens bekymring ved at sammenligne de reaktorer, der primært anvendes i Sydkorea, med dem på Fukushima-værket, hvor ulykken fandt sted, og at forklare driftsprincipperne samt fordele og ulemper ved begge reaktorsystemer.

Aktuel status for atomkraftværker i Sydkorea

I alt 23 atomkraftværker var i drift i Sydkorea, herunder Kori-enhederne 1-4, Shin-Kori-enhederne 1-2, Wolseong-enhederne 1-4, Shin-Wolseong-enhed 1, Hanbit-enhederne 1-6 og Hanul-enhederne 1-6. I kølvandet på korruptionsskandaler, der involverede atomkraftværker, blev driften af ​​Shin-Kori-enhed 2 og Shin-Wolsong-enhed 1 dog suspenderet. I øjeblikket er 21 enheder i drift, og den elektricitet, de genererer, beløber sig til cirka 13 millioner kWh, hvilket tegner sig for omkring 24 % af den samlede elproduktion.
Da alternative energikilder endnu ikke er tilstrækkeligt kommercialiseret, spiller atomkraft fortsat en afgørende rolle i Sydkoreas elproduktion.

Klassificering af reaktorer og nøglebegreber

Reaktorer klassificeres primært efter deres kølemiddel og moderator. Dem, der bruger vand - det mest almindelige kølemiddel og moderator - kaldes letvandsreaktorer, mens dem, der bruger tungt vand (vand, der indeholder deuterium), kaldes tungtvandsreaktorer. Kølemidlet er et stof, der transporterer varme, der genereres i kernen, for at køle reaktoren, og moderatoren er et stof, der bremser de neutroner, der udsendes under fissionsprocessen, for at opretholde kædereaktionen.
Letvandsreaktorer er yderligere opdelt i to typer baseret på tilstedeværelsen eller fraværet af en dampgenerator. En trykvandsreaktor (PWR) adskiller det primære og sekundære system ved hjælp af en dampgenerator, mens en kogendevandsreaktor (BWR) driver en turbine ved hjælp af damp genereret direkte fra kogning af kølevand i kernen.

Funktionsprincip for en trykvandsreaktor (PWR)

Trykvandsreaktorer (PWR'er) er den mest almindelige type letvandsreaktor og tegner sig for cirka 60 % af verdens atomreaktorer. De bruger lavberiget uran-235 (ca. 2-5 %) som brændstof og er designet til at holde vandet flydende, selv ved høje temperaturer på omkring 300 °C, ved at påføre højt tryk (ca. 150 atmosfærer) på kølemidlet (letvand).
Det varme højtryksvand fra det primære system, som strømmer gennem reaktorkernen, kommer ind i dampgeneratoren, hvor det opvarmer vandet i det sekundære system for at producere damp. Denne damp fra det sekundære system driver derefter turbinen til at generere elektricitet. Efter at have passeret gennem turbinen afkøles dampen i en kondensator, hvor varmeudveksles og afgives til havvand eller andre medier. Denne adskillelse af reaktorsystemet og turbinesystemet er et definerende kendetegn ved trykvandsreaktorer.

Funktionsprincip for en kogendevandsreaktor (BWR)

Kogendevandsreaktorer tegner sig for cirka 22% af verdens reaktorer, og den type, der anvendes i Fukushima, tilhører denne kategori. Kogendevandsreaktorer bruger også lavberiget uran (ca. 2%) som brændstof, men den damp, der genereres, når kølemidlet koger direkte i reaktorkernen, driver turbinen.
Selvom de ligner trykvandsreaktorer, idet dampen kondenseres i en kondensator - hvor varme overføres til havvand eller et andet medium - er der en strukturel forskel: det primære system og turbinesystemet er ikke adskilt.

Sammenligning af fordele og ulemper ved trykvandsreaktorer og kogendevandsreaktorer

En af fordelene ved trykvandsreaktorer er den retning, hvori kontrolstavene indsættes. I trykvandsreaktorer er kontrolstavene ofte designet til at blive indsat fra toppen af ​​brændselsstavene og nedad. Dette design giver en sikkerhedsfunktion, hvor kontrolstavene, selvom der går strømafbrydelse på grund af en ulykke, naturligt synker ned under tyngdekraften for at bremse fissionsreaktionen. Kontrolstave er lavet af materialer, der absorberer neutroner godt - såsom bor, cadmium og hafnium - for at regulere fissionshastigheden.
En anden fordel er adskillelsen af ​​reaktorsystemet fra turbinesystemet. Denne adskillelse reducerer sandsynligheden for, at stråling når turbinesystemet, betydeligt og minimerer korrosionsproblemer inde i reaktoren, hvilket resulterer i højere sikkerhed med hensyn til risiko for strålingslækage og vedligeholdelse. På den anden side er de indledende investerings- og vedligeholdelsesomkostninger høje på grund af yderligere systemer såsom dampgeneratorer, komplekst design og storskalaanlæg, hvilket kan være en ulempe med hensyn til omkostninger og effektivitet.
Kogendevandsreaktorer (BWR'er) har den fordel, at de har høj termisk effektivitet, fordi der genereres damp direkte i kernen for at drive turbinen, og deres relativt enkle struktur er med til at reducere design- og konstruktionsomkostningerne. Da det primære system og turbinesystemet imidlertid ikke er adskilt, kan radioaktivt materiale migrere til turbinesiden, hvilket er en ulempe med hensyn til strålingsafskærmning og vedligeholdelse.
Desuden involverer indsættelsesmekanismen for kontrolstave i kogende vandreaktorer enten at skubbe stavene opad fra undersiden af ​​brændselsstavene eller at være afhængig af elektrisk strøm; følgelig bliver automatisk indsættelse ved hjælp af tyngdekraften vanskelig, hvis strømmen går tabt under en ulykke. Hvis automatisk indsættelse af kontrolstave derfor mislykkes under en situation med strømsvigt, kan nuklear fission fortsætte, hvilket udgør en risiko for, at situationen forværres; den fortsatte fission under Fukushima-ulykken er blevet nævnt som en af ​​de faktorer, der forværrede skaden. Kernekorrosion forårsaget af faseændringen af ​​kølemidlet er også en betydelig ulempe ved kogende vandreaktorer.

Konklusion

Kort sagt, selvom trykvandsreaktorer kan være i en ulempe sammenlignet med kogende vandreaktorer med hensyn til omkostninger og effektivitet, kan de betragtes som sikrere med hensyn til design. På den anden side, selvom kogende vandreaktorer tilbyder fordele såsom omkostningsbesparelser og effektivitet på grund af deres direkte cyklus, har de sårbarheder med hensyn til sikkerhed, herunder risikoen for radioaktiv lækage og vanskeligheder med at kontrollere reaktoren i tilfælde af en ulykke.
I betragtning af at de fleste reaktorer, der anvendes i Sydkorea, tilhører trykvandsreaktorfamilien, kan det konkluderes, at der er relativt sikrere designs og driftsprocedurer på plads for at forhindre hændelser som Fukushima-ulykken i Japan, og der er ingen grund til overdreven bekymring.