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Kernkraftwerke: Aufbau, Sicherheit, und Brennelemente

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Svea Klara Efker

23.2.2021

Physik

Kernkraftwerke

Kernkraftwerke: Aufbau, Sicherheit, und Brennelemente

Kernkraftwerke: Aufbau, Funktion und Sicherheit

Kernkraftwerke erzeugen effizient Strom durch Kernspaltung ohne direkte Treibhausgasemissionen. Der komplexe Aufbau umfasst Reaktor, Turbinen und Sicherheitssysteme. Wichtige Aspekte sind:

  • Kernkraftwerk Aufbau mit Reaktor, Dampfkreislauf und Turbinen
  • Funktionsweise basierend auf kontrollierter Kernspaltung
  • Brennelemente mit Uran-235 als Kernbrennstoff
  • Mehrere Sicherheitsbarrieren zum Strahlenschutz
  • Vor- und Nachteile der Kernenergienutzung
...

23.2.2021

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KERNKRAFTWERKE
Einleitung
In unserer
Erarbeitung
zum Thema Kernkraftwerke haben wir uns mit verschiedenen Aspekten auseinander gesetat
Kernk

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Funktionsweise eines Kernkraftwerks

Die Funktionsweise eines Kernkraftwerks basiert auf dem Prinzip der kontrollierten Kernspaltung. Der Prozess lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

  1. Im Reaktorkern findet die Kernspaltung von Uran-235 statt.
  2. Die freigesetzte Energie erhitzt Wasser zu Dampf.
  3. Der Dampf treibt eine Turbine an.
  4. Die Turbine ist mit einem Generator gekoppelt, der Strom erzeugt.

Das Kernkraftwerk lässt sich in zwei Hauptbereiche aufteilen:

  1. Nuklearer Teil: Ort der Kernspaltung und Energiefreisetzung Umwandlung von Kernenergie in Wärmeenergie Verdampfung des Kühlwassers
  2. Konventioneller Teil: Umwandlung von Wärmeenergie in Bewegungsenergie TurbineTurbine Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie GeneratorGenerator

Definition: Die Kernspaltung im Atomkraftwerk ist der Prozess, bei dem Atomkerne gespalten werden und dabei Energie freisetzen.

Example: Bei der Spaltung eines Uran-235-Kerns entstehen typischerweise zwei kleinere Kerne z.B.KryptonundBariumz.B. Krypton und Barium, mehrere Neutronen und eine große Menge Energie.

Diese Funktionsweise ermöglicht eine effiziente Energieumwandlung im Kernkraftwerk mit einem relativ hohen Wirkungsgrad.

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Einleitung
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zum Thema Kernkraftwerke haben wir uns mit verschiedenen Aspekten auseinander gesetat
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Aufbau des Brennelements und Sicherheitsbarrieren

Der Aufbau eines Brennelements im Kernkraftwerk ist komplex und für die Funktionsweise entscheidend:

  • Brennstäbe enthalten Uran in Form von gepressten Tabletten.
  • Ein Brennstab enthält etwa 350 Brennstofftabletten.
  • 200 Brennstäbe bilden zusammen den Reaktorkern.

Für die kontrollierte Kernspaltung sind zwei weitere Komponenten wichtig:

  1. Moderator meistWassermeist Wasser: Bremst die Neutronen von 20.000 km/s auf die für die Spaltung optimale Geschwindigkeit ab.
  2. Regelstäbe ausBorundCadmiumaus Bor und Cadmium: Steuern die Kettenreaktion durch Absorption von Neutronen. Können bei Bedarf in den Reaktorkern eingefahren werden, um die Reaktion zu stoppen.

Highlight: Die Sicherheit in Kernkraftwerken hat höchste Priorität und wird durch mehrere Barrieren gewährleistet.

Die 6 Sicherheitsbarrieren im Kernkraftwerk sind:

  1. Brennstofftabletten: Halten Spaltprodukte eingeschlossen.
  2. Hüllrohre: Verhindern Austritt von α- und β-Strahlen.
  3. Reaktordruckgefäß: 25 cm dicker Stahl, lässt nur wenig γ-Strahlung durch.
  4. Biologischer Schild: 2 m dicker Stahlbeton, schirmt restliche Strahlung ab.
  5. Sicherheitsbehälter: 3 cm dicker Stahl, fängt bei Störfällen verdampftes Kühlmittel auf.
  6. Äußere Hülle: 2 m dicker Stahlbeton zum Schutz vor äußeren Einwirkungen.

Vocabulary: Reaktorsicherheit umfasst alle Maßnahmen zum Schutz vor Strahlung und zur Verhinderung von Unfällen in Kernkraftwerken.

Diese Sicherheitsmaßnahmen sind Teil der strengen Auflagen für den Betrieb von Kernkraftwerken und werden regelmäßig überprüft und aktualisiert.

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Nutzen und Aufbau von Kernkraftwerken

Kernkraftwerke dienen der effizienten Stromerzeugung ohne direkte Treibhausgasemissionen. Der Hauptnutzen liegt in der hohen Energiedichte des Kernbrennstoffs: Ein Kilogramm Uran enthält so viel Energie wie 2.600 Tonnen Steinkohle oder 200.000 Liter Heizöl.

Der grundlegende Aufbau eines Kernkraftwerks umfasst folgende Hauptkomponenten:

  • Reaktorgebäude mit Sicherheitshülle
  • Reaktordruckbehälter mit Brennelementen und Steuerstäben
  • Primärkreislauf mit Pumpen und Wärmetauscher
  • Sekundärkreislauf mit Turbine und Generator
  • Kühlkreislauf mit Kühlturm

Highlight: Die Kernspaltung im Atomkraftwerk erfolgt in einem komplexen System aus Reaktor, Dampfkreislauf und Turbinen, um die freigesetzte Energie in elektrischen Strom umzuwandeln.

Vocabulary: Brennelemente sind die Bauteile im Reaktorkern, die den spaltbaren Kernbrennstoff enthalten.

Diese Grundstruktur ermöglicht die kontrollierte Nutzung der Kernenergie zur Stromerzeugung unter Berücksichtigung strenger Sicherheitsanforderungen.

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Physik

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23. Feb. 2021

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Kernkraftwerke: Aufbau, Sicherheit, und Brennelemente

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Svea Klara Efker

@svea_gong

Kernkraftwerke: Aufbau, Funktion und Sicherheit

Kernkraftwerke erzeugen effizient Strom durch Kernspaltung ohne direkte Treibhausgasemissionen. Der komplexe Aufbau umfasst Reaktor, Turbinen und Sicherheitssysteme. Wichtige Aspekte sind:

  • Kernkraftwerk Aufbau mit Reaktor, Dampfkreislauf und Turbinen
  • Funktionsweise basierend auf kontrollierter Kernspaltung
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Funktionsweise eines Kernkraftwerks

Die Funktionsweise eines Kernkraftwerks basiert auf dem Prinzip der kontrollierten Kernspaltung. Der Prozess lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

  1. Im Reaktorkern findet die Kernspaltung von Uran-235 statt.
  2. Die freigesetzte Energie erhitzt Wasser zu Dampf.
  3. Der Dampf treibt eine Turbine an.
  4. Die Turbine ist mit einem Generator gekoppelt, der Strom erzeugt.

Das Kernkraftwerk lässt sich in zwei Hauptbereiche aufteilen:

  1. Nuklearer Teil: Ort der Kernspaltung und Energiefreisetzung Umwandlung von Kernenergie in Wärmeenergie Verdampfung des Kühlwassers
  2. Konventioneller Teil: Umwandlung von Wärmeenergie in Bewegungsenergie TurbineTurbine Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie GeneratorGenerator

Definition: Die Kernspaltung im Atomkraftwerk ist der Prozess, bei dem Atomkerne gespalten werden und dabei Energie freisetzen.

Example: Bei der Spaltung eines Uran-235-Kerns entstehen typischerweise zwei kleinere Kerne z.B.KryptonundBariumz.B. Krypton und Barium, mehrere Neutronen und eine große Menge Energie.

Diese Funktionsweise ermöglicht eine effiziente Energieumwandlung im Kernkraftwerk mit einem relativ hohen Wirkungsgrad.

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Aufbau des Brennelements und Sicherheitsbarrieren

Der Aufbau eines Brennelements im Kernkraftwerk ist komplex und für die Funktionsweise entscheidend:

  • Brennstäbe enthalten Uran in Form von gepressten Tabletten.
  • Ein Brennstab enthält etwa 350 Brennstofftabletten.
  • 200 Brennstäbe bilden zusammen den Reaktorkern.

Für die kontrollierte Kernspaltung sind zwei weitere Komponenten wichtig:

  1. Moderator meistWassermeist Wasser: Bremst die Neutronen von 20.000 km/s auf die für die Spaltung optimale Geschwindigkeit ab.
  2. Regelstäbe ausBorundCadmiumaus Bor und Cadmium: Steuern die Kettenreaktion durch Absorption von Neutronen. Können bei Bedarf in den Reaktorkern eingefahren werden, um die Reaktion zu stoppen.

Highlight: Die Sicherheit in Kernkraftwerken hat höchste Priorität und wird durch mehrere Barrieren gewährleistet.

Die 6 Sicherheitsbarrieren im Kernkraftwerk sind:

  1. Brennstofftabletten: Halten Spaltprodukte eingeschlossen.
  2. Hüllrohre: Verhindern Austritt von α- und β-Strahlen.
  3. Reaktordruckgefäß: 25 cm dicker Stahl, lässt nur wenig γ-Strahlung durch.
  4. Biologischer Schild: 2 m dicker Stahlbeton, schirmt restliche Strahlung ab.
  5. Sicherheitsbehälter: 3 cm dicker Stahl, fängt bei Störfällen verdampftes Kühlmittel auf.
  6. Äußere Hülle: 2 m dicker Stahlbeton zum Schutz vor äußeren Einwirkungen.

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Kernkraftwerke dienen der effizienten Stromerzeugung ohne direkte Treibhausgasemissionen. Der Hauptnutzen liegt in der hohen Energiedichte des Kernbrennstoffs: Ein Kilogramm Uran enthält so viel Energie wie 2.600 Tonnen Steinkohle oder 200.000 Liter Heizöl.

Der grundlegende Aufbau eines Kernkraftwerks umfasst folgende Hauptkomponenten:

  • Reaktorgebäude mit Sicherheitshülle
  • Reaktordruckbehälter mit Brennelementen und Steuerstäben
  • Primärkreislauf mit Pumpen und Wärmetauscher
  • Sekundärkreislauf mit Turbine und Generator
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Highlight: Die Kernspaltung im Atomkraftwerk erfolgt in einem komplexen System aus Reaktor, Dampfkreislauf und Turbinen, um die freigesetzte Energie in elektrischen Strom umzuwandeln.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

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Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Marcus B

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

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