nicht der papa
Temporär gesperrt
- Beitritt
- 18.11.09
- Beiträge
- 6.416
Wie alibiorangerl mit ihrem TÜV-Video zeigt, ist es gar nicht möglich die gesamte Naht zu beobachten.
Wie arbeitet ein Atomreaktor? Zur Funktionsweise und zu den Typen von Atomkraftwerken (AKW) in Deutschland.
Verfasst von Prof. Dr. Klaus Buchner
Einige wenige Atomkerne, z.B. Uran 235 und Plutonium 239, haben eine interessante Eigenschaft: Werden sie von langsamen Neutronen getroffen, so werden sie zertrümmert. Es entstehen zwei etwa gleich grosse Bruchstücke (nicht immer die gleichen; das sind die sog. "Spaltprodukte", z.B. Jod 131, Cäsium 137, Strontium 90) und zusätzlich 2 bis 3 schnelle Neutronen. Diese Neutronen können jeweils bei einem neuen Atomkern eine Spaltung auslösen. Trifft im Mittel mehr als eines dieser 2 - 3 Neutronen einen Atomkern, so werden in kürzester Zeit (zwischen einer Spaltung und der nächsten vergeht nur eine Millionstel Sekunde) immer mehr Kerne gespalten. Das ist das Prinzip der Atombombe.
Kettenreaktion
Damit es aber überhaupt zu dieser "Kettenreaktion" kommen kann, dürfen nicht zu viele Neutronen das spaltbare Material verlassen, ohne einen Kern getroffen zu haben. Ist die Menge des Spaltmaterials zu klein, entweichen fast alle Neutronen durch die Oberfläche, bevor sie die Chance haben zu treffen. Ab einer gewissen "kritischen Masse" kann sich die Kettenreaktion aufrecht erhalten, d.h. im Mittel trifft von jedem gespaltenen Atomkern wieder mindestens 1 Neutron einen neuen Kern und spaltet ihn. Es gibt einen technischen Trick, diese Wahrscheinlichkeit zu erhöhen: Man bremst die Neutronen ab. Dann ist die Trefferquote sehr viel höher als mit schnellen Neutronen. In den sog. Leichtwasserreaktoren lässt man dazu die Neutronen durch Wasser laufen, wo sie in vielen Stössen ihre Energie abgeben. Dabei wird das Wasser erwärmt und kann dazu benutzt werden, Turbinen zu treiben. (In Deutschland werden zur Zeit nur Leichtwasserreaktoren eingesetzt. Beim Tschernobylreaktor RBMK 1000 verwendet man dagegen Graphit, weil dieser Reaktortyp eigentlich für die Produktion von Plutonium für Atombomben entwickelt wurde.)
Damit ist das Konstruktionsprinzip eines deutschen Atomkraftwerks (AKW) bereits festgelegt: Das Uran (bzw. Plutonium) ist in etwa 4 m langen und 1 cm dicken "Brennstäben" eingeschlossen. Jeweils 50 bis 300 dieser Brennstäben sind in einem "Brennelement" zusammengefasst. Ein Reaktor hat mehrere Hundert dieser Brennelemente. Die Brennstäbe werden von Wasser umspült, das unter hohem Druck steht (beim Siedewasserreaktor etwa 70 Atmosphären, beim Druckwasserreaktor 150 Atmosphären). Damit diese extremen Drücke beherrschbar sind, wird das Ganze in einen sehr dicken Stahlbehälter, den sog. "Reaktordruckbehälter" (oder Reaktordruckgefäß), eingeschlossen.
Die Leistung eines Reaktors lässt sich regeln, indem man Neutronen einfängt und so die Zahl der Spaltprozesse verringert. Dies geschieht durch die sog. Steuerstäbe, die mit ei-nem Material gefüllt sind, das Neutronen absorbiert. Je weiter sie in den Reaktorkern eingefahren werden, desto mehr Neutronen fangen sie ab. Auf diese Weise lässt sich ein Reaktor auch abschalten.
Ein zweites Regel- und Abschaltsystem für den Reaktor ist die sog. Borvergiftung. Hier wird dem Kühlwasser oder dem Notkühlsystem das Element Bor zugesetzt, das hier die Aufgabe hat, die Neutronen zu absorbieren. Es handelt sich dabei jedoch nicht um eine zweite, völlig unabhängige "Bremse" eines AKW. Denn bei bestimmten Störfällen reichen die Steuerstäbe allein nicht aus, um den Reaktor sicher abzuschalten.
Reaktor-Typen
Beim Siedewasserreaktor verdampft das Wasser im oberen Teil des Reaktordruckbehälters (Dampftemperatur knapp 300 Grad). Dieser Dampf wird in langen, dicken Rohren direkt zur Turbine geführt, die den Generator treibt. Anschliessend wird der Dampf gekühlt (die Wärme wird im Kühlturm an das Kühlwasser aus einem Fluss abgegeben) und als Wasser in das Reaktordruckgefäss zurückgepumpt.
www.oekologisch-demokratische-partei.de/themen/ato/hin/bilder/Grafik_Siedewasserreaktor.jpgAus: Greenpeace Spezial. Nach J.J. Berger, The Unviable Option, Palo Alto/Cal. 1976.
Im Druckwasserreaktor ist der Druck so gross, dass das Wasser nicht verdampft, obwohl seine Temperatur 300 - 350 Grad beträgt. Es wird in 4 "Wärmetauscher" (= "Dampferzeuger") geführt, die unmittelbar beim Reaktordruckgefäss, also noch innerhalb des Reaktorgebäudes liegen. In den Wärmetauschern wird das Wasser eines zweiten, "sekundären" Kühlkreislaufs verdampft, das die Turbine treibt. Der Siedewasserreaktor besitzt also nur einen "primären" Kühlkreislauf, während der Druckwasserreaktor einen "primären" und einen "sekundären" Kreislauf hat. Das bringt eine Reihe von Vorteilen: Da im Reaktordruckgefäss kein Dampf vorhanden ist, sind die Wasserströmungen einfacher zu beherrschen. Das spielt für die Stabilität gegen bestimmte äussere Einflüsse eine Rolle. Wichtiger ist, dass der gesamte Primärkreislauf mit seinen stark radioaktiven Teilen in einem gasdichten Stahlbehälter, dem sog. Sicherheitsbehälter steht. Er soll bei Störfällen Radioaktivität von der Umwelt abhalten. Beim Siedewasserreaktor hat man dagegen sehr lange Wasserrohre zu den Turbinen, die auch im Normalbetrieb radioaktive Strahlung abgeben. Ein großes Leck in einer Hauptkühlleitung führt mit grosser Wahrscheinlichkeit zur Kernschmelze. Diese Gefahr war 1993 vorhanden: Durch Zufall hatte man entdeckt, dass in praktisch allen deutschen Siedewasserreaktoren die Schweissnähte sehr tiefe und lange Risse hatten. (Z.B. wurde bei einem 7 mm dicken Rohr ein Riss von mehr als 5 mm Tiefe gemessen, der über 2/3 der Umfangs ging.) Es ist ein sehr grosses Glück, dass es damals zu keiner Kernschmelze kam. Diese Gefahr ist auch heute noch nicht gebannt, weil es keinen Ersatz für diesen "Austenitstahl" gibt. Beim Druckwasserreaktor hat man nicht nur den Vorteil, dass die Leitungen kürzer sind. Weil das Wasser nicht verdampft, kann man ihm Chemikalien zusetzen, die die Wirkung der Strahlung etwas abmildern (z.B. den entstandenen Wasserstoff binden) und so das Kühlwasser weniger aggressiv machen. Bei Druckwasserreaktoren hat man die Probleme mit den Schweissnähten (noch) nicht.
www.oekologisch-demokratische-partei.de/themen/ato/hin/bilder/Grafik_Druckwasserreaktor.jpgAus: Greenpeace Spezial. Nach J.J. Berger, The Unviable Option, Palo Alto/Cal. 1976.
Der Hochtemperaturreaktor oder Kugelhaufenreaktor wurde in den 50er Jahren von Rudolf Schulten entwickelt. Hier besteht der Kernbrennstoff aus hochangereichertem Uran, wie man es in Atombomben verwendet. Dieses Uran ist in kleinen Körnern enthalten, die zusammen mit Graphit in etwa tennisballgroße Kugeln eingeschlossen sind. Der Graphit dient zum Abbremsen der Neutronen (siehe oben). Ein Reaktor mit einer Leistung von 120 MW benötigt etwa 380 000 solcher Kugeln. Die im Reaktor entstandene Wärme (zwischen 300 und 950 0C) wird mit Helium-Gas, das durch die Zwischenräume zwischen den Kugeln gepresst wird, in Dampferzeuger transportiert. Diese geben die Energie wie beim Druckwas-serreaktor an einen zweiten Kühlkreislauf ab.
Im Gegensatz zu den üblichen Reaktoren kann der Kernbrennstoff während des Betriebs ge- und entladen werden.
Man kann einen Hochtemperaturreaktor so bauen, dass eine Kernschmelze (siehe unter "Atomkatastrophen") unmöglich ist. Der praktische Betrieb eines solchen Reaktors in Hamm-Uentrop hat jedoch gezeigt, dass bei diesem Reaktortyp auch ohne Kernschmelze große Mengen an Radioaktivität freigesetzt werden können.Hä?
Bisher wurden weltweit erst zwei Kugelhaufen-Reaktoren gebaut: Der Versuchsreaktor AVR in Jülich und der HRT-300 in Hamm-Uentrop. Beide sind nicht mehr in Betrieb. Im Ausland wird an diesem Prinzip unter dem Namen PBMR (= Pebble Bed Modular Reactor) mit deutscher Beteiligung weiter gearbeitet.
ödp.de Atomreaktoren
Zuletzt bearbeitet:
