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Die Kernschmeltze - Referat
Kernschmeltze
Ein Reaktor ist in mehreren Stufen gesichert. 1. Die Brennstofftabletten sind in einem Luftdichten Rohr eingeschlossen. 2. Die Rohre sind in einem Reaktordruckbehälter eingeschlossen. 3. Der Behälter ist in einer Betonabschirmung die den ganzen Behälter umschließt. Der Mantel ist 1.5m dick um mögliche Strahlen ab zu schirmen. 4. Eine runde Stahlbehälter der eine hohen Druck standhalten kann umgibt den ganzen Reaktor. 5. Der Stahlbehälter wird noch zusätzlich von einem Betonmantel umgeben der Einem Flugzeug Absturz, Erdbeben und Flutwelle überleben muß. G.A.U heißt größter an zu nehmender Unfall. Dieser Zustand tritt ein wenn alle Kühlsysteme versagen und der Kern so stark erhitzt das er schmilzt. Die stärkste Betonwand bricht und Radioaktivität tritt aus. Außer dem läuft der Kern aus und ist nicht mit Wasser zu Löschen. Das wahr bei Tschernobyl der fall. Das Feuer wurde damals mit einer Mischung aus Sand, Kalk, Blei und Bor Mischung gelöscht. Der Kern wurde mit Beton zugeschüttet. Doch die Restwärme reißt die Decke immer wieder auf. Die meisten KKW haben mehrere unabhängigen Kühlsysteme um ein G.A.U zu verhindern.
Kettenreaktion
&
Strahlung
Bei einer kontrollierten Kettenreaktion, wie sie in einem KKW stattfindet, wird U-235 mit einem langsamen Neutron beschossen. Ein Neutron eignet sich so gut weil es Elektrisch neutral ist und so nicht abgestoßen wird (gleiche Ladungen stoßen sich ab) und auch nicht angezogen und festgehalten (ungleiche Ladungen ziehen sich an). Bei der Spaltung erstehen das Isotob U-236 und zwei oder drei Neutronen die durch einen Moderator abgebremst werden um neue U-235 Kerne zu spalten. Aber um die Ausbreitung nicht sich so zu verbreiten lasen das eine Kettenreaktion entsteht, die bei einer Atombombe erwünscht wird, muß man einige Neutronen abfangen und das geht am besten mit kadmiumhaltigen Steuerstäben die zwischen die Brennstäbe geschoben werden und Neutronen einfangen. Da das U-236 nicht Stabil ist zerfällt es in Krypton-90 und Barium-144. Diese Stoffe sind die Strahlungsquelle. Bei ihren weiterem Zerfall senden sie Alphateilchen , das aus einem Heliumkern besteht und schon von einem Blatt Papier aufgehalten werden kann. Beterteilchen bestehen aus einem Elektron und wird erst von einer 2-4mm dicken Aluminiumblatte aufgehalten. Dann noch die Gammerstralung die aus Massen losen Stralungsteilchen (Quanten),ähnlich wie bei Licht und Röntgenstrahlen. Sie kann erst von einer 150mm dicken Bleiblatte aufgehalten werden. Wenn nun Krypton-90 Alphateilchen ausstrahlt verliert K-90 an Kernbausteinen und verwandelt sich in einen anderen Stoff. So wird aus Uran in 13 Stufen zu Blei, das nicht mehr zerfällt weil es Stabil ist . Ein Betastrahl entsteht wenn aus einem Neutron und ein Elektron ein Proton wird und das dann abgestoßen wird. So verlieren die Kerne an Masse. So wird aus Uran in 13 Stufen zu Blei. Aber bis die Hälfte von Uran zerfallen ist dauert das 4,5mil Jahre. Das nennt man auch die Halbwertziet. Damit ist die Zeit gemeint in der, der Kern um die Hälfte zerfällt. Polonium braucht z.B. nur 1 Minute. Die Strahlung wird verschieden gemessen. Becquerel (Bq) ist die Einheit der Aktivität. Sie mißt Kernzerfall in einer Sekunde. Gray (Gy) mißt die Strahlunsgenergie die 1kg aufnimmt. Dabei kommt es aber auch drauf an wie lang man einer Strahlung ausgesetzt ist. Sievert (Sv) diese Einheit wird benutzt um die Gefahrenstufe zu berücksichtigen. Z.B. ist 1 Gy Alpha Strahlung 20 mal gefährlicher als 1Gy Betha-Strahlung. Für Betha und Gamma Strahlen gilt der Bewegungsfaktor von 20. Alpha Strahlen nur 1Gy. Gy * BWF= Sv.
Literaturverzeichnis
“Was ist Was” Dr. Erich Übelacker/ Tessloff Verlag . Nürnberg/1988
“Atomare Sicherheit” Nigel Hawkes/ Tessloff Verlag . Nürnberg/1986
“Atomkraft” Professor Dr. Martin Lindauer/ Springer Verlag . Berlin/1988
“Antwortwort Buch der Energie” Ray Dafter/ Tessloff Verlag .Hamburg/1988
“Chemie Buch” Dietmar Schuphan/3. Auflage Sauerläder Verlag .Salzburg/1993
Reaktor
Die meisten Stromreaktoren basieren auf dem Prinzip der Wasser Erwärmung. Der Erhitzen Wasserdampf wird in eine Turbine gleitete die einen Generator antreibt.
Der Siedewasserreaktor erzeugt durch Kernenergie Wärme in einem Druck Behälter. Das Wasser verdampft zu Wasserdampf. Der Dampf hat einen Druck von 70 bar und treibt eine Turbine an. Diese ist in drei Abschnitte eingeteilt. Der erste Abschnitt ist für den Hochdruck der zweite für Mitteldruck und der dritte Abschnitt für Niederdruck. Alle Turbinenabschnitte sind an einer Achse befestigt die dann an einen Generator endet. Solch ein Generator kann eine ganze Stadt mit Strom versorgen. Nach der Turbine wird der Wasserdampf in einen Kondensator geleitet. Dort wird der Wasserdampf mit Hilfe von Flußwasser abgekühlt bis er wider zu Wasser wird. Aus dem Kondensator wird das Wasser wieder in den Reaktor gepumpt und wird dort erhitzt. Das Flußwasser des jetzt eine Temperatur von 35°C hat wird in einen Kühlturm gepumpt. Dort wird es zerstäubt und können so die Wärme an die Luft abgeben. Die aufsteigende Wärme nimmt Wasser mit und so kommt es zu Wolken Bildung.
Schneller Brüter
In diesem Reaktor macht sich die Bildung von U-238 zu Plutonium-239 zu nutzen. Wenn U-238 sich Langsame Neutronen in den Kern zieht wird es zu
P-239. Das P-239 ist spaltbar und gibt bei seiner Spaltung 2-3 Neutronen ab. Ein Neutron wird verwendet um die Kettenreaktion im gang zu halten. Die anderen werden von U-238 aufgefangen. Das wird wiederum zu P-239. Der Reaktor brütet sich sein Brennstoff. Da der Reaktor so heiß wird kann er nicht mit Wasser gekühlt werden sondern mit Natrium. Natrium ist außer dem ein guter Wärmeleiter. Der Primärkreislauf wird in einen Wärmetauscher geleitet wo er einen Sekundärkreislauf mit Natrium erhitzt. Der Sekundärkreislauf heizt dann ein dritten Kreislauf mit Wasser an, das sich dann zu Wasserdampf verwandelt der wieder eine Turbine mit Generator antreibt. Der Wasserdampf wird, wie auch bei anderen KKW, in einem Kondensator abgekühlt. Der Vorteil bei diesem Reaktor ist das, das sonst unbrauchbare U-238 verwendbar gemacht wird. Der Nachteil ist das er eine ziemlich hohe Temperatur entwickelt und so es schneller zu einem GAU kommen kann.
Wiederaufarbeitung
Wiederaufarbeitung heißt das ausgebrannte Brennelement aus dem Reaktor Entfernt werden. Als nächstes kommen sie für eine Zeit lang in Ein extra Abklingbecken von dem sie dann in einem Behälter kommen der aus 50cm Dingen Edelstahl besteht. Diese Behälter gehören zu den stabilsten Konstruktionen der Technik. Sie müssen einen Fall aus 9m Höhe auf einen harten Boden aushalten, 30min im Feuer selbst ein abstürzender Düsenjet muß er aushalten. Diese Behälter wiegen bis zu 150t. In der Wiederaufbereitungsanlage werden die Brennstäbe mit Robotern zerkleinert. Die Brennstäbe enthalten noch nicht verbrauchtes U-235 und das aus U-238 ergründete Plutonium-239. Diese zerkleinerten Brennstäbe werden in Salpetersäure gelöst. Uran, Plutonium und Spaltungsprodukte lösen sich fast Komplet aus und es bleiben nur noch die zerkleinerten Hülsen übrig. In weiteren Verfahren wird Uran und Plutonium von den Spaltprodukten gedränt und dann gewaschen. Die Abfälle werden sicher verpackt und in Salzbergwerken vergraben. Das Urahn und Plutonium wird in eine Extrafirma wider zu Brennstofftabletten verarbeitet.
Wohin mit dem Atommüll?
Bis zum Zerfall der Radioaktivität muß der Müll sicher aufgehoben werden. Es gib drei Stufen in die Atommüll eingestuft wird. Das ist Schwachaktive Abfälle. Z.B. Labormüll, Reinigungsabfälle und Lösungen. Dann Mittelaktive Abfälle. Dazu gehören verseuchte Gegenstände aus der Industrie. Dann gibt es noch hoch aktiven Abfälle. Das sind dann besonders die in Salpetersäure gelösten Spaltprodukte. Sie geben 99% der Strahlung im Atommüll ab. Dieser Müll muß in einem besonderem Verfahren versiegelt werden. Der Atommüll wird zuerst konzentriert und dann chemisch umgewandelt. Dann wird der Müll bei 1150°C mit Glaspulver verschmolzen. Die Glasbehälter werden in dickwandigen Edelstahlbehältern verstaut und in Kalisalz Bergwerken 1000m tief vergraben. Kalisalz ist nämlich absolut dicht und läßt keine Radioaktivität durch. So ist auf längere Zeit gewährleistet, das der Müll sicher verwahrt ist. Der Mittelelaktive Müll wird in Fässern in Steinsalz Bergwerk verstaut und überwacht. Die Tonnen werden durch eine Schleuse in ein Lager im Salz transportiert. Der Leichtaktive Abfall wird auch in Fässer gefüllt und nur so in Steinsalz vergraben.
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