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Funktionsweise
Funktion◦ Allgemeine Funktion◦ Reaktorgebäude◦ Maschinenhaus
Kernspaltung◦ Kernspaltung◦ Beispiel: Wassertropfen◦ Energiefreisetzung◦ Nachzerfallswärme◦ Kernschmelze
Allgemeine FunktionReaktorgebäudeMaschinenhaus
Umwandlung in Energie wie bei normalem Wärmekraftwerk◦ Kernreaktor entspricht Kessel in Kohlekraftwerk
Wärme wird genutzt um Wasser zu verdamfen
Dampf wird Dampfturbine zugeführt Dampf kondensiert
◦ Wasserkreislauf
Erzeugung von Wärme durch kontrollierte Kernspaltung
Kühlmittel wird erhitzt und transportiert somit Wärme aus Reaktor
Reaktor ist mit Schutzschild umgeben◦ Da Strahlung Lebensgefährlich für Lebewesen ist◦ Außen: Beton, Innen: Absorbtionsschicht
Wandelt Wärme in Rotationsenergie um Dampf betreibt Schaufelräder der Turbine Rotationsenergie wird an Generator
weitergeleitet Generator wandelt Kin. Energie in Elektr.
Energie um
KernspaltungBeispiel: WassertropfenEnergiefreisetzungNachzerfallswärmeKernschmelze
Zwischen Protonen(p+) und Neutronen(n) im Kern große Anziehungskräfte
Protonen stoßen sich gegenseitig ab Neutronen stabilisieren Kern
Je größer der Kern, desto mehr Neutronen sind für Stabilität benötigt
Kerne von Stoffen wie z.B. Uran oder Plutonium sind sehr instabil, also radioaktiv
Fügt man Neutronen zu einem solchen Kern hinzu, so geht dieser in einen angeregten Zustand über (wird nicht stabiler)
Kern regt sich durch extrem kurze Halbwertszeiten ab◦ Kernspaltung
Kern gerät durch Aufnahme von Neutron wie ein angestoßener Wassertropfen in Schwingungen
Wassertropfen zerreißt in 2 Bruchstücke Masseverhältnis: ca. 2:3
Kernspaltung ist eine Kettenreaktion Bei der Spaltung werden wiederum
Neutronen frei Werden durch Moderator (Graphit, Wasser)
abgebremst◦ Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit einer
Reaktion Neutronen regen andere umliegende Kerne
an Reaktion beginnt von Vorn
Die Spaltprodukte haben höhere Bindungsenergie◦ Wird als kin. Energie abgegeben
Umliegendes Material nimmt Kin. Energie als Wärmeenergie auf
Wärme wird an Kühlmittel abgegeben
Nach abschalten des Reaktors wird durch radioaktiven Zerfall weiterhin Wärme produziert (Ketten Reaktion)
Für Notfälle gibt es daher ein spezielles System, was den Reaktor in kürzester Zeit herunter kühlt◦ Sonst Kernschmelze
Schmelzen der Brennstäbe produziert viel Brennstoff◦ Schnelle unkontrollierte Überhitzung
Kernschmelze = Größter Anzunehmender Unfall (GAU)◦ Tschernobyl = Super-GAU (Reaktionsgebäude
hielt nicht stand) Europäische AKWs haben unter dem
Reaktor ein Auffangbecken aus Keramik◦ Hier soll der Brennstoff im Notfall gesammelt und
abgekühlt werden
Christoph Koke, Mathias Lintel-Höping