Zeitbild Wissen: Kernenergie - Die Situation in Deutschland - page 30

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Kernkraftwerke sind Wärmekraftwerke. Sie erzeugen Wärme
durch eine kontrollierte Kettenreaktion. Urankerne des Isotops
U-235 werden mit langsamen Neutronen gespalten, dabei werden
zwei bis drei schnelle Neutronen freigesetzt. Diese können nach
ihrer Moderierung (Abbremsung) weitere Kerne von Uran-235
spalten und lösen so eine kontrollierte Kettenreaktion aus.
Aufbau eines
Kernkraftwerks
In einem Druckgefäß eines Druckwasserre-
aktors, circa 12 m hoch, aus 25 cm dickem Stahl,
stehen ca. 200 Brennelemente, zusammenge-
setzt aus einzelnen Brennstäben. Sie enthalten als
Brennstoff insgesamt ungefähr 100 t Uran, das bis
zu vier Prozent mit dem spaltbaren Isotop U-235
angereichert ist. Zwischen den Brennstäben be-
findet sich Wasser. Das Wasser bremst die bei den
Kernspaltungen entstehenden schnellen Neutro-
nen ab; denn hauptsächlich langsame Neutronen
können weitere Kernspaltungen in U-235-Kernen
hervorrufen. Die Abbremsung der Neutronen ist
wichtig, denn das zu 96 Prozent in den Brennstä-
ben vorhandene, nicht spaltbare U-238 absorbiert
besonders die schnellen Neutronen durch Neutro-
neneinfang.
Zwischen den Brennstäben befinden sich Re-
gelstäbe. Sie enthalten Bor oder Cadmium. Die
Kerne beider Elemente können langsame Neutro-
nen einfangen und sie so dem Spaltungsprozess
entziehen. Man regelt die Kettenreaktion, indem
man die Regelstäbe mehr oder weniger weit in den
Reaktorkern einfährt. Ist der Reaktor abgeschal-
tet, so befinden sich die Regelstäbe vollständig im
Kern. Zieht man sie langsam heraus, so nimmt die
Zahl der Spaltungen pro Sekunde zu. Die Leistung
des Reaktors lässt sich auf diese Weise regeln. Das
Wasser dient außerdem im abgeschalteten Zustand
als Kühlmittel. Bei Normalbetrieb zirkuliert es im
Primärkreislauf und besorgt den Energietransport.
Im Druckwasserreaktor erreicht das Wasser eine
Temperatur von ca. 300 Grad Celsius. Trotzdem
siedet es nicht, da es unter einem Druck von 150
bar steht. In einem Wärmetauscher gibt das hei-
ße Wasser seine Energie an den Sekundärkreislauf
ab, ohne dass ein Stoffaustausch stattfindet. Im Se-
kundärkreislauf entsteht so heißer, unter hohem
Druck stehender Dampf. Er führt die Energie zu
einer Dampfturbine, die einen Generator antreibt.
Im Kondensator kondensiert der Dampf mithilfe
von Kühlwasser. Das Wasser wird wieder in den
Wärmetauscher zurückgepumpt.
Aufgaben
1. Welche Funktion haben in einem Reaktor die
Brennstäbe? Wozu benötigt man die Regelstäbe?
2. Wasser spielt eine zentrale Rolle in einem Kernkraftwerk.
Beschreiben Sie seine Funktion im Kernreaktor.
3. Welche Gemeinsamkeiten haben Kohle- und
Kernkraftwerke?
Arbeitsblatt 7:
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