Hoe werkt een kerncentrale?

Een kerncentrale kun je vergelijken met een stoommachine. In een stoommachine wordt water opgewarmd, waardoor een grote dynamo begint te draaien, die op zijn beurt elektriciteit opwekt. Het verschil is dat er bij een kerncentrale geen verbranding aan te pas komt, en dus ook geen CO2-uitstoot.

In kerncentrales wordt elektriciteit opgewekt door uranium- of plutoniumkernen te splitsen. Wanneer een splijtbare uranium- of plutoniumkern met een neutron wordt gebombardeerd, breekt die in stukken. Bij zo'n splitsing komen telkens twee of drie neutronen vrij, waaruit nieuwe atomen ontstaan (splijtingsproducten zoals xenon, krypton, jodium, cesium,...). Bij deze kettingreactie komen grote hoeveelheden warmte vrij, waarmee water wordt verwarmd dat vervolgens in stoom wordt omgezet. Die stoom zet een turbine in gang waaraan een alternator is gekoppeld. Die produceert elektriciteit.

Werking kerncentrale

Drukwatercentrales (Pressurised Water Reactors of PWR) zoals Doel en Tihange

In kerncentrales met drukwaterreactoren wordt elektriciteit geproduceerd dankzij drie watercircuits die strikt van elkaar gescheiden zijn.

De primaire kringloop onttrekt de warmte

De warmte die vrijkomt bij de gecontroleerde kettingreactie in het reactorvat warmt het water in deze primaire kringloop op. De temperatuur van dat water kan makkelijk oplopen tot 300 graden Celcius. Om te vermijden dat het begint te koken, wordt de druk op 155 bar gehouden met behulp van een drukregelvat.

In een stoomgenerator geeft dit water zijn warmte af aan het water dat door een ander gesloten circuit stroomt: de secundaire kringloop.

De secundaire kringloop produceert stoom

Wanneer het water van de secundaire kringloop in contact komt met de buizen van de eerste kringloop, wordt het omgezet in stoom. De druk van deze stoom drijft de turbo-alternator aan die de elektriciteit produceert. Deze tweede kringloop wordt ook wel de 'water-stoomkring' genoemd.

De derde kringloop koelt af

Deze koelingskringloop is onmisbaar om de stoom te condenseren en de restwarmte af te voeren. De stoom die de turbine heeft aangedreven, wordt opnieuw in water omgezet in een condensor die uit duizenden buizen bestaat waar koud koelwater doorheen stroomt. Dat koude water is afkomstig van een externe bron, zoals een rivier of de zee. Het koude water van de condensor kan op twee manieren worden afgevoerd. Ofwel wordt het licht opgewarmd weer in de externe bron geloosd waar het vandaan komt. Ofwel wordt het naar een koeltoren geleid, waar het zijn warmte afgeeft aan de atmosfeer. Zulke koeltorens zijn de ideale manier om te voldoen aan de milieuvoorschriften met betrekking tot de opwarming van de waterlopen.

Schematische voorstelling werking kerncentrale

De veilige werking van een kerncentrale: 5 barrières

Is dat dan wel veilig? Komt die radioactiviteit niet vrij?

Een reeks van vijf opeenvolgende inkapselingen of barrières schermt het uranium en de hoogradioactieve splijtingsproducten volledig af.

Barrière 1 en 2: de splijtstoftabletten en -staven

Eerst is het uraniumoxide tot splijtstoftabletten (1) samengeperst. Deze tabletten zitten op hun beurt in splijtstofstaven (2), die hermetisch zijn dichtgelast.

Barrière 3: het reactorvat

Meerdere staven samen vormen splijtstofelementen die in het reactorvat (3) staan; dat vat bestaat uit een stalen kuip van 25 cm dik.

Barrière 4 en 5: wanden van het reactorgebouw

Een eerste primaire insluitwand (4) belet dat mogelijke radioactiviteit uit het reactorgebouw ontsnapt; hij kan weerstaan aan sterke druk van binnenuit.

Een tweede insluitwand uit gewapend beton (5) beschermt de installaties tegen ongevallen van buiten. Hij is ontworpen om te kunnen weerstaan aan verschillende soorten incidenten of accidenten zoals bijvoorbeeld een ontploffing, een aardbeving, een overstroming, de impact van een vliegtuig. Tussen beide omhulsels zorgt onderdruk ervoor dat geen radioactiviteit ongecontroleerd naar buiten kan.

De 5 veiligheidsbarrières van een kernreactor