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Kernkraftwerk - 2.Version - Referat
Referat: Kernkraftwerk
Ein Kernkraftwerk ist dazu da, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Im Reaktor eines Kernkraftwerks wird die Kernenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Man spaltet die Atomkerne in einer kontrollierten Kettenreaktion. Ist eine Kettenreaktion unkontrolliert, so kann zu unvorhergesehenen Folgen, wie bei einem Einsatz einer Atombombe.
Erklärung der Hauptbestandteile eines Reaktors:
Als Brennstoff benutzt man im Reaktor angereichertes Uran, das zu 3 % aus Uran-235 (Massenzahl: 235 – 92 Protonen/Elektronen und 143 Neutronen) und 97 % aus Uran-238 (Massenzahl: 238 – 92 Protonen/Elektronen und 146 Neutronen). Wenn man dieses angereicherte Uran benutzt, ist eine kontrollierte Kettenreaktion unter bestimmten Umständen möglich, d.h. es kann nie so ungehemmt ablaufen wie die Explosion einer Atombombe. Der Brennstoff ist in Tablettenform, in Hüllrohren aus Metall zusammengepresst. Es werden zirka 200 solcher Brennstäbe zu einem Brennelement zusammengefasst.
Die Brennelemente sind in Wasser eingetaucht, das sehr wichtig im Reaktor ist. Es kühlt die Brennelemente und die Wärmeenergie, die bei den Kernspaltungen erzeugt wurde, nimmt das Wasser auch auf. Außerdem macht es erst die Kernspaltung möglich. Um Uran-235 zu spalten, braucht man langsame Neutronen, die durch die Wasseratome abgebremst werden, indem sie auf die Atome aufprallen. Man baut die Brennstäbe so dünn wie möglich, weil die Neutronen, die auf Uran-238 auftreffen, sind verloren, da Uran-238 nicht spaltbar ist und die Neutronen aufnimmt. Das Wasser wird als Moderator (lat. moderare: mäßigen) bezeichnet. Man kann aber auch andere Elemente als Moderator benutzen.
Um einen Reaktor „abzuschalten“ braucht man Regelstäbchen, die man zwischen die Brennelemente „schießt“. Die Regelstäbchen verhindern, dass die Neutronen weiter umherfliegen, da sie die Neutronen „absorbieren“. Cadmium ist zum Beispiel ein solches Element.
Man braucht eine Neutronenquelle um eine Kettenreaktion einleiten zu können.
Es gibt verschiedene Reaktortypen um elektrischen Strom zu erzeugen.
· Leichtwasserreaktor (LWR): Als Reaktorkühlmittel wird hier leichtes Wasser verwendet, welches das in der Natur am häufigsten vorkommende Wasser ist, gebildet mit dem leichten Wasserstoff-Isotop 1H. Das leichte Wasser dient gleichzeitig als Moderator. Als Brennstoff geeignet ist angereichertes Uran mit einem U-235-Massenanteil zwischen etwa 1,5 und 6 Prozent. Der LWR wird ausgeführt als:
o Druckwasserreaktor (DWR): Das Reaktorkühlmittel transportiert die Kernspaltungswärme in einem geschlossenen Kreislauf, dem Primärkreislauf, zu einem Dampferzeuger, mit dem der Dampf zum Antrieb der Turbinen in einem sekundären Kreislauf erzeugt wird. Dieser Sekundärkreislauf ist nicht mehr Teil des
o Siedewasserreaktor (SWR): Das Reaktorkühlmittel wird im Reaktordruckbehälter verdampft und direkt den Turbinen zugeführt.
Im störungsfreien Betrieb verlässt das Reaktorkühlmittel die druckdichte Stahlkugel, des DWR nicht, im SWR dagegen gelangt es bis in die Turbinen und Kondensatoren des Wasser-Dampfkreislaufs.
· Schwerwasserreaktor (HWR): Schweres Wasser (D2O) als Reaktorkühlmittel wird mit schwerem Wasserstoff, dem Deuterium, gebildet, das Neutronen schlechter absorbiert. Deshalb kann als Brennstoff Natur-Uran mit einem Massenanteil an U-235 von etwa 0,7 Prozent verwendet werden.
· Flüssigmetall gekühlter Brutreaktor (Schneller Brüter): Der Brutreaktor erzeugt während des Betriebs spaltbares Plutonium aus dem Uran und ermöglicht dadurch eine um 60 Prozent höhere Brennstoffausnutzung. Flüssiges Metall (z.B. Natrium), das Neutronen nicht abbremst ("moderiert"), wird als Reaktorkühlmittel eingesetzt und erzeugt über einen Wärmetauscher den Dampf für die Turbinen.
· Thorium-Hochtemperaturreaktor (THTR): Thorium-232, aus dem durch Neutroneneinfang der Kernbrennstoff Uran-233 entsteht, ist in tennisballgroßen Graphitkugeln eingebettet (daher auch Kugelhaufenreaktor), die von Helium als Reaktorkühlmittel gekühlt werden (anfangs muss dennoch etwas Uran-233 oder ein anderer Kernbrennstoff vorhanden sein, damit die Reaktion beginnen kann). Das Helium wird dabei auf ca. 1000 °C erhitzt und erzeugt über einen Wärmetauscher den Dampf für die Turbine, oder wird direkt auf eine Gasturbine geleitet.
Das Kernkraftwerk Stade bei Hamburg wurde im Dezember 2003 abgeschaltet. Das Kernkraftwerk Obrigheim wurde am 11 .Mai 2005 abgeschaltet. Es sind derzeit noch 17 von den ehemals 19 Atomkraftwerken in Betrieb. Neckarwestheim 2 soll im Jahre 2022 als letztes Kernkraftwerk in Deutschland vom Netz gehen laut dem beschlossenen Atom-Konsens-Vertrag im Jahr 2000.
1954 wurde das erste Kernkraftwerk der Welt in Obninsk bei Moskau in Betrieb genommen.
Der schwerste Störfall eines Atomkraftwerks passierte im April 1986 im ukrainischen Prypjat im Reaktor Tschernobyl, bei dem der Block 4 explodierte. Dieser Unfall entstand durch menschliches Versagen oder bauartige Mängel. Zuerst wurde der Unfall tagelang vertuscht, bis dann in Skandinavien stark erhöhte Radioaktivitätsmangel miss. Dann musste die Sowjetunion wohl den Unfall eingestehen. Der Unfall rief in der ganzen Welt aber Misstrauen gegen die Kernenergie aus.
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: jano90
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