Atomkraftwerk

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weithin sichtbare Kühlturm. Kühltürme sind keine Besonderheit von Kernkraftwerken, sondern werden auch in anderen Wärmekraftwerken eingesetzt. Quelle: https://www.kernenergie.ch/de/strom-aus-kernenergie/akw-kkw-technik- funktion.html#anchor XOHLUE Wärmeerzeugung im Nuklearteil Im Nuklearteil befindet sich das Herzstück der Anlage, der Kernreaktor. Er besteht aus einem dickwandigen Reaktordruckbehälter aus Stahl und enthält die Brennelemente mit dem Kernbrennstoff. Hier läuft die Kernspaltung ab, bei der Wärme entsteht. Die Brennelemente bestehen aus Bündeln mehrerer Meter langer, dünner Brennstäbe. In diesen Brennstäben ist der Kernbrennstoff in Form kleiner, uranhaltiger Tabletten (auch Pellets genannt) luftdicht eingeschlossen. Quelle: https://www.kernenergie.ch/de/strom-aus-kernenergie/akw-kkw-technik- funktion.html#anchor XOHLUE Momentan gibt es zwölf betriebsfähige Atomkraftwerke in Deutschland. Brenn elemente Primärkreislauf Steuerelemente Sicherheits- behälter Reaktorgebäude Dampferzeuger Druckhalter Primärwasserpumpe Abluftkamin Hauptkühlwasser Reaktor- druckbehälter Wasser- dampf Speise- wasser Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor Sekundärkreislauf Hochdruck- turbine Speise- wasser- vorwärmer Sekundärwasserpumpe Maschinenhaus Niederdruckturbinen Kondensator Kühlkreislauf Fluss Generator Kühl- wasser- pumpe Leitung zum Stromnetz Kühlwasser feuchte, warme Luft M K umu un mot d ITO FLIRIMINIR Sprühwasser Kühlturm (optional) Grundbegriffe Brennelemente bestehen aus Bündel einzelner Brennstäbe, welche den Brennstoff (meist Uranoxid-Pellets) enthalten, den man in einem phys. Prozess spalten kann ● Kernschmelze: Durchschmelzen des Reaktorkerns eines Kernkraftwerks beim Ausfall der Kühlsysteme Moderatoren sind dazu da schnelle Neutronen abzubremsen, um weitere Kernspaltungen möglich zu machen GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke nsterdar eiden o rdam O Alar Bred nt-Quentin Súdwest Fryslan Mézières Reims O Leeuwarden Troyes O O Bruxelles Brussel Maastricht O Belgle Belgique lége Assen O O Kampen Hoogen o Almere Nederland Netherlands Nijmegen o Eindhoven Owent POWERED BY Google O ns-en-Champagne Luxemborg O Düren O Nancy Groningen Dijon Besançon O Wilhe o adskanaal Strahlende Last Luxemb 448.879 brücken Letzebu Emmen 1 Mionom Enschede Mulhou 1,5 Mio.ug (Oldenburg) Bremen Essen O Düsseldorf OKöln Siegen OBonn Koblenz O Wiesbaden O eumünste C 857,687 1,6 Mio Münster O Baden-Baden o of Strasbourg O OB1,9 Miosalzgitter O Gießen Minden O Hannover O Lübe burg 2,7 Mio O Lüneburg O Paderbor Göttingen O 4,3 Miod 307.492 Celle O O Mannheim 3,4 Mio Kareo 3,8 Mio Stuttgart O O Marburg Germany Schweiz Suisse O Fulda Frankfurt am Mair1 Mioamberg O Würzburg Halle (Saale) O Kassel Deutschland Jena O O Freiburg im 917.946 Breisgau 729.099 659.50 Konstanz 228 Ost Garan Liechtenstein ronn Karte Aalen 1,7 Mio Reutlingen m O Schwerin O Rostock O O Nümberg Potsdam O O Magdeburg Neubrandenburg O Dessau O O Bayreuth Satellit O Gera o O Playep O Leipzig Chemnitz O Zwick O Berlin O Ingolstadt 1,2 Mio Augsburg O München Plzeň O O Regensburg Salzburg Hybrid O Szczecin Cottbus O Usti nad Labem Praha ODresden 1 Wels Gorzów Wielkopolski Frankfurt (Oder) Linz O Gelände Liberec Koszalin S O O Zielona Góra Legnica O Österreich Austria Pardubice O Česká Republika Czech Republic St. Pölten O well-Niederösterreich Walbrzych O B Hradec Králové Po Kapfenberg Graz O Wi Radius: c.a 30-35km https://lotharf.files.wordpress.com/2011/05/einwohner-um-akw.jpg Wien O Brc O Klagenfurt am Kartendaten-Nutzungsbedingunger Strom aus Kernkraftwerken gilt als günstig, klimafreundlich und unabhängig von kurzfristigen Wetterschwankungen. Doch die Frage eines Endlagers für die strahlenden Abfälle ist nach wie vor offen. Und der Störfall im AKW Fukushima hat gezeigt, dass auch die Gefahr eines Super-GAU (der schwerste Unfall, der in einem Kernkraftwerk passieren kann) nicht gebannt ist. Aufbau eines Druckwasserreaktor-Kraftwerks Abluftkamin Reaktor- druck- behälter Brenn- elemente Dampf- erzeuger Steuerstäbe Druck- halter Primärkreislauf Haupt- kühlmittel- pumpe Sicherheits- behälter Wasserdampf Speise- wasser Sekundärkreislauf Zwischenüberhitzer w Hochdruck- turbine Speise- wasser- pumpe Niederdruckturbine ww Vorwärmanlage Kondensator Kühlkreislauf Generator Kühl- wasser- pumpe GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Kühlwasser Fluss Kühlturm AS JAM JUMA AMIS JUMS Sprühwasser Ein Störfall im ältesten Atomkraftwerk Frankreichs war offenbar gravierender als bisher angenommen. Laut Medienberichten wurde ein Wassereinbruch in Fessenheim heruntergespielt. Vorteile • Atomstrom ist aus betriebswirtschaftlicher Sicht relativ kostengünstig. Sind die hohen Anfangsinvestitionen einmal bewältigt, braucht der laufende Betrieb eines AKWs relativ wenig Ressourcen. Der Brennstoff Uran 235 wird nur in sehr geringen Mengen verbraucht. • Geringer CO2 Ausstoß = Klima schonende Stromerzeugung. • Unabhängig von kurzfristigen Wetterschwankungen. Reaktorgebäude ● Primärkreislauf Druckgefäß (mit Reaktorkern), Druckhalter, Wärmetauscher Der Reaktorkern befindet sich in einer Stahlhülle, die von einer (äußeren) Stahlbetonhülle umgeben ist soll den Reaktor vor äußeren Einwirkungen schützen innere Sicherheitshüllen sollen verhindern, dass radioaktives Material / radioaktive Strahlung austreten GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Was passiert im Reaktorgebäude? 1. Das Druckgefäß & der Reaktorkern Primärkreislauf • der Reaktor befindet sich im stählernen Druckgefäß, welches mit H2O oder D20 gefüllt ist • in dem als Moderator (& Kühlmittel) dienendem Wasser befinden sich die Brennstäbe, welche kristallförmig angeordnet sind • zwischen den Brennelementen befinden sich Regel-, bzw. Steuerstäbe • die Kernspaltung findet in den Brennstäben statt GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Nachteile • Sicherheit und Entsorgung. Das Problem der Endlagerung atomarer Abfälle ist noch nicht gelöst. Weltweit existiert zur Stunde kein einziges Endlager. Atommüll strahlt zum Teil bis über 100.000 Jahre lang, bevor die Materialien zerfallen. Diese Zeit sprengt den politischen Verantwortungsrahmen. • Die Möglichkeit eines Super-GAUS ist für verantwortungsvoll konstruierte und betriebene Reaktoren extrem unwahrscheinlich, aber nicht ganz auszuschließen. Die Schäden an Mensch und Natur wären jedoch enorm und sind eigentlich nicht abschätzbar und, trotz sehr geringer Wahrscheinlichkeit, nicht vollständig versicherbar. • Teilweise befürchten Anwohner gesundheitliche Risiken bei ordnungsgemäß funktionierenden Kernkraftwerken. Ungeklärt ist auch, wie Kernkraftwerke gegen terroristische Angriffe verteidigt werden können. Kernenergie beinhaltet zudem aufgrund der Waffenfähigkeit von hochangereichertem Uran ein internationales Sicherheitsdilemma. Quelle: http://www.wir-ernten-was-wir-saeen.de/kernkraftwerk Atommüll ist radioaktiver Abfall, der unter anderem bei der Nutzung der Atomenergie zur Stromerzeugung, in der Forschung, in der Industrie und in der Medizin anfällt. Seit den 1950er Jahren haben sich hunderte Tonnen Atommüll angesammelt- und ein drängendes Problem ist nach wie vor ungelöst: die Entsorgung des radioaktiven Abfalls. Wie Atommüll entsteht • Durch Uranwirtschaft, also durch die Verarbeitung von Uranerz, sowie in Kernkraftwerken, in Kernforschungszentren oder in Wiederaufbereitungsanlagen. • Doch zu den radioaktiven Abfällen gehören auch alle Materialien, die mit dem strahlenden Abfall in Berührung kommen, wie Arbeitskleidung, Putzlappen, Werkzeuge oder Behälter. Auf diese Weise ist in Deutschland eine beachtliche Menge Atommüll zusammengekommen: Laut dem Bundesamt für Strahlenschutz warten in Deutschland etwa 17.000 Tonnen radioaktiver Abfall auf eine sachgerechte Endlagerung. Diese Menge wird sich trotz des Atomausstiegs noch weiter erhöhen, denn der größte Teil fällt erst beim Abriss der Meiler nach einer Stilllegung an. Atommüll ist nicht gleich Atommüll Da die Skale von kontaminierten Stoffen sehr breit ist, unterscheiden Fachleute zwischen schwach-, mittel- und hochradioaktivem Müll. Außerdem wird in Deutschland noch zwischen wärmeentwickelnden und nicht- wärmeentwickelnden Abfällen, dem physikalischen Zustand und den enthaltenen Radionukliden (ein Nuklid (Art von Atomen mit gleichen Atomkernen), wenn es instabil und damit radioaktiv ist) unterschieden. Diese Kategorisierung ist in erster Linie für die Lagerung des Atommülls von Bedeutung. Insbesondere die beim Betrieb eines Kernkraftwerks anfallenden abgebrannten Brennelemente zählen zu den hochradioaktiven Abfällen. Wegen der extrem hohen Strahlung und Wärmeleistung müssen diese Abfälle in speziellen Castor-Behältern gelagert werden. Diese bestehen aus einem einteiligen gusseisernen Behälterkörper mit Kugelgraphit, der beim Transport und bei der Lagerung jegliche Strahlung nach außen vermeiden soll. Was passiert im Reaktorgebäude? 2. Kernspaltung & Kettenreaktion Langsame Neutronen können,schwere' Atomkerne spalten Instabile Zwischenkerne entstehen, werden zu mittelschweren Bruchstücken ● • 2 bis 3 sehr schnelle Neutronen entstehen, die, nach abbremsen, weitere Kernspaltungen auslösen können → Kettenreaktion Die Kernbruchstücke sind radioaktiv und zerfallen weiter (Bindungsenergie zu gering) ● Ein Teil der Bindungsenergie des Atomkerns, die jetzt nicht mehr gebraucht wird, nehmen die Kernbruchstücke als kinetische Energie mit • Die Bruchstücke sind nun positiv geladen und stoßen sich gegenseitig ab • Die Bruchstücke sind von Brennelementen umgeben → Bewegen sich nicht frei → Abbremsung → kin. Energie zu therm. Energie GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Was passiert im Reaktorgebäude? 3. Regelung der Kettenreaktion • Damit die Kettenreaktion nicht explosionsartig abläuft, muss die Anzahl der Kernspaltungen konstant bleiben Langfristige Reduzierung (d. Neutronen): Neutronenabsorbierende Flüssigkeiten dem Wasser (bzw. Moderator) hinzugeben, z.B. Borsäure Schnelle Reduzierung: Regelstäbe einführen (bestehen oft aus dem neutronenabsorbierenden Material Cadmium, wird meist bei Überhitzungen benutzt) ● GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Zurück auf Los bei der Endlagersuche Im April 2013 einigten sich Vertreter von Bund und Ländern nach anderthalbjährigen Verhandlungen auf einen Entwurf für ein Endlagersuchgesetz. Der Entwurf sieht vor, dass eine Enquetekommission bis Ende 2015 über mögliche Kriterien beraten soll, nach denen ein Standort ausgewählt werden kann. Die eigentliche Entscheidung, wo das Lager entsteht, soll bis 2031 fallen. Der umstrittene Salzstock Gorleben in Niedersachsen bleibt zunächst auf der Liste möglicher Standorte. Im Gegenzug muss das Zwischenlager dort keine weitere Castoren mit Strahlungsmüll aus der Wiederaufarbeitung aufnehmen. BRINGSTE MALI DEN MÜLL RAUS ANGELA 2 Atommüll in Deutschland Zwischen- und Endlager für Atommüll Endlager für schwach- und mittelaktiven Atommüll Zwischenlager für hoch radiokative Abfälle Salzstöcke, die als Endlager in Frage kommen könnten Emsland OKöln Biblis X X X Grohnde Unterweser Frankfurt ● Brunsbüttel O Brokdorf X Hannover O X Krümmel O Stuttgart O Phillippsburg O Rostock OGorleben Asse II (wird stillgelegt) Schacht Konrad (im Bau) Morsleben (stillgelegt) Grafenrheinfeld ONeckarwestheim O Isar Gundremmingen Berlin München stepmap.de Was passiert im Reaktorgebäude? 4. Druckhalter & Wärmetauscher/ Dampferzeuger • Im Wärmetauscher wird das erhitzte Wasser des Druckbehälters in Röhren durch das Wasser des Sekundärkreislaufs geführt Das Wasser des Sekundärkreislaufs siedet → Wasserdampf entsteht ● Betriebsdruck konstant halten → keine Dampfblasenbildung Laständerungen führen zu Temperaturschwankungen - der Druckhalter verhindert mit einer elektr. Heizung oder einer Wassersprüheinrichtung Druck erniedrigt/-höht ● ● das Sieden des Kühlwassers, indem er den GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Maschinenhaus/-halle ● Abluftkamin Reaktor- druck- behälter Brenn- elemente Dampf- erzeuger Steuerstäbe Druck- halter Primärkreislauf Haupt- kühlmittel- pumpe Sicherheits- behälter Sekundärkreislauf Wasserdampf Speise- wasser Sekundärkreislauf Zwischenüberhitzer Hochdruck- turbine Speise- wasser- pumpe Niederdruckturbine mm²₁ Vorwärmanlage Kondensator Turbine, Generator, Kondensator Kühlkreislauf Generator Kühl- wasser- pumpe Kühlwasser Fluss GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Kühlturm Sprühwasser 9 Landeshaugendhaus Gene BW stig De de to Se S der Werkstatt des Jug ennis gespielt oder einfach nur auch ab 12 - Im Junherzlich willkommen reff kann ab Tschernobyl und Fukushima mahnen Atomkraft gefährdet uns alle! DEMO So, 6.3.2016 Start: 13 Uhr Bahnhof Kirchheir Ziel: AKW theim www.endlich-abschalten.de karwe N -- im Die Maschinenhalle 1. Die Turbinen • heißer Dampf strömt zu den Turbinen, da dort geringerer Druck ist ● ● • Energieumwandlung: therm. Energie wird in kin. Energie durch die Rotation des Turbinenblattes umgewandelt beim Durchströmen nehmen der Druck & die Temperatur des Dampfes ab, d.h. sein Volumen vergrößert sich → Die Turbinenblätter werden zum Ausgang hin immer größer, sodass der Dampf trotz des Energieverlustes die großmöglichste Kraft auf die Blätter ausüben kann GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Die Maschinenhalle 2. Der Generator • Rotationsenergie wird in elektr. Energie umgewandelt ● • Innenpolgeneratoren werden eingesetzt (Elektromagnet rotiert um die ruhende Induktionsspule) • hohe Induktionsspannung & hoher Induktionsstrom machen es unmöglich, die Leistung über Schleifkontakte zu übertragen, doch der rotierende Elektromagnet wird mithilfe von Schleifkontakten angetrieben → Der Strom wird durch Transformatoren auf Hochspannung gebracht und wird in das Stromnetz eingeleitet GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Die Maschinenhalle 3. Kondensator • Schnittstelle zwischen Sekundär- & Kühlkreislauf ● • Kühlwasser von Kühlkreislauf wird durch Rohrsysteme reingepumpt → Der druckarme, nun lauwarme Wasserdampf kondensiert und gibt seine Wärme an den Kühlkreislauf ab → Das kondensierte Wasser wird gereinigt und fließt zurück in den Wärmeerzeuger (der Sekundärkreislauf schließt sich) GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Kühlturm Die Kühlsysteme hängen von den örtlichen Bedingungen ab Durchlaufkühlung: - einfach & kostengünstig - - Wasser von Fluss/ Kanal, fließt nach mech. Reinigung in den Kondensator Nasskühlturm: - gebräuchlich steht auf einer Tragekonstruktion → Luft kann hereinströmen → natürlicher Luftstrom durch Form & Höhe (~ 150m) GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Warmes Kühlwasser Sprühvorrichtung Kühleinbau Kalte Luft Streben Kühlturmbecken Warme (feuchte) Luft ^ ^ ^ ^ ● ● ● • Das erwärmte Wasser des Kondensators wird über Verteilerrohre hereingeführt Über Plattensysteme verieselt → das Wasser kühlt sich durch den Luftstrom ab→ Sammlung im Kühlturmbecken → Einspeisung in den Kondensator GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke Aufbau eines Siedewasserreaktor-Kraftwerks GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke ttt Quellen ● http://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernspaltung-und-kernfusion/ausblick/kernkraftwerke-brennstoffkreislauf https://www.youtube.com/watch?v=Hxz3ub94bHY https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/kernkraftwerk https://www.youtube.com/watch?v=ZD2TcLLyxrl http://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernspaltung-und-kernfusion/ausblick/druckwasserreaktor http://www.kernfragen.de/strahlungsarten https://www.google.de/search?q=kernschmelze+definition&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-b- ab&gfe_rd=cr&ei=yQ7AWMqsFaao8wf-2J24BQ https://www.google.de/search?q=rotationsenergie+der+welle&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-b- ab&gfe_rd=cr&ei=znPBWLOEHq-o8weT1ouYCQ#q=innenpolgenerator&* GFS Kia Jasmin Kloos, Klasse 9a, Kernkraftwerke