kernenergie 2 Flashcards
Kernreaktoren
Erste Kernreaktoren dienten der Gewinnung von PU-239, das für die Herstellung der ersten Atombomben benötigt wurde.
Das physikalische Konzept von Kernreaktoren
- In Reaktoren wird angereichertes Uran als Brennstoff verwendet
- Die Spaltung von Kernen von U-235 ist umso wahrscheinlicher, je langsamer die Neutronen sind.
- Die Neutronen werden durch einen Moderator, meist Wasser, abgebremst.
- Für eine kontrollierte Kettenreaktion muss der Multiplikationsfaktor genau Eins sein. -> Regelstäbe aus Cadmium, das Neutronen besonders gut absorbiert.
Regelstäbe
Treten beim Reaktorbetrieb Schwierigkeiten auf, fallen die Regelstäbe automatisch in den Reaktor und unterbrechen die Kettenreaktion.
Reaktortypen Unterschied
Die einzelnen Kernkraftwerkstypen unterscheiden sich durch die Stoffe, die als Moderator und Kühlmittel verwendet werden, und durch die Bauweise.
Moderator und Kühlmittel
Als Moderator und Kühlmittel werden leichtes bzw. schweres Wasser (H₂O bzw. D₂0) verwendet, als Kühlmittel auch Gase (z. B. CO₂).
Leichtwasserreaktor (zwei Arten)
- Siedewasserreaktoren
- Druckwasserreaktoren
Leichtwasserreaktor Aufbau
- Das angereicherte Uran befindet sich in metallumhüllten Brennstäben
- Brennelemente, Regelstäbe und Kühlmittel befinden sich im zentralen Reaktorkern.
- Der Reaktorkern ist in einem Druckbehälter untergebracht.
- Wasser im Reaktorkern als Kühl- und Transportmittel/Moderator.
Siedewasserreaktor
Im Siedewasserreaktor siedet das Wasser. Der entstehende Wasserdampf wird einer Turbine zugeführt, die einen Generator antreibt. In einem Kondensator wird der Dampf gekühlt und wieder dem Reaktorkern zugeführt.
Druckwasserreaktor
- Druck im Reaktordruckbehälter des Primärkreislaufes -> 140 bar.
- So siedet das Wasser auch bei hohen Temp. nicht.
- Wasser wird einem Wärmetauscher zugeführt.
- Energie wird an einen zweiten Wasserkreislauf abgegeben. -> geringerer Druck -> Wasser verdampft und treibt mittels Dampfturbinen Generatoren an.
- Dampftemperatur: 280 °C,
- Thermodynamische Wirkungsgrad: 30%
Reaktorsicherheit
- Kernspaltung muss ständig unter Kontrolle gehalten werden.
- Radioaktive Stoffe dürfen nicht entweichen.
- Es muss ständig für Kühöung gesorgt werden.
- Störanfälle: Abschalten des Reaktors und Überleiten in sicheren Zustand. (Notkühleinrichtungen)
Containment
Stahlbetonkugel, die vor Flugzeugabstürzen, Erdbeben usw. schützt.
GAU und Super-Gau
Heute: Auslegungsstörfälle
INES-Skala: Siebenstufig - Auswirkung auf die Gesundheit und die Umwelt
Tschernobyl
Nacht von 25. auf den 26. April 1986 im Reaktorblock 2 des Kernkraftwerks Tschernobyl, 120km nördlich von Kiew (Ukraine).
Unfallursache: Der Reaktor wurde infolge eines Bedienungsfehlers auf 1% seiner Leistung heruntergefahren und sämtliche Sicherheitssysteme wurden abgeschaltet. Beim Versuch, die Leistung wieder an zuheben, reagierte der Reaktor mit einem schlagartigen Leistungsanstieg. (Explosion)
Fukushima
- März 2011 Erbeben und ein 10m hoher Tsunami als Folge.
Zuerst das Beben und danach das eindringende Wasser bewirkten, dass die elektrische Energieversorgung des Kraftwerks ausfiel und dadurch die Reaktorkerne und die gelagerten Brennstäbe nicht mehr ausreichend gekühlt wurden.
