Miten EPR-reaktorin tyyppinen painevesireaktori toimii

Ydinvoimalassa reaktori on se osa, jossa höyryn tuottamisessa tarvittava lämpö tuotetaan uraaniatomin ytimien fission avulla.
Näin muodostuva höyry käyttää turpiinigeneraattoria, joka tuottaa sähköä.
Höyryn syöttöjärjestelmä vastaa siis fossiilisia polttoaineita käyttävien voimaloiden hiilellä, kaasulla tai öljyllä toimivia kattiloita.

Painevesireaktorin ydinenergiayksikkö on lämpövoimala, jota kutsutaan "ydinvoimalaksi", koska siinä höyryn tuottamiseksi käytetään uraaniatomien ytimien fissiota.

Fissio saadaan aikaan pommittamalla reaktorin sydämessä (1) sijaitsevan ydinpolttoaineen atomeja vapailla neutroneilla. Atomin ydin hajoaa tällöin pienempiin osiin vapauttaen samalla muutaman neutronin, mikä pitää ketjureaktion käynnissä.

Tämän reaktion nopeutta lisätään tai vähennetään nostamalla tai laskemalla neutroneja absorboivia säätösauvoja (2) sydämen sisällä. Jos kaikki säätösauvat pudotetaan yhtä aikaa sydämeen, ketjureaktio "sammuu".

Miten tämä lämpö muutetaan sähköksi, joka on voimalan lopputuote?
Primaarijärjestelmässä (punaisella) vesi kuumennetaan reaktoriastian sisällä (3) kontaktissa kuumien polttoainenippujen kanssa, jotka muodostavat reaktorin sydämen (1). Höyry kulkee sitten höyrygeneraattorin (5) tuhansien putkien kautta ja palaa reaktoriastiaan reaktorin jäähdytepumppujen (6) avulla.

Paineistin (4) pitää primaarijärjestelmän paineen 155 baarin tasolla, jotta vesi pysyy nestemäisenä, näin voidaan taata mahdollisimman tehokas lämmönsiirto.

Tästä syystä reaktorista käytetään nimeä painevesireaktori.
Sekundaarijärjestelmän vesi (sinisellä/vihreällä) kuumennetaan primaarijärjestelmän vedellä höyrygeneraattorin putkien ulkopuolella, jolloin se muuttuu 72 baarin paineiseksi höyryksi.

Putkisto kuljettaa höyryn reaktorirakennuksen (7) ulkopuolelle turpiiniin (8), joka alkaa pyöriä muuttaen osan paineistetun höyryn lämpöenergiasta mekaaniseksi energiaksi.

Turpiinin ulostulossa lauhdutin (10) imee höyryn sisään, lauhduttimessa höyry jäähtyy takaisin nestemäiseksi. Vesi kuljetetaan sitten takaisin höyrygeneraattoreihin kondensaatioveden poistopumppujen (11) avulla, joten sekundaaripiirin järjestelmä on suljettu piiri.

Turpiinin mekaaninen energia käyttää generaattoria (9), joka tuottaa sähköenergiaa keskijännitetasolla.

Sähkövirta syötetään muuntajaan (14), jossa jännite nostetaan sopivaksi sähköverkon korkeajännitevoimalinjoja myöten tapahtuvaa pitkän matkan siirtoa varten.

Jäähdytysjärjestelmä (13) varmistaa sekundääripiirin veden jäähdytyksen lauhduttimessa. Jäähdytysvesi otetaan läheisestä joesta tai merestä. Kun joen virtaama ei riitä, jäähdytysjärjestelmään lisätään jäähdytystornit.