Aufbau und Funktion eines Kernkraftwerks

Inhaltsverzeichnis

  1. Was ist ein Kernkraft?
  2.  Verschiedene Kernkraftwerk-Typen
  3. Aufbau eines Kernkraftwerks
  4. Funktion eines Kernkraftwerks
  5. Die verschieden Teile eines Kernkraftwerks
  6. Das Atom-Auto?
  7. Lage der Kernkraftwerke EU/Welt
  8. Ein Kernkraftwerk doch nicht so gefährlich!?
  9. Bilderreihe zu verschiedenen Kernkraftwerken

Was ist ein Kernkraftwerk?

Ein Kernkraftwerk ist eine Anlage zur Erzeugung von Strom in einem Generator, der durch eine Dampf beschickte Turbine gedreht wird. Der Dampf wird  durch die Erhitzung von Wasser in einem Reaktor erzeugt. Man spricht deshalb von einem „Wärmekraftwerk“. Auch die fossilen Kraftwerke, bei denen der Dampf in einem mit Kohle, Öl, Gas oder Biomasse befeuerten Kessel produziert wird, sind solche Wärmekraftwerke. Die Verbrennung im Kessel eines fossilen Kraftwerks ist ein chemischer Prozess (Verbindung des Kohlenstoffs und des Wasserstoffs in den Energieträgern mit dem Sauerstoff ). Dagegen wird im Reaktor des Kernkraftwerks nichts verbrannt. Vielmehr findet ein physikalischer Prozess statt.

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Animierte Bilddarstellung eines Kernkraftwerks

Verschiedene Kernkraftwerk-Typen

Der Siedewasserreaktor---->

Der Druckwasser Reaktor--->

Ein Höchsttemperaturreaktor-->

Der Schwerwasserreaktor-->

 Die Hochleistungs-Druckröhren-Reaktorin waren in der Sowjetunion zur Erzeugung von Waffenplutonium genutzt worden. ---->

Aufbau eines Kernkraftwerks

Aufbau eines Kernkraftwerks

Funktion eines Kernkraftwerks

Die Kernspaltung

Kernspaltung ist die durch Beschuss mit Neutronen erfolgende Zerlegung eines schweren Atomkerns in zwei mittelschwere Atomkerne. Dabei werden Neutronen freigesetzt und es wird Energie abgegeben, die als Kernenergie bezeichnet wird. Bei jeder Kernspaltung werden 2 bis 3 Elektronen oder Neutronen freigesetzt.

Kernspaltung ist eine spezielle Form der Kernumwandlung, das heißt der Umwandlung von Atomkernen in neue Kerne. Zum Beispiel treffen Neutronen auf Uran-235, so erfolgt eine Kernumwandlung in Uran-236, das in Bruchteilen von Sekunden in zwei mittelschwere Kerne zerfällt. Uran kann in Lanthan und Brom, in Selen und Caesium oder in Antimon und Niobium zerfallen. Insgesamt kann er in über 200 Zerfallsprodukte zerfallen.


Die Kernspaltung

Funktionsweise eines Kernkraftwerks mit Druckwasserreaktor

Bei den Druckwasserreaktoren wird im Reaktor das Wasser unter hohem Druck erhitzt, ohne dass es zu sieden beginnt. Das erhitzte Wasser wird zu Dampferzeugern ausserhalb des Reaktors geleitet, wo es seine Wärme an einen weiteren Wasserkreislauf abgibt. Das Wasser im zweiten Kreislauf erhitzt sich und verdampft. Dieser Dampf treibt die Turbinen im konventionellen Teil des Kernkraftwerks an.


Bauplan eines Druckwasserreaktors

Nuklearer und konventioneller Teil


Ein Kernkraftwerk besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: Im nuklearen Teil wird durch Kernspaltung Wärme erzeugt. Im konventionellen Teil wird die Wärme in elektrischen Strom umgewandelt. Der konventionelle Anlagenteil ist jenem in Kohle-, Gas- und Erdwärmekraftwerken sehr ähnlich. Dazu gehört bei einigen Kernkraftwerken auch der weithin sichtbare Kühlturm. Kühltürme sind keine Besonderheit von Kernkraftwerken, sondern werden auch in anderen Wärmekraftwerken eingesetzt.


Meist wird leichtes Wasser (H2O) als Kühlmedium für die Brennstäbe und als Transportmedium für die Energie verwendet. Diese Reaktoren gehören daher zu den Leichtwasserreaktoren. Weltweit gibt es nach Angaben der Internationalen Atomenergie-Organisation rund 279 dieser Reaktoren (Stand 2015)


Die Verwendung von schwerem Wasser (D2O) ist auch möglich, wird aber nur bei etwa 10 Prozent aller Reaktoren weltweit eingesetzt in dem sogenannten Schwerwasserreaktor. Insgesamt sind Druckwasserreaktoren mit 68 % der Stromerzeugung weltweit der häufigste Reaktortyp.



Recycling der Candu Brennstäbe eines  Schwerwasserreaktors---->

Die verschiedenen Teile eines Kernkraftwerks

Die Turbine

 Die Turbine ist eine Wärmekraftmaschine mit kreisender Hauptbewegung. Turbinen werden im allgemeinen durch Strömungen in Wasser, Dampf oder Gas angetrieben, deren Energie sowohl natürlichen Ursprungs (Windturbine) als auch durch Verdichtung (Preßluft-Turbine) oder durch Erwärmen (Dampfturbine, Gasturbine) erzeugt sein kann. Die im strömenden Medium vorhandene potentielle Energie wird in einer Düse zunächst in Geschwindigkeit und dann in einem Laufschaufelsystem in mechanische Energie umgewandelt, die der Masse des strömenden Mediums sowie dem Quadrat seiner Geschwindigkeit proportional ist. Turbinen finden in der Luftfahrt vor allem bei den sogenannten Turbinen-Luftstrahltriebwerken Verwendung, wo sie mit ihrer Energie für die zusätzliche Verdichtung der eingesaugten Luft sorgen.

Turbinenhüllen

Eine Niederdruck Turbine

Eine Hochdruckturbine

Reaktordruckbehälter

Der Reaktordruckbehälter ist ein Behälter in einem Kernkraftwerk, in dem sich der wärmeerzeugende Reaktorkern mit den Brennelementen befindet. Er ist eine von mehreren Barrieren, die das Austreten radioaktiver Stoffe verhindern sollen.

Bei größeren Kernkraftwerken mit Hochtemperaturreaktoren wurde als Reaktordruckbehälter ein vorgespannter Behälter vorgesehen, bei dem ein Bersten unmöglich ist.

Ein Reaktordruckbehälter

Die Brennstäbe

Ein Brennstab ist eine mit Kernbrennstoff gefüllte Röhre, die in Kernreaktoren eingesetzt wird. Der Kernbrennstoff besteht meist aus gesinterten Tabletten aus Urandioxid oder einem Mischoxid von Urandioxid und Plutoniumdioxid.

Die Brennstäbe

Die Steuerstäbe

Ein Steuerstab, auch Regelstab oder Kontrollstab genannt, dient der Regelung und Abschaltung eines Kernreaktors.

Er enthält ein Material, das Neutronen stark absorbiert. Wenn er sich im Reaktorkern befindet, absorbiert er einen Teil der durch die Kernspaltung freigesetzten Neutronen, so dass diese nicht für weitere Kernspaltungen zur Verfügung stehen. Auf diese Weise wird die Reaktionsrate der Kettenreaktion im Reaktor verringert. Daher kann die Leistung des Reaktors durch das mehr oder weniger tiefe Einfahren der Steuerstäbe in den Reaktorkern geregelt werden. Durch das vollständige Einfahren der Steuerstäbe kann die Kettenreaktion völlig unterbunden, der Reaktor also abgeschaltet werden. Im Normalbetrieb befindet sich immer ein Teil der vorhandenen Steuerstäbe außerhalb des Reaktorkerns, um im Notfall den Reaktor sicher abschalten zu können.

'Abschalten' bedeutet allerdings nur die Unterbrechung der Kettenreaktion. Es bedeutet nicht, dass der Reaktor keine Wärme mehr liefert.

Steuerstäbe

Der Kondensator

Ein Kondensator ist ein Apparat, in welchem ein Stoff vom gasförmigen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand überführt wird (Kondensation).

In Wärmekraftmaschinen und in Kälteanlagen dienen Kondensatoren der Verflüssigung des Abdampfes beziehungsweise des dampfförmigen Kältemittels.

Ein Kondensator

Generator

Der Generator wandelt die mechanische Energie, also die Bewegungsenergie der Turbine, in elektrische Energie um.

Ein Generator

Die Erregermaschine

Eine Erregermaschine ist eine elektrische Maschine, die die elektrische Leistung erzeugt, welche notwendig ist, um die Erregerwicklung eines Generators mit Strom zu versorgen. Dabei wird die Leistungsregelung für den Generator entweder in der Erregermaschine oder zwischen ihr und dem Generator realisiert. Drehstromgeneratoren werden mit einem Gleichstromfeld erregt. Früher war die Erregermaschine deshalb eine Gleichstrommaschine heute ist sie eine Drehstrommaschine.

Eine Erregermaschine

Das Atom-Auto

Atomenergie im Auto?

Der Ford Nucleon war ein Konzeptfahrzeug, das 1958 von der Ford Motor Company vorgestellt wurde. Der Wagen sollte nicht mit Benzin oder Diesel, sondern mit Kernbrennstoff betrieben werden. Dafür war ein kleiner, zwischen den Hinterrädern aufgehängter Kernreaktor vorgesehen. Eine Füllung sollte für 5.000 Meilen (etwa 8.000 km) reichen, bevor sie an einer Art Tankstelle ausgetauscht werden sollte. Ford baute von dem Fahrzeug nur ein Modell. Produziert wurde es nie. Es steht für eine ganze Reihe ähnlicher Konzepte aus den 1950er Jahren zu Beginn des Atomzeitalters.------->

Geographische Lage der Kernkraftwerke in Deutschland, Europa und der Welt

Kartographierte Darstellung der Atomkraftwerke bis zur endgültigen Außerbetriebnahme

Bildliche Darstellung aller Kernkraftwerke( vor Fukushima 2011)

Kernkraftwerke nach Fukushima 2011

Kernkraftwerke Übersicht nach 2011

Ein Kernkraftwerk doch nicht so gefährlich?

Meinung zum Atomausstieg

,,Selbst wenn der Westen und seine Umweltschutzbewegungen mit unserem Konsumwunsch nicht einverstanden wären, änderte das nichts. Milliarden Menschen in armen Ländern kämpfen für ein besseres Leben. Und dieses Leben ist mit einem deutlich höheren Energieverbrauch verbunden der ohne Atomkraft nicht möglich ist".

Zitat von Winand vonPetersdorff Campen

Kernenergie in Deutschland ist um einiges sicherer als in Fukushima!


Präsentation von Eric und Nils

Danke für eure Aufmerksamkeit!!!!

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FIP AKW

by luc123

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Public - 11/24/16, 2:48 PM