Referat Funktionsweise eines Kernkraftwerks - Die Kettenreaktion

Funktionsweise eines Kernkraftwerks

Inhalt:

1. Die Funktionsweise eines AKW's

2. Die Kettenreaktion [Folie 4]

2.1 Video (20sek.)

3. Der Reaktor [Folie 5,7]

3.1 Video (2:10 min)

Sicherheit [Folie 9]

5. Tschernobyl

5.1 Video (1 min)

6. Kommentar

Die Funktionsweise eines AKW's

In einem Reaktor wird eine Kettenreaktion gestartet. Bei dieser Reaktion entsteht Wärme, die Wasser in Dampf umwandelt. Dieser Dampf treibt die Turbinen an, welche einen Generator betreiben. Dadurch wird Strom erzeugt. Die Erzeugung von Strom durch Kernkraft ist wesentlich günstiger als die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe. Die Sicherheit spielt im Bereich der Kernkraft durch die radioaktive Strahlung eine sehr große Rolle. Deutschland ist im Bereich der Sicherheitstechnik eines der führenden Länder.

Die Kettenreaktion

Die kontrollierte Kettenreaktion wird meistens im Zusammenhang mit der Kernspaltung genannt. Bei der Kernspaltung werden schwere Atomkerne (wie z.B. Uran 235) mit sogenannten "langsamen' Neutronen, die eine Geschwindigkeit von ca. 2^km/_s haben beschossen. Beim Aufprall auf den Atomkern wird dieser zu schwer und deformiert sich. Die kerneigenen Kernkräfte, die die Protonen und Neutronen zusammenhalten, reichen ab jetzt nicht mehr aus um den Kern zusammen zu halten, die Folge ist: Der Kern spaltet sich in zwei verschiedene Elemente auf, meistens im Verhältnis 2:1.

Beim Spaltungsprozess eines Urankerns werden daher meistens Die beiden Elemente Barium 144 und Krypton 89 frei.

Aber bei der Kernspaltung werden nicht nur neue Elemente frei, sondern auch 2 bis 3 "schnelle' Neutronen (100.000 ^km/_s ). Diese sind noch zu schnell um andere Kerne zu spalten und müssen zuerst einmal durch wiederholtes Abprallen an anderen Atomen ihre Energie reduzieren, so daß sie auch langsam werden und weitere Kerne spalten können. Um den Vorgang unter Kontrolle zu halten, müssen die überschüssigen Neutronen entfernt werden, andernfalls kommt es zu einer Kettenreaktion, die sich rapide ausbreitet. Ein Ergebnis der unkontrollierten Kernspaltung ist die Atombombe. Sie war die erste "praktische' Anwendung der Kernspaltung - 1945 warfen die USA je eine Bombe auf die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki.

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Der Reaktor

Es gibt zwei verschiedene Reaktortypen: Den Siedewasser- und den Druckwasserreaktor. Beide arbeiten mit Wasser, welches sich in den meisten Kraftwerken ,ob nun Kernkraft , Kohle oder Gaskraftwerk wiederfindet. Überall wird Wasser erhitzt, um eine Turbine anzutreiben. Aber zurück zu den Kernreaktoren:  Der Druckwasserreaktor hat 2 separate Wasserkreisläufe: Der erste ist der Reaktorkreislauf, in dem das Wasser direkt durch den Reaktor läuft und sich dabei auf Temperaturen zwischen 320°C und 330°C erhitzt. Dieses Wasser fließt zu einem sogenannten Wärmetauscher um seine Wärme an den zweiten Kreislauf abzugeben und dann wieder zurück zum Reaktor zu fließen. Dieses Wasser kann nicht verdampfen, weil es unter 155bar Druck steht. Das Wasser im zweiten Kreislauf steht nicht unter diesem Druck, es erhitzt sich und verdampft im Wärmetauscher um dann anschließend zur Turbine weitertransportiert zu werden. Anschließend kommt es in den Kondensator wo es durch Kühlwasser abgekühlt wird und wieder kondensiert, von dort beginnt sein Kreislauf von neuem.

Im Siedewasserreaktor gibt es nur einen Kreislauf, der Reaktor und Turbine verbindet. Das Wasser läuft durch den Reaktor, verdampft und kommt durch die Turbine zum Kondensator.

Die Turbinen sind in beiden Fällen jeweils mit einem Generator verbunden, der dann den Strom liefert.

Sicherheit

Die Sicherheit wird in westlichen AKW's groß geschrieben. Die Brennelemente sind von einem Bleimantel umgeben, der den größten Teil der radioaktiven Strahlung zurückhält. Dieser Mantel wiederum ist vom Druckbehälter umgeben ,der dem enormen Druck und den hohen Temperaturen im Reaktorinneren standhalten muß. Der Druckbehälter ist von einem Betonmantel, von einem gasdichten Stahlbehälter und zu guter Letzt von einer Stahlbetonhülle umgeben. Also wird selbst bei einer Kernschmelze nur ein minimaler Teil radioaktiver Strahlung freigesetzt.

Tschernobyl

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Zitat aus "Die Chronik des 20.Jh':"Tschernobyl. Im ukrainischen Kernkraftwerk Tschernobyl kommt es zum bisher schwersten Unfall in der Geschichte der friedlichen Nutzung von Atomenergie. Bei einem Reaktorbrand werden Strahlungen von insgesamt 50 Mio. Curie freigesetzt: Das ist 40-50mal soviel Radioaktivität wie bei der Atombombenexplosion über Hiroshima.

Auslöser des GAU (größter anzunehmender Unfall) war eine Reihe von Bedienungsfehlern (u.a. Abschaltung des Notkühlsystems). An den unmittelbaren Folgen des Unfalls sterben innerhalb von drei Monaten 28 Personen, 200 werden wegen akuter Strahlenkrankheit in Krankenhäuser eingeliefert. 135000 Menschen werden aus einer 30-km-Sicherheitszone evakuiert. Die radioaktive Wolke breitet sich bis nach Nord- und Mitteleuropa aus. Am 30.5. werden in Süddeutschland Radioaktivitätswerte in der Luft gemessen, die 15mal höher sind als die Normalwerte. Weltweit wird mit mehreren Tausend Krebstoten als Spätfolge des Unfalls gerechnet, hinzu kommen genetische Schäden bei nachfolgenden Generationen.'

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Kommentar

Daß die Kernkraft als so gefährlich verschrieen ist, ist zwar verständlich, aber mit den strengen Sicherheitsvorkehrungen ist ein weiterer Zwischenfall, wie in, Tschernobyl ziemlich unwahrscheinlich. Kernkraftwerke machen im Gegensatz zu anderen Kraftwerken kaum Umweltverschmutzung. Man kann also sagen, die Kernkraft ist eine der sichersten Energieerzeugungsvorgänge unserer Zivilisation. Natürlich ist es auch sinnvoll, sich auf alternative Energien zu konzentrieren, aber solange wir keine billige, energiebringende Alternative haben, sind AKW's die besten Kraftwerke um den Grundbedarf an Strom zu decken (79%).

Quellen:

"Physik'buch, Sek 1 von Schroedel

"Natur und Technik', Kl. 10 von Cornelsen

"Vom Elektron zum Kraftwerk' von der HASTRA