Ein besonderer Kernreaktortyp ist der Schwerwasserreaktor. Bei diesem Reaktortyp wird schweres Wasser als Kühlmittel und Moderator verwendet.
Als schweres Wasser bezeichnet man Wasser, das nicht wie normales Wasser, Wasserstoff mit der Massenzahl 1 enthält, sondern das schwerere Wasserisotop Deuterium, was eine Massenzahl von 2 hat. Der Unterschied ist, das das schwere Wasser die Neutronen weniger stark absorbiert, daher kann dieser Reaktortyp mit Uran betrieben werden, das in seiner natürlichen Isotopenzusammensetzung beibehalten werden kann. Durch diese Eigenschaft wird dieser Reaktortyp auch als Natururanreaktor bezeichnet.
Der Vorteil dieser Reaktorart liegt besonders auf der Sicherheitsebene. Der Unterschied der beiden verschiedenen Wasser in der Neutronenabsorption wird hier genutzt, indem man einen kritischen Reaktorbehälter mit dem normalen Wasser aus dem Reservekühlwasserbecken flutet. Jetzt beginnt das normale Wasser mit einer starken Neutronenabsorption, so dass die Reaktivität verringert wird und die Kettenreaktion unterbrochen ist. Besonders in Fällen eines Kühlungslecks oder bei Versagen des Steuerstabsystems kann diese Prozedur eingeleitet werden, so dass es nicht zu einem Gau oder Supergau kommen kann. Um den Reaktor wieder hochzufahren benötigt man dann wieder schweres Wasser.
Ein Nachteil ist, dass das schwere Wasser in der Herstellung sehr teuer ist. Des Weiteren werden die Baukosten eines Schwerwasserreaktors hoch, weil die Abmessungen der Reaktoren größer sind.
Schwerwasserreaktoren betreiben meistens Länder, die ein eigenes Uranvorkommen besitzen, dafür aber keine Uran- Anreicherungsanlage.
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