Abbrand
Die aus Kernbrennstoff gewonnene thermische Energie pro Masseneinheit des ursprünglichen Schwermetalls, meist in Gigawatttagen pro Tonne (GWd/tSM) angegeben.
Der Abbrand zeigt, wie weit der Brennstoff ausgenutzt wurde. Er verknüpft Brennstoffverbrauch und Energieerzeugung und bestimmt die Kosten des Brennstoffkreislaufs sowie die Menge an abgebrannten Brennelementen.
Würde 1 t Schwermetall vollständig gespalten, entstünden rund 940–950 GWd. Ein Abbrand von 50 GWd/t entspricht also der Spaltung von etwa 5 % der Schwermetallatome (FIMA).
Typische Entladeabbrände:
- Leichtwasserreaktoren der frühen 1970er-Jahre: 20–30 GWd/t
- Moderne DWR und SWR: 45–55 GWd/t; in den USA begrenzt auf etwa 62 GWd/t für den höchstbelasteten Stab
- CANDU-Reaktoren mit Natururan: etwa 7–8 GWd/t
- Hochtemperaturreaktoren: 80–100+ GWd/t; schnelle Reaktoren über 100 GWd/t
Ein höherer Abbrand braucht eine höhere Anreicherung, als Faustregel etwa 1 % U-235 je 10 GWd/t, verringert aber die Zahl der Brennelemente, die pro erzeugter Strommenge anfallen. Ein DWR mit 1 GWe, 33 % Wirkungsgrad und 50 GWd/t verbraucht rund 22 t Brennstoff im Jahr. Grenzen setzen Hüllrohrkorrosion, Spaltgasfreisetzung und das Schwellen der Tabletten. Die US-Industrie strebt mit unfalltoleranten Brennstoffen und Anreicherungen über 5 % eine Zulassung für 75–80 GWd/t an.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Abgebrannte Brennelemente
Nach dem Einsatz aus dem Reaktor entnommene Brennelemente: hochradioaktiv, stark wärmeentwickelnd, mit Uran, Plutonium, Spaltprodukten und minoren Actiniden.
- Urananreicherung
Verfahren, das den Anteil des spaltbaren U-235 über die natürlichen 0,711 % hinaus erhöht, für Reaktorbrennstoff oder, bei sehr hohen Graden, für Waffenmaterial.
- Kernspaltung
Die Spaltung eines schweren Atomkerns wie Uran-235 oder Plutonium-239 in leichtere Kerne nach dem Einfang eines Neutrons; dabei werden etwa 200 MeV Energie und weitere Neutronen frei.
- Druckwasserreaktor (DWR/PWR)
Der häufigste Reaktortyp: Wasser unter hohem Druck kühlt den Kern, ohne zu sieden, und gibt die Wärme an einen getrennten Dampfkreislauf ab.
- Thorium-Brennstoffkreislauf
Kernbrennstoffkreislauf auf Basis von brütbarem Thorium-232, das ein Neutron einfängt und zu spaltbarem Uran-233 zerfällt; Alternative zum Uran-Plutonium-Brennstoff.