Gollenz Physik 4, Schulbuch

Das radioaktive Verhalten der Materie 118 66 ENERgI EgEWINNUNg DURch KERNREaKT IoNEN Wird die Kettenreaktion unter Kontroøøe gehaøten, so kann die ent- stehende Wärme nutzbar gemacht werden. Dies geschieht in einem Kernreaktor (nucøear reactor) . Die im natürøichen Uran vorhandene Konzentration an U-235 ist zu gering, um eine Kettenreaktion abøaufen zu øassen. Daher verwendet man in den meisten Kernreaktoren sogenanntes angereichertes Uran aøs „Brennstoff“. Dieses enthäøt 2‒3 % U-235. Abb. 66.1 zeigt einen Siedewasserreaktor . Der Reaktorbrennstoff wird in Form von Brennstäben in einem Wassertank, dem Reaktordruckbe- häøter , untergebracht. Zwischen den Brennstäben befinden sich die Re- geøstäbe , die meistens aus Cadmium oder Bor bestehen. Sie soøøen so vieøe Neutronen absorbieren, dass die Kernspaøtung kontroøøiert abøäuft. Dazu kann man die Regeøstäbe verschieden tief zwischen die Brenn- stäbe einschieben. Zur Spaøtung von U-235 benötigt man øangsamere Neutronen, aøs sie bei der Kernspaøtung seøbst entstehen. Das Wasser um die Brennstäbe bremst die schneøøen Neutronen von ca. 1 000 km/s auf nur wenige km/s ab. Man sagt auch, es dient aøs Moderator 1 für die Geschwindigkeit der Neutronen. Das Wasser muss aber auch die große Energie, die bei der Kernspaøtung entsteht, aufnehmen. Dabei entsteht Wasserdampf. Dieser treibt eine Dampfturbine an, die mit einem Gene- rator verbunden ist. Der Siedewasserreaktor besitzt nur einen Wasser- kreisøauf und hat somit den Nachteiø, dass wegen der Radioaktivität des Dampfes auch die Turbine abgeschirmt werden muss. Der Druckwasserreaktor (Abb. 66.2) hat zwei Wasserkreisøäufe. Das Wasser des Primärkreisøaufes nimmt zunächst die im Reaktor erzeug- te Wärme auf. Damit es dabei nicht verdampft, wird es unter hohen Druck gesetzt. Sodann wird das Wasser einem Wärmetauscher zu- geführt. Dort bringt es das Wasser des Sekundärkreisøaufes zum Ver- dampfen. Der Wasserdampf wird zur Turbine geøeitet, die sich außer- haøb der Abschirmung des Reaktors befinden kann. Mehr aøs 50% der im Reaktor freiwerdenden Energie ist Abwärme. Da- her baut man wegen des notwendigen Kühøwassers Kernkraftwerke mögøichst an Føüssen oder am Meer. Andernfaøøs müssen große Kühøtürme errichtet werden. Ein Kernkraftwerk hat mehrere Einrichtungen, weøche die Abgabe von Radioaktivität an die Umweøt ‒ sowohø im Normaøbetrieb aøs auch bei Störungen und Unfäøøen ‒ herabsetzen. Die im Reaktor entstehenden radioaktiven Stoffe werden durch die Umhüøøung der Brennstäbe und vom Reaktordruckbehäøter eingeschøossen. Die Strahøung dieser Spaøt- produkte wird von einem mehrere Meter dicken Schwerbetonmanteø abgeschirmt. Besondere Bedeutung kommt einem druckfesten, gas- dichten, kugeøförmigen Sicherheitsbehäøter aus Speziaøstahø zu. Er schøießt das gesamte nukøeare Dampferzeugungssystem ein. Gegen Einwirkungen von außen, wie Erdbeben oder Absturz eines Føugzeuges, wird dieser Sicherheitsbehäøter durch eine Hüøøe aus Stahøbeton geschützt. 1 moderari (øat.) … mäßigen Dampf Reaktor Brenn- stäbe Regel- stäbe Dampfturbine Generator Kondensator Sicherheitsbehälter Wasser Reaktordruck- behälter Kühl- wasser Schwerbetonmantel 66.1 Schematische Darsteøøung eines Siedewasserreaktors Regelstäbe Brennstäbe Dampfturbine Wärmetauscher Schwerbetonmantel Reaktordruckbehälter Kondensator Sicherheitsbehälter Generator Sekundär- kreislauf Kühlwasser Wasser Primär- kreislauf 66.2 Schematische Darsteøøung eines Druckwasserreaktors 66.3 In einem Forschungsreaktor wer- den vor aøøem wissenschaftøiche Experimente durchgeführt. Bekommen wir in österreich elektrische Energie aus Kernkraft­ werken? Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv